基于plc_s7-200交通信号灯的控制系统设计学士学位论文(编辑修改稿)

基于plc_s7-200交通信号灯的控制系统设计学士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

部负载，用于在程序设计中处理逻辑控制任务，下文出现的 M 也是作为辅助继电器。 SS M 0 . 1 M 0 . 01网 络 1 图 网络 1 梯形图 （ 2）上升沿脉冲触发的状态 网络 2 是在按动 瞬间，常开触电 通电，表现为高电平，此时通过上升沿脉冲使得寄存器加法指令执行一次相加的操作，在 LAD 中， IN1+IN2=OUT，数据类型为整数，所以在双整数相加时输出也为整数，传递给 VW1，在第二次上升沿脉冲触发时继续在 VW1 上累加。 在对 VW1 赋值的同时，在每一次上升沿脉冲产生时，辅助继电器需要进行处理，将 和 置位，其他辅助触点均复位， 在整个梯形图中只是起个排除干扰的作用。 湖北师范学院机电与控制工程学院 20xx 届学士学位论文（设计） 11 网 络 二E N OO U TA D D _ IE NI N 1I N 2+ 1V W 1V W 1SM 1 0 . 01R9M 0 . 1M 0 . 0R9S1M 2 . 0I 0 . 0P 图 网络 2 梯形图 在网络 4 中按动 瞬间，常开触电 通电，表现为高电平，此时通过上升沿脉冲使得移位寄存器加法指令执行一次移位的操作将 IN 的数值赋予 OUT，而在此处移位寄存器的作用是当第三次上升沿脉冲到来时将 0 值赋予 VW1，使得 VW1 中的数值一直在 0、 2 这三个数中循环变换。 网 络 4I 0 . 0 V W 13PE NI NM O V _ WE N OO U TO V W 1 图 网络 4 梯形图 （ 3）比较指令实现模式选择 在网络 5 和网络 6 中，当 为置位高电平， 按下，常开触电 闭合时，通过 VW1 中的数值与“ 1”和“ 2”相比，如果当 VW1 等于 1，此时辅助继电器 置位高电平，其他辅助继电器复位，定义为模式一；如果当 VW1 等于 2，此时辅助继电器 置位高电平，其他辅助继电器复位，定义为模式二；这两个网络运用比较指令实现了模式的选择。 湖北师范学院机电与控制工程学院 20xx 届学士学位论文（设计） 12 网 络 5M 0 . 0 I 0 . 0SM 0 . 11M 0 . 0R1V W 1= = I1M 0 . 2R7M 1 0 . 0R1 图 网络 5 梯形图（模式 1 的选择） 网 络 6M 0 . 0 I 0 . 0SM 2 . 11M 0 . 0R1V W 1= = I2M 2 . 2R7M 1 0 . 0R1 图 网络 6 梯形图（模式 2 的选择） （ 4）置位复位 指令控制辅助继电器的状态 在网络 网络 网络 5 到网络 22 这十五个网络中均出现置位和复位指令。 在网络 网络 网络 5 和网络 6 中，置位复位指令是初始化辅助继电器的状态，而在网络 7 到网络 22 中，通过与定时器的串联，使得各个辅助继电器在以时间轴为顺序下，先后置位复位交替进行。 以网络 7 为例，当定时器 T44 计时结束， 为高电平时，湖北师范学院机电与控制工程学院 20xx 届学士学位论文（设计） 13 又将 置位高电平，同时 复位低电平，在某个时间段时只允许有一个辅助继电器为高电平，其余为低电平。 这种辅助继电器的置位和复位使得顺序控制按照时间轴的指向各个环节一次进行。 网 络 7M 1 . 0 T 4 4SM 0 . 11M 1 . 0R1 图 网络 7 梯形图 （ 5）特殊继电器在闪烁电路中的应用 在网络 24 和网络 27 中，为实现南北绿灯和东西绿灯闪烁 3S 时间的控制，用到了特殊继电器 的作用是在 1S 的时钟脉冲里， 闭合， 断开，再串联一个 T43 或 T39（定时时间为 3S）的常闭触点，在 3S 之中闪烁电路作用， 3S 之后闪烁电路断开不再工作。 网 络 2 4Q 0 . 1M 0 . 5S M 0 . 5M 0 . 6M 2 . 1M 2 . 2S M 0 . 5T 4 3 M 0 . 7T 4 3M 2 . 3 图 网络 24 梯形图 （ 6）辅助继电器和定时器的结合， 循环控制的实现 在梯形图的网络中辅助继电器触点与定时器的常闭触点的串联，实现辅助继电器状湖北师范学院机电与控制工程学院 20xx 届学士学位论文（设计） 14 态的控制，同时辅助继电器的状态为高电平是触发定时器开始工作。 以网络 网络 18 和网络 31 为例当 或 置位高电平触发 T37 计时， T37计时结束时常开触点 T37 闭合，此时网络 9 中 置位， 复位，通过这网络 9 和网络 31 这两个网络，辅助继电器 置位高电公平的时间就是 T37 计时的时间 1S。 通过这网络 18 和网络 31 这两个网络，辅助继电器 置位高电公平的时间就是 T37计时的时间 1S。 网 络 3 1M 0 . 1M 2 . 5I NP TT O N1 0 0 m s1 0T 3 7 图 网络 31 梯形图 M 0 . 1 T 3 7SM 0 . 21M 0 . 1R1网 络 9 图 网络 9 梯形图 网 络 1 8M 2 . 5 T 3 7SM 2 . 61M 2 . 7R1 图 网络 18 梯形图 以网络 1网络 20 和网络 32 为例当 或 置位高电平触发 T8 计时， T38计时结束时常开触点 T38 闭合，此时网络 11 中 置位， 复位，通过这网络 11和网络 32 这两个网络，辅助继电器 T38 计时的时间 19S。 通过这 网络 20 和网络 32 这两个网络，辅助继电器 置位高电公平的时间就是 T38湖北师范学院机电与控制工程学院 20xx 届学士学位论文（设计） 15 计时的时间 19S。 网 络 3 2M 0 . 2M 2 . 6I NP TT O N1 0 0 m s1 9 0T 3 8 图 网络 32 梯形图 网 络 1 1M 0 . 2 T 3 8SM 0 . 31M 0 . 2R1 图 网络 11 梯形图 网 络 2 0M 2 . 6 T 3 8SM 2 . 71M 2 . 6R1 图 网络 20 梯形图 通过上述六个网络的可以得到通过辅助继电器和定时器的配合，可以控制辅助继电器置位高电平的时间。 （ ）置位高电平时间为 1S ， （ ）置位高电平时间为 19S， （ ）置位高电平时间为 3S， （ ）置位高电平时间为2S， （ ）置位高电平时间为 1S， （ ）置位高电平时间为 29S， （ ）置位高电平时间为 3S， （ ）置位高电平时间为 2S。 以网络 网络 38 为例当 或 置位高电平触发 T44 计时， T44 计时结束时，常开触点 T44 闭合，此时网络 7 中 置位， 复位，通过网络 7 和网络 38这两个网络，辅助继电器 置位高电公平的时间就是 T44 计时 的时间 2S。 湖北师范学院机电与控制工程学院 20xx 届学士学位论文（设计） 16 网 络 3 8M 1 . 0M 2 . 4I NP TT O N1 0 0 m s2 0T 4 4 图 网络 38 梯形图 网 络 7M 1 . 0 T 4 4SM 0 . 11M 1 . 0R1 图 网络 37 梯形图 通过这两个网络可以看出在 置位高电平，同时 复位低电平， 置位高电平，同时 复位低电平，到 置位高电平，同时 复位低电平， …… ， 置位高电平，同时 复位低电平，到 置位高电平，同时 复位低电平，这八个步骤形成一个循环。 在这个循环的基础上可以使得就交通信号灯得到循 环控制。 （ 7）辅助继电器对输出继电器的逻辑控制 由于辅助继电器本身的特点，不能直接驱动外部负载，此时我们需要用辅助继电器处理的逻辑任务与输出继电器对应，通过输出继电器控制外部驱动。 在网络 23 到网络30 中，在梯形图中辅助继电器并联分别实现对 到 八个输出继电器的控制。 以网络 23 为例，把 高电平时（南北红灯亮）的时间也就是某几个辅助继电器置位的时间，对这几个辅助继电器进行并联，即实现对 的控制。 由上述说明中我们得到了辅助继电器的置位高电平的时间，通过对辅助继电器的并联，使得在该时间 段内输出线圈所在线路中通电得到高电平，以网络 23 为例， （ ）置位高电平时间为 1S ， （ ）置位高电平时间为 19S， （ ）置位高电平时间为 3S， （ ）置位高电平时间为 2S，可以得到南北红灯 工作的时间 25S。 湖北师范学院机电与控制工程学院 20xx 届学士学位论文（设计） 17 网 络 2 3Q 0 . 0M 0 . 1M 0 . 2M 0 . 3M 0 . 4M 2 . 5M 2 . 6M 2 . 7M 3 . 0 图 网络 23 梯形图 6 交通信号灯控制系统运行调试 在本系统设计的框架完成以后就行了一系列的调试与优化，在实验室做了一天时间的优化和调试。 调试的内容包括，各个交通信号灯是否达到 了亮，闪烁等状态的时间，在按下 切换的时候，切换完成工作的一瞬间是否连贯，能否能够满足在切换的同时解决我们想到的交通问题同时也不会影响司机旅客的心情和心理状态，减少因为切换而导致交通违章的发生。 在调试的过程中，常常会发生的是，交通信号灯不能达到预期设想的效果，这个时候我们更多的是要利用 PLC 的优点通过改变软件部分来解决问题，不用重新搭建电气控制电路。 反复的修改程序，反复的实验，同时加上计时器旳计时，尽可能地将本次设计的实际作用加强。 在调试的过程还需要注意的，就是编程计算机跟 PLC 设备的通讯问题，合理 的选择通信频段是保证通信成功和程序下载的关键。 调试是一个毕业设计最关键的一个环节，也是把相关知识综合在一起的环节，这个湖北师范学院机电与控制工程学院 20xx 届学士学位论文（设计） 18 环节的成功与否，不仅仅是关系设计是否成功，也是考验我们能否将书本知识跟实际相结合的过程。 7 总结与展望 总结 在交通信号灯的控制系统研究中，我们仔细得查阅了大量的资料，了解了在历史的进程中随着交通工具的改变对交通的管理也显得十分重要。 如何使得交通发挥出它应有的作用，如何能将交通的效率提高，如何将自动化应用于交通控制中等等，都是一系列值得长期探讨的话题。 而在本设计中，作为自动化方面的 学生，我们着重研究的是交通自动化，利用较为先进的自动化设备控制交通信号灯的工作，使得交通运输的效率提高。 在基于 S7200 PLC 交通信号灯控制系统的设计，以西门子 PLC 作为主要控制器，通过最开始的建立交通信号灯控制系统的模型，根据模型设计电气控制线路，有电气控制新路作为硬件部分，再根据电气控制线路定义 I/O 端口地址。 紧接着完成梯形图为主要部分的软件编译，并通过 PC 机将程序传入 PLC 控制器中。 上述工作完成后我们需要做的是调试和运行，在调试和运行的过程中发现问题解决问题。 并根据运行的结果，查阅和调查当地交 通信号灯工作的情况，查阅道路司机对于等候交通信号灯指示心理情况。 通过查阅和调查再对交通信号灯工作时间进行调整。 在调整的过程中，根据 PLC 控制器本身的优势只需做软件部分的改动，以使得本设计更加完善。 当然本设计也有意犹未尽的地方，就是只注重交通信号灯的控制，对整个交通道路的交通流量和流量的统计这部分有所欠缺。 展望 传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制比较可知，后者的最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较全球定位系统而言成本更低，特别适合繁忙的、未立交的交通路口， 更适合于四个以上的路口，也可方便连网。 应用可编程控制器 PLC 对十字路口交通信号灯进行模糊控制，其控制效果要比定周期方法的控制效果明显，尤其适用在车辆信息量比较大的交叉路口。 由于使用 PLC 作为本系统控制器的核心，系统编程简单，利用工业以太网可以组成城市交通控制网络动态湖北师范学院机电与控制工程学院 20xx 届学士学位论文（设计） 19 监控调度。 操作方便，具有较好的应用推广价值，适合目前我国交通控制与管理的现状[23]。 同时在自动控制领域中 ,PLC 顺序控制设计法是顺序。