南交院PLC控制交通信号灯毕业设计VIP

0毕业设计设计题目：基于 PLC的交通信号灯控制策略研究系 部： 机 电 工 程 系 专业名称： 电气自动化 班 级： XXXXX 学 号： XX 姓 名： XX 指导教师： XX 完成时间： 2013 年 5 月 26 日1摘 要: 随着社会的发展与进步，城市的变迁也在同步着，而城市发展的规模与交通有着分不开的密切联系。当今社会城市交通举足轻重，随之而来的交通拥堵已成为一大问题。随着交通问题日益突出，交通信号灯的出现很大程度上缓解了这一难题，使城市交通变得有序，而合理的交通信号灯使得城市交通变得更加人性化，同时使交通通畅不拥堵。因此，研究信号灯变得尤为重要，选择 PLC 控制不仅能节省成本，还能实现智能控制的要求，对交通拥堵起到一定缓解作用。关键词: 发展 交通灯 PLC 控制Abstract: With the development and progress of society, the change in the city is synchronous, and the scale and traffic of city development are closely linked inseparable. City traffic play a decisive role in todays society, the traffic congestion has become a big problem. With the traffic problems have become increasingly prominent, the traffic lights appear largely alleviated this problem, make the city traffic has become orderly, and traffic signal lamp reasonable makes the city traffic has become more humanized, and the traffic is not congested.Therefore, research on signal lamp becomes particularly important, select the PLC control can not only save the cost, but also realize intelligent control requirements, to a certain role on reducing traffic jams up.Key words: development traffic lights PLC control 2目 录第一章、引言1.1 课题背景.41.2 课题选题意义.4 1.3 论文的主要工作.4第二章、交通灯控制要求设计2.1 交通信号灯概述.52.2 PLC 的概述.52.3 PLC 控制十字路口交通灯设计要求.112.4 本章小结.11第三章、交通灯控制系统设计3.1 PLC 机型的选择.123.2 十字路口交通灯模拟图.123.3 I/O 接线图.133.4 各个时段的控制过程的设计.153.5 SFC 控制程序设计.163.6 本章小结.24第四章、总结与展望4.1 总结.254.2 展望.25毕业设计论文总结.26致 谢.27参考文献.283第一章 引言1.1 课题背景随着社会经济的发展，城市交通问题已经成为人们关注的焦点。如何实现人车关系的协调，交通管理部门需要仔细研究并制定出合适的方案。城市交通控制系统用于城市交通数据监测，交通信号控制，交通控制计算机综合管理系统，这是一个现代化的城市交通监控指挥系统是最重要的部分 1。城市不同交通问题也不尽相同，但有个相同点就是混合交通流问题。如何解决交叉口混合交通流的相互影响，或互相交流，这是解决问题的关键！每个路口的交通灯在疏导交通流方面起到了重要的作用，研究交通灯是必然的选择，设计出合理的交通灯控制是发展的趋势。1.2 课题选题意义当今社会交通问题日益突出，传统的交通灯已不能满足需求，更好的解决这个问题变得尤为重要，为了满足人车路合理通行，选择合适的设计方案可以很大程度上缓解这一难题。通过对交通信号灯的控制要求分析，对 PLC 控制系统进行了软、硬件设计，最终达到智能控制，使路口根据实际情况实现不同控制方式，为人民出行提供了方便，也省去了不必要的等待时间，效率大大提高。1.3 论文的主要工作第一章主要确定了论文选题的背景与意义，第二章则介绍了 PLC 的简介知识，以及交通信号灯的概述，同时侧重讲述研究交通信号灯尤其是十字路口信号灯的控制逻辑。同时介绍了 PLC 控制十字路口交通灯设计要求。第三章则是介绍了交通灯控制系统设计，讲述 PLC 机型的选择，十字路口交通灯的模拟图，I/O 分配口，各时段的控制过程的设计等。第四章讲述了总结与展望。第二章 交通灯控制要求设计2.1 交通信号灯概述 4交通灯主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。 在十字路口的东南西北四个方向分别装设红灯、绿灯、黄灯，控制车辆和行人按顺序通行 5。绿灯亮时表示可以通行，不论机动车还是非机动车凡是面向绿灯的均可通行，也可以左右转弯，但不准在有信号灯指挥的路口掉头，在路灯亮期间，在进入路口的车辆应该让已经在路口的车辆和正在人行横道内的行人通行，转弯的车辆不准妨碍执行的和被放行的行人通行。红灯亮时表示不可以通行，车辆应在停车线前停车，行人应在人行道边等待放行，右转弯车辆在不妨碍被放行车辆和行人通行的情况下可以通行。黄灯亮时不准车辆通行，但对于越过停车线的车辆则可以通行。国际电工委员会（IEC）在 1987 年对 PLC 做了如下定义:可编程控制器（Programmable Logic Controller ）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则来设计 1欧洲的 PLC 产品德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG 公司和法国的 TE 公司是欧洲著名的 PLC制欧洲的 PLC 产品图 2.1 信号灯目前，可编程控制器的产品很多，主要厂商集中在欧美国家及日本。美国与欧洲一些国家的 PLC 是在相互隔离的情况下研究开发的，产品有很大差异；日本的 PLC则是从美国引进的，对美国的 PLC 产品有一定的继承性。此外，日本的产品定位在小型 PLC 上，而欧美则以大、中型 PLC 为主。美国的 PLC 产品美国有 100 多家 PLC 制造商，著名的有 A-B 公司、通用电气（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司、德州仪器（TI）公司、西屋公司等。其中 A-B 公司是美国最大的 PLC 制造商，产品约占美国市场的一半。2.2 PLC的简介5德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG 公司和法国的 TE 公司是欧洲著名的 PLC 制造商。德国的西门子公司的电子产品以性能精良而久负盛名。在大、中型 PLC 产品领域与美国的 A-B 公司齐名。日本的 PLC 产品。日本 PLC 产品在小型机领域颇具盛名。某些用欧美中型或大型机才能实现的控制，日本小型机就可以解决。日本有许多 PLC 制造商，如三菱、松下、富士、 、欧姆龙日立等。在世界小型机市场上，日本的产品占市场大部分的份额。我国的 PLC 产品。我国有许多厂家及科研机构从事 PLC 的研制开发工作，产品有中国科学院自动化研究所的 PLC-0088，北京联想计算机集团公司的 GK-40，上海机床电器厂的 CKY-40，杭州机床电器厂的 DKK02，天境中环自动化仪表公司的 DJK-S-84/86/480，上海自立电子厂的 KKI 系列，苏州机床电器厂的 YZ-PC-001A，无锡华光电子工业有限公司的 SR-10 等。（1） PLC 的应用领域PLC 广泛地应用在很多的领域，如电梯控制、防盗系统的控制、消防系统自动控制等。随着其性能价格比的不断提高，PLC 的应用范围不断扩大，主要有以下几个方面：(1)开关量逻辑控制这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域。取代传统的继电器接触器电路，实现逻辑控制，既可以用于单台设备，也可用于多机群控及自动生产线，还可用于民用或家庭场合。(2)运动控制PLC 使用专用的运动控制模块，实现直线运动、圆周运动等场合的位置、速度等过程控制，广泛应用于各种机械的加工场合。(3)模拟量控制PLC 利用比例积分算法，实现对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的PID（比例积分微分）闭环过程控制。广泛应用于塑料加工、锅炉控制等设备6控制。（4）数据处理现代 PLC 具有数学运算、数据传输、数据转换、排序、查表等功能，可能实现数据采集、分析和处理，大大增强了 PLC 自动控制系统的功能。（5）通信及联网经通讯端口，可以实现 PLC 之间、PLC 与其它智能设备（如计算机、变频器、数控装置等）之间通信，组成功能强大的“分散控制、集中管理” 的分布式自动控制系统（DCS 系统） ，为现代工业自动化生产提供强有力的控制支持。（2） PLC 的软硬件组成PLC 系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的。PLC 的硬件是由主机微处理器（CPU ） 、存储器（EPROM 、ROM） 、输入/输出模块、外设 I/O 接口、通信接口及电源组成。图 2.2 PLC 控制系统下面介绍 PLC 组成部分及作用。CPU 模块主要由微处理器（CPU 芯片）和存储器组成。在 PLC 控制系统中，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器当做存储单元使用。输入/输出单元是 PLC 与外部输入信号，用于接收和收集输入信号，数字输入模块，用于接收从按钮，选择开关，限位开关，接近开关，光电开关，压力开关等7数字输入信号，模拟输入模块，用于接收电位器，测速发电机和各种变送器提供连续变化的模拟量电流和电压信号。开关输出模块用于控制接触器，电磁阀，数字显示装置和报警设备 2，输出设备，是用来控制阀，逆变器和其它致动器的模拟输出模块。CPU 模块的工作电压通常是 5V，而 PLC 外部的输入、输出电路的电源电压较高，从外部引入的电压和干扰噪声可能损坏 CPU 中的原件，或者令 PLC 工作不正常。在 I/O 模块中，用光敏晶闸管、小型继电器、光耦合器等器件来隔离 PLC 的内部电路和外部的 I/O 电路。I/O 模块除了传递信号的作用外外，还可以用来转换电平与隔离。编程器是 PLC 重要的外围设备，一般 PLC 都配有专门的编程器。通过编程器可以输入程序，并用用户程序进行检查、修改、调试和监视，还可以调用和显示PLC 的一些状态和参数。手持式编程器不能直接编写和修改梯形图，只能识别指令表程序，因此它叫做指令编程器。它的体积小，价格便宜，通常用在小型 PLC 编程上，现场调试和维护有时也经常使用。PLC 使用 AC 220V 电源或 DC 24V 电源。内部的开关电源为各模块提供不同电压等级的直流电源。小型 PLC 可以为输入电路和外部的电子传感器（例如接近开关）提供 DC 24V 电源，驱动 PLC 负载的直流电源一般由用户提供。PLC 的软件系统是指 PLC 所使用的各种程序的集合，包括系统程序和用户程序。系统程序主要包括系统管理和监控程序以及对用户程序进行编译处理的程序，各种性能不同的 PLC 系统会有所不一样。使用编程软件可以在计算机屏幕上直接生成和编辑梯形图或指令表程序，并且可以实现不同编程语言之间的相互转换。（3） PLC 的工作原理PLC 采用循环扫描的方式来进行工作，即在 PLC 通电并完成了对硬件和软件的初始化之后，用户程序反复不断地执行，以使 PLC 的输出及时的响应随时可能变换的输入信号，直到 PLC 停机或者切换到 STOP 状态为止。这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。PLC 有两种基本的工作模式，即运行（RUN）模式和停止模式，如图8（STOP） PLC 在 RUN 工作模式下，采用周期循环扫描、分时操作的工作方式，不断地采集输入信号、执行用户程序以刷新系统输出；同时，完成内部处理和通信服务等工作。扫描工作当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，分别为输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。一个扫描周期就是指完成上述三个阶段一次。在 PLC 运行期间， PLC 的 CPU 以特定扫描速度反复执行以上三个阶段。如图所示图 2.4 扫描循环示意图PLC 在停止模式下，只进行内部处理和通信服务工作。在内部处理阶段，PLC检查 CPU 模块内部的硬件是否正常，进行监控定时器复