电气与 PLC课程设计报告

班级：11机械电子工程

姓名：**

学号：**

20**年6月21日

目录

前言·····················································1

一、题目·················································2

二、课题要求·············································3

三、控制要求·············································3

四、输入 / 输出接线列表··································4

五、工作过程·············································4

6、梯形图程序···········································5

七、PLC接线图············································7

八、调试错误与修改方法···································7

九、PLC智能化控制交通灯的方法····························8

十、课程总结·············································9

前言

交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。

一、题目

十字路口交通灯控制系统设计

其时序图如下：

2、课题要求：

1、按题意要求，画出PLC端子接线图及控制梯形图，其中梯形图要求用二种方法实现：基于时间定时器的方法和基于步（或转换为中心）的方法。

2、利用编程工具软件输入梯形图控制程序，完成调试。

3、利用上位机组态王组态软件（或触摸屏）完成控制对象的监控。

4、完成课程设计说明书。

三、控制要求

信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。南北红灯亮维持 25 秒。东西绿灯亮维持 20 秒。到 20 秒时，东西绿灯闪亮，闪亮 3 秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持 2 秒。到 2 秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮， 同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持 30秒。南北绿灯亮维持 25秒，然后闪亮 3 秒后熄灭。同时南北黄灯亮， 维持 2 秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。

十字路口交通灯场地图

四、输入 / 输出接线列表

输入 X0

接线 SD

输出 南北 G 南北 Y 南北 R 东西 G 东西 Y 东西 R 甲 乙

接线 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y7 Y6

五、工作过程

当启动开关 SD 合上时， X000 触点接通， Y002 得电，南北红灯亮；同时 Y002 的动合触点闭合， Y003 线圈得电，东西绿灯亮。 1 秒后， T12 的动合触点闭合， Y007 线圈得电，模拟东西向 行驶车的灯亮。维持到 20 秒 ， T6 的动合触点接通，与该触点串联的 T22 动合触点每隔 0.5 秒导通 0.5秒，从而使东西绿灯闪烁。又过 3 秒， T7 的动断触点断开， Y003 线圈失电，东西绿灯灭；此时 T7的动合触点闭合、 T10 的动断触点断开， Y004 线圈得电，东西黄灯亮， Y007 线圈失电，模拟东 西向行驶车的灯灭。再过 2 秒后， T5 的动断触点 断开， Y004 线圈失电，东西黄灯灭；此时起动累计时间达 25 秒， T0 的动断触点断开， Y002 线圈失电，南北红灯灭， T0 的动合触点闭合， Y005线圈得电，东西红灯亮， Y005 的动合触点闭合， Y000 线圈得电，南北绿灯亮。 1 秒后， T13 的 动合触点闭合， Y006 线圈得电，模拟南北向行驶车的灯亮。又经过 25 秒，即起动累计时间为 50秒时， T1 动合触点闭合，与该触点串联的 T22 的触点每隔 0.5 秒导通 0.5 秒，从而使南北绿灯 闪烁；闪烁 3 秒， T2 动断触点断开， Y000 线圈失电，南北绿灯灭；此时 T2 的动合触点闭合、 T11的动 断触点断开， Y001 线圈得电，南北黄灯亮， Y006 线圈失电，模拟南北向行驶车的灯灭。维持 2 秒后， T3 动断触点断开， Y001 线圈失电，南北黄灯灭。这时起动累计时间达 5 秒钟， T4 的动断触点断开， T0 复位， Y003 线圈失电，即维持了 30 秒的东西红灯灭。上述是一个工作过程，然后再周而复始地进行。

六、梯形图程序

七、PLC接线图

八、调试错误与修改方法

经过设计，想一次性把程序完成是非常难的，在调试中就出现了不少的错误。刚开始的时候把程序写进去然后运行却发现有些灯亮不起来而且在完成了一个周期后就循环不起来了。那时真的不知道从哪里入手，只好一条一条地检查才发现了一条指令把常闭写成了输出，真正的输出口就没有收到信号了。灯虽然是亮了但仍然循环不起来。从梯形图又仔细的看了一次却看不出什么问题出来。突然想起来编程器还可以进行监控于是再在运行的同时进行监控，于是发现了在程序的第一周期一切都运行正常但再运行下去的时候第二周期就再没有反应了，包括里面的辅助继电器，最后发现原来是程序前面没有并上完成这个循环的继电器号。后来就这样把加上其他功能出现的错误也找出来了。虽然找错误是一个枯燥无味的工作，但只要你耐心的去做的话，你肯定能学到有用的东西。

九、PLC智能化控制交通灯的方法

传统的十字路口交通控制灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而实际上交通流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、适用的方案，仍然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。而模糊控制恰恰具有这方面的优势。

此系统就是应用可编程序控制器(PLC)对十字路口交通控制灯实现模糊控制，此控制系统的输入量是指十字路口各方向上车辆数的动态变化量。具体由传感器采集后送入可编程序控制器。在十字路口的四个方向(E、S、W、N)的近端J(斑马线附近)和远端Y(距斑马线约100米处)各设置一个传感器，分别统计通过该处的车辆数。为了实现模糊控制，需要将绿灯时间分为两部分：其一是固定的10秒作为路口车辆状态参数的采集时间t1；其二是根据两个方向车辆流量变化进行模糊决策的延时t2。然后通过传感器采集后的排队等候的车辆数送往PLC进行模糊推理运算得出延迟时t2，最后由t1和t2来实现对十字路口车流量的灵活控制。

十、课程总结

在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里老想着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。我趁着做课程设计的同时也对课本知识有了巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。 经过两个星期的设计里，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时的满富激情到后来汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。

通过这次实训使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。一次又一次的学习，探索又探索，我们慢慢地在体会、研究和感悟，终于开始领会到将近成功的那一份喜悦，从撰写实训论文，查找资料，程序设计，到整理每一个次的调试，我们学会了细心和耐心，也品尝到了酸、甜、苦、辣，无数的成功与失败更加肯定了我们的研究成果。兴趣是自发形成的，而默契是慢慢培养出来的。当前的社会，科技迅速发展，知识更新速度大大加快，只有我们共同去探索，用自己的双手去征服每一片天空，用我们新的力量去打造一片创新的领域。