基于PLC多工作方式交通灯设计Word文档格式.docx

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机电0821学号：

指导老师：

职称：

讲师

最终评定成绩：

201x年6月

摘要

PLC可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。

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。

专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。

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。

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。

本文选择三菱可编程控制器FX2n为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和语句表进行编程，实现了十字路口交通灯控制系统的自动化。

关键词:

PLC，交通控制，自动化

ABSTRACT

TheprogrammableprefaceinPLCcontrollerisakindofnewindustrycontrolsthedevice,itregardmicroprocessorasthefoundation,synthesizingthecalculatortechnique,automaticcontroltechniquetodevelopwiththecommunicationtechnique.Ithastheconstructionsimple,theplaitdistanceisconvenient,highetc.independableadvantage,alreadyextensiveusedfortheindustryprocesswiththeautomaticcontrolofthepositioninside.Accordingtothecovariance,theprogrammablecontrollerisakindofequipmentsthatindustryautomatetoequiptheinsidetheapplicationatmost.Theexpertthinks,theprogrammablecontrollerwillbecomethemainmeansthataftertimeindustrycontrolwiththeoneoftheimportantfoundationequipments,thePLC,robot,CAD/CAMwillbecomethreemajorofpillarthatindustryproduce.BecausethePLChastothestrongcharacteristicinadaptabilityinenvironmentinusage,itsinnerpartsettlesatthesametimethemachineresourcesisabundantvery,cantocurrentwidespreadusageof"

enterthetypegradually"

thesignalbeaconproceedstheprecisioncontrols,specialtheoscularcontrolinamanybranchroadscanrealizesexpediently.SothatisappliedthePLCmoreandmorenowintransportationlightsysteminside.Atthesametime,PLCstillhavethecommunication 

internetfunction,constitutethesameofthesignalbeaconontheroadofbureauareanetproceedstounifytoadjustamanagement,canshortenthevehiclegothroughwaitingtime,realizingscientificmanagement.

ThispaperchoosesMitsubishiPLCFX2nasthemaincomponents,focusonthehardwareinterfacedesign,makeuseoftheladderdiagramandthesentenceformtocarryoutaprogram,therealizationofthetrafficlightsatthecrossroadsautomationcontrolsystem.

Keyword:

PLC，trafficcontrol，Automation

目录

第1章绪论1

1.1交通灯设计背景1

1.2研究目的和意义2

1.3本文的主要内容3

第2章可编程控制器（PLC）4

2.1PLC基本概念4

2.2PLC的发展历程5

2.3PLC的发展趋势6

2.4PLC的特点及应用领域、分类及程序语言7

2.5PLC的硬件结构11

2.6PLC的工作原理22

2.7本章小结24

第3章多工作方式交通灯系统设计25

3.1控制要求25

3.2系统设计方案分析26

3.2.1系统设计状态图27

3.2.2系统设计时序图29

3.2.3系统设计主程序流程图30

3.3硬件设计31

3.4软件设计31

3.4.1系统的梯形图32

3.4.2系统的语句表35

3.5本章小结37

第4章系统检测与调试38

4.1检测与调试38

4.2本章小结39

设计总结与体会39

参考文献40

谢辞41

附录一FX2N型PLC软元件表42

第1章绪论

1.1交通灯设计背景

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。

1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。

这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。

红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。

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。

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。

1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。

绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。

左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。

红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。

黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但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。

1.2研究目的和意义

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。

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。

如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。

传统的十字路口交通控制灯，通常的做法是：

事先经过车辆流量的调查，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，实际上车辆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、较适用的方案，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，更为现实的需要是能有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。

目前，大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。

由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，采用固定时间的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现空等现象，影响了道路的畅通。

为此，采用不依赖数学模型的模糊控制方法设计交通灯控制器，能较好地解决这个问题。

另外随着众多高科技技术在日常生活的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日益严重，为保证交通控制的可靠、稳定，选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC是必要的。

随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的交通灯装置远远不能满足当前高度自动化的需要。

可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；

充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；

充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。

可编程控制器交通灯控制系统的特点：

①脱机手动工作；

②联机自动就地工作；

③上机控制的单周期运行方式；

④由上位机通过串口向下位机送入设定配方参数实现自动控制；

⑤自动启动、自动停机控制方式。

近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，使得实际应用成为可能。

本系统采用PLC是基于以下三个原因：

①PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上；

②编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现；

③抗干扰