以交通灯为载体的PLC实验设备设计与制作

摘要

PLC可编程控制器是一种基于小型智能计算机的新型智能计算机控制系统，采用自动化和最新技术集成各种智能计算机技术。这种控制技术非常简单，易于使用，而且非常稳定。该色谱柱的优点目前在很多地方使用，非常有用。据统计，可编程控制器是工业自动化设备中使用最广泛的设备。同一道路上的信号灯构成局域网，实现统一调度管理，缩短车辆等待时间，实现科学管理。传统的交通信号控制通常使用电子电路和继电器来设计。它的构造非常的麻烦，也非常的不稳定，还经常容易坏，很难适应功能的变化。可编程控制器使用小的电脑处理器作为核心的，非常的稳定，非常的可靠，也十分的好用。特别是PLC实现的控制系统一般采用梯形图语言编写，根据继电器接触器控制系统电气原理图进行程序设计，它的构造很单一，很好的不受打扰的能力，工作过程中非常的顺利，时间的设置也是非常的简单的。时间，编程简单，易于扩展的功能，灵活的修改，并具有完整的自诊断和显示功能，维护工作极其简单。因为PLC配有内部实时时钟，因此可以通过PLC控制全天无人值守管理红绿灯。另外，由于PLC具有通讯联网功能，要把在同一条路上的红路灯放在一个系统里面可以统一管理，停车等候的时间就更加短了，这样非常的科学。
关键词:可编程序控制器 小处理器 红绿灯

1 梯形图的设计与编程方法

1.1 控制要求

信号灯是被一个按钮控制的可以开开一关。按一下按钮就开始工作，这个交通灯就开始使用并且一直工作。 在按一下就停下来了，红绿灯的控制系统就变回原来的样子，所以这样的信号灯就全部被灭了。

1.2 控制时序

红绿灯如图1所示。信号灯安装在东西向，南北两个方向。 每个方向有6个灯，分为红色，黄色和绿色。 工作顺序如图2所示。假设东西方向繁忙，绿色时间是南北方向（40s）的两倍。 按下开始按钮后，北边还有南边的灯保持绿色20秒。 20多秒后，南北黄灯一共亮了3次，时间是6秒。 这个时间里面，东西向的红灯也开着亮个25秒。 25s一到以后，东西方向的绿灯变成了41s。 一共亮了3次至黄灯持续7秒，此时南北红灯也亮，47so继续下一周直至按下停止按钮。

2 PLC交通灯毕业设计硬件及外围元器件

按照信号灯的控制的相关规定，全部的机器都是：三菱这个牌子可变化程序的控制器，开一下开关SB1，在按一下开关关掉SB2，红颜色和黄颜色这两种颜色的灯，把两边的线连接起来。按一下开关SB1连接到输入继电器00端，在按一下开关SB2连接到输入继电器11端，东西方向的绿灯连接到输出继电器55端，东西方向黄灯连接到输出继电器44端，东西方向为红色。灯连接到输出继电器33端，南北方向绿灯连接到输出继电器22端，南北方向的黄灯连接到输出继电器11，南北方向红灯连接到输出继电器00。COM1和COM2一个线把他们连接起来，要用一个220V的电源线。这个信号灯要是非常的耗电的话，一个机器元件就可以操控两个红绿灯，一个交通灯可以带动另一个红绿灯，或者输出继电器可以先驱动中间继电器，然后控制电的元件来带动信号灯工作。

3 软件设计

使用两种的编程语言，并做好相应的结构划分。从图中可以看出，我们将东边还有西边这两个方向的信号灯的动作一起分为两个过程，这两边都有自己的控制时间。这两边的时间要统一起来相互配合，不会发生错误。再简单说一些南北方向的工作原因，这个就和刚刚的东西两边的是一摸一样的，这里就不再一一说了。这个程序开始工作时，M8002上的电流就进去了XO状态，这个时候的系统就一直在等待。这个时候按一下SB1时，xO11打开，11和44一起都开了，11让南边和北边的绿灯都开始工作，44让东西的红灯亮起来，TO在00同一时间开始，等一个20s后在开始用。把接触使状态关掉后进入T4。这时，33和55开始。 T4让南边和北边的红灯亮起来，T1计数6s，并在6s后进入T2。在T3状态下，CO和T2启动。这个时候南边和北边的黄的灯就灭了，CO开始记录数字。加1，当T2时间到时，如果co，J数小于3次，状态将进入T0循环。如果CO最多记录3次，状态变到到T4，黄灯在南边还有北边闪烁三次。黄灯在南边和北边闪烁3次后，系统进入T4状态。在T4状态下，它等待下面一次工作。这个时候，Y3和Y5启动。 Y1使南北红灯亮，46s后，它进入X0状态。执行循环后，还应完成东西方向。完成两个方向（必须完成）后，重新输入X0和X11·····，一直重复这样的工作。无论什么时候，开一下SB2，Xl打开，一切工作的状态都将停止，这个系统就彻底的停止了。

4 PLC自动红绿灯控制系统调试

4.1 调试前准备

通过PLC系统和自动信号灯控制系统的具体形状配合完成本控制系统的调试。自动红绿灯控制系统使用STEP7-Mcro/WIV4.0编程这款软件，程序选择梯形图进行编写。调试之前先要对PLC与电脑进行连接能够相互通信，在通信正常情况下将事先弄好的程序下载到PLC中。再根据硬件接线图将自动信号灯控制系统的具体形状与PLC进行连线，PLC 的24V直流电源给直流电动机和直流电磁阀提供工作电源，最后通电调试。

4.2 系统的调试

自动信号灯控制系统调试步骤:
（1）检验设备硬件，完成外接电路接线，打开电脑上的STEP7-Mcro/WI V4.0编程软件，对PLC和电脑进行通信，确保其通信正常。
（2）将已经编译好的程序下载到PLC中，并让PLC开始处于工作状态。
（3）检查非自动运行模式是否正常，选择非自动运行模式后，按下“启动”按钮，再按下其他各个功能按钮，观察其能否实现相应的功能，如果不能实现，再进行程序修改和硬件方面的检查。
（4）检查自动运行模式是否正常，选择自动运行模式后，按下“启动”按钮，观察系统整体运行状态，若不能实现预期的功能，再进行程序修改和硬件方面的检查。
（5）人为设置故障，检查控制系统是否具有发生故障后自我保护的功能。若出现故障PLC能够自动停机，则预期功能实现。

4.3 调试结果

反复调试，观察系统的整个运行过程，以确定控制系统的稳定性和精准性。得出最终的结论，该控制系统能够实现自动洗车的控制要求，在自动运行过程中，该系统可以实现预设的各种功能。当洗车过程中遇到故障时，自动洗车控制系统能及时停机，能够起到安全保护的作用。通过多次调试，本设计预期功能均能实现。

5 总结

在设计过程中，我经常会遇到这样的情况，也就是说，我一直认为这样的连接可以工作，但实际连接到电路是无法实现的，所以花费很多时间就可以了。我利用课程设计，巩固和加强课本知识。因为书上的知识太多了，不能很好的使用这些知识，测试内容有限，所以在本课程设计过程中，我们了解了课程的功能。许多组件，并更好地了解它们在电路中的使用。经过两周的设计，这个过程的曲折可以说是困难的。在此期间，我们也失去了，一度热情。一开始充满激情，后来很苦很累，一点一点的，我都没有长久的回味。通过本课程设计，我理解理论与实践的结合非常重要。学习的知识还是不够的。
在设计问题的过程中，还要在这个过程中得到相应的结论，要切实地为社会服务，还要提高自己的动手能力和想问题的能力。在弄问题的这个器件，可以说很难。毕竟，这是第一次，它将不可避免地遇到各种问题。与此同时，我在设计过程中发现了自己的缺点。我以前学到的知识还不是很清楚，也不够安全。
总之，通过本次设计，让自己对PLC有了更深的认识和体会，还有就是对组态软件的应用也有了新的认识和了解。
本设计采用PLC作为交通信号灯控制系统的控制核心。在设计过程中，硬件电路设计相对容易。在软件设计过程中，面对大量的控制对象和功能需求，在调试时，存在许多故障，需要逐步解决。
（1）可编程控制系统在操作时，这时会出现两个圈圈。这个操作是不能够匹配两个圈圈的，所以这里面要加一个继电器这样的元件。
（2）自动交通信号时间是有相关的记时间的机器来控制的。这个是可以人为的来操控的，可以在编制程序时候人为的设定。
（3）可编制控制程序的种类很多，但是用在红绿灯上面的就一种，可以适当换一换这种可编制程序的控制器，这样就能够有更多的新功能。
（4）可以改变可编程控制器来调节红绿灯，让红绿灯有序的进行控制，这样就可以实现全自动，方便快捷的交通指挥系统。
（5）在设计过程中，方便添加相应的支撑装置，如指示灯和蜂鸣器。通过分析和说明，可以知道交通信号灯的控制系统是通用的，可以使用各种最佳控制系统，但必须考虑其结构和成本。
（6）使用组态控制可编程控制器应在程序中，再用中间继电器连接转换，还要改变中间的继电器的性质。