PLC的交通信号灯的设计.docx
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PLC的交通信号灯的设计
封面
作者：
PanHongliang
仅供个人学习
目录
1引言……………………………………………………………………………………1
2交通灯控制要求………………………………………………………………………2
2.1十字路口交通灯控制要求………………………………………………………2
2.2工作时序…………………………………………………………………………2
3PLC控制交通灯的设计………………………………………………………………3
3.1系统硬件设计………………………………………………………………………3
3.2系统软件设计………………………………………………………………………6
4设计说明及扩展……………………………………………………………………17
4.1有关时间显示……………………………………………………………………17
4.2加入左转弯黄灯、红灯等的说明………………………………………………19
4.3交通灯的智能控制………………………………………………………………19
4.4程序调试及模拟…………………………………………………………………22
结论……………………………………………………………………………………23致谢……………………………………………………………………………………24
参考文献………………………………………………………………………………25
1引言
交通灯的出现，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，试用可编程控制器实现交通灯管制，以便使该系统简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。
本设计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。
PLC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，PLC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。
可编程控制器（简称PLC）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。
PLC是在继电器控制逻辑基础上，与3C技术（Computer、Control、Communication）相结合，不断发展完善的。
目前已从小规模单机顺序控制，发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。
PLC具有以下特点：
1可靠性高，抗干扰能力强；
2通用性高，使用方便；
3程序设计简单，易学，易懂；
4采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便；
5系统设计周期短；
6安装简便，调试方便，维护工作量小；
7对生产工艺改变适应性强，可进行柔性生产；
实现路口交通灯系统的控制方法很多，可以用标准逻辑器件、可编程序控制器PLC、单片机等方案来实现。
其中用标准逻辑器件来实现电路在很大程度上要受到逻辑器件如门电路等的影响，调试工作极为不易。
现在交通信号灯控制一般采用单片机控制，单片机能完成交通灯一般的控制过程，其功能比传统继电器控制电路要强大的多，但可靠性不够高，控制功能还不够完善。
PLC是专为工业自动化控制设计的，在面向对象控制这一块，其控制功能的强大是无法比拟的，通过多种多样的扩展模块，可以做到外部接线简化、内部工作的高可靠性，另外PLC易学易懂，虽然价格比单个CPU贵，但性价比高。
也可以说PLC是一个技术成熟、工作可靠的单片机应用系统。
由于稳定性高，抗干扰能力强，它在工业控制方面得到了广泛的应用。
有鉴于此，我选择了用可编程控制器PLC来实现系统功能的设计。
在PLC的应用中，大部分是逻辑控制。
这是早期PLC最基本的功能。
随着PLC技术的不断发展，PLC的功能变得越来越强大，现在的PLC，除传统的逻辑控制外，还具有数据的运算、传送等通讯功能。
同样，在PLC的编程应用中，大部分是逻辑控制的实例，使用数据传送功能编程的例子比较少。
交通灯的控制，是PLC应用中比较典型的例子，如果只是控制东西向,南北向红灯、黄灯、绿灯的变化，则该程序只是一个简单的逻辑控制程序。
而时下比较流行的交通灯控制是既有灯的变化，也有时间的显示。
这种显示让通过十字路口的司机、行人非常清楚灯变化的时间，从而规范自己的行为。
2．交通灯控制要求
2.1十字路口交通灯控制要求
（1） 南北向（列）和东西向（行）主干道均设有直行绿灯25S，直行绿灯闪亮5S，左行绿灯5S，左转绿闪5S，黄灯5S和红灯55S。
当东西主干道红灯点亮时，应依次点亮南北主干道左转绿灯（此时南北红灯亮），左转绿灯闪亮,直行绿灯（此时南北红灯灭），直行绿灯闪和黄灯,接着东西方向左转绿灯（此时南北红灯亮），左转绿灯闪亮，东西主干道绿灯点亮，绿灯闪亮和黄灯点亮。
（2） 半夜只亮黄灯 （0.5S亮，0.5S暗）。
（3）要求能有时间显示。
2.2工作时序
表2.1交通灯工作时序
东西
信号
红灯
绿灯
绿灯闪
黄灯
时间
55s
25s
5s
5s
信号
左转
弯灯
左转弯灯闪
时间
5s
5s
南北
信号
左转
弯灯
左转弯灯闪
时间
5s
5s
信号
红灯
绿灯
绿灯闪
黄灯
红灯
时间
10s
25s
5S
5S
45s
3PLC控制交通灯的设计
3.1系统硬件设计
本系统采用三菱FX2N-64MRPLC作为控制器。
有32个输入点，32个输出点，继电器输出。
有启动按钮，停止按钮，半夜开关各一个。
东西南北红灯、绿灯、黄灯、左转弯灯各一盏，共计16盏。
各有数码管两个，共计八个。
3.1.1I/O点数确定
（1）输入点数确定
两个按钮需两个输入点，一个转换开关需两个输入点，共计4个输入点。
其他输入点先预留，以便实现扩展功能。
（2）输出点数确定
因东、西方向及南、北方向交通灯可并联，所以16盏灯共用8个输出点。
东、西、南、北方向数码管可并联，8个数码管共用14个输出点（若东西与南北各自显示不同的时间，需再加14个输出点）。
一共需22个输出点。
3.1.2PLC的选择
因需4个输入点，22个输出点，再考虑实际应用时应有10%的余量，所以综合多种因素选择三菱FX2N-64MRPLC。
3.1.3PLCI/O分配
表3.1I/O地址分配
编程元件
地址
作用
输入继电器
X0
启动按钮
X1
停止按钮
X2/X3
选择白天/夜晚工作
输出继电器
Y0
南北左转弯灯
Y1
南北绿灯
Y2
南北黄灯
Y3
南北红灯
Y4
东西左转绿灯
Y5
东西绿灯
Y6
东西黄灯
Y7
东西红灯
3.1.4其他编程元件地址分配
表3.2其他编程元件地址分配
编程元件
地址
PV值
作用
辅助继电器
M0
白天工作
M1
程序循环启动
M2
夜晚工作
M10
存储D0、K0比较结果
M11
存储D0、K0比较结果
M12
存储D0、K0比较结果
M20
存储计时触发
M30
存储计时触发
M40
存储计时触发
M50
存储计时触发
M60
存储计时触发
定时器
T0
5S
南北左转灯亮时间
T1
0.5s
南北左转灯闪烁
T2
0.5s
南北左转灯闪烁
T3
25S
南北绿灯亮时间
T4
0.5S
南北绿灯闪烁
T5
0.5S
南北绿灯闪烁
T6
5S
东西左转灯亮时间
T7
0.5S
东西左转灯闪烁
T8
0.5S
东西左转灯闪烁
T9
25S
东西绿灯亮时间
T10
0.5S
东西绿灯闪烁
T11
0.5S
东西绿灯闪烁
T12
0.5S
夜晚黄灯闪烁
T13
0.5S
夜晚黄灯闪烁
T15
0.1S
同步时间调整
T20
1S
1S脉冲
T30
45S
计时45S
计数器
C0
5
南北左转灯闪烁次数
C2
5
南北绿灯闪烁次数
C4
5
东西左转弯灯闪烁次数
C6
5
东西绿灯闪烁次数
C10
5
时间显示个位变化次数
C20
2
程序运行1个周期
C30
1
程序运行半个周期
3.1.5PLC外部接线图
图3-1PLC外部接线图
3.2系统软件设计
3.2.1系统流程图：
图3-2系统流程图
3.2.2时序图：
图3-3工作时序图
时序图说明:
表3.3时序图符号说明
R-EW东西红灯
L-SN南北左转弯灯
G-SN南北绿灯
Y-SN南北黄灯
R-SN南北红灯
L-EW东西左转弯灯
G-EW东西绿灯
Y-EW东西黄灯
3.2.3梯形图：
图3-4程序梯形图
说明：
开关X0、白天选择开关按下以后，程序开始循环启动。
南北红灯点亮，南北左转绿灯点亮，计时器T0启动，当计时5S时间到，T0常开触点闭合、T0常闭触点断开，南北左转弯绿灯灭。
计时器T1开始工作，0.5S后T1常开触点闭合。
T2启动。
0.5S后T2常开触点闭合。
计数器C0计数1。
如此循环5次，通过T1常开触点使南北左转弯灯按0.5S闪烁5次。
计数器C0到达5次后，常开触点闭合，南北绿灯点亮，南北红灯灭。
定时器T3开始工作，按照上面同样的方法使南北绿灯闪烁5次。
当计数器C2到达5次，南北绿灯灭，南北黄灯亮。
当半周期时，计数器C30的常开触点闭合，南北黄灯灭，南北红灯亮，东西左转弯绿灯灯亮。
接下去的东西灯情况与南北灯类似，不再赘述。
3.2.4指令表：
表3.4指令语句表
0LDX000
108OUTC6K5
1ORM0
111LDC6
2ANIX001
112LDM2
3ANDX002
113ANDT12
4OUTM0
114ORB
5LDX000
115OUTY006
6ORM2
116LDIC4
7ANIX001
117ANDM1
8ANDX003
118OUTY007
9OUTM2
119LDIM1
10LDM0
120RSTC0
11ANIC20
122RSTC2
12OUTM1
124RSTC4
13LDM1
126RSTC6
14ANIT0
128RSTC20
15ORT1
130RSTC30
16OUTY000
132LDIT13
17LDM1
133OUTT12K5
18OUTT0K50
136LDT12
21LDT0
137OUTT13K5
22ANIT2
140LDM1
23ANIC0
141ANIC10
24OUTT1K5
142OUTT15K1
27LDT1
145LDIM0
28OUTT2K5
146ORC
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