毕业论文-十字路口交通灯PLC控制系统

1、摘 要交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。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

2、用更加突出。关键词：PLC编程器；红绿灯控制；FX2N编程器第一章交通信号控制系统FX2N 型可编程控制器三菱系列FX2N PLC具有可靠性高，抗干扰能力强等优点，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。PLC还具有功能强，适应面广的特点。今天的PLC已经开始用于闭环控制，不仅如此，随着其扩展能力和通信能力的发展，不仅在交通灯中控制自如，它也越来越多地应用到了复杂的分布式控制系统中。由PLC控制十字路口的指示灯,维护方便,可按需要随意修改指示灯亮的时间,更是体现了城市管理工作的现代化。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

3、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，特别对于多岔路口的控制可方便地实现。目前大多数品牌的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，所以将同一条路上的信号灯组成一局域网功进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。城市交通灯控制采用PLC比传统的采用电子线路和继电器具有可靠性高、维护方便、使用简单、通用性强等特点，PLC还可以联成网络，根据实测各十字路口之间的距离、车流量和车速等，合理确定各路口信号灯之间的时差，把N台PLC联网到一台控制电脑上，以方便操作、管理和监控，从而极大地提高城市

4、道路交通管理能力。用PLC控制十字路口的指示灯，维护方便，可按需要随意修改指示灯亮的时间，更体现了城市管理工作的现代话。十字路口交通灯控制实际情况南北主干道 直行绿 35S直行黄闪5S右转绿15S右转黄闪 5S左转绿 15S 左转黄闪 5S 东西人行道 红 40S绿 15S 绿闪5S 东西主干道 红 60S 一个周期2分钟，每个周期各个方向只通行一次。 循环控制方式交通灯变化顺序表（单循环周期120秒）1）南北向（列）和东西向（行）主干道均设有直行绿灯35S，右行绿灯15S，右转黄灯闪5S，人行道绿灯15S，直行黄灯闪亮5S和人行道绿灯闪5S，左行绿灯15S，左转黄灯闪5S，红灯60S。当南北

5、主干道红灯点亮时，东西主干道应依次点亮直行绿灯，右转绿灯，右转绿灯闪，人行道点亮绿灯，直行黄灯闪亮和人行道绿灯闪，左转绿灯，左转黄灯；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和右转绿灯，右转绿灯闪，人行道点亮绿灯，人行道绿灯闪和直行绿灯闪，左转绿灯，左转黄灯。2 ）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。第二章 结合十字路口交通灯的路

6、况模拟控制实验在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： 禁止通行灯 （亮时为红色） 准备禁止通行灯 （亮时为黄色） 直通灯 （亮时为绿色）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： = 1 * GB2 南北向（列）和东西向（行）主干道均设有绿灯 35S，黄灯闪亮5S（亮0.5 灭0.5）,红灯20S。当南北主干道红灯点亮时，东西住干道应依次点亮绿灯，黄灯闪亮，反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮绿灯，黄灯闪亮。 = 2 * GB2 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

7、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。 = 3 * GB2 控制要求自动控制自动控制和手动控制（急车强通）；按下启动按钮，南北直行设置、左转、右转、行人和东西左转、行人亮红灯，东西直行、右转亮绿灯，保持15秒，执行下一步；南北直行、左转、右转、行人和东西左转、行人亮红灯，东西右转黄灯闪烁（周期1秒），东西直行绿灯，保持5秒，执行下一步；南北直行、左转、右转、行人和东西左转、右转亮红灯，东西直行、行人绿灯，保持15秒，执行下一步；南北直行、左转、右转、行人

8、和东西左转、右转亮红灯，东西直行黄灯闪烁（周期1秒），东西行人绿灯闪烁，保持5秒，执行下一步；东西直行、左转、右转、行人和南北左转、行人亮红灯，南北直行、右转亮绿灯，保持15秒，执行下一步；东西直行、左转、右转、行人和南北左转、行人亮红灯，南北直行绿灯南北右转黄灯闪烁（周期1秒），保持5秒，执行下一步；东西直行、左转、右转、行人和南北左转、右转亮红灯，南北直行、行人亮绿灯，保持15秒，执行下一步；东西直行、左转、右转、行人和南北左转、右转亮红灯，南北直行黄灯闪烁（周期1秒），南北行人绿灯闪烁，保持5秒，执行下一步；东西直行、右转、行人和南北直行、右转、行人亮红灯，东西左转和南北左转亮绿灯，保持

9、15秒，执行下一步； 东西直行、右转、行人和南北直行、右转、行人亮红灯，南北左转、东西左转黄灯闪烁（周期1秒）保持5秒，循环第三章 可编程控制器程序设计程序设计梯形图编程是目前使用最为广泛、最受电气技术人员的欢迎的一种编程语言，具有简单、直观、易学易懂的特点。采用常开接点、常闭接点构成组合逻辑电路驱动各类软器件线圈或者功能指令块实现一定的逻辑运算、算术运算或数据的传送、变换与外部输出等功能。红绿灯控制系统符号表红绿灯控制系统符号表序号名称软元件编号注释1晚上标志继电器M1M1为“1”时为晚上2自动标志继电器M0M0为“1”时为自动状态3初始状态继电器S0上电或改变时状态为“1”4自动初始步S1

10、SA1处于自动位置5手动初始步S2SA1处于手动位置6白天状态初始步S10自动状态白天时的初始步7晚上状态继电器S40黄灯闪烁8东西方向强制通行S50东西绿灯，南北红灯9南北方向强制通行S60南北绿灯，东西红灯I/O分配表输入功能输出功能SA1手动/自动XOHL1、HL2、HL3、HL4南北人行道绿灯Y0SA2东西/南北X1HL5、HL6、HL7、HL8南北人行道红灯Y1HL9、HL10、HL11、HL12东西人行道绿灯Y2HL13、HL14、HL15、HL16东西人行道红灯Y3HL17、HL18南北直行红灯Y4HL19、HL20南北直行黄灯Y5HL21、HL22南北直行绿灯Y6HL23、HL

11、24南北左转红灯Y7HL25、HL26南北左转黄灯Y10HL27、HL28南北左转绿灯Y11HL29、HL30南北右转红灯Y12HL31、HL3南北右转黄灯Y13HL33、HL34南北右转绿灯Y14HL35、HL36东西直行红灯Y15HL37、HL38东西直行黄灯Y16HL39、HL40东西直行绿灯Y17HL41、HL42东西左转红灯Y20HL43、HL44东西左转黄灯Y21HL45、HL46东西左转绿灯Y22HL47、HL48东西右转红灯Y23HL49、HL50东西右转黄灯Y24HL51、HL52东西右转绿灯Y25梯形图的组成白天和晚上的时间段的判断，利用PLC内部特殊数据寄存器D8015与

12、K6和K23做比较，D8015以存储为当前PLC的内置时钟的时钟值（023），当前D8015小于K6或大于等于K23时，M1工作表示系统处于晚上。自动状态标志继电器初始化程序状态选择程序0STLS01X000* SETS14X000* SETS27STLS18M1* SETS4011M1* SETS10* 14STLS1015M8000* SETS2018M8000* SETS3021STLS222X001* SETS5025X001* SETS6028STLS2829STLS3830SETS10手动状态控制程序程序框图十字路口交通灯模拟控制状态时序图（见附录一）十字路口交通灯模拟控制状态流程

13、图（见附录二）梯形图（见附录三）外围接线图（见附录四）指令表0 LD= D8015 K2310 OUT M111 LDP S2013 ORP M115 SET M016 LDP X000X000 = 自动/手动18 ORP M120 RST M021 LD M800222 ORP X000X000 = 自动/手动24 ORP X001X001 = 强制通行方向选择26 ORF X001X001 = 强制通行方向选择28 ORF X000X000 = 自动/手动30 ORP M132 ORF M134 SET S036 ZRST S10 S6041 ZRST Y000 Y025Y000 = 南北

14、人行道绿灯Y025 = 东西右转绿灯46 STL S047 LDI X000X000 = 自动/手动48 SET S150 LD X000X000 = 自动/手动51 SET S253 STL S154 LD M155 SET S4057 LDI M158 SET S1060 STL S1061 LD M800062 SET S2064 LD M800065 SET S3067 STL S268 LDI X001X001 = 强制通行方向选择69 SET S5071 LD X001X001 = 强制通行方向选择72 SET S6074 STL S2075 OUT Y017Y017 = 东西直行

15、绿灯76 OUT Y025Y025 = 东西右转绿灯77 OUT Y020Y020 = 东西左转红灯78 OUT Y003Y003 = 东西人行道红灯79 OUT T0 K15082 AND T083 SET S2185 STL S2186 OUT Y017Y017 = 东西直行绿灯87 OUT Y003Y003 = 东西人行道红灯88 OUT Y020Y020 = 东西左转红灯89 MPS90 AND M801391 OUT Y024Y024 = 东西右转黄灯92 MPP93 OUT T2 K5096 AND T297 SET S2299 STL S22100 OUT Y017Y017 =

16、东西直行绿灯101 OUT Y002Y002 = 东西人行道绿灯102 OUT Y020Y020 = 东西左转红灯103 OUT Y023Y023 = 东西右转红灯104 OUT T4 K150107 AND T4108 SET S23110 STL S23111 OUT Y020Y020 = 东西左转红灯112 OUT Y023Y023 = 东西右转红灯113 MPS114 AND M8013115 OUT Y016Y016 = 东西直行黄灯116 OUT Y002Y002 = 东西人行道绿灯117 MPP118 OUT T6 K50121 AND T6122 SET S24124 STL

17、S24125 OUT Y015Y015 = 东西直行红灯126 OUT Y022Y022 = 东西左转绿灯127 OUT Y023Y023 = 东西右转红灯128 OUT Y003Y003 = 东西人行道红灯129 OUT T8 K150132 AND T8133 SET S25135 STL S25136 OUT Y015Y015 = 东西直行红灯137 OUT Y023Y023 = 东西右转红灯138 OUT Y003Y003 = 东西人行道红灯139 MPS140 AND M8013141 OUT Y021Y021 = 东西左转黄灯142 MPP143 OUT T10 K50146 AN

18、D T10147 SET S26149 STL S26150 OUT Y015Y015 = 东西直行红灯151 OUT Y023Y023 = 东西右转红灯152 OUT Y003Y003 = 东西人行道红灯153 OUT Y020Y020 = 东西左转红灯154 OUT T12 K600157 AND T12158 SET S28160 STL S30161 OUT Y004Y004 = 南北直行红灯162 OUT Y007Y007 = 南北左转红灯163 OUT Y012Y012 = 南北右转红灯164 OUT Y001Y001 = 南北人行道红灯165 OUT T1 K600168 AND

19、 T1169 SET S31171 STL S31172 OUT Y006Y006 = 南北直行绿灯173 OUT Y014Y014 = 南北右转绿灯174 OUT Y007Y007 = 南北左转红灯175 OUT Y001Y001 = 南北人行道红灯176 OUT T3 K150179 AND T3180 SET S32182 STL S32183 OUT Y007Y007 = 南北左转红灯184 OUT Y001Y001 = 南北人行道红灯185 OUT Y006Y006 = 南北直行绿灯186 MPS187 AND M8013188 OUT Y013Y013 = 南北右转黄灯189 MP

20、P190 OUT T5 K50193 AND T5194 SET S33196 STL S33197 OUT Y007Y007 = 南北左转红灯198 OUT Y012Y012 = 南北右转红灯199 OUT Y006Y006 = 南北直行绿灯200 OUT Y000Y000 = 南北人行道绿灯201 OUT T7 K150204 AND T7205 SET S34207 STL S34208 OUT Y007Y007 = 南北左转红灯209 OUT Y012Y012 = 南北右转红灯210 MPS211 AND M8013212 OUT Y005Y005 = 南北直行黄灯213 OUT Y0

21、00Y000 = 南北人行道绿灯214 MPP215 OUT T9 K50218 AND T9219 SET S35221 STL S35222 OUT Y004Y004 = 南北直行红灯223 OUT Y012Y012 = 南北右转红灯224 OUT Y001Y001 = 南北人行道红灯225 OUT Y011Y011 = 南北左转绿灯226 OUT T11 K150229 AND T11230 SET S36232 STL S36233 OUT Y004Y004 = 南北直行红灯234 OUT Y012Y012 = 南北右转红灯235 OUT Y001Y001 = 南北人行道红灯236 M

22、PS237 AND M8013238 OUT Y010Y010 = 南北左转黄灯239 MPP240 OUT T13 K50243 AND T13244 SET S38246 STL S28247 STL S38248 SET S10250 STL S40251 OUT Y005Y005 = 南北直行黄灯252 OUT Y010Y010 = 南北左转黄灯253 OUT Y013Y013 = 南北右转黄灯254 MPS255 AND M8000256 OUT Y016Y016 = 东西直行黄灯257 OUT Y021Y021 = 东西左转黄灯258 OUT Y024Y024 = 东西右转黄灯25

23、9 MRD260 AND M8000261 OUT T0 K5264 MPP265 AND T0266 SET S41268 STL S41269 OUT T1 K5272 AND T1273 SET S40275 STL S50276 OUT Y017Y017 = 东西直行绿灯277 OUT Y022Y022 = 东西左转绿灯278 OUT Y025Y025 = 东西右转绿灯279 AND M8000280 OUT Y004Y004 = 南北直行红灯281 OUT Y007Y007 = 南北左转红灯282 OUT Y012Y012 = 南北右转红灯283 STL S60284 OUT Y01

24、5Y015 = 东西直行红灯285 OUT Y020Y020 = 东西左转红灯286 OUT Y023Y023 = 东西右转红灯287 AND M8000288 OUT Y006Y006 = 南北直行绿灯289 OUT Y011Y011 = 南北左转绿灯290 OUT Y014Y014 = 南北右转绿灯291 RET292 END第四章 总结难点分析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。1）行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系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 。2）手动车流控制按键的控制方式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。调试错误与修改方法 经过设计，想一次性把程序完成是不容易的，在调试中就出现了不少的错误。由于我们是使用三菱手持编程器输入程序的，所以在第一次输入时，由于程序比较长，其中有些地方指令表输入错误，因此程序基本无法实现其功能。程序运行不正确，在手持编程器很难发现问题出在哪里，只好再看一遍梯形图，但