交通灯PLC控制系统设计.docx

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交通灯PLC控制系统设计

一、课程设计的目的

二、课程设计正文

三、设计总结与体会

四、参考文献

课程设计

评语

课程设计

成绩

指导教师

（签字）

年月日

注：

此表必须在同一页面。

一、课程设计的目的

当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。

但这一技术在19世纪就已出现了。

1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。

这是世界上最早的交通信号灯。

1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。

它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。

1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。

1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。

带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。

红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。

红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。

随着社会的发展，人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。

人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。

所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。

PLC的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC把东西方向或南北方向的车辆按数量规模进行分档，相应给定的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档.这样就可以实现按车流量规模给定绿灯时长，达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高了交通控制系统的效率.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，在现代工业中的作用更加突出。

传统的交通灯控制系统大多是由数字电路来实现的，交通灯控制系统稳定性可靠性与抗干扰能力较差，随着社会经济的发展，数字电路交通灯越来越不能满足日益增长的交通压力，因此必须寻求一种新的方法来取代这种复杂而工作不稳定的控制系统。

近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。

据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。

由于PLC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地实现。

因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。

同时，PLC本身还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一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。

二、课程设计正文

2.1交通信号灯的控制要求

某十字路可控的东西方向和南北方向各装有直行（包括右转弯）可控制红、黄、绿交通信号灯和左转弯控制红、绿交通信号灯，另外还有倒计时显示器。

显示器用于显示相应方向直行控制当前点亮的信号灯还要持续的时间（剩余时间），由另外的单片机系统构成。

PLC通过串口以自由口方式输出八位二进制数据，最高位为0表示东西方向的数据，1表示南北方向的的数据，单位为秒。

系统中有两个控制开关：

东西方向控制开关SEW和南北方向控制开关SSN。

SEW接通SSN关断则东西方向绿灯全亮，南北方向红灯全亮，其他灯全灭。

SSN接通SEW关断则南北方向绿灯全亮，东西方向红灯全亮，其他灯全灭。

SEW和SSN都关断停止工作。

SEW和SSN都接通则进入正常控制状态，按照以下规律控制（参考人民路与中华大街交叉口的信号灯）

（1）系统启动后，南北红灯全亮35秒；与此同时东西直行亮20秒，东西左转弯红灯亮；

（2）东西直行绿灯亮20秒后开始闪烁，周期为1秒（灭0.5s，亮0.5s）闪3秒；（3）东西直行绿灯闪3秒后变为黄灯，维持2秒；（4）东西直行黄灯亮2秒后变为红灯亮；同时东西左转弯绿灯亮，维持10秒；（5）东西左转弯绿灯亮10秒后变为红灯亮（至此东西方向全是红灯亮35秒）；同时南北方向直行控制红灯灭，绿灯亮，维持25秒；南北左转弯继续红灯亮；（6）南北直行绿灯亮25秒后开始闪烁，周期为1秒（灭0.5s，亮0.5s）闪3秒；（7）南北直行绿灯闪3秒后变为黄灯亮，维持2秒；（8）南北直行黄灯亮2秒后变为红灯亮；同时南北左转弯绿灯亮，维持10秒；（9）南北左转弯绿灯亮10秒后变为红灯亮（此时南北方向全是红灯亮）；同时东西方向直行控制红灯灭，绿灯亮；东西左转弯继续红灯亮。

（10）循环执行上述第

（1）-（9）步，实现对交通灯的控制。

2.2交通时序波形图

2.3I/O表

输入

输出

I0.0

SEW开关

Q0.0

南北直行红灯

Q0.5

东西直行红灯

I0.1

SSN开关

Q0.1

南北直行绿灯

Q0.6

东西直行绿灯

Q0.2

南北直行黄灯

Q0.7

东西直行黄灯

Q0.3

南北左转红灯

Q1.0

东西左转红灯

Q0.4

南北左转绿灯

Q1.1

东西左转绿灯

2.4s7-200

2.5程序图

SBR_0

SBR_1

SBR_2

SBR_3

SBR_4

3、设计总结与体会

交通信号灯的设计中发现带左转的信号灯比普通红绿黄三指示灯信号灯逻辑复杂，有困难就要克服，理清信号灯工作时序图，着手写程序，发现PLC的工作原理还需要深刻理解，若不然结果和期望是大不一样的。

PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。

PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。

不能重复使用PLC线圈。

PLC输出线圈，作为驱动元件，在语法上是可以无限次的使用。

但在实际编程中是不应该的，应该避免使用的。

因为，在重复使用的输出线圈中只有程序中最后一个是有效的，其它都是无效的。

输出线圈具有最后优先权。

这也是中途没调试出来的问题所在。

程序中多次使用子程序就是解决多次重复使用线圈输出而按要求输出的。

这次课设让我进一步了解了PLC，算是入门了。

通过这次课设更加了解了自己的不足，增强了团队合作。

四、参考文献

[1]宋建成.编程序控制器原理与应用[M].科学出版社,1998

[2]杨公源.可编程控制器（PLC）原理与应用[M].电子工业出版社,2004

[3]袁任光.可编程序控制器应用技术与实例[M].华南理工大学出版社

[4]张万忠.可编程控制器应用技术[M].化学工业出版社,2002