智能交通信号灯Word文件下载.docx

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这两种系统在我国都已引进，但控制效果不尽人意。

上述系统均以精确的数学模型或预设的方案为基础。

而我国的城市交通尤其是中小城市的交通车辆种类繁多，随机性大、影响因素多，因而难以用精确的数学模型描述。

设计要求

三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档次的超

小程序装置，除输入出16～25点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连

接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。

--系统配置即固定又灵活；

--编程简单；

--备有可自由选择，丰富的品种；

--令人放心的高性能；

--高速运算；

--使用于多种特殊用途；

--外部机器通讯简单化；

--共同的外部设备。

FX系列PLC拥有无以匹及的速度，高级的功能逻辑选件以及定位控制等特点；

FX2N是从16路到256路输入/输出的多种应用的选择方案；

FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。

除输入出16-25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等

特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。

在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。

可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。

可根据电源及输出形式，自由选择。

程序容量：

内置800步RAM（可输入注释）可使用存储盒，最大可扩充至16K步。

丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变，中断输入处理，直接输出等。

便利指令数字开关的数据读取，16位数据的读取，矩阵输入的读取，7段显示器输出等。

数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。

特殊用途、脉冲输出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脉宽调制，PID控制指令等。

外部设备相互通信，串行数据传送，ASCIIcode印刷，HEXASCII变换，校验码等。

时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法、读出、写入等。

本设计拟采用三菱FX2―64MR―001型PLC,此型号是PLC家族中最先进的PLC之一。

它具有一些显著的特点：

最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各个国家不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，因此在选定的过程中，他有着广泛的选定范围。

它的各方面参数如下：

I/O总数为64、输入数目为32、输出数目为32、型号为漏型。

采用24V、400mA直流电源，它优良的快速断开端子块使得接着线缆也可以更换单元，并且它的远程维护功能使得远处的编程软件可通过调制解调器通信来监测、上载和卸载程序和数据。

与其他PLC相比，本PLC价格便宜，功能齐全，除了有着速度、逻辑、定位等优越之处而且还安装简单，维修方便。

本设计中的十字路口东西南北四个方向各有一个光点计数器来统计通过车子的辆数，再加上启动开关和停止开关总共需要6个输入接口。

而东西南北每个方向各有红绿黄灯一个，一起总共有交通信号灯12个，也就是需要12个输出接口。

据此看来，选择三菱FX2―64MR―001型PLC完全能够满足要求。

此次设计的主要内容是在传统的交通灯基础之上，通过PLC进行编程，设计出一款能够根据车流量的变化来智能化调整交通灯读秒时间的交通灯控制系统。

（2）本课题研究的问题

（a）设计plc程序；

（b）控制程序的编制及调试。

（3）拟采用的研究手段

（a）采用三菱plc与实验箱组建模型

（b）采用GXDeveloper编程

设计过程

本次设计是以拥挤的城市背景，以“文明出行每一步，畅通世界每一路”为主题，设计、制作一个智能交通信号灯。

要实现预期目的的初期设想是通过云计算对汽车流量的数据经行分析，根据预先设定的参数，智能化的判断各个交通路口的拥堵情况，从而通过PLC控制系统来适当的调整红绿灯的读秒时间。

并且在此基础之上，若交通灯路口遇到特殊车辆或者紧急情况，该系统也能切换到人工控制模式，实现强通控制，从而保证路面交通的正常运行。

此系统不仅成本低，维护方便，而且能在最大程度上缓解交通压力，节约交通资源。

2.2智能红绿灯总体设计

本设计是在传统红绿灯基础上设计的智能红绿灯。

主要使用采用三菱FX2―64MR―001型PLC，用组态王进行编程通过与交通网数据用云计算预测车流量来改变红路灯的读秒情况从而减少等待红路灯的时间

2.3主要创新点

一年中花费在等红灯的165个小时将不复存在。

首先，我们将每天多出半小时的自由支配时间。

在节省60%花费在交通中的时间后，每年我们将多出165个小时，即每天27分钟的自由支配时间用来陪伴家庭、完成工作或者发展真正的爱好等等。

除了对个人生活的影响，使用智能交通灯还可以加快宏观经济的增长。

除了可以节省数十亿的加油站开销，人们将更高效的工作，使经济发展的更快。

想像一下，超长的排队车龙如果都是过去的事了，人们等待的烦闷是否也将不复存在？

3主要元器件介绍

3.1.2PLC的基本结构

1.中央处理器（CPU）

CPU是PLC的核心部件，CPU模块在PLC中相当于大脑和心脏，是整个PLC控制系统的神经中枢。

它的主要功能如下：

⑴接受和储存用户程序和数据

⑵扫描现场设备的数据和状态，存入数据区

⑶检测和诊断电源，PLC内部电路工作状态和程序中的语法错误

⑷从存储器中逐条读取用户程序，经过指令解释后，去开启或关闭相关控制电路，完成相关的逻辑运算和算术运算。

⑸根据数据处理的结果，刷新相关标识位的状态和输出状态寄存器表的内容，以实现输出控制，制表打印或数据通信等功能。

PLC中采用的CPU一般有三大类：

通用处理器、单片机芯片和微处理器。

其中小中型PLC一般采用微处理器或单片机，而大型的PLC大多采用高速位片式处理器。

档次越高，PLC的位次也越多，运行的速度越快，功能也会更强大。

2.存储器

存储器一般分两种：

系统存储器和用户存储器。

系统存储器存储的是系统程序，它是由厂家开发固化好了的，用户不能更改，PLC要在系统程序的管理下运行。

用户存储器中存放的是用户程序和运行所需要的资源，I/O寄存器的值作为条件决定着存储器中的程序如何被执行，从而完成复杂的控制功能。

常用的存储器类型有CMOSRAM、EPROM、EEPROM.由于系统程序用来管理PLC系统，用户不能直接存储，因此PLC产品中所说的存储类型及其容量，是指用户程序存储器而言。

PLC中所配用的用户存储器的容量大小有较大差别，小型的在8K以下，大型的可以达到256K.

3.输入输出（I/O）模块

输入模块和输出模块简称I/O模块，他是联系外部设备和CPU模块的桥梁。

PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。

I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。

输入模块用来接收和采集输入信号，输出模块用来送出PLC运算后得出的控制信息，并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。

PLC有多重I/O模块，常见的有数字I/O模块、模拟量I/O模块、快速响应模块，高速计数模块和PID控制模块等。

4.电源

PLC配有开关式稳压电源，用来将外部供电电源转换成供PLC内部的CPU、存储器和I/O接口等电路工作所需的直流电源。

PLC使用AC220V电源或DC24V电源。

内部的开关电源为各模块提供不同等级的直流电源。

小型的PLC可以为输入电路和外部的电子传感器（例如接近开关）提供DC24V电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。

小型PLC的电源往往和CPU单元合为一体，大中型PLC都有专门的外部电源部件，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。

为防止PLC内部重要数据的丢失，PLC还带有锂电池作为后备电源。

5.编程器

编程器用来生成用户程序，一般分为手持式编程器和图形编程器。

手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入好编辑指令表程序，因此又叫做指令编辑器。

它的体积小，价格便宜，一般用来给小型的PLC编程，或者用与现场调试和维护。

图形编程器既可以用指令语句进行编程，又可以用梯形图编程；

既可联机编程，又可脱机编程，操作方便、功能强。

现在，很多PLC都可以用计算机作为编程工具，在计算机上直接生成和编辑梯形图或指令表，并可以实现其转换。

最重要的是这种程序可以存盘或者打印，也可通过网络远程传送。

6.其他外部设备

PLC还包含有一些其他的外部设备，如合适磁带机、打印机、EPROM写入器等。

打印机

计算机

盒式磁带机

条码扫描仪

输出设备

输入设备

图2-1PLC的基本结构

3.2PLC的特点和应用领域

3.2.1PLC的特点

1.编程方法简单易学。

PLC采用一种面向控制过程、面向问题的梯形图语言。

梯形图和继电器原理图相似，易学易懂，一般工程师或者工艺人员都可以在短时间内学会。

2.功能完善、适应性强。

PLC产品已经标准化、系列化、模块化，具有逻辑运算、计时、计数、A/D转化、网络通信和生产监控等功能。

若工艺条件发生改变，修改相应的用户程序既可满足要求。

3.安装、设计、调试的工作量少。

大量中间继电器、时间继电器、计数器的使用使得安装、设计、接线的工作大大减少。

并且PLC具有完善的自诊断和显示功能，故障率很低。

4.可靠性高、抗干扰能力强。

由于采用微电子技术和大量的无触点半导体电路来控制开关动作，其可靠性比使用机械触电的继电器高很多。

PLC的输入输出部分采用了光电隔离，有效的隔离了PLC内部的电路和输入、输出间的电关系。

有效避免了干扰信号引起的误操作。

并且PLC还具有防治空间电磁干扰的功能。

5.体积小、重量轻、功率低、性价比高。

大量的使用半导体大规模集成电路，这个产品的结构紧凑、体积小、重量轻、功率低。

与相同