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毕业论文(设计)
设计题目:交通信号灯自动控制电路设计
学 院:
班 级:
学 号:
姓 名:
指导教师:
成 绩:
二 0 年 月
重庆航天职业技术学院
CHONGQING AEROSPACE POLYTECHNIC
目录
引言 ..................................................................................................................................................1
第 1 章绪论 ......................................................................................................................................1
1.1 项目研究背景及意义.........................................................................................................1
1.2 目前交通灯的发展现状.....................................................................................................2
第 2 章总体设计方案及论证...........................................................................................................3
2.1 项目研究内容 ....................................................................................................................3
2.2 程序设计的常用方法.........................................................................................................4
2.3 控制方案展示 ....................................................................................................................5
第 3 章系统硬件设计 ......................................................................................................................7
3.1PLC 概述 ..............................................................................................................................7
3.1.1PLC 的特点................................................................................................................7
3.1.2PLC 的选型................................................................................................................7
3.2I/O 地分配表......................................................................................................................8
3.3 系统接线设计 ....................................................................................................................8
3.3.1PLC 外部接线............................................................................................................9
第 4 章软件设计 ..............................................................................................................................9
4.1 编程软件 ............................................................................................................................9
4.1.1SETP7 软件简介......................................................................................................10
4.1.2SETP7 软件基本操作步骤......................................................................................10
4.2 系统程序流程 ..................................................................................................................11
4.3 程序设计 ..........................................................................................................................11
4.3.1 系统启停控制程序................................................................................................11
4.3.2 东西绿灯和南北红灯输出程序............................................................................12
4.3.3 启动定时器输出程序..........................................................................................12
4.3.4 东西方向黄灯输出程序........................................................................................13
4.3.5 东西方向红灯和南北方向绿灯输出程序............................................................14
4.3.6 启动定时器输出程序............................................................................................15
4.3.7 返回循环程序........................................................................................................15
4.4 组态软件 ..........................................................................................................................16
4.4.1 组态王简介 ...........................................................................................................16
4.4.2 组态王基本操作步骤............................................................................................16
第 5 章控制系统仿真 ....................................................................................................................18
5.1 系统仿真步骤 ..................................................................................................................18
结论 ................................................................................................................................................23
参考文献 ........................................................................................................................................24
致谢 ................................................................................................................................................25
摘要
近现代以来,交通灯在我们的日常出行中扮演着重要的角色。城市道路的发
展程度,是城市经济发展的重要标志。在交通不便利的地方,就会限制了人们的
生活质量,在一个交通发达的地方,居民的快乐程度就会更高。但是,近几年来,
交通事故频发,造成了许多惨案,因此,要想降低交通事故的发生,就必须合理
使用红绿灯。本文首先阐述了十字路口交通灯系统的来源与发展,以及它在国内
外发展的现状,介绍了十字路口交通灯系统的基本原理以及工作流程,对系统的
工作流程进行了分析。然后介绍了 PLC 的基本组成、特点以及工作原理,并且对
系统的硬件部分进行设计和软件部分进行梯形图编程和组态界面设计。通过一次
路口交通灯变化周期过程为例,把交通灯变化过程分为几个步骤,然后分别对几
个步骤进行编程。具体说明了可编程序控制器在十字路口交通灯系统中的作用,
其中程序设计实现了十字路口交通灯系统的工作的绝大部分过程。然后对所设计
的十字路口交通灯系统进行仿真验证,仿真结果表明本次设计的系统满足控制要
求,达到预设效果。同时利用 S7-200 系列 PLC 控制的十字路口交通灯系统提高
了稳定性和性价比,保证了十字路口交通灯系统能够长期稳定运行,同时上位机
通过组态王软件实现了对系统进行操作和监控。
关键词:梯形图程序;组态王;交通灯运行规则;STEP7
1
引言
在今天,在每个路口设置了交通信号灯,是最普遍、最有效的交通方式。但
是这种技术在很久以前就存在了,在经过一系列的发展后,逐渐演变成今天常见
的样式。在美国这个交通信号灯是用红色、绿色和黄色的环形照明装置构成,它
被安置在纽约市第五大道的一栋高楼上。“停止”是红色,而绿色是“通行”。
随着我国经济的飞速发展,城市人口越来越多,居民出行次数和机动车拥有
量不断增加,城市道路拥挤、车流量不均衡等问题日趋严重。在交通拥堵、交通
秩序混乱、出行时间过长的情况下,人们往往会为交通拥堵、交通秩序混乱、出
行时间过长而感到烦恼。如何使交通安全、便捷、高效、畅通、绿色、环保,是
当前我国交通发展面临的重要课题。通过设计和制作交叉路口的交通信号灯控制
系统,进一步加强和深化了对所学习的基本理论、基本技能和专业知识的理解和
理解。同时,通过对 PLC 的全面培训,可以实现 PLC 的设计与实现,以及对其工
作原理和设计思想的全面了解。另外,在实践中,通过对红绿灯的各个环节的制
作,磨练了自己努力学习、认真负责、独立思考、团结合作的工作态度,为以后
的工作生活提供了坚实的基础和稳定的保障。
第 1 章绪论
1.1 项目研究背景及意义
现如今城市发展越来越快,许多农村也越来越城市化,现在几乎家家户户
都有一辆小汽车,所以,十字路口中地信号灯具有举足轻重的作用,它一般在路
口中央,在路口的交汇处,而它的功能就是通过灯色的改变指挥行驶的车辆,让
路上的行人有秩序地通过路口,现在绝大部分的路口都装了红绿灯,都能在一定
程度上缓解交通堵塞的压力,但是传统的红路灯有时候效果并不是很理想,尤其
是早晚高峰的时候,所以就需要更加智能更加人性化的红绿灯来管理控制,对智
能交通系统的需求越来越旺盛,而基于 PLC 技术来设计一种能根据车流量来控制
或者能尽快在发生突发事件时智能管理和控制的交通信号控制系统,从而实现交
通信号灯控制系统的智能化、合理化。红绿灯是一种交通信号,它起到了很大的
作用,它直接影响到道路和行人的安全,但是为了让驾驶员和行人更好的理解它
的用途,它的功能和意义就被详细的说明了。在十字路口,红色,黄色,绿色,
三色交通信号灯悬挂在四面八方,这就是沉默的“交通警察”。交通灯是一种国
2
际通行的交通标志。红色表示停车,绿色表示通过。十字路口,四面八方的车辆
都聚集在这里,有的要笔直,有的要转弯,要按照交通信号灯的指示。红灯时,
禁止直行或左转,并准许车辆向右转弯;红灯亮,允许交通工具直行或掉头;黄
色信号灯,停在十字路口或行人通道内,并继续通过;当红灯亮起时,提醒交通
工具小心。
道路的发展程度,是衡量一个国家城市化和经济发展水平的重要指标。而在
交通便利的同时,也限制了人们的生活质量,在一个交通发达的地方,居民的快
乐程度就会更高。但是,近几年来,交通事故频发,造成了许多惨案,因此,要
想降低交通事故的发生,就必须合理使用红绿灯。交通信号的合理分配,使其存
在的意义更为突出。在学校、商场、车站等人流密集的地方,要设置更多的红绿
灯,让同学们可以放心的回家,购物也可以放心,乘客也可以放心的回家。而在
人流不多、车辆不多的路段,可以适当的设置红绿灯,节省交通资源。
随着电子、自动控制、计算机技术的飞速发展,计算机控制系统在工业生产
中的应用越来越广泛。PLC 是电子控制技术与计算机科学技术的结合。PLC 是一
种以单片机为核心的新型工业自动控制设备,它具有逻辑、定时、计数、模拟信
号处理和 PID 操作等多种功能。
1.2 目前交通灯的发展现状
中国第一个道路交通信号灯是 1928 年在上海英租界出现的。从最初的手工
牵引带到 1950 年代的电力控制,再到现在的电脑控制,再到现代的电子计时监
测,交通信号灯不断更新、发展、完善。然而,在社会发展的同时,传统交通信
号灯的缺点也越来越多,其中最突出的问题就是设计太僵硬,无法达到最大的通
行效率,以及交通信号灯之间的转换很有规律。在西方发达国家,交通管制已基
本实现了从传统的交通控制到 ITS 的过渡,而国内的智能交通系统才刚刚起步。
由于传统的交通管制系统通常都是按时间来进行交通流量的控制,因此很难根据
交通流量的变化规律来选择最优的方向,从而导致了交通资源的浪费和堵塞。而
智能交通控制系统可以有效地改善效率,而无需对硬件进行重大的改变。
智能交通系统主要由以下子系统构成:(1)交通情报服务的智能化。它是一
个面向所有人的、有很多智能化的、具有一定操作性的服务体系。(2)一种汽车
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