基于PLC的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計?？粕厴I(yè)論文

1、 畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目: 基于PLC的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計 系 （部） : 光伏發(fā)電系 學(xué)科門類 ： 工 科 專 業(yè) ： 光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用 學(xué) 號 ： xxxxxx 姓 名 ： xxxx 指導(dǎo)教師 ： xxxx 20xx年xx月xx日摘 要本文介紹了利用三菱FX2N系列PLC對十字路口交通燈的控制，闡述了控制方案，同時根據(jù)十字路口交通燈的控制要求和特點，確定了PLC的輸入輸出分配，設(shè)計出梯形圖并進行現(xiàn)場調(diào)試。 交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。為了實現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進性、科學(xué)化。用可編程控制器實現(xiàn)交通燈管制的控制

2、系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計方法，實驗證明該系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡單實用的城市交通燈控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計方案?？删幊绦蚩刂破髟诠I(yè)自動化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出?！娟P(guān)鍵詞】:交通燈、PLC可編程控制器、可靠性高。AbstractThis paper describes the useofFX2NseriesPLCMitsubishicon

3、trol of traffic lightsatacrossroads,andexpoundsthecontrolscheme,while according to the control requirementsand characteristics of thecrossroadstraffic lights,PLC input and output distributionwas determined,the ladder diagram is designedand debugging.The appearance of the traffic signal lamp,make the

4、 trafficcan be effective control,for ease traffic flow,improve the road capacity,the effect of significantly reducing traffic accidents.In order to achieve traffic management,traffic management,and strive toadvancedscientific.With thecontrol system oftraffic lights to achieve thecontrolof programmin

5、g controller,and the system software,hardwaredesign method,the experiment proves that the systemrealization is simple,economic,effective in easing traffic congestion,improvetrafficcapacity.To analyse the current situation and problemsof moderncitytraffic control andmanagement,combined with the traff

6、ic situationillustrates the working principle ofa traffic light control system,gives a simple and practicalcitytraffic light control system PLC design.The programmable controllerin industrial automationis very importantandwidely used in various industries.With the development of science and technolo

7、gy,the function of the programmable controlleris increasingly perfect,together with the small,low price,high reliability,in the modernindustry in a more prominent role.keyword:traffic lights,PLC programmable controller,high reliability.目 錄緒論11、交通燈控制系統(tǒng)21.1 控制要求21.1.2 南北向和東西向人行道21.2 結(jié)合十字路口交通燈的模擬情況2 1.

8、2.1 南北向（行）和東西向（列）主干道2 1.2.2 南北向和東西向人行道2 1.3 交通燈流程圖32、可編程控制的程序設(shè)計4 2.1 可編程控制器選擇4 2.2 十字路口交通燈控制時序圖4 2.3 可編程序控制器1/0 端口分配52.4 交通燈控制PLC接線圖5 2.5 程序梯形圖7 2.6 程序設(shè)計表83、 設(shè)計總結(jié)9 3.1 難點分析9 3.1.1 行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對應(yīng)關(guān)系9 3.1.2 交通燈的閃亮9 3.2 調(diào)試錯誤與修改方法9 3.3 PLC智能化控制交通燈的方法9 3.4 收獲與感悟10致謝11參考文獻12緒 論隨著城市機動車量的不斷增加，許多大城市如北京，上海，南

9、京等出現(xiàn)了交通超負荷運行的情況，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速公路，在 高速公路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點，也決定了城市高速道路的 交通狀況必然受高速道路和普通道路耦合出交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道，城區(qū)與周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題，第一章 交通燈控制系統(tǒng)11 控制要求自動開s1關(guān)合上以后，東西方向綠燈亮4s，閃

10、2s,黃燈亮2s，紅燈亮8s，綠燈亮2s，如此循環(huán)。對應(yīng)東西方向綠黃紅燈亮?xí)r，南北方向紅燈亮s，接著綠燈亮2s后，閃2s滅，黃燈亮2s后，紅燈又亮，如此循環(huán)。1.1.2 南北向和東西向人行道南北向和東西向人行道均設(shè)有通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應(yīng)在南北主干道直行綠燈點亮?xí)r點亮，當(dāng)南北主干道直行綠燈閃亮?xí)r南北行人道綠燈也要對應(yīng)閃亮，其它時間為紅燈。東西人行道通行綠燈于東西主干道直行綠燈點亮?xí)r點亮，當(dāng)東西主干道直行綠燈閃亮是東西行人道綠燈也要對應(yīng)閃亮，其它時間為紅燈。12 結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗在PLC交通燈模擬模塊中，主干道東西南北每面都有3個控制燈，分別為： 禁止通行燈

11、 （亮?xí)r為紅色） 準(zhǔn)備禁止通行燈 （亮?xí)r為黃色） 直通燈 （亮?xí)r為綠色）另外行人道東西南北每面都有2個控制燈,分別為： 禁止通行燈 （亮?xí)r為紅色） 直通燈 （亮?xí)r為綠色） 結(jié)合十字路口交通燈實際情況設(shè)計交通燈模擬控制系統(tǒng)如下：當(dāng)交通燈系統(tǒng)啟動開關(guān)接通時。1.2.1 南北向（列）和東西向（行）主干道南北向（列）和東西向（行）主干道均設(shè)有綠燈 4S，綠燈閃亮2S（亮0.1 滅0.1）,黃燈2S和紅燈8S。當(dāng)南北主干道紅燈點亮?xí)r，東西住干道應(yīng)依次點亮綠燈，綠燈閃亮，黃燈，反之，當(dāng)東西主干道紅燈點亮?xí)r，南北主干道依次點亮綠燈，綠燈閃，黃燈。1.2.2 南北向和東西向行人道南北向和東西向行人道均設(shè)為通行

12、綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應(yīng)在南北主干道綠燈點亮?xí)r點亮，當(dāng)南北主干道綠燈閃亮和黃燈點亮?xí)r南北行人道綠燈也要對應(yīng)閃亮，其它時間為紅燈。東西行人道通行綠燈于東西主干道綠燈點亮是點亮，當(dāng)東西主干道綠燈閃亮和黃燈點亮?xí)r東西行人道綠燈也要對應(yīng)閃亮，其它時間為紅燈。圖1.2 交通控制圖1.3 交通燈流程圖 圖1.3 交通燈流程圖第二章 可編程控制器程序設(shè)計2.1 可編程控制器選擇本次交通燈設(shè)計用的是來自O(shè)MRON的CPM1A-30CDR-A可編程控制器。產(chǎn)品規(guī)格：CPM1A CPU單元CPM1A在編程環(huán)境等方面，它不僅具備了以往的小型PLC所具有的功能，盡可能使安裝空間最小化，并實現(xiàn)了具有10點-

13、100點輸入輸出點數(shù)的彈性構(gòu)成。而且還可 連接可編程控制終端，創(chuàng)造了尚無前例的靈活運用。它不僅可以替代繼電器控制柜，就是作為小型控制器或在傳感器應(yīng)用中，亦能適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場不同的需求AC電源輸入，繼電器輸出，能加擴展單元。2.2 十字路口交通燈控制時序圖圖2.2 人行道交通燈控制時序圖2.3 可編程控制器I/O端口分配輸入: S1X000輸出：南北 紅Y000 東西 紅Y010 黃Y001 黃Y011 綠Y002 綠Y0122.4 交通燈控制PLC接線圖圖2.4 交通控制燈PLC接線圖2.5 程序梯形圖 圖2.5 程序梯形圖2.6 程序設(shè)計表0 LD X0001 ANI T32 OUT T0 K6

14、03 OUT T1 K804 OUT T2 K1405 OUT T3 K1606 LD X0007 ANI T08 OUTT4 K409 OUT M010 LD M011 ANI T412 OUT M1013 LD M014 AND T415 AND M801316 OUT M1117 LD M1018 OR T019 OUT Y00220 LD T021 ANI T122 OUT Y00123 LD T124 ANI T225 OUT M526 OUT T5 K4027 LD M528 ANI T529 OUT M2030 LD M531 AND T532 AND M801333 OUT M

15、2134 LD M5 35 OR M2036 OUT Y01237 LD T238 ANI T339 OUT Y01140 LDI Y00141 ANI M042 AND X00043 OUT Y00044 LDI M545 ANI Y01146 AND X00047 OUT Y01048 END第三章 設(shè)計總結(jié)3.1 難點分析本程序在設(shè)計過程遇到了一些難點我把它整理了一下發(fā)現(xiàn)有以下幾個問題。3.1.1 行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對應(yīng)關(guān)系因為實際的紅綠燈控制中行人道的紅綠燈和主干道的紅綠燈是有這一定的對應(yīng)關(guān)系的，所以在編程前一定要理清它們，這樣有利于在編程時簡化程序、減少PLC不必要的運算。

16、3.1.2 交通燈的閃亮交通燈綠燈在實際運行中是要經(jīng)過閃爍的，所以在設(shè)計程序中也要加入這個功能，參考了一些PLC的交通燈程序介紹時發(fā)現(xiàn)PLC中有一些繼電器可以實現(xiàn)閃爍這些繼電器也就是PLC內(nèi)部的功能繼電器M8013，這是一種硬件實現(xiàn)功能的方法，雖然比較死板但程序可以減少。由于對PLC內(nèi)部的功能繼電器的熟悉（不同型號的PLC內(nèi)部功能繼電器編號也不一樣）我選擇了一個用M8013實現(xiàn)的方法，此方法可以說是硬件實現(xiàn)功能的方法。3.2 調(diào)試錯誤與修改方法經(jīng)過設(shè)計，想一次性把程序完成是非常難的，在調(diào)試中就出現(xiàn)了不少的錯誤。剛開始的時候把程序?qū)戇M去然后運行卻發(fā)現(xiàn)有些燈亮不起來而且在完成了一個周期后就循環(huán)不起

17、來了。那時真的不知道從哪里入手，只好一條一條地檢查才發(fā)現(xiàn)了一條指令把常閉寫成了輸出真正的輸出口就沒有收到信號了。燈雖然是亮了但仍然循環(huán)不起來。從梯形圖又仔細的看了一次卻看不出什么問題出來。突然想起來編程器還可以進行監(jiān)控于是再在運行的同時進行監(jiān)控，于是發(fā)現(xiàn)了在程序的第一周期一切都運行正常但再運行下去的時候第二周期就再沒有反應(yīng)了，包括里面的輔助繼電器，最后發(fā)現(xiàn)原來是程序前面沒有并上完成這個循環(huán)的繼電器號。后來就這樣把加上其他功能出現(xiàn)的錯誤也找出來了。雖然找錯誤是一個枯燥無味的工作，但只要你耐心的去做的話，你肯定能學(xué)到有用的動西。3.3 PLC智能化控制交通燈的方法傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常是事

18、先經(jīng)過交通流量的調(diào)查，運用統(tǒng)計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預(yù)先設(shè)置好。然而實際上交通流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運行、適用的方案，仍然會發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，需要有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。而模糊控制恰恰具有這方面的優(yōu)勢。此系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器(PLC)對十字路口交通控制燈實現(xiàn)模糊控制傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常是事先經(jīng)過交通流量的調(diào)查，運用統(tǒng)計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預(yù)先設(shè)置好

19、。然而實際上交通流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運行、適用的方案，仍然會發(fā) 生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交 通現(xiàn)狀，需要有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。而模糊控制恰恰具有這方面的優(yōu)勢。此系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器(PLC)對十字路口交通控制燈實現(xiàn)模糊控制此控制系統(tǒng)的輸入量是指十字路口各方向上車輛數(shù)的動態(tài)變化量。具體由傳感器采集后送入可編程序控制器。在十字路口的四個方向(E、S、W、N)的近端J(斑馬線附近)和遠端Y(

20、距斑馬線約100米處)各設(shè)置一個傳感器，分別統(tǒng)計通過該處的車輛數(shù)。為了實現(xiàn)模糊控制，需要將綠燈時間分為兩部分：其一是固定的10秒作為路口車輛狀態(tài)參數(shù)的采集時間t1；其二是根據(jù)兩個方向車輛流量變化進行模糊決策的延時t2。然后通過傳感器采集后的排隊等候的車輛數(shù)送往PLC進行模糊推理運算得出延遲時t2，最后由t1和t2來實現(xiàn)對十字路口車流量的靈活控制。3.4 收獲與感悟經(jīng)過幾天，設(shè)計成果終于出來了，我才松了一口氣，我通過采集資料、進行實際考察后，做出以上設(shè)計的方法。查找資料也是一件繁瑣的事情，雖說網(wǎng)上有資料但要找到一些真正有用的資料也不是一件容易的事，需要耐心查找。花了整整幾天，終于完成了設(shè)計，不過調(diào)試的時候卻發(fā)現(xiàn)結(jié)果和想的有所不同，通過監(jiān)控和修改才得出了需要的設(shè)計。這次的設(shè)計讓我們增長了實踐技能，還增加了有關(guān)交通知識，這些對于我們真是受益匪淺。最后，我們覺得，不見風(fēng)雨，怎么能見彩虹呢？我把體會用十個字概括：天下無難事，只怕有心人一次又一次的學(xué)習(xí)，我們慢慢地在體會，研究和感悟，終于領(lǐng)會到成功的那一份喜悅，從撰寫開報告，查找資料，程序設(shè)計，到整理每一個次的調(diào)試，我