基于PLC与触摸屏一体化的智能交通信号灯的毕业设计

2018/5/62018/5/6,.,1,基于PLC的交通灯触控一体化的设计指导老师 田辉辉学生 牛亚运牛亚运,毕业答辩,2018/5/6,.,2,随着近几年私家车的增多，使得交通灯监控系统设计变得尤为重要。本文采用了基于PLC控制的现代化交通信号灯,主要是考虑到我国汽车数量的发展已经指数式的增长，并且目前相应的公路面积却没有跟上，所以基于PLC的设计交通灯监控一是提高道路使用率，二是减少交通事故发生的概率。智能交通灯监控系统设计是缓解因车辆拥堵带来的交通压力一种现代化工具。 纵观交通信号灯发展史，有关于PLC设计的交通信号灯的发展，我国与美国、日本、欧美等国家存在有较大的差距。但随着我国近代科技的不断发展，我国的交通智能信号灯也在不断探索之中。因为PLC具有使用灵活、适用性强,性价比比较高,梯形图编程简单,调试周期短等许多优势。所以在工业上被广泛应用。,课题背景,2018/5/6,.,3,论文结构,一.交通灯历史背景,四.触摸屏监控软件设计,基于PLC触摸屏的触控一体化交通信号灯监控系统设计,五.系统调试分析及结果,二.交通灯总体设计,三.基于PLC系统硬件设计,2018/5/6,.,4,一.智能交通灯监控系统设计研究背景,交通灯历史背景,19世纪70年代,交通灯历史发展,21世纪初,20世纪初,20世纪30年代,2018/5/6,.,5,早在19世纪70年代，在英国威斯敏斯特议会大楼前出现了人类历史上第一盏交通信号灯，那座灯差不多7米高，在它的顶端悬挂着红、绿两色但是可以人工旋传的煤气提灯。 20世纪初，在美国也出现了类似英国的红绿灯，但最大的不同在于这种信号灯是当时还算比较先进的“电气信号灯”。 20世纪30年代，传统的单一的指示信号功能的交通灯已不再满足人们车辆的需要了，人们已经开始根据发明的各种检测器来进行的检测交通流量来自动调整绿灯的时间的长短。 20世纪80年代，随着科技的发明，我国北京也开始使用自动控制的交通信号灯，代替了传统的交警需要随时控制信号灯传换的时代。 2013年初，被网友一致认为建国以来最为 严格的交通法规开始出现在现实生活中，对恶 意闯红灯、开车上路同时还打电话、不系安全 带等不良行为进行严肃处理、处罚、教导，这 项规定很快得到了见效。,2018/5/6,.,6,PLC的简介,PLC的产生,PLC,PLC的应用领域,PLC的基本结构,PLC的工作原理,2018/5/6,.,7,Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，是一款现代化智能运算的电子产品，因为它最早出现是应用在工业控制中的，所以也就是说PLC是为工业环境应用而设计研发的。 PLC因其硬件结构基本上与微型计算机相同，从其本质上来看，是一种专用于工业应用的小型计算机。,2018/5/6,.,8,二.交通灯运行方案、PLC及触摸屏总体设计,1,2,3,4,5,2018/5/6,.,9,三.基于PLC与触摸屏监控系统硬件设计,硬件设计,2018/5/6,.,10,四.基于PLC与触摸屏监控系统软件设计,软件设计,1.PLC程序设计基础知识2.认识编程软件STEP7和仿真软件S7-200 SIM3.PLC控制交通灯的电路图4.程序的设计5.实现触摸屏监视PLC控制交通灯运行的组态,2018/5/62018/5/6,.,11,五.系统调试分析及结果,十字交通灯设计,2018/5/6,.,12,软件调试。我们先是打开上位机电脑，通过电脑中西门子公司PLC系列的专用编程软件STEP7-Micro/WIN18，按要求输人梯形图，检查后编译通过，把程序下载到可编程序西门子PLC的程序存储区，然后运行程序，仿真信号灯控制正是符合预期设计。 PLC与触摸屏的触控一体化交通信号灯监控系统的完成。将我们先前已经设计好的十字路口交通灯的梯形图，下载PLC，然后将梯形图编程程序软件STEP7退出，然后检查S7-200与组态王的连接线路是否正确，最后操作有交通灯面的控制面板，仔细查看组态王软件的画面是否与之对应，如果当模拟运行关闭时，组态王界面完全反映PLC的控制即是正确的。 问题的分析与解决方案。,2018/5/6,.,13,硬件调试。我们通过西门子公司生产的PLC控制系统实验台对基于PLC智能交通信号灯进行模拟测试。在硬件调试过程中，我们主要是根据以下几个步骤来进行的：（1）先将PLC按照图所示PLC接线图接线。（2）将交通灯控制程序下载到PLC。（3）使PLC处于程序监控状态。（4）按下启动按钮SB1，观察PLC的输出点Q0.0Q0.5的状态变化和实验面板上红绿灯的变化是否一致或者是是否同步。（5）然后记录各灯点亮的时间，各种颜色灯的闪烁时间、闪烁频率。（6）按下停止按钮，观察PLC的输出点Q0.0Q0.5的状态变化，观察所有定 时器的计时数值，观察交通灯的变化。,2018/5/6,.,14,设计的初衷个人的感悟现实的发展未来的方向,六.总结与前景展望,纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行,2018/5/6,.,15,在做毕业论文的时候，我们遇到了一些问题，比如我们常看到的交通信号灯其实并不是一开一停的那么简单，这里面涉及了许多有关于定量的分析，同时也获得了很多意想不到的知识，在每次突解决问题后都有一种久违的满足感，甚至对发现一个新问题都有一种莫名的兴奋。还自学了工控软件组态王，模拟、检测设备，这为我的就业方向又开辟了一扇门。做交通灯模拟仿真时，把实物图和界面同时监控，同步进行，看到自己的成果内心喜悦油然而生。这次实训不仅锻炼了我们的动手能力，还提高了我们运用理论知识解决实际问题的能力。这对于我们在以后的学习提供了很大的帮助，更能够较全面的看清问题，从而解决问题。 当然，我坚信，随着社会的进步和数字 化 高科技的发展，交通信号监控系统将会进 一步得到提升，现在已经出现在线监控，相信在 不久的将来，我国的交通信号监控系统会得到不断 的发展和完善。,视频演示,2018/5/6,.,16,谢,谢,在此，非常非常感谢田老师耐心仔细的教导，在让我获得知识的同时，更是教给了我学习的方法。 理论知识固然重要，实践能力也不可或缺，在田老师的帮助下，很好的锻炼了我的动手能力，为我即将走向社会，送了一笔最为宝贵的人生财富。,2018/5/6,.,17,主要参考书目,基于PLC的实用交通信号灯控制系统设计基于PLC对交通信号灯的顺序控制设计用PLC实现十字路口交通灯的模糊控制交叉路网交通灯的协调模糊控制方法城市十字路交通灯控制系统的PLC程序设计基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统PLC实现十字路口交通信号灯的控制低压电力线载波通信中的抗干扰问题基于PLC的无交汇交通信号灯系统十字路口交通信号灯的PLC控制交通信号灯PLC控制的实现交通信号灯监控系统,2018/5/6,.,18,2018/5/6,.,19,2018/5/6,.,20,十字交通灯组态的整体的设计,2018/5/6,.,21,2018/5/6,.,22,组态软件中各变量的定义,2018/5/6,.,23,对画面上小车的控制设计,南北方向的奔驰轿车的设计及其命令程序语言,东西方向上的红色轿车的设计及其命令程序语言,2018/5/6,.,24,对画面上行人控制的设计,东西方向上的红色轿车的设计及其命令程序语言,2018/5/6,.,25,功能一 手动控制设计,东西方向绿灯同时南北方向红灯,东西方向红灯同时南北方向绿灯,2018/5/6,.,26,功能二 手动解除设计,2018/5/6,.,27,功能三 紧急处理的设计,2018/5/6,.,28,功能四 盲人语音播报器的设计,2018/5/6,.,29,功能五 夜间控制的设计,2018/5/6,.,30,功能六 大数据分析和预测,2018/5/6,.,31,退出界面的设计,2018/5/6,.,32,基本指令是PLC最常用的指令，它主要包括位逻辑指令、定时器指令和计数器指令等。堆栈指令有LPS(进栈)、LRD(读栈)、LPP(出栈)。置位指令(S)与复位指令(R)置1或置0(最多255位)。脉冲跳变检测指令EU(上升沿检测)和ED(下降沿检测)两条指令。RS触发指令根据R、S端输入状态产生相应的输出，分为置位优先(SR)触发器指令和复位优先(RS)触发器指令。 常用的基本控制电路有采用驱动指令实现启动、自锁和停止控制，采用置位、复位指令实现启动、自锁和停止控制。梯形图(Ladder)是PLC使用得最广泛的软件编程语言。 STEP7-Micro/WIN是一款易学且功能比较强大的编程软件，用于S7-200系列PLC，也可提供程序在线编辑、监控、调试。 组态软件是由单纯的