交通信号灯控制系统设计.docx

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1、交通信号灯控制系统设计 苏州信息职业技术学院 毕业设计报告（论文） 系别：电气与电子工程系 专业：机电一体化 班级：G102803 学生姓名：孙书进 学生学号：G1* 设计（论文）题目：交通信号灯控制系统设计指导教师：张伟 起讫日期：2022.9.32022.11.16 毕业设计(论文)成绩评定表 学生姓名孙书进系部电气与电子工程系学号G1*课题名称交通信号灯控制系统设计 指导教师评语： 建议成绩：指导教师：张伟 2022年11月14日 评阅教师评语： 建议成绩：评阅教师:陈小桃 2022年11月14日 答辩小组评语： 建议成绩：答辩小组负责人：戴茂良 2022年11月14日 毕业设计（论文）

2、任务书 专业机电一体化学号G1*姓名孙书进 课题名称：交通信号灯控制系统设计 主要技术指标： 本系统在设计时充分考虑控制系统的实际变化需求，对整个红绿灯时序采用参数化、模块化控制，使得整个系统具有较高的通用性和易用性；同时也提出了基于组态的PLC 编程思想，减少编程难度。 工作内容和要求： 我所设计的十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试本文完成了十字路口交通信号灯的控制系统设计与调试，采用模块化和参数化的编程方法，对系统各个灯光信号的时长采用寄存器控制方式，同时采用子程序调用的方式，不但使得整个系统具有较强的通用性和易用性，同时还便于将来的组态控制软件的设计，整个系统在移植到其他控制系统

3、时也具有一定的价值。 主要参考文献： 1西门子（中国有限公司）.SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册.2022 2西门子（中国有限公司）.SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册.2022 3吴丽.电气控制与PLC应用技术.机械工业出版社，2022 4田淑珍.S7-200PLC原理与应用.机械工业出版社，2022 5浙江天煌科技有限公司.THMFS-2型可编程控制器实训指导书.2022 学生（签名）2022年10月8日 指导教师（签名）2022年10月8日 教研室主任（签名）2022年10月8日 系主任（签名）2022年10月8日 苏州信息职业技术学院 毕业设计（论文）开题

4、报告 专业机电一体化学号G1*姓名孙书进 设计（论文）题目交通信号灯控制系统设计 1.选题的背景和意义： 可编程控制系统在工业中的应用非常广泛，已成为自动化技术的重要组成部分。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输出和输入，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其外围设备，都按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计，使我国在交通繁忙以及国家法定节假日时，尽量避免交通事故的频发。 2.课题研究的主要内容： 我所设计的十字路口

5、交通信号灯PLC控制系统设计与调试，顾名思义就是用于路段繁忙的十字路口，主要用于那些十字路口交通堵塞以及上下班高峰带来有序的运行。随着社会科技技术的不断发展，它的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠可编程控制系统在工业中的应用非常广泛，已成为自动化技术的重要组成部分。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输出和输入，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其外围设备，都按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

6、1.主要研究（设计）方法论述： 我所设计的十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试，顾名思义就是用于路段繁忙的十字路口，主要用于那些十字路口交通堵塞以及上下班高峰带来有序的运行。随着社会科技技术的不断发展，它的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠。 四、设计（论文）进度安排： 时间（迄止）日期工作内容 2022.9.3-2022.9.14查找资料确立选题 2022.9.15-2022.10.8完成开题报告 2022.10.9-2022.11.8十字路口交通信号灯PLC系统设计与调试（毕业设计内容）2022.11.9-2022.11.11撰写论文 2022.11.142022.1

7、1.15毕业设计答辩 2022.11.162022.11.18根据答辩小组和指导老师意见修改论文，力争在内容和格式上符 合毕业设计规范要求。 五、指导教师意见： 同意开题 指导教师签名：张伟 2022年10月12日 六、系部意见 同意开题 系主任签名：张宗橙 2022年10月12日 苏州信息职业技术学院 毕业设计（论文）中期检查表 学生姓名孙书进学号G1*指导教师张伟 选题情况课题名称交通信号灯控制系统设计 难易程度偏难偏难偏易工作量较大适中较小 符合规范化的要求 任务书有无 开题报告有无 外文翻译质量优良中差 学习态度、 出勤情况 好一般差 工作进度快按计划进 行 慢 中期工作汇 报及解答问

8、 题情况 按计划进行 指导教师张伟 2022年10月25日所在专业意见： 继续进行 系主任张宗橙 2022年10月25日 交通信号灯控制系统设计 摘要：本文主要阐述了十字路口交通信号灯控制系统的设计与调试，主控制器采用西门子CPU224CN可编程控制器，根据实际需要，分为高峰时段、正常时段和夜间时段分别进行控制，通过实时时钟的读取自动进行时段判定；本系统在设计时充分考虑控制系统的实际变化需求，对整个红绿灯时序采用参数化、模块化控制，使得整个系统具有较高的通用性和易用性；同时也提出了基于组态的PLC 编程思想，减少编程难度。 关键词：控制系统交通灯参数化西门子PLC 目录 1可编程控制器技术基础

9、 (1) 2交通灯控制系统总体方案 (4) 3交通灯控制系统硬件设计 (5) 4交通灯控制系统软件设计 (6) 5交通灯控制系统测试与分析 (9) 结束语 (9) 参考文献 (9) 1可编程控制器技术基础 本系统在设计时充分考虑控制系统的实际变化需求，对整个红绿灯时序采用参数化、模块化控制，使得整个系统具有较高的通用性和易用性；同时也提出了基于组态的PLC编程思想，减少编程难度。 可编程控制器主要由CPU，存储器，基本I/O接口电路，外设接口，编程装置和电源组成。PLC是采用周期循环扫描的工作方式。PLC有以下特点：编程简单，使用方便，控制灵活，程序可变，具有很好的柔性，功能性强，扩充方便，性

10、能价格比高，控制系统设计及施工的工作量少，维修方便，可靠性高，抗干扰能力强，体积小，重量轻，能耗低。 目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。 1)开关量的逻辑控制 PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2)模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器

11、处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D 和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 3)运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 4)过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计 算机，PLC 能编制各种各样的控制

12、算法程序，完成闭环控制。PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC 都有PID 模块，目前许多小型PLC 也具有此功能模块。PID 处理一般是运行专用的PID 子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 5)数据处理 现代PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统

13、，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 6)通信及联网 PLC 通信含PLC 间的通信及PLC 与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC 厂商都十分重视PLC 的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 PLC 的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。 图1-1PLC 组成 西门子S7-200系列将一个微处理器CPU、一个集成电源和数字量I/O 点集成在一个紧凑的封装中，从而形成了一个功能强大的微

14、型PLC。输入模块CPU 模块输出模块可编程序控制器 编程装置 接触器电磁阀指示灯 电源 电源 限位开关 选择开关 按钮 1)功能性强，性价比高 一台小型PLC内有成千上万个可供用户使用的编程原件，有很强的逻辑判断，数据处理，数据通信功能，功能强大，可以实现非常复杂的控制功能，可以通过联网实现分散控制，集中管理。 2)用户使用方便，适应性强 梯形图是PLC使用的最多的编程语言，有继电器基础的工人很快就能使用。梯形图语言形象直观，易学易懂。PLC产品已经系统化，标准化，配备各种硬件装置供用户使用。 3)可靠性高，抗干扰能力强 PLC是为现场工作设计的，采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，硬件措施如

15、屏蔽，滤波，电源调整与保护，隔离，后备电池等。软件措施如故障检测，信息保护和恢复，警戒时钟，加强对程序的检测和校验。从而提高系统抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。PLC已经被公认为最可靠的工业控制设备之一。 4)控制系统设计及施工工作量小，维修方便 PLC的配线比其他控制系统的配线少得多，省下大量配线，减少大量接线时间，开关柜体积小，节省大量费用。PLC具有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，一般可用接线端子链接外部接线。PLC故障率很低，并且有完善的自诊断和显示功能，便于迅速的排除故障。这些都说单片机无法比拟的。 5)体积小，能耗低 对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减去大量时间继电器和中间继电器，小型PLC体积相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的大小缩小到原来的二分之一到十分之一。 将PLC用于交通灯的控制主要是因为它对环境的适应性强的特点，同时它的功能性很强大，而且具有联网功能，能实现科学管理。