基于罗克韦尔PLC的交通灯控制系统设计 - 图文

辽 宁 工 业 大 学

电气控制与PLC技术课程设计（论文）

题目： 基于罗克韦尔PLC的交通灯控制系统设计

院（系）： 电气工程学院 专业班级： 学 号： 学生姓名：

指导教师： （签字） 起止时间：

本科生课程设计（论文）

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电气工程学院 教研室：

学 号 课程设计（论文）题目 课题完成的功能、 6个指示灯，前3个灯分别代表东西方向的红、黄、绿灯，后3个灯分别代表南北方向的红、黄、绿灯，模拟十字路口交通灯控制的基本运行过程： （1） 高峰期，交通灯的工作顺序为红红1s、红绿3s、红黄1s、红红1s、绿红9s、黄红1s 的亮灯顺序 学生姓名 专业班级 基于罗克韦尔PLC的交通灯控制系统设计 课程设计（论文）任务 循环； （2） 非高峰期，交通灯的工作顺序为红红1s、红绿3s、红黄1s、红红1s、绿红6s、黄红1s 的亮灯顺序循环； （3） 按下南北紧急直通开关按钮后，南北方向绿灯一直都亮，其他灯熄灭，东西方向红灯一直亮，其他灯熄灭； （4） 按下东西紧急直通开关按钮后，东西方向绿灯一直都亮，其他灯熄灭，南北方向红灯一直亮，其他灯熄灭。 设计任务及要求： 1、采用罗克韦尔系列PLC； 2、方案设计，I/O分配表； 3、硬件设计和软件开发； 4、运行结果分析； 5、撰写课程设计说明书； 1、熟悉课程设计题目，查找及收集相关书籍、资料（2天）；2、设计系统的结构原理图（2天）； 计划进度3、仪表、控制系统等设备的选型（2天）；4、程序开发及调试（5天）；5、撰写课设论文（2.5天）； 6、设计结果考核（0.5天）； 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

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本科生课程设计（论文）

摘 要

随着社会信息科学的发展，控制理论和电子技术也在不断更新，基于微控制器的高度智能化测控技术逐步成为现实。其中以可编程序控制器为核心因其体积小、成本低、功能强、简便易行而得到了广泛的应用。

本课程设计是以分析交通信号灯控制系统为基础，以罗克韦尔PLC作为主控制器，实现对十字路口的交通灯的控制，介绍了基于可编程序控制器在交通系统的应用，根据所学的PLC有关知识和组态软件有关内容，正确编写系统的梯形图和流程图程序和分配输入输出地址，合理的设计一个基于PLC的交通信号灯控制系统。

本文根据车流量来决定信号灯配时的系统的研究设计，用PLC实现单个十字路口交通信号灯控制的方法。以单个十字路口4相位交通灯为例，采用梯形图编程，通过实验保证系统运行稳定可靠，并根据不同的交通流量进行控制决策，优化信号灯的配时，从而可以有效的解决交通阻塞带来的不利影响。

关键词：罗克韦尔；PLC；交通信号灯；梯形图

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本科生课程设计（论文）

目 录

第1章 绪论 .......................................................... 1 第2章 课程设计的方案 ................................................ 3

2.1 概述 ......................................................... 3 2.2 系统组成总体结构 ............................................. 3 2.3 PLC控制系统 .................................................. 4 第3章 硬件设计 ...................................................... 6

3.1 PLC概述 ...................................................... 6 3.2 器件选型 ..................................................... 7 3.3 CPU模块 ...................................................... 8 3.4 以太网模块 ................................................... 8 3.5 输入输出模块 ................................................. 8 3.6 电源模块 ..................................................... 9 3.7 控制按钮 ..................................................... 9 3.8 I/O地址分配 ................................................. 10 3.9 PLC的外部接线 ............................................... 11 第4章 软件设计 ..................................................... 12

4.1 主程序流程图 ................................................ 12 4.2 系统程序组态 ................................................ 13 4.3 梯形图的设计 ................................................ 16 第5章 系统测试与分析 ............................................... 18 第6章 课程设计总结 ................................................. 21 参考文献 ............................................................ 22

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本科生课程设计（论文）

第1章 绪论

随着我国国民生活水平的不断提高，城市化的推进与私家车数量的猛增，许多地方出现了交通超负荷运行的情况，城市交通越来越引起广泛关注，已成为人们平时谈论话题之一。修建城市高速道路兴起，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的控制，高速道路没有充分发挥出作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路的制约。随着我国加入世界贸易组织，我们不但要在经济、文化、科技等方面与国际接轨，在交通方面也要达到世界水平。俗话说“要致富，先修路”，但是路修好了如果在交通控制方面还是不周全还是无法保障安全，作为交通的核心，信号灯起着至关重要的作用。

目前由于各种原因，城市交通阻塞问题迫切需要采取各种措施施加以改善。以往十字路口交通信号灯控制系统设计采用传统的南北和东西各设置红、绿、黄等控制方法，当对向车辆需要左转和其他方向的车辆需要直行时，容易发生交通事故，且左转车辆易与人行道上的行人发生抢道现象，使得交通繁忙的十字路口经常发生阻塞。这种情况下，交通灯的正常运行以及合理的功能就是交通顺畅的重要保证。传统十字路口交通信号灯控制系统大都采用继电器控制系统或是单片机控制系统来实现，存在功能少、不易更改控制电路、可靠性差等缺点。而PLC编程简单，易维护可以随不同的应用场合灵活改变程序以实现不同的功能需要，且最重要的是PLC适合交通信号灯这类控制系统的时序控制。

罗克韦尔PLC是专为工业自动化控制设计的，在面向对象控制这一块，其控制功能的强大是无法比拟的，通过多种多样的扩展模块，可以做到外部接线简化、内部工作的高可靠。另外罗克韦尔PLC易学易懂，虽然价格贵，但性价比高。也可以说罗克韦尔PLC是一个技术成熟、工作可靠的单片机应用系统。由于稳定性高，抗干扰能力强，不久的将来，罗克韦尔PLC控制系统将会在交通灯方面做出巨大的贡献。

智能控制交通系统是目前研究的方向，也已经取得不少成果，在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号。出于便捷和效果的综合目的考虑，我们用如下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。另外，由于十字路口的交通灯控制是实时的，考虑到小型PLC的长处是控制而非复杂的逻辑运算，所以，我们尽量简化逻辑运算，以提高PLC 的控制输出速度。

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