基于PLC的交通灯组态画面设计.docx

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基于PLC的交通灯组态画面设计

本科毕业设计论文

题目基于PLC的交通灯组态画面设计

专业名称自动化

学生姓名XX

指导教师XX

毕业时间201X年6月

设计

论文

毕业任务书

一、题目

基于PLC的交通灯组态画面设计

二、指导思想和目的要求

通过毕业设计，使学生对所学传感器技术，转换技术、机械基础、自动控制原理、电子技术、PLC原理与应用、组态软件控制等的基本理论和基本知识加深理解和应用，掌握交通灯控制原理和控制方法，明确交通灯控制系统的设计步骤和方法，培养创新意识，增强动手能力，为今后的工作打下一定的理论和实践基础。

要求认真复习有关基础理论和技术知识，认真对待每一个设计环节，全身心投入，认真查阅资料，仔细分析被控对象的工作原理、特性和控制要求，按计划完成毕业设计各阶段的任务，重视理论联系实际，写好毕业论文。

三、主要技术指标

1．了解并掌握交通灯的梯形图。

2．通过组态王软件控制十字路口各个方向交通灯的实时亮灭以及倒计时的显示。

四、进度和要求

1．第1～3周：

布置毕业设计及英译汉任务，学习组态软件组态王V6.53。

查阅资料，完成总体设计方案论证，确定控制系统框图。

2．第4周：

研究交通灯的组成，各部分的工作原理。

3．第5周：

确定控制系统具体详细的方案。

4．第6～7周：

对PLC进行点的分配，用梯形图编程，组态王做上位监控画面。

5．第8～9周：

实际调试，并按要求编写论文初稿，交指导老师审阅修改。

6．第10～11周：

修改论文第二稿。

7．第12～13周：

定最终稿打印，复印，交评阅。

8．第14～15周：

准备答辩，评阅，答辩。

五、主要参考书及参考资料

[1]阎正.城市地理信息系统标准化指南[M].北京：

科学出版社.1998

[2]王永华.现在电气控制及PLC应用技术（第二版）.北京：

北京航空航天大学出版社.2008

[3]李辉.S7-200PLC编程原理与工程实训（第一版）.北京：

北京航空航天大学出版社.2007

[4]卢京朝.自动控制原理.西安：

西北工业大学出版社.2009

[5]余孟尝.数字电子技术基础简明教程.北京：

高等教育出版社.2006

[6]王立权等.可编程控制器原理及应用[M].哈尔滨：

哈尔滨工程大学出版

社.2004

[7]亚控公司.6.5初级培训教程.北京：

北京亚控科技发展有限公司.2007

[8]马小军等.可编程控制器及其应用[M].南京：

东南大学出版社.2007

[9]何衍庆.可编程控制器原理及应用技巧[M].北京：

化学工业出版社.2000

[10]易铭，李秀忠.PLC控制的交通灯控制系统设计[J].工业控制计算机.2003

学生_XX指导教师_XX__系主任__XX_

摘要

随着社会的发展和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、道路少的交通状况已经很明显了。

所以采用有效的方法来控制交通灯是势在必行的。

PLC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的自动控制中。

由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部的定时器资源十分丰富，可对目前较为普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制也可以方便地实现。

因此本设计以欧姆龙CP1H系列PLC为控制核心，根据预定的控制规律准备设计了一套简单实用的城市交通灯控制系统的PLC控制方案，包括直行、左转、右转红绿灯的控制。

并用上位机组态软件实现交通灯的实时监控，监控画面包括交通灯信号的实时显示以及倒计时显示。

关键词：

PLC，交通灯，控制系统，组态设计

ABSTRACT

Socialdevelopment,people'sconsumptionlevelscontinuetoincrease,privatevehiclesisincreasing.Ofpeople,carsandmoreroadshavelesstrafficstatusisobvious.Therefore,theadoptionofeffectivemethodstocontroltrafficlightsisimperative.

PLCstructureissimple,easyprogramming,highreliability,hasbeenwidelyusedforindustrialprocessandlocationoftheautomaticcontrol.TheuseofthePLChasthecharacteristicsofenvironmentaladaptability,whileitsinternaltimerresourcesareveryrich,thecurrentwidespreaduseofthe"progressive"signalforprecisecontrol,particularlycontrolofmulti-forkcanbeeasilyachieved.Therefore,thePLCisnowincreasinglyusedintrafficlightssystem.PLCalsohasacommunicationsnetworkingcapabilities,thesamesignalontheroadtoformaunifiedLANmanagement,andcanshortenthewaitingtimeforvehicletraffic,toachievescientificmanagement.Therefore thedesignofthe OMRONCP1Hseries PLCascontrolcore, todesignasetof simpleandpractical city trafficlightcontrolsystem PLCcontrolscheme basedonthe controlof scheduledrules, includingthecontrolofstraight, turnleft, turnright thetrafficlights. Realtimemonitoring and PCconfigurationsoftware implementationoftrafficlights, including realtimemonitoringpicture display trafficsignallights and thecountdowndisplay.

Keywords:

PLC,trafficlights,controlsystems,configurationdesign

第一章绪论

1.1选题的背景与意义

交通信号灯已有100多年的历史了。

过去的信号灯是由人工控制的，现在发展到自动控制，并由各个路口的各自为班发展到一条线或一个区域的联动，这样，车辆经过的路口都可能会一路绿灯，大大提高了道路的交通效率。

交通信号灯采用红、黄、绿三种颜色，又叫红绿灯。

红灯表示停止或禁止通行，绿灯表示通行，黄灯表示马上要出现红灯。

车辆不能越过停车线，如果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。

随着交通的不断发展和汽车化进程的加快，交通拥挤加剧，交通事故频发，交通环境恶化，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。

交通问题不仅在发展中国家，就在发达国家也是一个令人困扰的严重问题。

众所周知，缓解交通拥挤的最直接和最有效办法是提高路网的通信能力。

但无论哪个国家的大城市，不可能无限制地修建道路，不论是资金因素还是土地因素，都限制了道路的无节制增长。

因此，不可能通过无限制地修建道路难满足日益增长的交通需求。

与此同时，通过限制车辆增加削减交通需求也因受到客观因素的制约而无法取得满意的结果。

事实上，由于交通系统是一个相当复杂的大系统，无论单独从车辆方面考虑还是从道路方面考虑，都很难从根本上解决问题。

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。

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。

1.2城市交通灯的现况

　　在大、中城市，十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为准则。

十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。

当前，国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯，它具有固定的“红灯—绿灯”转换间隔，并自动切换。

它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。

在交通灯的通行与禁止时间控制显示中，通常要么东西、南北两方向各50秒；要么根据交通规律，东西方向60秒，南北方向40秒，时间控制都是固定的。

交通灯的时间控制显示，以固定时间值预先“固化”在单片机中，每次只是以一定周期交替变化。

但是，实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复杂的，是高度非线性的、随机的，还经常受认为因素的影响。

采用定时控制经常造成道路有效应用时间的浪费，出现绿灯方向车辆较少，红灯方向车辆积压。

其最大的缺陷就在于当路况发生变化时，不能满足司机与路人的实际需要，轻者造成时间上的浪费，重者直接导致交通堵塞。

1.3本论文的主要工作

1.系统硬件设计

认识了解欧姆龙PLC，并绘制出系统的组成框图。

2.系统程序设计

选择CX-Programmer作为编程软件，根据交通灯的工作原理，绘制出流程图，编写梯形图，并做I/0分配。

3.组态画面的设计

使用组态王6.53，根据梯形图，设计组态画面，并定义外部设备和数据变量，进行动态连接，最后美观静态画面。

4.系统调试

调试动态画面，使组态画面正常运行。

第二章系统硬件设计

2.1系统的组成框图

控制系统结构图如图2-1所示。

图2-1交通灯控制系统

本系统主要是由欧姆龙PLC、组态王软件构成的，用组态王设置好静态画面，并与欧姆龙PLC链接编译成功，通过组态软件的“启动”、“停止”按钮来控制交通灯的运转与停止，并且交通灯的亮灭情况反映在组态软件上。

2.2硬件选择

本系统使用的可编程控制器欧姆龙CP1H是用于实现高速处理和高功能的程序一体化型PLC，以及若干发光二极管、电阻，导线。

目前，CP1H是日本欧姆龙新推出的整体式小型机，是一款性价比高、功能完备的通用控制器。

其特点是结构紧凑，集成了开关量控制、模拟量控制、高速计数、4轴高速脉冲输出、串行通信等功能于一身，CP1H指令丰富，采用任务编程方式，并支持功能块编程方法使编程更加清楚、简便。

CP1H取消了手持编程器配置，没有通常的外设接口，取而代之的是USB端口。

2.3可编程控制器简介

2.3.1PLC的基本概念

可编程序控制器（PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。

它面向控制过程、面向用户、适应工业环境、操作方便、可靠性高、成为现代工业控制的三大支柱（机器人技术、CAD/CAM技