毕业设计（论文）-基于PLC的交通灯控制系统设计.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）I基于PLC的交通灯控制设计摘要可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。PLC可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。解决好十字路口交通灯控制问题将是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。城市交通灯控制采用的可编程制器具有可靠性高、维护方便，用法简单、通用性强等特点。本设计用三菱FX2N的可编程序控制器控制十字路口信号灯来说明可编程序控制器硬件、软件的设计，说明了一个四车道并人行道的十字路口（凯旋路与解放路交叉口）的控制情况，分析了该控制系统的工作原理，描述了系统的硬件组成，介绍了南北、东西直行车道，南北、东西左转车道，南北、东西人行车道的工作过程，对PLC的选型、I/O点的确定及交通灯的变化过程等方面进行了详细分析，利用PLC控制红黄绿灯变化来控制交通，且在各个方向安装PLC显示器。在此基础上，给出了控制系统软件设计的端子接线图、流程图、功能图、梯形图及指令表。关键词：交通灯，可编程序控制器，软件设计，梯形图洛阳理工学院毕业设计（论文）IIDesignoftheTrafficLightsControlBasedonthePLCABSTRACTProgrammableLogicControllerspositioninindustrialautomationisveryimportant,widelyusedinvariousindustries.PLCprogrammablelogiccontrollerbasedonmicroprocessor-based,integratedcomputertechnology,automaticcontroltechnologyandcommunicationtechnologyfromanewtypeofindustrialcontroldevices.Solvetheproblemofsignal-controlledintersectionwillbetheprotectionoftrafficorderly,safe,efficientoperationoftheimportantpart.Urbantrafficcontrolsystemusingprogrammabledeviceswithhighreliability,easymaintenance,areeasytouse,versatileandsoon.MitsubishiFX2Nwiththedesignofprogrammablelogiccontrollertocontroltheintersectionsignallightthatprogrammablelogiccontrollerhardwareandsoftwaredesign,showsafour-laneandsidewalkintersections(KaixuanwithPonceauRoadintersection)control,analyzestheworkingprincipleofthecontrolsystem,describesthesystemhardwarecomponents,introducestheNorthandsouth,EastandWeststraightlane,north-southeast-westleftturnlanes,northandsouth,thingswereworkingprocessofthecarriagewayonthePLCsselecvtion,I/Opointsandtrafficlightstodeterminechangesinotheraspectsoftheprocessofadetailedanalysis,theuseofPLCcontrolchangestocontrolred,yellow,greentransportation,andinstallationofPLCdisplayinalldirections.Onthisbasis,giventheflowchartcontrolsystemsoftwaredesign,functionaldiagram,terminalwiringdiagram,ladderandinstructionlist.KEYWORDS:Trafficlights,Programmablelogiccontroller,Softwaredesign,Ladder洛阳理工学院毕业设计（论文）III目录前言.1第1章概论.21.1引言.21.1.1PLC的发展背景.21.1.2交通灯的发展及现状.41.1.3本课题主要研究内容.6第2章交通灯方案的设计.72.1交通灯的设计方案.72.1.1交通灯控制系统的要求.72.1.2交通灯控制系统的设计方案.72.2交通灯的布置.72.2.1南北方向交通灯的布置.72.2.2东西方向交通灯的布置.82.3交通灯系统的控制要求.92.3.1交通灯的控制实际情况.92.3.2南北方向交通灯的控制要求.102.3.3东西方向交通灯的控制要求.112.4交通灯控制时序图.12第3章交通灯的硬件设计.133.1控制要求.133.2硬件及外围元器件.133.2.1按钮选择.133.2.2交通灯的选择.133.2.3数码管的选择.14第4章交通灯的软件设计.154.1PLC的选择.154.1.1I/O接口的确定.154.1.2PLC的选择.16洛阳理工学院毕业设计（论文）IV4.1.3端子接线图.174.2交通灯的流程图.184.2.1直行车道流程图.184.2.2左转车道流程图.194.2.3人行道流程图.204.3交通灯的程序设计.214.3.1交通灯的流程图.214.3.2交通灯的梯形图.234.3.2指令表.27结论.29谢辞.30参考文献.31洛阳理工学院毕业设计（论文）1前言随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京，上海，南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速公路，然而，高速道路没有充分发挥出预期的作用。所以，人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。十字路口的红绿灯指挥着行人和车辆的安全运行,实现红绿灯的自动指挥能使交通管理工作得到改善,也是城市交通管理工作自动化的重要标志之一。可编程序控制器(PLC)是一种新型的通用的自动控制装置,它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体,是专能加强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。因此,本文介绍了三菱公司的PLC产品来实现交通灯的自动控制。基于PLC的交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化，用可编程序控制器实现交通灯管制的控制系统，根据交通等工艺控制要求和特点，我们采用了日本三菱公司FX2N-64MR。采用PLC进行控制主要是考虑PLC具有很强的环境适应性，同时其内部定时器资源非常丰富，可对交通灯进行精确控制。由于PLC内部均配有实时时钟，因此通过PLC控制可对交通灯实施全天侯无人管理。另外因为PLC具有通信联网功能，所以可以将同一条道路上的交通灯组成局域网进行统一调试管理，这样可以缩短车辆等侯时间，实现科学化管理。洛阳理工学院毕业设计（论文）2第1章概论1.1引言1.1.1PLC的发展背景可编程序控制器（ProgrammableController）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程序控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PC或PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程序控制器，简称PC，但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。是60年代末发明的工业控制器件，是美国数字公司(DEC)为美国通用公司(GM)研制开发并成功应用于汽车生产线上，可编程序控制器自此诞生。随着计算机技术的飞速发展，PLC软硬件水平与规模也发生了质与量的变化，其控制技术也朝着智能化方向不断发展，同时推动了先进制造技术的相应发展。现代PLC已经成为真正的工业控制设备。最初，PLC主要是用在生产线控制和大型机械的控制上。但不久，西德的西门子(SIEMENS)公司、BBC公司就开始研制PLC，当时主要是用于轧钢机、升降设备等大型设备上。70年代初，日本的OMRON也推出了他们的PLC。三菱、日立、富土、东芝、横河、日电等公司也先后加入了PLC制造者的行列。70年代中期，美国和西德首先出现了微电脑化的小型PLC。20世纪80年代至90年代中期是PLC发展最快的时期。PLC发展至今，已有30多年的历史。伴随着半导体技术、计算机技术、通讯技术的发展，工业控制领域已有了翻天覆地的变化，PLC亦在不断发展变化中，PLC正朝着新的技术发展。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更新。在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。洛阳理工学院毕业设计（论文）3可编程序控制器（PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。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，成为了现代工业控制的三大支柱之一。PLC是一种数字式运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术等操作指令，并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC具有可靠性高，抗干扰能力强等优点，PLC的平均无故障运行时间（又称平均故障间隔时间MTBF）已经高达几十万小时。其次，PLC具有通用性强，使用方便的特点。由于PLC产品的系列化和模块化，PLC配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，可以组成能满足各种控制要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件方面的设计工作只是确定PLC的硬件配置和I/O的外部接线。一个控制对象的硬件配置确定以后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。PLC还具有功能强，适应面广的特点，现代PLC不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺控等功能，数值运算和数据处理等功能。因此，它既可对开关量进行控制，也可以对模拟量进行控制，既可控制一台生产机械、一条生产线，也可控制一个生产过程。PLC还具有通信联网的功能，可与上位计算机构成分布式控制系统。用户只需根据控制的规模和要求，适当选择PLC的型号和硬件配置，就可以组成所需的控制系统。PLC编程一般采用易于理解和掌握的梯形图语言及面向工业控制的简单指令编制程序，非常形象直观，在了解了PLC简单工作原理和它的编程技术后，就可以结合实际需要进行应用设计，进而将PLC用语实际控制系统中，此外，PLC还具有使用和编程方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠，在实际运用中设施施工周期短等特点，是一种用于工业自动化控制的理想工具。今后，PLC将主要朝着以下两个方向发展:一个是向超小型专用化和低价格方向发展；另一个是向高速多功能和分布式自动化网络方向发展。总的趋势如下：