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1、实验报告实验项目名称 基于PLC的智能交通控制综合设计实验实 验 日 期 2012.12.12成 绩11目 录一、实验背景.4二、实验设备.4三、实验步骤.5四、控制方案详述.5 4.1 正常运行.5 4.2 动画效果.6 4.3 倒计时提醒.6 4.4 停车等待功能.6 4.5 延时流量控制功能.6 4.6 可恢复现场的响应急车通行功能.7 4.7 行人通过的考虑.7五、流程图.8 5.1交通灯模拟控制流程图.8 5.2停车等待流程图.10 5.3急车通行流程图.10 5.4流量控制流程图.11六、I/O分配表.116.1 路况灯的分配.116.2 交通灯引脚的分配.126.3 路况闪烁模拟
2、动画的引脚分配.126.4 模拟停车等待的路况灯引脚分配.126.5 急车通行模拟激励信号的输入引脚分配.126.6 模拟大流量警示信号的输入引脚分配.12七、程序功能注释及完整程序.13 7.1第一个模块.13 7.2第二个模块.17 7.3第三个模块.20 7.4第四个模块.21 7.5第五个模块.22 7.6第六个模块.22 7.7第七个模块.23 7.8完整程序.24八、实验总结.348.1 甲总结.348.2 乙总结.348.3 丙总结.36实验名称基于PLC的智能交通控制综合设计实验一、 实验背景近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益
3、更新。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。同时，PLC本身还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在
4、实时检测和自动控制的PLC应用系统中，PLC往往是作为一个核心部件来使用，仅PLC方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。十分形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用。二、 实验设备实验硬件：MicroLogix1200交通实验台实验软件：RSLogix500编程软件RSLinx 通讯软件RSview32组态软件三、 实验步骤1、 熟悉及Micrologix1000，Micrologix1200及Micrologix1500组成、安装及与PC的连接；Micrologix1000 I/O分布；Micrologix1200及Micrologix15
5、00的I/O分布及扩展模块的I/O分布。2、 熟悉并操作Rslogix500软件包及变成方法。3、 熟悉并操作Rslinx软件包。4、用上述两软件包进行系统组态，确认系统连接成功。5、理解实验内容，构思并编制实验梯形图。6、下载并调试。 提示：利用若干个定时器控制两个方向的四个灯的点亮时间及亮、灭顺序。四、 控制方案详述（注：之后将南北方向称为A，D方向，东西方向称为B，C方向）（1） 正常运行分为四个通行状态 效果：同时A、D方向直通灯点亮，同时B、C方向禁止通行灯亮，此时A、D方向行人可以通行，通行时间为30S，此间，其他方向车禁止通行。A、D方向右转通行，B、C方向左拐车通行，其他方向车
6、辆禁止通行。通行时间为25S。B、C方向直通灯点亮，同时A、D方向禁止通行灯亮，此时B、C方向行人可以通行，通行时间为30S，此间，其他方向车禁止通行。B、C方向右转通行，A、D方向左拐车通行，其他方向车辆禁止通行。通行时间为25S。控制方案：用四个计时器，分别计时，每个计时器计时的时候有一个高电平输出，对应此状态的灯的并联接到这个输出端口。（2） 动画效果效果：模拟车辆通行的动画效果控制方案：先使用两个计时器和两个选通器制作一个脉冲发生器在每一种通行状态下，使用两个输出端口，使用上述脉冲发生器控制输出，两个输出端口间隔输出相互反相的方波。（3） 倒计时提醒效果：在每一个状态下，数码管进入倒数
7、5S时，进行提醒，采用指示灯闪亮提醒。控制方案：先使用两个计时器和两个选通器制作一个脉冲发生器每一种状态的计时器倒计时剩余5秒的时候让上述脉冲发生器控制输出，使输出产生方波。（4） 车辆等待功能效果：模拟车辆行驶到十字路口时，如果将要行进的方向不能通行，则停在交通线后面等待。控制方案：将每个状态下，需要等待的位置，单独提供管脚进行控制；每一状态下 需要等待的位置接到一起，提供统一的管脚；这些管脚只有在所在通道通车时，闪亮，动态画面；其他状态下一直亮，表示有车等待。（5） 根据车流控制通行时间功能效果：某一种车流方向车流量较大时，将允许此通行方向的交通灯和计时器延时15秒，而且还不能改变当前交通
8、灯状态，只能起延时作用。控制方案：安排四个激励端口，分别对应四种状态的车流控制。基本思想是针对流量大的状态延时一定时间。流量由假想的传感器观测并导入输入信号，通知系统当前状态下的车流量较大，需要进行交通灯延时。系统响应激励信号，并判断，如果计时器在当前状态下的计时已经大于15秒，则给予当前状态下的交通灯15秒延时，如果计时小于15秒，则交通灯计时器复位清零，重新开始计时。同时设置一个状态标志位进行锁存，使得不会无限次循环延时。（6） 可恢复现场的响应急车通行功能 效果：有急车通过时，先保存当前交通灯和计时器状态。对应每一种通行方向的急车，交通灯转到该方向允许通行。急车通过后，交通灯和计时器恢复
9、到原状态。即有保存现场和恢复现场的功能。控制方案：安排四个激励端口，分别对应四种方向，即四种状态的急车通行进行中断控制。保护现场：系统响应激励信号，立即保存当前的计时器计时数ACCUM。并设置一个状态标志位，使得只在此保存一次，而不会无限次循环保存。然后与此同时给当前正在计时的计时器的ACCUM置一个大于0的常数，使计时器保持为计数状态。中断执行：直接给急车通行的方向所需的交通灯绿灯安排一个原来此通行状态下交通灯绿灯的引脚即可。恢复现场：激励信号为低电平的时候，将保存的ACCUM再赋给原来的计时器。（7） 考虑行人过马路问题效果：允许有一定时间可以让行人通过马路而不会被任何遵循交通规则的车有任
10、何机会撞到。 如果四个右转灯常亮，车辆一直可以右转，那么行人在过马路时，可能出现交通事故。控制方案：交通状态直行灯亮时右转灯不亮，行人可过马路；右转状态和左转状态在一起搭配进行。五、 流程图1、 交通灯模拟控制系统流程图2、 停车等待流程3、 急车通行流程控制4、 流量控制流程图六、 I/O分配表（及对应对象图）1、 路况灯的分配：A左拐与D左拐（26，61，37，2，58，48）（20，63，31，9，60，54）B左拐与C左拐（53，59，19，32，64，10） （47，63，25，38，57，4）AD直通（2，27，16，13，18，11） （8，21，15，14，24，5）BC直通（
11、33，52，43，42，36，49） （39，46，41，44，30，55）右拐（1，34，28，51，35，17，12，50） （40，7，45，22，23，29，6，56）2、 交通灯引脚的分配A、D方向直行，B、C方向O;0/0A、D方向左拐，B、C方向右拐O;0/1B、C方向直行，A、D方向O;0/8B、C方向左拐，A、D方向右拐O;0/93、 路况闪烁模拟动画的引脚分配A、D方向直行，B、C方向O;2/0、O;2/1A、D方向左拐，B、C方向右拐O;2/2、O;2/3B、C方向直行，A、D方向O;2/4、O;2/5B、C方向左拐，A、D方向右拐O;2/6、O;2/74、 模拟停车等待
12、的路况灯引脚分配：A、D方向直行，B、C方向O;0/2A、D方向左拐，B、C方向右拐O;0/3B、C方向直行，A、D方向O;0/4B、C方向左拐，A、D方向右拐O;0/55、 急车通行模拟激励信号的输入引脚分配急车方向输入引脚A、D方向直行I;0/0A、D方向左拐，B、C方向右拐I;0/1B、C方向直行I;0/2B、C方向左拐，A、D方向右拐I;0/36、 模拟大流量警示信号的输入引脚分配大流量方向输入引脚A、D方向直行I;0/11A、D方向左拐，B、C方向右拐I;0/12B、C方向直行I;0/13B、C方向左拐，A、D方向右拐I;0/14七、 程序功能注释及完整程序（有独到之处请重点说明）本
13、程序分为七个模块。第一个模块为四种通行状态的控制与处理，为0000 行到0016 行。四种状态的顺序为：1、A、D方向直行，B、C方向禁行2、A、D方向左拐，B、C方向右拐3、B、C方向直行，A、D方向禁行4、B、C方向左拐, A、D方向右拐第二个模块为计时器数码管的倒计时显示，为0017行到0025行第三个模块为一个脉宽为0.5秒的脉冲发生器，为0026行到0027行第四个模块为急车通行的中断处理和状态转换，为0028行到0029行第五个模块为流量控制的中断处理和状态转换，为0030行到0031行第六个模块为急车通行的交通灯控制， 为0032行到0035行第七个模块为车行路况的动态控制， 为
14、0036行到0039行0040行结束具体功能注释：第一个模块：四种通行状态的控制与处理1、A、D方向直行，B、C方向禁行 0000行0004行2、A、D方向左拐，B、C方向右拐 0005行0008行3、B、C方向直行，A、D方向禁行 0009行00012行4、B、C方向左拐, A、D方向右拐 00013行00016行2、3、4工作状态与1工作状态完全类似，就仅介绍1工作状态。0000T4:0、T4:1、T4:2、T4:3为四个计时器，分别对四种状态计时。B3:7 是一个用于流量控制的文件，作为一个状态标志位，记录计时器是否被延时过。在某一个状态被置位后，下一个状态到来时即下一个计时器计时的时候
15、复位清零。0001B3:2 是一个用于急车通行的文件，作为一个状态标志位，记录当前是否是急车通行的状态。B3:2/0高电平表示当前是急车通行的状态。N7:10 是一个用于急车通行的文件，作为一个存储器，存储急车通行时的计时器的ACCUM。在0001行做初始化为1。0002B3:21 是一个用于流量的文件，作为一个状态标志位，记录当前是否是流量控制的状态。高电平表示当前是流量控制的状态。B3:7 是一个用于流量控制的文件，作为一个状态标志位，记录计时器是否被延时过。此行功能：当计时器计时（即ACCUM）大于15秒的时候，将ACCUM减去15秒；当计时器计时（即ACCUM）小于于15秒的时候，将A
16、CCUM清零。即可实现计时器延时的功能。附加锁存功能：只有当当前状态是流量控制的状态（即B3:21/0为1），且当前车辆通行的方向与将要延时的方向一致（即T4:0/TT为1），且当前方向还没有被延时过（即B3:7/0为零），则执行上述操作，同时将B3:7置位为1。所以每个状态中保证了延时操作只执行一次。0003B3:2 是一个用于急车通行的文件，作为一个状态标志位，记录当前是否是急车通行的状态。B3:2/0高电平表示当前是急车通行的状态。I:0 是一个用于急车通行的文件，作为一个激励信号端口，表示当前是否有急车通过。I:0/0高电平表示当前是急车通行的状态。I:0/0，I:0/1，I:0/2，
17、I:0/3分别表示四种方向的急车，对应系统的四种交通灯状态。N7:10 是一个用于急车通行的文件，作为一个存储器，存储急车通行时的计时器的ACCUM。在0001行做初始化为1。B3:7 在此是一个用于急车通行的文件，作为一个状态标志位，记录计时器的ACCUM是否被N7:10存储过。此行功能：若当前有急车通过时，当前正在计时的是T4:0，则将N7:10的值不断赋给T4:0的ACCUM，以保证T4:0/TT位始终为1。与此同时，记录T4:0的ACCUM，并赋给N7:10。附加锁存功能：当ACCUM没有被N7:10存储过的时候，B3:7/0为0。仅在B3:7/0为0的时候进行ACCUM的存储，同时B
18、3:7置位为1。于是保证了每次急车通行的时候只会存储一次现场状态下正在计时的计时器的ACCUM，进而保证了恢复现场的功能。0004B3:2 是一个用于急车通行的文件，作为一个状态标志位，记录当前是否是急车通行的状态。B3:2/0高电平表示当前是急车通行的状态。T4:7，和T4:6共同工作，在第三个模块中组成一个方波发生器，脉宽为0.5秒。N7:0 是一个记录当前计时器倒计时的文件，其值为当前计时器的PRESET与ACCUM之差。O:0/0, O:0/10 为交通灯输出端口，在四个状态中的每一个状态中为常高O:2/0, O:2/1 为车辆路况的输出端口，由方波发生器控制，交替输出，产生动态效果。
19、此行功能：如果当前不是急车通行状态（B3:2/0为0），且当前是第一个通行状态（T4:0/TT为1），则计算当前工作的计时器的倒计时，同时第一个通行状态的交通灯工作，满足第一个通行状态的车辆可以通行。如果当前倒计时还剩下不到5秒，那么交通灯开始闪烁。0005第二个状态开始T4:0、T4:1、T4:2、T4:3为四个计时器，分别对四种状态计时。B3:7 是一个用于流量控制的文件，作为一个状态标志位，记录计时器是否被延时过。在某一个状态被置位后，下一个状态到来时即下一个计时器计时的时候复位清零。刚才是在T4:0工作时被置位为1，于是当现在T4:1工作时，被初始化为0。之后一直到0016行就是剩下三
20、个工作状态的依次循环，程序内容完全与第一个工作状态（即0000行到0004行）类似。唯一不同的就是N7:10不用再作初始化。（注：N7:10 是一个用于急车通行的文件，作为一个存储器，存储急车通行时的计时器的ACCUM。在0001行做初始化为1。）第二个模块：计时器数码管的倒计时显示，0017行到0025行0017B3:2 是一个用于急车通行的文件，作为一个状态标志位，记录当前是否是急车通行的状态。B3:2/0高电平表示当前是急车通行的状态。O:1/6,0:1/4 分别为十位计时器数码管输入端的低2位。0:1/6 0:1/40 0 十位为00 1 十位为11 0 十位为21 1 十位为3N7:
21、0 是一个记录当前计时器倒计时的文件，其值为当前计时器的PRESET与ACCUM之差。N7:1 是一个记录倒计时个位的文件此行功能: 如果当前不是急车通行，且如果当前计时器倒计时大于29，则十位数码管输出3，将计时器倒计时的个位存储下来。00180019此两行功能：如果当前不是急车通行，且如果当前计时器倒计时大于19，小于30 ，则十位数码管输出2，如果当前计时器倒计时大于9，小于20 ，则十位数码管输出1，将计时器倒计时的个位存储下来。0020此行功能：如果当前不是急车通行，且如果当前计时器倒计时小于10，则直接将计时器倒计时的个位存储下来。0021此行功能：如果当前不是急车通行，则将当前计
22、时器倒计时的个位转为BCD码，存储到B3:0文件中00220025B3:0 存储当前计时器倒计时的个位O:1/0、O:1/1、O:1/2、O:1/3是个位数码管计时器的输入端口O:1/3 O:1/2 O:1/1 O:1/00 0 0 0 个位为00 0 0 1 个位为10 0 1 0 个位为20 0 1 1 个位为30 1 0 0 个位为40 1 0 1 个位为50 1 1 0 个位为60 1 1 1 个位为71 0 0 0 个位为81 0 0 1 个位为9第三个模块：一个脉宽为0.5秒的脉冲发生器，0026行到0027行此两行行功能，在当前不是急车通行的前提下，如果T4:7不计时，则T4:6
23、计时，T4:6计时0.5秒后停止，则T4:7计时0.5秒，然后循环往复，产生一个0.5秒为脉宽的方波。第四个模块：急车通行的中断处理和状态转换，0028行到0029行B3:2 是一个用于急车通行的文件，作为一个状态标志位，记录当前是否是急车通行的状态。B3:2/0高电平表示当前是急车通行的状态。I:0/0，I:0/1，I:0/2，I:0/3 是用于急车通行的文件，作为一个激励信号端口，表示当前是否有急车通过。高电平表示当前是急车通行的状态。I:0/0，I:0/1，I:0/2，I:0/3分别表示四种方向的急车，对应系统的四种交通灯状态。I:0/0，A、D方向直行的急车I:0/1，A、D方向左拐或
24、B、C方向右拐的急车I:0/2，B、C方向直行的急车I:0/3，B、C方向左拐或A、D方向右拐的急车此两行功能：任何一种方向有急车通行，则B3:2置位为1，如果急车已经通过，则B3:2复位清零。第五个模块：流量控制的中断处理和状态转换，0030行到0031行B3:21 是一个用于流量的文件，作为一个状态标志位，记录当前是否是流量控制的状态。高电平表示当前是流量控制的状态。I:0/11，I:0/12，I:0/13，I:0/14 是用于流量控制的文件，作为一个激励信号端口，表示当前是否流量较大需要延时。高电平表示当前是流量控制的状态。I:0/11，I:0/12，I:0/13，I:0/14分别表示四
25、种方向的流量控制，对应系统的四种交通灯状态。I:0/11，A、D方向直行的流量较大I:0/12，A、D方向左拐或B、C方向右拐的流量较大I:0/13，B、C方向直行的流量较大I:0/14，B、C方向左拐或A、D方向右拐的流量较大此两行功能：任何一种方向有流量较大，则B3:21置位为1，如果不再需要交通灯延时，则B3:21复位清零。第六个模块：急车通行的交通灯控制， 0032行到0035行此四行功能：当前为急车通行的状态下，判断急车将要通行的方向，然后在急车通过之前对应方向的交通灯为常亮。I:0/0，A、D方向直行的急车，对应 O:0/0, A、D方向直行灯亮I:0/1，A、D方向左拐或B、C方
26、向右拐的急车，对应 O:0/1，A、D方向左拐和B、C方向右拐灯亮。I:0/2，B、C方向直行的急车，对应 O:0/8，B、C方向直行灯亮。I:0/3，B、C方向左拐或A、D方向右拐的急车，对应O:0/9，B、C方向左拐和A、D方向右拐灯亮。第七个模块：车行路况的动态控制，0036行到0039行以0036行为例T4:0、T4:1、T4:2、T4:3为四个计时器，分别对四种状态计时。T4:7，和T4:6共同工作，在第三个模块中组成一个方波发生器，脉宽为0.5秒。O:0/2、O:0/3、O:0/4、O:0/5 为控制车辆路况的输出端口，分别对应四种车流状态。此四行功能：当前通行方向的路面白灯间隔闪
27、烁，显示车流通常。当前不通行方向的，且在交通灯附近的路面白灯常亮，表示停车等待。0040行结束完整梯形图如下：八、 实验总结1、 甲总结智能交通灯实验是大学以来参加的第一个有兴趣并且有自主性的实验，在指定功能的前提下，全方位的由学生去设计实现过程，充分开发我们的自主性和创新性。在这次试验中，我主要负责更重功能实现的逻辑思维，对软件及硬件都有一定的涉及。此过程中，每一种功能都不止一种实现方法，想到的很多，发现想出方法是一回事，具体实现优势一回事。很多方法理论上可以，但是实际上不能利用硬件实现，比如会出现交通台端口处短接现象，最初管脚分配不合理，出现了两个输出信号连接在了一个交通台端口，而交通台端
28、口多个连接在一起，导致了输出信号通过交通台端口处的短路连接,导致了交通台的控制出现灯转台错误的状况；经过一番排查才解决了这个问题。又入在软件中，最难实现的是急车中的，计时器没有保持功能，而且TT信号不能赋值，MOV只能对字操作，而最初涉及时没有想到这些问题，只好改变思路。此次实验让我收获很多，不论是动手能力还是团队协作能力，还是对PLC的了解与应用等等，这些都会对我以后的学习工作有很大的作用。通过对智能交通实验的学习，让我对可编程逻辑控制器件有了进一步的认识与了解。这次实验不仅提升了我们的动手操作的能力，同时也让我对有关PLC的编程软件有了初步的认识和掌握。2、 乙总结本次实验中我主要负责软件
29、实现部分，具体实现程序的逻辑流程。首先，就对PLC梯形图设计本身的认识而言，我觉得梯形图在某种程度上讲比C、C+等高级语言易学易懂，上手快，有逻辑流程清晰明了的特点。不过要迅速掌握，操作精熟，而且清楚地了解其逻辑原理还是少不了其他知识。比如：1、 梯形图本身与数字电路的结构非常相似，很多模块很类似于数字电路的芯片。2、 梯形图的设计逻辑其实本质上与C语言等其他以面向过程为主要特点的程序设计语言一脉相承。3、 梯形图的运算、存储模块中的语言与微机原理中讲到的汇编语言的绝大部分的语法格式都相同或者类似。4、 梯形图的编辑方法同Word等编辑界面的文本编辑方法相一致。5、 梯形图的运行流程是顺序执行
30、，并且循环往复执行，这与dll文件等动态连接库等文件的设计方法很相像。从总体感觉上来讲，PLC取代硬件电路，用梯形图进行可编程控制器的设计是一个巨大的进步，将程序设计语言与硬件电路结合得非常紧密，结合了双方共同的优点，而且既弥补了硬件电路的复杂、不易修改的缺点又弥补了高级程序设计语言语法太自由、繁杂、不规范的缺点。其次，就编写梯形图的过程的感受而言，可能是自己还是受C语言的影响，我觉得一旦对梯形图的编辑方式、输入输出规则以及引脚分配原则有了大致了解之后，剩下的梯形图结构设计、数据设计、文件设计、流程设计、调试、修改等都与原来的C语言和汇编语言设计大同小异，没有太多的陌生感，出现的问题也主要集中
31、在算法流程上面，比如数据在每个状态只能被赋值一次该如何设置逻辑锁存的问题。不过影响深刻的还是最初的时候四种状态之间有逻辑重叠导致交通灯在两个状态下显示相同的结果，体现出对逻辑表达式知识的掌握还不够扎实。再次，就我们小组的合作经历而言，我感觉我们的分工比较合理，每个人都采取了自己比较擅长的方面进行实验。陈楠同学的逻辑思维能力非常强，而且能一直保持清晰的逻辑反应，可以把要实现的逻辑功能表述得很清楚，而且可以很快发现程序和电路的问题并找出问题的原因。刘伟同学对团队的贡献尤其大，因为他是我们三人中程序设计能力和动手实践能力最强的，而我们其余的两个动手能力差些，所以刘伟同学放弃了热衷的程序设计而选择了繁
32、琐的物理实现部分，使得我们整体的效率达到最大化。经过这次实验，我深刻体会到了团队精神的意义所在，相信以后会在团队合作过程中与队友达到更深层的默契。3、 丙总结做完了智能交通等实验，虽然我做了很少一部分工作。但收获却不少。具体为以下几方面：1. 首先增强了团队合作方面的能力，刚开始做实验的时候，我们没有做好角色和任务分配。在做实验的过程中出现了一些争执，主要是刚开始大家都不太清楚如何编程序，一人一个编程想法，弄得实验进度很慢。还好下午的时候我们及时的做出了每个人任务的分配。这样不仅有效的减少了争吵，而且加快了实验进度。2. 通过这个实验，我增强了自己的学习能力，这次做智能交通灯实验时间比较短，而
33、且PLC的内容对我们来说几乎是全新的，在比较短的时间内理解并使用图形化的语言进行编程还是有一定的难度的，特别是要做出一些相对复杂的控制策略。所幸我们组的三个人编程能力多还比较强，最后实现了一些比较复杂的控制策略还是比较有成就感的。3. 我们的任务分配下，我更多的是做一些交通控制台的接线工作，任务比较轻松。但由于我们组的实验台上的线不知道被谁拿走了，然后不得不到处找转接线，找来的线长度长短不一。导致我有时接着接着就把自己给弄晕了。不知道下一根该接到哪里。接线的过程中还间歇性的帮助其他组的同学编点程序。在此我想建议老师：在讲课的内容里面多加一些编程的例子，大家都知道如何编程序后，这个实验也会更加容易做完。 36