【电气工程及其自动化】基于三菱fx-2n+plc的交通灯控制器

本科生毕业论文（设计）基于三菱FX2NPLC的交通灯控制器二级学院信息科学与技术学院专业电气工程及其自动化完成日期2015年5月24日A基础理论B应用研究C调查报告D其他目录前言11绪论211课题背景212城市交通现状213交通信号灯的作用214PLC的特点315交通灯控制系统现状42交通灯控制系统总体方案及灯和按键的选定521交通灯系统总体方案论证5211单片机系统控制5212继电器接触控制6213可编程序控制器控制622控制方案的确定623交通灯及其控制按键选型83系统硬件及软件设计1031十字路口交通灯设计要求1032交通灯控制时序1133急车强通控制方式1134PLC的选型1235PLC硬件电路图1436PLC软件编程设计15361交通系统PLC控制程序的SFC的控制程序图框15362交通系统PLC控制程序的梯形图15363电路的工作过程174系统调试1841编程软件简介1842软件调试1843运行调试185结论及其展望1951结论1952展望19参考文献20附录21附录A21致谢基于三菱FX2NPLC的交通灯控制器摘要本次模拟交通灯控制系统设计，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。选用FX2N系列PLC进行本次设计，在设计中根据交通拥挤情况的不同，将交通信号分为手动控制、白天、夜间三个不同工作方式进行设计。本文使用SFC编制控制程序，在手动控制时控制各个方向的强制通行；在白天时段红灯亮25秒，绿灯亮20秒闪烁3秒，黄灯亮2秒；夜间只黄灯亮，黄灯闪烁按亮05秒，暗05秒的规律反复循环。另外设置一个急停按钮，以便应急使用。关键词交通灯；交通控制；PLC；SFC；设计方案BASEDONMITSUBISHIFX2NPLCTRAFFICLIGHTCONTROLLERABSTRACTTHESIMULATINGTRAFFICCONTROLSYSTEMDESIGN,COMBINEDWITHTHEACTUALSITUATIONOFTRAFFICLIGHTS,EXPOUNDSTHEWORKINGPRINCIPLEOFCONTROLSYSTEM,THISPAPERPRESENTSASIMPLEURBANTRAFFICCONTROLSYSTEMDESIGNSCHEMEOFPLCCHOOSEFX2NSERIESPLCFORTHEDESIGN,INTHEDESIGN,ACCORDINGTOTHEDIFFERENTTRAFFICCONDITIONS,THETRAFFICSIGNALINTOMANUALCONTROL,DAYTIME,NIGHTTIMEDESIGNEDTHREEDIFFERENTWAYSOFWORKINGONTHEDESIGNASUSEDHEREIN,SFCESTABLISHMENTOFCONTROLPROCEDURES,THEMANUALCONTROLMANDATORYACCESSCONTROLINALLDIRECTIONSINTHEDAYTIMETHEREDLIGHT25SECONDS,20SECONDSGREENLIGHTFLASHESFOR3SECONDS,THEYELLOWLIGHT2SECONDSNIGHTONLYYELLOWLIGHT,YELLOWLIGHTFLASHESPRESS05SECONDS,05SECONDSDARKCYCLEREPEATEDREGULARLYALSOSETUPANEMERGENCYSTOPBUTTONFOREMERGENCYUSEKEYWORDSTRAFFICLIGHTTRAFFICCONTROLPLCSFCDESIGN前言可编程序控制器（PLC）是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，在日常生活中得到了广泛的应用。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，还具有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。随着交通的不断发展和汽车化进程的加快，交通拥挤加剧，交通事故频发，交通环境恶化，已经成为引人注目的城市问题之一。众所周知，缓解交通拥挤的最直接和最有效办法是增加道路网。但无论哪个国家的大城市，不可能无限制地修建道路，不论是资金因素还是土地因素，都限制了道路的无节制增长。因此，不可能通过无限制地修建道路来满足日益增长的交通需求。与此同时，通过限制车辆增加削减交通需求也因受到客观因素的制约而无法取得满意的结果。事实上，由于交通系统是一个相当复杂的大系统，无论单独从车辆方面考虑还是从道路方面考虑，都很难从根本上解决道路拥挤的问题。道路交通系统是一个地区、一个城市的主要组成部份，这个系统的运行状况如何，直接反映了一个地区、一个城市的现代化管理水平。1绪论11课题背景编程控制器简称PLC，是20世纪60年代以来发展极为迅速、应用面极为广泛的工业控制装置，是现代工业自动化的三大支柱之首。它采用可编程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入输出，完成确定的逻辑、顺序、定时、计数、运算和一些确定的功能，来控制各种类型的机械设备或生产过程。自动控制装置的先进程度是体现工业自动化水平的重要标志。随着计算机技术和微电子技术的迅猛发展，可编程序控制器已经成为工业控制的标准设备之一。用内部编程“软元件”取代继电器逻辑控制电路中大量的时间继电器和中间继电器，简化控制线路、提高系统可靠性，是PLC的最大优点；根据实际工艺要求，借助于顺序功能图和梯形图来编制用户控制程序，实现单台设备或生产过程的顺序控制，则是PLC的主要功能之一。12城市交通现状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系统中最重要的组成部分。城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、广州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道路，在高速道路建设完成的初期，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交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。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、城区同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。13交通信号灯的作用随着交通的不断发展和汽车化进程的加快，交通拥挤加剧，交通事故频发，交通环境恶化，已经成为引人注目的城市问题之一。交通问题不仅在发展中国家，就在发达国家也是一个令人困扰的严重问题。众所周知，缓解交通拥挤的最直接和最有效办法是提高路网的通信能力。但无论哪个国家的大城市，不可能无限制地修建道路，不论是资金因素还是土地因素，都限制了道路的无节制增长。因此，不可能通过无限制地修建道路难满足日益增长的交通需求。与此同时，通过限制车辆增加削减交通需求也因受到客观因素的制约而无法取得满意的结果。事实上，由于交通系统是一个相当复杂的大系统，无论单独从车辆方面考虑还是从道路方面考虑，都很难从根本上解决问题。在本设计中，采用的是调节交通信号灯的红绿灯时间来改善交通通行率。交通信号灯已有100多年的历史了。过去的信号灯是由人工控制的，现在发展到自动控制，并由各个路口的各自为班发展到一条线或一个区域的联动，这样，车辆经过的路口都可能会一路绿灯，大大提高了道路的交通效率。交通信号灯采用红、黄、绿三种颜色，又叫红绿灯。红灯表示停止或禁止通行，绿灯表示通行，黄灯表示马上要出现红灯。车辆不能越过停车线，如果车辆已十分接近停车线而不能安全停车时，可以进入交叉路口。14PLC的特点1可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100MM，重量小于150G，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。15交通灯控制系统现状目前普遍使用的交通信号控制方式主要分为三大类定时控制；车辆感应控制；模糊优化控制。A、定时控制定时控制分为定周期控制与分段定时控制。定周期控制就是信号控制系统一天24小时按照相同的周期执行同一种配时方案。分段定时控制就是依据交叉路口一天规律性的交通量变化率将一天大致分成几个时段，信号控制系统在不同时段设定不同的周期长、绿信比等控制参数，参数值的变化由时钟自动选择、切换。定时控制的灵活性较差，且不能进行交通信息的实时反馈。定时控制的配时方案是依据以前的交通资料计算预测形成的，一旦建立执行，就不能自动调整更改。B、车辆感应控制车辆感应控制方式就是根据交叉路口各方向交通流的变化进行信号灯色的实时控制的方式。它不固定周期和绿信比，通过车辆检测器测得的车辆数据改变相应相位的绿灯时间和周期长短。它包含三个参数最小绿灯时间、单位延长绿灯时间和最大绿灯时间。车辆感应控制又分为半感应控制和全感应控制。C、智能优化控制城市交通系统作为一个时变的、具有模糊性的复杂系统，传统的人为预设多种方案或建立其数学模型均比较困难。早在1977年，西方国家就开始研究将智能控制运用到交通智能控制上，智能控制是一种计算机数字控制技术，它不需要建立被控对象的精确数学模型，而是模拟人类的思维方式、推理方法和判断过程，通过建立规则库或是专家系统，对各种交通状况进行智能控制，并取得了很好的效果。特别适用于随机性很强的、复杂的城市交通控制。基于智能控制的智能交通灯控制器对十字路口双向车流情况、交叉方向车流情况等交通状况进行综合分析，优化十字路口的交通控制，从而解决交通灯的最佳控制问题，最大限度的提高十字路口车辆通过能力和速度。近年来，智能交通控制已经成为了交通信号控制的主流方向之一。2交通灯控制系统总体方案及灯和按键的选定21交通灯系统总体方案论证目前普遍使用的电气控制方式主要有继电器接触器控制、可编程序控制器控制、单片机系统控制等。211单片机系统控制单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。使用单片机设计交通灯控制系统采用MSC51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间。使用单片机设计的优点在于它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。但是编程复杂，对环境的要求较高，出现故障时进行调试不方便，可靠性不高。212继电器接触控制采用继电接触式控制系统设计交通灯控制系统，主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，其控制方式是断续的，所以又称为断续控制系统。虽然这种系统也具有结构简单、价格低廉、维护容易、抗干扰能力强等优点，但这种控制系统的缺点是采用固定接线方式，接线多，灵活性差，工作频率低，触电易损坏，可靠性差。213可编程序控制器控制可编程控制器简称PC（PROGRAMMABLECONTROLLER），它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（PROGRAMMABLELOGICCONTROLLER）和可编程序控制器PC几个不同时期。为与个人计算机（PC）相区别，现在把可编程逻辑控制器简称为PLC。它主要用来取代继电接触器逻辑控制，系统功能仅限于执行继电器逻辑、计时、计数等。可编程序控制器控制系统是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，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，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。它具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。这也是区别于其他一般微型控制系统的一个重要特征。如果采用PLC作为十字路口交通灯控制系统作为控制核心，只需将程序下载到PLC内即可。并可通过通信随时对控制系统进行调试。PLC适应环境的能力非常强，抗干扰等方面能力都非常强大。性能价格也很高。22控制方案的确定可编程控制器控制技术与继电接触器控制技术、单片机控制技术的异同点1、功能强，性能价格比高在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。继电器是用于逻辑控制，起到过渡作用的，亦可控制小负载。PLC是可编程逻辑控制器，是用软件来进行逻辑控制的，而继电器是用硬件结构来控制的。一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。可编程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。2、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强可编程序控制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、规模的系统。可编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。3、可靠性高，抗干扰能力强单片机控制系统的控制是由程序完成的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。而PLC的编程更比单片机通俗易懂。传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/101/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。4、系统的设计、安装、调试工作量少PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。5、编程方法简单梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图和单片机的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。梯形图语言实际上是一种面向用户的一种高级语言，可编程序控制器在执行梯形图的程序时，用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。6、维修工作量少，维修方便PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的住处迅速的查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。这些都是继电器和单片机无法比拟的。7、体积小，能耗低对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来体积的1/21/10。PLC的配线比继电器控制系统的配线要少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，可以减少大量费用。将PLC用于对交通信号灯的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便的实现。目前大多品牌的PLC内部均配有实时时钟，通过编程控制可对信号灯实施全天候无人化管理。由于PLC本身具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。综合以上优点，所以，本设计采用可编程序控制器控制系统。23交通灯及其控制按键选型交通灯的构成方式主要有旧时的煤气交通灯、白炽灯、还有LED节能灯。由于LED节能灯具有寿命长、功率低、发光率大等显著优于其他交通灯材质，因此本系统设计采用LED节能灯具作为交通信号灯材质。又考虑到我国民用电的额定电压为220V、50HZ，为了减少不必要的转换装置，因此交通信号灯选取型号为WDMHL3003RGY的LED红绿灯。该型号红绿灯工作电压为AC85265V，功率为50W，可以直接接民用电压并且具有下列优点1、外观设计外观专门为LED光源所设计，结构为超薄人性化，外形美观，工艺精细，便于多种组合安装。2、透光设计透光镜片的外表面采用倾斜面设计，不易积尘。3、外壳材料外壳采压铸铝或聚碳酸酯（PC）材料与硅橡胶密封件，具有防尘、防水、阻燃、抗老化特点，使用寿命长。5、光源光源采用进口芯片四元素超高亮度发光二极管（LED），具有亮度强，使人易于识别。并且具有寿命长、节能效果好。以下图1是该型号LED灯的简化原理图图1LED灯的原理图由于日常交通灯处于室外环境，成天日晒雨淋，系统控制箱必须做防水防尘处理，出于更进一步的保障，本系统选用的按键为防水轻触型按钮开关。控制方式按钮SB1为黄色，停止按钮SB2为红色，其余控制按钮为黑色。3系统硬件及软件设计31十字路口交通灯设计要求交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。交通信号灯分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。交通信号灯用于道路平面交叉路口，通过对车辆、行人发出行进或停止的指令使各同时到达的人、车交通流，尽可能的减少相互干扰，从而提高路口的通行能力，保障路口的畅通和安全。一、控制要求系统在通电后由M8002运行监视继电器监控系统处于RUN状态时即进行工作。系统的工作模式有自动控制方式和手动控制方式。其中自动控制方式又分白天控制方式与晚上控制方式。手动控制方式用于实现东西方向和南北方向还有东西左转和南北左转的强制通行。自动控制方式与手动控制方式受开关X0控制，开关X0处于OFF状态即进行自动控制方式，开关X0处于ON状态即进行手动控制方式。自动控制方式中白天控制方式与晚上控制方式受数据寄存器D8015存储当前时间的小时值控制M1的通断来控制运行白天控制方式还是晚上控制方式。当时间小于23时或大于6时运行白天控制方式，否则运行晚上控制方式。对象有12个东西方向红灯两个，南北方向红灯两个；东西方向黄灯两个，南北方向黄灯两个；东西方向绿灯两个，南北方向绿灯两个；东西左转方向红灯两个，南北左转方向红灯两个；东西左转方向黄灯两个，南北左转方向黄灯两个；东西左转方向绿灯两个，南北左转方向绿灯两个。二、控制规律交通灯信号的控制规律如表1所示表1交通灯信号的控制规律交通灯信号手动控制时段自动白天时段晚上时段红灯亮25S绿灯强制亮亮20S闪烁3S黄灯亮2S黄灯闪亮按亮05S，暗05S的规律反复循环。32交通灯控制时序交通灯正常工作时序图如图2所示南北向直通道左转道直通道左转道红灯50S红灯50S绿灯20S绿3S黄2S红灯25S红灯25S绿灯20S3S2S闪黄红灯50S红灯50S绿灯20S3S2S红灯25S红灯25S绿灯20S3S2S绿闪黄黄绿图2交通灯正常工作时序图33急车强通控制方式急车强通信号受急车强通开关控制。无急车时，信号灯按正常时序控制。有急车来时，将急车强通开关接通，不管原来信号灯的状态如何，一律强制让急车来车方向的绿灯亮，使急车放行，直至急车通过为止。急车一过，将急车强通开关断开，控制灯恢复正常，急车强通信号只能响应一路方向的急车，若多个方向先后来急车，则响应先来的一方，随后再响应另一方。若2个方向同时来急车，则按东西，东西左转，南北，南北左转顺序依次响应。交通灯示意图如图3所示东西向图3交通灯示意图34PLC的选型根据设计要求，本设计共需要I/O点数为5输入/12输出。具体需要的输入输出点数如表2所示南北向东西向表2I/O分配表序号输入设备端号输出设备端号1手动按钮SB1X0东西绿灯Y02急停按钮SB2X1东西黄灯Y13东西左转强通启动按钮SB3X2东西红灯Y24南北强通启动按钮SB4X3东西左转绿灯Y35南北左转强通启动按钮SB5X4东西左转黄灯Y46X5东西左转红灯Y57X6南北红灯Y68X7南北绿灯Y79X10南北黄灯Y1010X11南北左转红灯Y1111X12南北左转绿灯Y1212X13南北左转黄灯Y1313合理的选择I/O点数是PLC的重要指标之一。I/O的选择既要满足系统的控制要求又要在合理范围降低投资成本。PLC的输入输出总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量、输入输出设备情况来确定，一般一个输入输出元件要占用一个输入输出点。考虑到今后的调整和扩充，一般选择比控制点数多1015的PLC。这有几方面的考虑。1、可以弥补设计过程中遗漏的点2、能够保证在运行过程中个别的点有故障时，可以有代替点3、将来增加点数的需要根据I/O分配表可知，本次设计有5个输入/12个输出，考虑1015的裕量，故选择32点I/O输出口的PLC，再估算程序所需步数，扩展模块的数量，以及设计，性能和和价格等方面的考虑。这次智能交通控制系统选择了三菱的FX2N32MR的PLC。开关量输入类型为直流输入，电源由PLC自身提供。输出类型为继电器型，继电器型输出方式是较为常用的输出接口电路类型，这种方法输出电路设计简单，抗干扰能力强。35PLC硬件电路图该系统属于单机控制系统，即一台PLC控制一个十字路口交通灯，系统主要由PLC、交通灯等部分组成，其中人行道红绿灯控制信号可与同侧交通灯信号并行，故不在系统编程中显示输出，也不在PLCI/O接线图图4中显示输出。图4交通信号灯PLC控制的PLC的I/O接线图36PLC软件编程设计GXDEVELOPER是三菱PLC的编程软件。适用于Q、QNU、QS、QNA、ANS、ANA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、ST及FB、LABEL语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。改程序梯形图和语句表就可以用该软件完成。其中SFC是一种新颖的、按照工艺流程图进行编程的图形编程语言。这是一种IEC标准推荐的首选编程语言，近年来在PLC编程中已经得到普及与推广。PLC程序设计是本系统的重要内容，本设计中采用顺序功能图（SFC图）与一般梯形图相结合的方法设计程序。程序充分体现了可编程控制器（PLC）的特点。361交通系统PLC控制程序的SFC的控制程序图框交通灯PLC控制程序的SFC的控制程序图框如图5所示。图中只显示整个控制流程框架，不显示程序中的输入、输出量。输入输出量在采用步进指令编程的交通灯PLC控制的梯形图显示出来。362交通系统PLC控制程序的梯形图附录A交通系统PLC控制的梯形图图5交通灯控制系统SFC控制程序图363电路的工作过程交通信号灯控制分自动控制和手动控制两种方式，由开关SB1选择。SB1断开为自动控制方式，SB1闭合为手动控制方式。自动动控制方式分白天控制和晚上控制。手动控制方式用于东西方向、南北方向、东西左转、南北左转的强制通行。1）检测白天或晚上D8015为数据寄存器，存储当前时间的小时值，其值随PLC时间变化而变化。当D8015的存储数值大于或等于23，或者小于6时，说明当前时间为晚上，比较触点闭合M1得电；否则为白天，比较触点断开，M1不能得电。因此可通过M1来判断晚上或白天。2）当前时间为白天当系统通电后检测到当前时间为白天时，M1不得电，由于选择自动控制，SB1处于断开位置，X0失电，系统运行自动控制中的白天控制方式。依次是东西方向通行、东西左转通行、南北方向通行、南北左转通行。一直往复循环，直到数据寄存器D8015存储的数值大于或等于23，或者小于6时，转为晚上控制方式。或者按下SB1，接通X0进入手动控制方式。3）当前时间为晚上当数据寄存器D8015的存储数值大于或等于23，或者小于6时，比较触点闭合，M1得电，控制方式为晚上控制方式。此时各个方向的黄灯闪烁。直到数据寄存器D8015存储的数值小于23，或者大于6时，转为白天控制方式。或者按下SB1，接通X0进入手动控制方式。4）手动控制当SB1闭合，X0得电时，系统运行手动控制方式。先是东西方向强制通行；按下SB3，X2通电时，东西左转强制通行；按下SB4，X3通电时，南北方向强制通行；按下SB5，X4通电时，南北左转强制通行。5）急停按下SB2，X1通电时，所有状态复位，回到S0状态下。直到断开SB2，系统才进行交通灯的信号控制。4系统调试41编程软件简介编程软件采用三菱公司为其生产的PLC而开发的编程软件GXDEVELOPER。编程软件主界面及各部分名称如图6所示。图6软件主界面图42软件调试根据控制要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语法的检查，无误后将指令写入到指定的可编程控制器用户储存器中，进行下一步的调试。43运行调试软件调试结束后，进行系统运行调试，按下启动按钮，系统开始工作，观察系统运行是否符合控制要求，并随时进行更正，同时随机按下停止按钮，观察系统是否能够停止和复位，经过不断调试和修正，本系统可达到本次课程设计的基本控制要求。5结论及其展望51结论通过3个多月的资料收集整理，程序编制、修改、运行，论文编写等一系列的步骤，使我熟悉了PLC编程软件的操作使用，对SFC语言编程也有了更深刻的认识和理解。另外，对PL