基于PLC交通灯控制系统设计

日立日立毕东芝业东芝论东芝文日立日立日立日立论文题目东芝交通灯控制系统日立日立日立日立日立系别东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝日立专业东芝机械制造与自动化日立班级东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝日立学生姓名（学号）东芝东芝XXX东芝东芝日立指导教师姓名东芝东芝东芝东芝XXX东芝日立论文完成日期东芝2015年东芝4月25日日立日立交通灯控制系统1摘东芝东芝要日立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。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。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测，交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥中最重要的组成部分。日立随着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，在东芝高速公路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的东芝交通状况必然受高速道路和普通道路耦合出交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道，城区与周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题，日立日立关键词东芝PLC可编程控制器、交通型号灯、可靠性高。日立日立交通灯控制系统2目东芝东芝录日立日立一、交通灯信号控制系统3日立（一）东芝十字路口交通灯控制实际情况3日立（二）东芝结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验3日立（三）东芝流程图6日立二、可编程控制器程序设计8日立（一）东芝可编程控制器选择8日立（二）东芝十字路口交通灯模拟控制时序图8日立（三）东芝可编程控制器I/O端口分配11日立（四）东芝程序设计12日立三、总结15日立（一）东芝难点分析15日立（二）东芝调试错误与修改方法15日立（三）东芝PLC智能化控制交通灯的方法16日立（四）东芝收获与感悟16日立四、结束语17日立参考文献18日立致东芝东芝谢19日立日立日立交通灯控制系统3一、交通灯信号控制系统日立（一）东芝十字路口交通灯控制实际情况日立A南北主干道直行绿东芝27S、直行绿闪3S、左转绿东芝10S东芝、左转绿闪东芝3S、东芝黄2S东芝、红东芝45S；日立东芝东芝B东西人行道红东芝45S、绿东芝27S、绿闪3S东芝、红东芝60S；日立东芝东芝C东西主干道红东芝45S、直行绿东芝27S、东芝直行绿闪3S、左转绿东芝10S东芝、左转绿闪东芝3S、黄2S；日立东芝东芝D南北人行道绿27S东芝、绿闪3S、红东芝60S；日立东芝东芝东芝东芝E循环控制方式；日立F交通灯变化顺序表（单循环周期90秒）。日立日立1、南北向（列）和东西向（行）主干道日立南北向（列）和东西向（行）主干道均设有直行绿灯27S，直行绿灯闪亮3S，左行绿灯10S，左转绿闪3S，黄灯2S和红灯45S。当南北主干道红灯点亮时，东西主干道应依次点亮直行绿灯，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮和黄灯；反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮直行绿灯，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮和黄灯。日立日立2、南北向和东西向人行道日立南北向和东西向人行道均设有通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿灯应在南北主干道直行绿灯点亮时点亮，当南北主干道直行绿灯闪亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。东西人行道通行绿灯于东西主干道直行绿灯点亮时点亮，当东西主干道直行绿灯闪亮是东西行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。日立日立（二）东芝结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验日立在PLC交通灯模拟模块中，主干道东西南北每面都有3个控制灯，分别为日立东芝东芝禁止通行灯东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝（亮时为红色）日立东芝东芝准备禁止通行灯东芝东芝东芝东芝东芝东芝（亮时为黄色）日立东芝东芝直通灯东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝（亮时为绿色）日立另外行人道东西南北每面都有2个控制灯,分别为日立东芝东芝禁止通行灯东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝（亮时为红色）日立东芝东芝直通灯东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝（亮时为绿色）东芝日立结合十字路口交通灯实际情况设计交通灯模拟控制系统如下日立交通灯控制系统4当交通灯系统启动开关接通时。日立1、南北向（列）和东西向（行）主干道日立南北向（列）和东西向（行）主干道均设有绿灯东芝10S，绿灯闪亮2S（亮01东芝灭01）,黄灯2S和红灯14S。当南北主干道红灯点亮时，东西住干道应依次点亮绿灯，绿灯闪亮，黄灯，反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮绿灯，绿灯闪，黄灯。日立2、南北向和东西向行人道日立南北向和东西向行人道均设为通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿灯应在南北主干道绿灯点亮时点亮，当南北主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。东西行人道通行绿灯于东西主干道绿灯点亮是点亮，当东西主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时东西行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。日立3、盲人安全通道控制和手动控制车流量日立除此之外另设两个功能，使用10个脉冲开关。实现让盲人可以方便通过十字路口和手动控制车流量。其中8个安装在人行道的两边当东西方向行走的盲人要过马路的时候，按下脉冲开关东西向行人道绿灯亮起，南北向主干道红灯闪亮，延迟10秒恢复原来的控制系统。南北向脉冲开关对应东西向功能相同，另外两个脉冲开可以控制车流量，当东西向主干道等待车量较多的时候，按下东西向控制脉冲开关，东西向主干道延长绿灯点亮时间到15秒。日立东西向行人道绿灯也要对应延长。南北向脉冲开关对应东西向功能相同。交通灯控制系统5日立图1东芝交通灯示意图日立日立（三）东芝流程图日立交通灯控制系统6日立启动开关东西绿灯亮东西绿灯闪东西黄灯亮东西红灯亮东西主干道10S2S2S14S南北红灯亮南北绿灯亮南北绿灯闪南北黄灯亮南北主干道14S10S2S2S启动开关南北红灯亮南北绿灯南北绿灯闪14S10S4S东西绿灯亮东西绿灯闪东西红灯亮10S4S14S东西行人道南北行人道结束结束交通灯模拟控制系统流程图交通灯控制系统7日立启动开关按下脉冲开关原来控制循环系统行人道绿灯点亮，主干道红灯闪亮结束YN启动开关按下脉冲开关对应方向绿灯点亮时间延长到15秒，另一方向红灯点亮延长到15秒再次按下启动开关按此次控制方式进行循环原来方式控制系统结束YNYN手动控制车流量流程图图2东芝流程图日立交通灯控制系统8二、可编程控制器程序设计日立（一）东芝可编程控制器选择日立本次交通灯设计用的是来自OMRON的CPM1A30CDRA可编程控制器。日立东芝东芝产品规格CPM1A东芝CPU单元CPM1A在编程环境等方面，它不仅具备了以往的小型PLC所具有的功能，尽可能使安装空间最小化，并实现了具有10点100点输入输出点数的弹性构成。而且还可东芝连接可编程控制终端，创造了尚无前例的灵活运用。它不仅可以替代继电器控制柜，就是作为小型控制器或在传感器应用中，亦能适应生产现场不同的需求AC电源输入，继电器输出，能加扩展单元。日立（二）东芝十字路口交通灯模拟控制时序图日立日立启动行人道绿灯2S10S盲人脉冲按键控制时序图日立和此行人道相交叉的主干道红灯启动南北红东西绿东西红南北绿10S4S14S交通灯控制系统9日立启动南北红东西绿东西黄东西红南北绿南北黄10S2S2S10S2S2S14S10S2S2SONOFF图3十字路口主干道交通灯模拟控制时序图日立交通灯控制系统10日立南北红东西绿东西黄东西红南北绿南北黄152S2S10S2S2S14S152S2S图4东西向绿灯延时时序图启动OFFON交通灯控制系统11日立（三）东芝可编程控制器I/O端口分配启动开关0000停止开关0001东西主干道绿灯1000东西主干道黄灯1001东西主干道红灯1002南北主干道绿灯1003南北主干道黄灯1004南北主干道红灯1005东西行人道绿灯1100东西行人道红灯1101南北行人道绿灯1102南北行人道红灯1103东西向绿灯延迟控制按钮0004南北向绿灯延迟控制按钮0005东西盲人脉冲按钮0003南北盲人脉冲按钮0002日立PLC0000000110001001100210031004100511001101110211030002000300040005图5东芝交通灯控制PLC东芝I/O端口日立交通灯控制系统12（四）东芝程序设计日立0LD东芝00001OR东芝203002ANDNOT东芝00013ANDNOT东芝200004OUT东芝203005LD东芝203006ANDNOT东芝200017ANDNOT东芝202038OUT东芝203019LD东芝2030110OR东芝TIM东芝00511OR东芝TIM东芝02712OR东芝2000013ANDNOT东芝TIM东芝00214ANDNOT东芝2010315ANDNOT东芝000116OUT东芝2000017TIM东芝000东芝10018TIM东芝001东芝12019TIM东芝002东芝14020LD东芝TIM东芝00221OR东芝2000122OR东芝TIM东芝01823ANDNOT东芝TIM东芝00524ANDNOT东芝000125ANDNOT东芝2020326OUT东芝200127TIM东芝003东芝10028TIM东芝004东芝12029TIM东芝005东芝14030LD东芝000431OR东芝2010032ANDNOT东芝000033ANDNOT东芝000534ANDNOT东芝000135OUT东芝2010036LD东芝2010037AND东芝2010538OUT东芝2010239LD东芝TIM东芝00540OR东芝TIM东芝02741OUT东芝2010542LD东芝2010243OR东芝2010344ANDNOT东芝000145ANDNOT东芝TIM东芝01846OUT东芝2010347TIM东芝016东芝15048TIM东芝017东芝17049TIM东芝018东芝19050LD东芝000551OR东芝2020052ANDNOT东芝000153ANDNOT东芝000054ANDNOT东芝000455OUT东芝2020056LD东芝TIM东芝00257LD东芝TIM东芝01858OUT东芝2020559LD东芝TIM东芝2020060AND东芝2020561OUT东芝2020262LD东芝2020263OR东芝2020364ANDNOT东芝000165ANDNOT东芝02766OUT东芝2020367TIM东芝025东芝150东芝68TIM东芝026东芝17069TIM东芝027东芝19070LD东芝2000071ANDNOT东芝TIM东芝00072LD东芝2010373ANDNOT东芝TIM东芝01674OR东芝LD75ANDNOT东芝000176OUT东芝2000277LD东芝TIM东芝00078ANDNOT东芝TIM东芝00179LD东芝TIM东芝01680ANDNOT东芝TIM东芝01781OR东芝LD东芝82ANDNOT东芝2000483ANDNOT东芝000184OUT东芝2000385TIM东芝006东芝00286LD东芝TIM东芝006交通灯控制系统1387OR东芝TIM东芝00888OR东芝TIM东芝01089OR东芝TIM东芝00990OR东芝2000491ANDNOT东芝TIM东芝00792ANDNOT东芝000193OUT东芝2000494TIM东芝007东芝00295LD东芝2000296OR东芝2000397ANDNOT东芝000198ANDNOT东芝2000999OUT东芝1000100LD东芝TIM东芝001101ANDNOT东芝TIM东芝002102LD东芝TIM东芝017103ANDNOT东芝TIM东芝018104OR东芝LD105ANDNOT东芝20009106ANDNOT东芝0001107OUT东芝1001108LD东芝20000109ANDNOT东芝TIM东芝002110LD东芝20103111ANDNOT东芝TIM东芝018112OR东芝LD113ANDNOT东芝20009114ANDNOT东芝0001115OUT东芝1103116LD20000117ANDNOT东芝TIM东芝002118LD东芝20103119ANDNOT东芝TIM东芝018120OR东芝LD121ANDNOT东芝20103122ANDNOT东芝0001123OUT东芝20015124LD东芝20015125OR东芝20014126ANDNOT东芝0001127OUT东芝1005128LD东芝20001129ANDNOT东芝TIM东芝003130LD东芝20203131ANDNOT东芝TIM东芝025132OR东芝LD133ANDNOT东芝0001134OUT东芝20005135LD东芝TIM东芝003136ANDNOT东芝TIM东芝004137LD东芝TIM025138ANDNOT东芝TIM东芝026139OR东芝LD140ANDNOT东芝20004141ANDNOT东芝0001142OUT东芝20006143TIM东芝008东芝002144LD东芝20005145OR东芝20006146ANDNOT东芝20013147ANDNOT东芝0001148OUT东芝1003149LD东芝TIM东芝004150ANDNOT东芝TIM东芝005151LD东芝TIM东芝026152ANDNOT东芝TIM东芝027153OR东芝LD154ANDNOT东芝0001155ANDNOT东芝20013156OUT东芝1101157LD东芝20001158ANDNOT东芝TIM东芝005159LD东芝20203160ANDNOT东芝TIM东芝027161OR东芝LD162ANDNOT东芝20013163ANDNOT东芝0001164OUT东芝1101165LD东芝20001166ANDNOT东芝TIM东芝005167LD东芝20203交通灯控制系统14168ANDNOT东芝TIM东芝027169OR东芝LD170ANDNOT东芝0001171ANDNOT东芝20009172OUT21000173LD东芝21000174OR东芝20011175ANDNOT东芝0001176OUT东芝1002177LD东芝TIM东芝001178ANDNOT东芝TIM东芝002179LD东芝TIM东芝017180ANDNOT东芝TIM东芝018181OR东芝LD东芝182ANDNOT东芝20004183ANDNOT东芝0001184OUT东芝20007185TIM东芝009东芝002186LD东芝TIM东芝004187ANDNOT东芝TIM东芝005188LD东芝TIM东芝026189ANDNOT东芝TIM东芝027190OR东芝LD191ANDNOT东芝20004192ANDNOT东芝0001193OUT东芝20008194TIM东芝010东芝2195LD东芝20007196OR东芝20003197OR东芝20002198OR东芝20013199ANDNOT东芝0001200OUT东芝1100201LD东芝20008202OR东芝20005203OR东芝20006204OR东芝20009205ANDNOT东芝0001206OUT东芝1102207LD东芝0002208OR东芝20009209ANDNOT东芝TIM东芝011210OUT东芝20009211TIM东芝011东芝100212LD东芝20009213ANDNOT东芝20010214OUT东芝20011215TIM东芝012东芝010216LD东芝TIM东芝012217OR东芝TIM东芝015218OR东芝20010219ANDNOT东芝TIM东芝013220OUT东芝20010221TIM东芝013东芝010222LD东芝0003223OR东芝20013224ANDNOT东芝TIM东芝014225OUT东芝20013226TIM东芝014东芝100227LD东芝20013228ANDNOT东芝20010229OUT东芝20014230TIM东芝015东芝010231END215216217218219220221222223224225交通灯控制系统15三、总结日立（一）东芝难点分析日立东芝东芝本程序在设计过程遇到了一些难点我把它整理了一下发现有以下几个问题。日立1、行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系日立因为实际的红绿灯控制中行人道的红绿灯和主干道的红绿灯是有这一定的对应关系的，所以在编程前一定要理清它们，这样有利于在编程时简化程序、减少PLC不必要的运算。日立2、盲人脉冲按键日立盲人在东西南北的行人道同时通过十字路口的情况不会经常出现，可以说是非少的，如果我们要把盲人脉冲分开东西控制和南北控制使他不影响和它没关系的主干道就可以使车辆行走更加通顺减少车辆堵塞的情况。要实现这样的功能就要在脉冲按键按下时不影响他们的计时程序只在对应的主干道红绿灯输出程序上进行插入常闭继电器以此把输出程序断开。日立3、手动车流控制按键的控制方式日立手动车流控制按键是对相应的主干道绿灯延长的进行控制，但不能使它在按下时使改变当时的红绿灯显示情况，如现在是南北红灯东西绿灯时按下南北绿灯延长按键就不能使它变成南北绿灯东西红灯。这就涉及到了一个请求和响应的关系。日立4、交通灯的闪亮日立交通灯绿灯在实际运行中是要经过闪烁的，所以在设计程序中也要加入这个功能，参考了一些PLC的交通灯程序介绍时发现PLC中有一些继电器可以实现闪烁这些继电器也就是PLC内部的功能继电器，这是一种硬件实现功能的方法，虽然程序可以减少但比较死板闪烁频率不能控制。由于对PLC内部的功能继电器不太熟悉（不同型号的PLC内部功能继电器编号也不一样）我想了一个用程序实现的方法（程序段在第86条第94条指令之间），此方法可以说是软件实现功能的方法，虽然程序加长了但闪烁频率可以控制比较灵活。日立（二）东芝调试错误与修改方法日立经过设计，想一次性把程序完成是非常难的，在调试中就出现了不少的错误。日立刚开始的时候把程序写进去然后运行却发现有些灯亮不起来而且在完成了一个周期后就循环不起来了。那时真的不知道从哪里入手，只好一条一条地检查才发现了一条指令把常闭写成了输出真正的输出口就没有收到信号了。灯虽然是亮了但仍然循环不起来。从梯形图又仔细的看了一次却看不出什么问题出来。突然想起来编程器还可以进行监控于是再在运行的同时进行监控，于是发现了在程序的第一周期一切都运行正常但再运行下去的时候第二周期就再没有反应了，包括里面的辅助继电器，交通灯控制系统16最后发现原来是程序前面没有并上完成这个循环的继电器号。后来就这样把加上其他功能出现的错误也找出来了。虽然找错误是一个枯燥无味的工作，但只要你耐心的去做的话，你肯定能学到有用的动西。日立（三）东芝PLC智能化控制交通灯的方法日立传统的十字路口交通控制灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而实际上交通流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、适用的方案，仍然会发生这样的现象绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。而模糊控制恰恰具有这方面的优势。此系统就是应用可编程序控制器PLC对十字路口交通控制灯实现模糊控制传统的十字路口交通控制灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿东芝灯的延时预先设置好。然而实际上交通流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、适用的方案，仍然会发东芝生这样的现象绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交东芝通现状，需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。而模糊控制恰恰具有这方面的优势。日立此系统就是应用可编程序控制器PLC对十字路口交通控制灯实现模糊控制此控制系统的输入量是指十字路口各方向上车辆数的动态变化量。具体由传感器采集后送入可编程序控制器。在十字路口的四个方向E、S、W、N的近端J斑马线附近和远端Y距斑马线约100米处各设置一个传感器，分别统计通过该处的车辆数。为了实现模糊控制，需要将绿灯时间分为两部分其一是固定的10秒作为路口车辆状态参数的采集时间T1；其二是根据两个方向车辆流量变化进行模糊决策的延时T2。然后通过传感器采集后的排队等候的车辆数送往PLC进行模糊推理运算得出延迟时T2，最后由T1和T2来实现对十字路口车流量的灵活控制。日立（四）东芝收获与感悟日立经过半个多月的艰苦奋斗，设计成果终于出来了，我才松了一口气，我通过采集资料、进行实际考察后，做出以上设计的方法。日立查找资料也是一件繁琐的事情，虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资料也不是一件容易的事，需要耐心查找。日立花了整整十几天，终于完成了设计，不过调试的时候却发现结果和想的有所不同，通过监控和修改才得出了需要的设计。这次的设计让我们增长了实践技能，还增加了有关交通知识，这些对于我们真是受益匪浅。最后，我们觉得，不见风雨，怎么交通灯控制系统