毕业设计（论文）-PLC在交通灯路口系统中的应用.doc

XXX职业技术学院毕业设计（论文）课题名称： PLC在交通灯路口系统中的应用 学生姓名： XXX 专业班级： 学 号： 指导教师： 2006年5月20日目录摘要2一、引言2二、十字路口交通信号灯控制系统的控制要求22.1 十字路口交通灯布置图 22.2 控制系统的控制要求32.3 十字路口交通信号灯控制系统的选型和资源配置42.4 控制系统构成图42.5 模块功能概述52.6 十字路口交通信号灯控制系统程序设计和调试6三 编程软件63.1 程序的时序图、构成和相关设置7四、 十字路口交通信号灯控制系统程序7系统资源分配7源程序8PLC在十字路口交通控制系统中的应用摘 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。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。关键词 PLC（可编程序控制器）、智能交通、交通灯Abstract ：PLC（Programmable Controller）is one of the most important components of the industry automation. PLC provide automation solution across a broad range of many industries. With the development of science and technology, the function of PLC is more and more perfect, and its get smaller, smarter, more interoperable, more reliableKey words PLC、Intellective Traffic、Traffic Lamp1、引言目前，大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，采用固定时间的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现空等现象，影响了道路的畅通。为此，采用不依赖数学模型的模糊控制方法设计交通灯控制器，能较好地解决这个问题。另外随着众多高科技技术在日常生活的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日益严重，为保证交通控制的可靠、稳定，选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC是必要的。在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的安全提供了强有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为况相研究的课题。采用、欧姆龙公司的，对十字路口交通灯进行控制。采用进行控制主要是考虑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。由于内部均配有实时时钟，因此通过控制可对交通灯实施全天侯无人管理。另外因为具有通信联网功能，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。2、十字路口交通信号灯控制系统的控制要求2.1 十字路口交通灯布置图十字路口交通灯示意图如图所示。在十字路口的东、西、南、北方向装有主干道“红绿黄”灯、人行道“红绿黄”，其中主干道的“红绿黄”灯又分为左转“红绿黄”灯和直行“红绿黄”灯。具体的交通灯的布置如下。2.1.1 南北主干道南北主干道的交通灯有个，分别是左转红灯、左转绿灯、左转黄灯、直行红灯、直行绿灯和直行黄灯。2.1.2 东西主干道东西主干道的交通灯也是个，分别是左转红灯、左转绿灯、左转黄灯、直行红灯、直行绿灯和直行黄灯。2.1.3 南北人行道南北人行道的交通灯有个，分别是红灯、绿灯和黄灯。2.1.4 东西人行道 东西人行道的交通灯也是个，分别是红灯、绿灯和黄灯。图1十字路口交通灯布置图2.2 控制系统的控制要求交通灯控制系统的要求是能实现“正常循环运行”和“急车强能控制”两种控制方式。2.2.1 正常循环运行交通灯正常循环运行的逻辑流程图如图所示。具体控制要求如下：a. 下启动按钮后，交通灯控制系统开始工作。先亮南北方向绿灯和东西方向红灯，再亮东西方向绿灯和南北方向红灯，然后再亮南北方向绿灯和东西方向红灯，这样一直循环运行；b. 北向和东西向主干道均设有左转绿灯，持续亮，左转黄灯，持续亮，左转红灯，持续亮；左转绿灯灭的同时直行绿灯亮，持续，绿灯闪亮，黄灯和红灯具。当南北主干道红灯点亮时，东西主干道应依次点亮左转绿灯，直行绿灯，绿灯闪亮和黄灯；反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮左行绿灯，直行绿灯，绿灯闪亮和黄灯；c. 北向和东西向人行道均设有绿灯、黄灯、红灯。人行道上的“红黄绿”灯与同方向主干道上的直行“红黄绿”灯运行方式相同。d. 急车强通控制,急车强通控制的逻辑流程图如图所示。具体控制要求如下：车强通控制受强通开关控制。无急车时，按正常循环时序控制，有急车来时， 打开急车强通开关控制。无急车时，按正常循环时序，有急车来时，打开急车强通开关，不管原来信号状态如何，一律强制让急车业车方向的绿灯亮，直到急车能过为止，断开急车强通开关，信号的状态立即转为急车放行方向的绿灯闪亮。随后按正常时序控制。f. 车强通信号只能响应一条路上的来车，若两条交叉的路（东西或南北）先后都来车，则响应先来的一方，随后再响应另一方。图 2 通灯正常循环运行流程图2.3十字路口交通信号灯控制系统的选型和资源配置2.4控制系统构成图2.4.1控制系统结构图如图所示。正常启动按钮东西方向强通按钮东西方向强通停止按钮南北方向强通按钮南北方向强通停止按钮PLC南北方向主干道交通灯南北方向人行道交通灯东西方向主干道交通灯东西方向灯行道交通灯图4 交通灯控制系统图图3 交通灯急车强通控制流程图2.4.2 框架配置图框架配置图如图所示。电源模块CAM1-PA203CPU模块CQM1-CPU221-E输入模块CQM1-IA221输出模块CQM1-OC222图5 PLC框架配置图2.4.3各模块地址分配地址分配受用自动分配的方式，输入地址分配和输出地址分配分别如表所示。输入地址对应的输入模块0000000007输入模块输出地址对应的输出模块1000010015输出模块表 1 输入/输出模块地址分配2.5 模块功能概述a. 电源模块受用CQM1-PA203模块，它通过基架，供电给其他模块；b. 模块受用CQM1-CPU21-E模块，它控制着整个系统有条不紊地工作；c. 数字量输入模块受用CQM1-OC221块，它有个输入点，本控制系统中，它将接收来自启动按钮、强通开关的输入信号；d. 量输出模块受用CQM1-OC222模块，它主要用来将控制信号输出到相应的交通灯，实现控制。CQM1-OC222模块有个输出点。2.6 十字路口交通信号灯控制系统程序设计和调试图正常循环运行时序图3. 编程软件编程软件采用日本欧姆龙公司为其生产的而设计的编程软件rogrammer。3.1 程序的时序图、构成和相关设置3.1.1 时序图（） 正常循环运行时序图正常循环运行时序图如图所示。（） 急车强通控制时序图急车强通控制时序图如图所示。图急车强通控制时序图3.1.2 程序的构成由于这个程序比较简单，因此它只有自动模式。在这种模式下，将运行已经设置好的程序和参数。3.1.3 程序的下载、安装和调试将各个输入输出端子和实际控制系统中的按钮、开关、交通灯正确连接，完成硬件的安装。十字路口交通灯程序是由CQM1-CPU21-E支持的指令完成的，正常工作时程序存放在存储卡中，若要修改程序，先将设定在STOP状态下，上位机同采用标准的串口通信，运行rogrammer编程软件，打开十字路口交通灯程序，即可在线调试。也可用编程器进行调试。4 十字路口交通信号灯控制系统程序4.1 系统资源分配4.1.1 数字量输入部分这个控制系统的输入共有个输入点：启动按钮、东西方向强通开关、南北方向强通开关。4.1.2 数字量输出部分这个控制系统的输出有东西方向主干道“红黄绿”交通灯、东西方向人行道“红黄绿”交通灯、南北方向主干道“红黄绿”交通灯、南北方向人行道“红黄绿”交通灯，共个交通。但由于东西主干道直行“红黄绿”灯和东西向人行道“红黄绿”灯运行状况，东西向主干革命道“红黄绿”灯运行情况相同，南北向主干道“红黄绿”灯运行情况相同，所以只用个输出点即可。具体的输入/输出分配表如表所示输入地址对应的外部设备0000启动按钮0001东西方向强通开关0002南北方向强通开关输出地址对应的外部10000南北市长主干道左转绿灯10001南北市长主干道左转黄灯10002南北市长主干道左转红灯1000310004南北向主干道起先绿灯、南北向人行道绿灯10005南北向主干道起先黄灯、南北向人行道黄灯10006南北向主干道起先红灯、南北向人行道红灯1000710008东西向主干道左转绿灯10009东西向主干道左转黄灯10010东西向主干道左转红灯1001110012东西向主干道直行绿灯、东西向人行道绿灯10013东西向主干道直行黄灯、东西向人行道黄灯10014东西向主干道直行红灯、东西向人行道红灯10015表 数字量输入/输出地址分配4.2 源程序设计思想4.2.1 闪烁计时器程序闪烁计时器程序用来控制东西方向和南北方向直行绿灯闪烁。具体设定为：为一个周期，亮。，暗。，这样持续.4.2.2 各方向运行程序（）南北主干道左转绿灯运行程序在正常情况下，按下启动按钮或者南北方向左转红灯亮，后熄灭；强通情况下，东西方向强通按钮按下时灯亮，南北方向强通按钮按下时灯灭。（） 北主干道左转黄灯运行程序在正常运行情况下，当南北主干道左转绿灯亮，南北主干道左转黄灯点亮，亮后熄灭；当南北方向或东西方向强通按钮按下后，南北主干道黄灯不管处在什么状态，都要立即熄灭。（） 南北主干道左转红灯运行程序在以下两种情况下左转红灯亮：正常运行时，当南北主干道左转黄灯亮；东西方向强通按钮按下后。在以下两种情况下左转红灯灭：正常运行情况时，当左转红灯亮后熄灭；南北方向强通按钮按下时。（） 南北向直行绿灯运行程序在正常情况下，当违背方向左转绿灯亮后直行结汇灯点亮，亮后开始闪亮，闪亮后熄灭；强通情况下，当南北按钮按下时，南北方向直行绿灯亮，直至断开急车强通开关，然后闪亮后熄灭；当东西强通按钮按下时，南北向直行绿灯灭。（） 南北向直行黄灯运行程序在正常情况下，当南北方向直行绿灯闪亮后直行黄灯点亮，亮后熄灭；当南北方向或东西方向强通按钮按下后，南北主干道起先黄灯不管处在什么状态，都要立即熄灭。（） 南北向直行红灯运行程序在正常情况下，当南北方向直行黄灯亮后直行黄灯点亮，亮熄灭；强通情况下，当东西强通按钮按下时，南北向直行红灯亮，直至断急车强通开关；当南北可是通按钮按下时，南北向起先红灯灭。4.4.3 东西方向运行程序东西主干道左转绿灯运行程序在正常情况下，当南北方向直行黄灯亮后东西向左转绿灯亮，后熄灭；强通情况下，南北方向强通按钮按下时绿灯亮，东西方向强通按钮按下时绿灯灭。（） 东西主干道左转黄灯运行程序在正常运行情况下，当东西主干道左转绿灯亮，东西主干道左转黄灯点亮，亮后熄灭；当东西方向或南北方向强通按钮按下后，东西主干道左转黄灯不管处在什么状态，都要立即熄灭。（） 东西主干道左转红灯运行程序在以下两种情况下左转红灯亮：正常运行时，当东西主干道左转黄灯亮；南北方向强通按钮按下后，在以下两种情况下左转红灯灭：正常运行情况时，当左转红灯亮后熄灭；东西方向强通按钮按下时。（） 东西向直行绿灯运行程序在正常情况下，当东西方向左转绿灯亮后直行绿灯点亮，亮后开始闪亮，闪亮后熄灭；强通情况下，当东西强通按钮按下时，南北向直行绿灯亮，直至断开急车强通开关，然后交谊后熄灭；当南北强通按钮按下时，东西向直行绿灯灭。（） 东西向直行黄灯运行程序在正常情况下，当东西方向直行绿灯交谊后直行钠灯点亮，亮后熄灭；当南北方向或东西方向强通按钮按下后，东西主干道直行黄灯不管处在什么状态，都要产即熄灭。（） 东西向直行红灯运行程序在正常情况下，当东西方向直行黄灯亮后直行黄灯点亮，亮后熄灭；强通情况下，当南北强通按钮按下时，东西向直行红灯亮，直至断开急车强通开关；当东西强通按钮按下时，东西向直行红灯灭。4.4.4 东西方向强通程序东西方向强通按钮按下时，东西强通辅助继电器得电，十字路口的交通灯按照控制要求亮或灭。同时，产生一个脉冲使东西向绿灯闪烁辅助继电器得电，闪烁完毕后辅助继电器失电。4.4.5 南北方向强通程序南北方向强通程序和东西方向的类似。5源程序LD 0.00 OR TIM002 OR HT0.01OR TIM006OR 100.00ANDNOT TIM000OUT 100.00TIM 000LDNOT TIM050TIM 050 #5LD TIM000OR 100.01ANDNOT 100.01 LDNOT HR0.00ORNOT HR0.01ANDLD OUT 100.01TIM 001 #20LD TIM001OR 100.02ANDNOT TIM002OR HR0.00ANDNOT HR0.01OUT 100.02TIM 002 #780LD TIM000OR 100.04ANDNOT TIM003OR HR0.01LD HR0.05OR TIM003AND TIM 050ANDNOT HR0.01ANDNOT TIM004ORLDANDNOT HR0.00OUT 100.04LD 100.04OR TIM003 ANDNOT TIM004TIM 003 #300LD TIM003OR HR0.05ANDNOT TIM004TIM 004 #30LD TIM004OR 100.05ANDNOT TIM005LDNOT HR0.00ORNOT HR0.01ANDLDOUT 100.05TIM 005 #20LD TIM005OR 100.06ANDNOT TIM006OR HR0.00ANDNOT HR0.01OUT 100.06TIM 006 #450LD TIM005OR 100.08ANDNOT TIM007OR HR0.00ANDNOT TIM007OR HR0.00 ANDNOT HR0.01OUT 100.08TIM 007 #100 LD TIM007OR 100.09ANDNOT TIM008LDNOT HR0.00ORNOT HR0.01ANDLDOUT 100.09TIM 008 #20LD TIM008OR 100.10ANDNOT TIM009OR HR0.01ANDNOT HR 0.00OUT 100.10TIM 009 #780LD TIM007OR 100.12ANDNOT TIM010OR HR0.00 LD HR0.03 OR TIM010AND TIM050ANDNOT HR0.00 ANDNOT TIM011ORLDANDNOT HR0.01OUT 100.12LD