PLC控制交通灯控制系统

1、毕业论文题目：PLC控制交通灯控制系统专 业：机电一体化班 级：学 生：学 号：指导老师：年 月 日9 目录摘要1引言2一. PLC及其相关用途、分析31.1 PLC概述31.2 PLC的功能31.3 PLC的特点41.4 交通信号灯的作用和意义 41.5 任务分析5二梯形图的设计与编程方法62.1 控制要求62.2 硬件设计62.3 软件设计72.4 程序指令表9总结10参考文献11摘要自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。尤其是近几年来，随着电子与计算机技术的飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子

2、设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段，而现今PLC技术飞快发展，应用越来越广，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。同时交通控制更是趋向智能化方向发展，LED交通信号灯在持续发光、雨淋、灰尘等恶劣的气候条件下，仍然能保持较好的工作性能，而且价格更低廉。本文主要通过西门子PLC控制交通红绿灯。关键词：西门子S7-200、交通灯、PLC引言 据不完全统计，目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制(不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯的情况)，这样必然

3、产生如下弊端:当某条路段的车流量很大时却要等待红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯，这种多等少的尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成的，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一种浪费。智能控制交通系统是目前研究的方向，也已经取得不少成果，在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号，其中主要运用GPS全球定位系统等。出于便捷和效果的综合考虑，我们可用如下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。具体如下:在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，即可检测出汽车的通过，

4、并将这一信号转换为标准脉冲信号作为编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。就会比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的最大优点在于减缓滞流现象。一. PLC及其相关用途、分析1.1 PLC概述PLC是Programmable Logic Controller的缩写，即可编程逻辑控制器。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，所以现在仍然将可编程逻辑控制器简称plc。它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

5、贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。1.2 PLC的功能1：控制功能逻辑控制，包括（定时，计数，顺序，逻辑）控制2：数据采集、存储与处理功能数学运算功能3：输入/输出接口调理功能具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。位数和精度可以根据用户要求选择。 具有温度测量接口，直接连接各种电阻或电偶。4：通信、联网功能现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台 PLC可彼此间联网、通信，外部器件与

6、一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。通信接口或通信处理器按标准的硬件接口或专有的通信协议完成程序和数据的转移。如西门 子S7-200的Profibus现场总线口，其通信速率可以达到12Mbps。在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SCADA系统，现场端和远程端也可以采用PLC作现场机。5：人机界面功能提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整。6：编程、调试等使用复杂程度不同的手

7、持、便携和桌面式编程器、工作站和操作屏，进行编程、调试、监视 、试验和记录，并通过打印机打印出程序文件。1.3 PLC的特点(1)可靠性高，抗干扰能力强；(2)通用性高，使用方便；(3)程序设计简单，易学，易懂；(4)采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便；(5)系统设计周期短；(6)安装简便，调试方便，维护工作量小；(7)对生产工艺改变适应性强，可进行柔性生产；1.4 交通信号灯的作用和意义 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

8、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。 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 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 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

9、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， 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_48MR。三菱PLC有小型化，高速度，高性能等特点，三菱可编程控制器指令丰富，可以接各种输入，输出扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程控制器（PLC）对十字路口交通控制等实现控制。本系统采用PLC是基于以下四个原因： （1）PLC具有很高的可靠性，抗干扰能力。通常的平均无障碍时间都在30万小时以上； （2）系统设计周期短，维护方便，改造容易，功能完

10、善，实用性强； （3）干扰能力强，具有硬件故障的自我检查功能，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC； （4）近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，是的实际应用成为可能。1.5 任务分析交通灯系统启动时，红、绿、黄灯按一定时序轮流发亮。首先，南北红灯亮，东西绿灯亮。南北红灯维持35s（可由用户设定），在南北红灯亮同时东西绿灯也亮，并维持30s，到了30s时，东西路灯闪亮，闪亮周期为1s。绿灯闪亮3s后熄灭，东西黄灯亮，并维持2s。到2s时，东西黄灯熄、红灯亮，同时南北红灯熄，绿灯亮。东西红灯亮维持2

11、5s（可由用户设定）,南北绿灯亮维持20s。到20s时，南北绿灯亮3s后灭，南北黄灯亮，并维持2s。到2s时，南北黄灯熄、红灯亮，同时东西绿灯亮，开始下一周期的动作；系统可进行时间倒计时显示；当紧急状态要一侧方向通过时，可以使南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮或者南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；在特殊情况下，系统可以人为根据各方向车流量，进行各车道通行时间的变更；在某时段如23：00至次日6：00车流量很少情况下，系统可以设定为各方向的只有黄灯闪烁。二梯形图的设计与编程方法2.1 控制要求交通灯控制系统的控制要求如下：1.信号灯受一个起动开关控制，当起动开关接通时，信号系统开始工作，且先南北红灯亮

12、，东西绿灯亮。当起动开关断开时，所有信号灯都熄灭。2.南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，如果同时亮时应关闭信号灯系统，并报警。3.南北红灯亮维持25S。在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20S。到20S时，东西绿灯闪烁，闪烁3S后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2S。到2S时，东西黄灯熄，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。4.东西红灯亮维持30S。南北绿灯亮维持25S。然后闪烁3S，熄灭。同时南北黄灯亮，维持2S后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。5.周而复始2.2 硬件设计 硬件主要采用日本松下电工生产的小型FP0C32CT型（带日历时钟功能）PLC，其I/O分别各有16

13、个；根据系统要求需要进行I/O扩展要求，需要配一级扩展单元FP0E16YT，其有16个输出。其I/O分配如表1，其控制输入输出接线原理图如图1所示。输出设备是电压高，功率大的设备，可由PLC输出给中间继电器，再通过中间继电器进行外部设备的输出控制。表2系统I/O分配表输入功能输出功能X0系统启动按钮SB1Y0南北红灯X1系统停止按钮SB2Y1东西绿灯X2南北方向急停开关S1Y2东西黄灯X3东西方向急停开关S2Y3东西红灯X4南北方向时间增加按钮SB3Y4南北绿灯X5南北方向时间减少按钮SB4Y5南北黄灯X6东西方向时间增加按钮SB5Y20-Y2F用于数码时间显示X7东西方向时间减少按钮SB6图

14、1外部接线原理图2.3软件设计系统软件设计内容包括交通灯顺序循环控制、两方向的急停控制、数码时间显示控制、定时时段控制、各路通行时间变更控制几部分。顺序循环控制主要采用定时器指令编写，通过时间的顺序运行，来达到各路灯的按要求输出；通过配合各路急停开关的闭锁实现各方向的红灯或绿灯亮，当急停开关恢复后，又通过对定时器的内部经过值sv赋值，达到路灯进行切换恢复的目的，程序参考图2。我们可以通过plc内部的日历时钟功能，对内部运行的时钟数据存储区进行取值比较，用类似急停控制的方法，实现某时段各方向的黄灯闪（程序略）；由于前面采用的定时器独立的，故对于各路通行时间变更控制可以采用对定时器tm0对tm4的

15、设定值sv赋值来改变，当然各方向时间也不能无限增大和减小，我们可以通过比较指令限制其在指定的数值范围（程序略）。通过对定时器tm0对tm4中变化的经过值ev，我们可以通过指令实时把他们转为bcd码，再由专门指令直接转换为七段码数值，用于对各方向时间的倒计时显示（程序略）。图2顺序循环控制和急停控制的程序2.4程序指令表图3 PLC程序指令总结交通信号灯控制系统的设计,我们以前学过，我想这个课题是很容易的。当真正做起来的时候，还是觉得有点困难的，有些东西以前学了，但现在用起来可能又有点疑问。就如画电气原理图吧，整体的构造脑海里都有一个整体的概念。而你要画出来的话，你可能会遇到细节上的问题，比如说

16、线路的连接是怎样，以及怎么划分区域等。遇到这些问题的时候都能让你主动去翻书，复习这些陌生的知识。我认为这是一种最好的学习方法通过实践去检验自己的知识。这个只有你自己投入进去你才能发现自己知识点的欠缺。做为一名电气工程专业的学生对电器原理图的了解更应该有深刻的认识，知道它的重要性。要能看的懂，给你一张电气原理图，你要能够写出梯形图。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。在程序设计过程中，我对以前的编程方法做了归纳，之前我习惯用功能流程写程序，遇到难点的时候习惯翻书，对照例子提取点精华。现在能灵活运用经验设计法、电气原理图设计法、顺序

17、控制设计法。特别多顺序控制设计有了一定的了解。这里面最经典我认为是单序列的编程方法、选择序列的编程方法和并行序列的编程方法这个三个是很值得研究的，也是一种格式。只要你能熟悉掌握，灵活应用的话，那么编程对你来说将变的非常容易。一个流程图无论多么复杂，都可以拆分上面的形式，然后就可以利用上面的方法编程了。当然对于简单的流程也可以用顺序设计。这种方法也是一种固定的格式，只要按照它的格式就可以写出正确的程序，它的优点可以说易懂，条理清晰。但结构多。对于活动步多的设计我想用这个设计比较烦琐。更加体会到PLC的可靠性高，抗干扰能力强，通用性强，控制程序可变，使用方便等优点。更加熟悉了西门子编程软件使用方法

18、与各种基本指令。这次的课程设计使我把可编程控制器的理论知识用在实践中，实现了理论和实践相合，从中更懂得理论是实践的基础，实践又能检验理论的正确性，让我受益非浅，对我以后工作中遇到问题或者继续学习将会产生巨大的帮助和影响。参考文献【1】廖常初.PLC编程及应用（第三版）M.北京：机械工业出版社，2008 【2】田淑珍.S7-200.PLC原理及应用M.北京：机械工业出版社，2009 【3】张运刚等.PLC技术与应用M.北京：人民邮电出版社，2007 【4】徐国林.PLC应用技术M.北京：机械工业出版社，2007  【5】廖常初.S7-200PLC基础教程(第二版)M.北京：机械工业出版社，2009 【6】廖常初.可编程序控制器应用技术（第四版）M.重庆重庆大学出版社,200毕业论文成绩评定表专业班级姓 名论文题目PLC控制交通灯控制系统指导教师初审成绩评定内容论文选题资料利用学术造诣知识掌握