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1、辽宁工业大学电气限制与PLC技术课程设计（论文）题目：基于罗克韦尔PLC的交通灯限制系统设计院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导老师：i（签字）起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目基于罗克韦尔PLC的交通灯限制系统设计课程设计(论文)任务课题完成的功能、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限制的基本运行过程：（1）高峰期，交通灯的工作依次为红红1s、红绿3s、红黄Is、红红1s、绿红9s、黄红IS的亮灯依次循环：（2）非高峰期，交通灯的
2、工作依次为红红1s、红绿3s、红黄Is、红红1s、绿红6s、黄红IS的亮灯依次循环：（3）按下南北紧急直通开关按钮后，南北方向绿灯始终都亮，其他灯熄灭，东西方向红灯始终亮，其他灯熄灭：（4）按下东西紧急直通开关按钮后，东西方向绿灯始终都亮，其他灯熄灭，南北方向红灯始终亮，其他灯熄灭。设计任务及要求：1、采纳罗克韦尔系列PLC；2、方案设计，I/O安排表：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：进度支配1、熟识课程设计题目，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）；3、仪表、限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
3、论文（2.5天）；6、设计结果考核（0.5天）；指导老师评语及成果平常：论文质量：答辩：总成果：指导老师签字：年月日注：成果：平常20%论文质量60%答辩20%以百分制计算随着社会信息科学的发展，限制理论和电子技术也在不断更新，基于微限制器的高度智能化测控技术逐步成为现实。其中以可编程序限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限制系统为基础，以罗克韦尔PLC作为主限制器，实现对十字路口的交通灯的限制，介绍了基于可编程序限制器在交通系统的应用，依据所学的PLC有关学问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安排输入输出地址，合
4、理的设计一个基于PLC的交通信号灯限制系统。本文依据车流量来确定信号灯配时的系统的探讨设计，用PLC实现单个十字路口交通信号灯限制的方法。以单个十字路口4相位交通灯为例，采纳梯形图编程，通过试验保证系统运行稳定牢靠，并依据不同的交通流量进行限制决策，优化信号灯的配时，从而可以有效的解决交通堵塞带来的不利影响。关键词：罗克韦尔；PLC；交通信号灯；梯形图第1章绪论1第2章课程设计的方案32. 1概述32 .2系统组成总体结构33 .3PLC卜艮帝U*4第3章硬件设计63. 1PLC概述632彳牛73.3 CPU模块83.4 以太网模块835,yHj83. 6电源模块93 .7限制按钮938I/O
5、地址女排104 .9PLC的外部接线11第4章软件设计124. 2系统程序组态135. 3梯形图的设计16第5章系统yjJ试与分析18第6章课程设计总结2122参考文献第1章绪论随着我国国民生活水平的不断提高，城市化的推动与私家车数量的猛增，很多地方出现了交通超负荷运行的状况，城市交通越来越引起广泛关注，已成为人们平常谈论话题之一。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限制，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，也确定了城市高速道路的交通状况必定受高速道路与一般道路的制约。随着我国加入世界贸
6、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”，但是路修好了假如在交通限制方面还是不周全还是无法保障平安，作为交通的核心，信号灯起着至关重要的作用。目前由于各种缘由，城市交通堵塞问题迫切须要实行各种措施施加以改善。以往十字路口交通信号灯限制系统设计采纳传统的南北和东西各设置红、绿、黄等限制方法，当对向车辆须要左转和其他方向的车辆须要直行时，简洁发生交通事故，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常常发生堵塞。这种状况下，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限制系统大都采
7、纳继电器限制系统或是单片机限制系统来实现，存在功能少、不易更改限制电路、牢靠性差等缺点。而PLC编程简洁，易维护可以随不同的应用场合敏捷变更程序以实现不同的功能须要，且最重要的是PLC适合交通信号灯这类限制系统的时序限制。罗克韦尔PLC是专为工业自动化限制设计的，在面对对象限制这一块，其限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、内部工作的高牢靠。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PLe是一个技术成熟、工作牢靠的单片机应用系统。由于稳定性高，抗干扰实力强，不久的将来，罗克韦尔PLC限制系统将会在交通灯方面做出巨大的贡献。智能限制交
8、通系统是目前探讨的方向，也已经取得不少成果，在少数几个先进国家已采纳智能方式来限制交通信号。出于便捷和效果的综合目的考虑，我们用如下方案来限制交通路况:制作传感器探测车辆数量来限制交通灯的时长。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限制器的限制输入，并用PLC计数，按肯定限制规律自动调整红绿灯的时长。另外，由于十字路口的交通灯限制是实时的，考虑到小型PLC的特长是限制而非困难的逻辑运算，所以，我们尽量简化逻辑运算，以提高PLC的限制输出速度。本设计采纳罗克韦尔PLC限制系统，完成对十字路口交通灯的自动限制与监控，主要实现城市交通路口信号灯自动限制。从而保证了车辆在城市道路
9、各路口平安及顺畅通行。第2章课程设计的方案1.1 概述本次设计主要是综合应用所学学问，设计基于罗克韦尔PLC的交通信号灯限制系统，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。能够较全面地巩固和应用“罗克韦尔PLC”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步驾驭小型单片机系统设计的基本方法。可以实现十字路口交通灯的限制。在该课程设计中，能够较全面地巩固和应用电气限制与PLC应用技术课程中所学的基本理论和基本方法，并能够将罗克韦尔PLC应用在实际生活中，能达到预期的标准。1.2 系统组成总体结构依据课设内容要求，确定该系统的设计方案。硬件电路主要由四个部分组成，即PLC限制系统、电源、交通灯等。结构框图
10、如图2.1所示。图2.1系统结构框图该系统的核心为PLC限制系统，通过传感器检测道路车辆流通状况，通过PLC限制系统限制交通的亮灭状况。南北向和东西向主干道均设置有红绿黄三种颜色的指示灯。当东西主干道红灯点亮时，南北主干道应依次点亮红绿黄灯；反之，当南北主干道红灯点亮时，东西主干道应依次点亮红绿黄灯。高峰期和非高峰期分别有不同的时间调配。当遇到急车强通过，不管原来信号状态如何，一律让急车运行方向的绿灯亮，直到急车通过为止。1.3 PLC限制系统PLC是以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动限制技术和通信技术而发展起来的一种通用工业自动限制装置。它具有体积小、功能强、敏捷通用以及维护便利等一系
11、列优点。特殊是它的高牢靠性和较强的适应恶劣环境的实力，倍受用户的青睐。在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，被称为现代工业技术的三大支柱之一。其中PLC随着科技的发展，有很多厂商生产的PLe著名世界，例如西门子的S7-200S7-300系列。罗克韦尔的ControlLogix5561系列等。先对其以此介绍。方案一：S7-200是一种小型的可编程限制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及限制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现困难限制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。它具有极高的牢靠性、极丰富的指令集、易于驾驭、便捷的操作
12、、丰富的内置集胜利能、实时特性、丰富的扩展模块。S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。运用范围可覆盖从替代继电器的简洁限制到更困难的自动化限制。应用领域极为广泛，覆盖全部与自动检测，自动化限制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境爱护设备等等。方案二：S7-300是德国西门子公司生产的可编程序限制器(PLC)系列产品之一。其模块化结构、易于实现分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强、抗振动冲击性能好，使其在广泛的工业限制领域中，成为一种既经济又切合实际的解决方案。且其具有针对低性能要求的模块化中小限制系统、可配不同档次的CPU、可选择不同类型的扩展模
13、、可以扩展多达32个模块、模块内集成背板总线。并且它有循环周期短、处理速度高、指令集功能强大(包含350多条指令)，可用于困难功能、产品设计紧凑，可用于空间有限的场合、模块化结构，设计更加敏捷、有不同性能档次的CPU模块可供选用、功能模块和I/O模块可选择、有可在露天恶劣条件下运用的模块类型等优点。方案三：ControlLogix系统是基于机架的系统，可以供应对运用依次限制、过程限制、运动限制和驱动限制的限制系统进行组态的选项,还可供应通信I/O功能。Controllogix系统集中了Logix通用平台的多种优点一通用的编程环境、通用的通讯网络、通用的限制引擎，供应了一个既能满意您高性能应用需
14、求又易于运用的环境。Controllogix系统在编程软件、限制器和输入输出诸方面的紧密集成降低了在试运行和正常操作的开发成本和时间。Controllogix系统以紧凑的、经济的产品供应离散限制、驱动限制、运动限制、过程限制、平安限制、便利的通讯连接、艺术级的输入输出功能。Controllogix系统是模块化的系统，有效的设计、建立和修改它，这有助于在培训和工程方面显著的降低成本。并且它还具有真正意义上的冗余限制器结构供应无扰动切换和高牢靠性、供应众多的通讯选择、更多的模拟量、数字量和特殊输入输出模块、适合依次、过程、传动、运动限制的模块化高性能限制平台、每个Controllogix限制器可以
15、执行多个限制任务，削减须要的限制器数量，这样，解决故障、可以在一个机架上运用多个处理器、通讯模块和输入输出模块等优点。Controllogix处理器供应可选的用户内存模块（750K到8M字节）,能解决有大量输入输出点数系统的应用问题（支持多达4000点模拟量和128,000点数字量）。处理器可以限制本地输入输出和远程输入输出。处理器可以通过以太网EtherNetZIP限制网ControlNet设备网DeviceNet和远程输入输出UniversalRemoteI/O来监控系统中的输入和输出。方案四：单片机是一种集成电路芯片，是采纳超大规模集成电路技术把具有数据处理实力的中心处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能
