基于plc交通灯控制毕业设计论文.docx
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基于plc交通灯控制毕业设计论文
中华人民共和国教育部
东北林业大学
毕业设计（论文）
论文题目：
基于交通灯毕业设计
学生：
丙常亮
指导教师：
学院：
东北林业大学
专业年级：
电气工程及其自动化
2013年12月
基于交通灯毕业设计
摘要
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矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
关键词:
PLC可编程控制器、交通型号灯、可靠性高。
摘要
绪论…………………………………………………………………………………01
1.交通信号控制系统………………………………………………………………01
1.1十字路口交通灯控制实际情况………………………………………………01
1.1.1南北向（列）和东西向（行）主干道……………………………………04
1.1.2南北向和东西向人行道……………………………………………………04
1.2结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验…………………………………04
1.2.1南北向（列）和东西向（行）主干道……………………………………04
1.2.2南北向和东西向行人道……………………………………………………04
1.2.3盲人安全通道控制和手动控制车流量……………………………………04
1.3流程图…………………………………………………………………………05
2.可编程控制器程序设计…………………………………………………………05
2.1可编程控制器选择……………………………………………………………05
2.2十字路口交通灯模拟控制时序图……………………………………………05
2.3可编程控制器I\O端口分配…………………………………………………08
2.4程序设计………………………………………………………………………10
3.总结……………………………………………………………………………11
3.1难点分析………………………………………………………………………11
3.1.1行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系………………………………11
3.1.2盲人脉冲按键………………………………………………………………11
3.1.3手动车流控制按键的控制方式……………………………………………11
3.1.4交通灯闪亮问题……………………………………………………………11
3.1.5调试错误与修改方法………………………………………………………11
3.1.6PLC智能化控制交通灯的方法………………………………………………12
4.结论………………………………………………………………………………12
参考文献
致谢
第一章交通灯信号控制系统
1绪论
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聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
1．1十字路口交通灯控制实际情况
a．南北主干道：
直行绿27S、直行绿闪3S、左转绿10S、左转绿闪3S、黄2S、红45S；残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
b．东西人行道：
红45S、绿27S、绿闪3S、红60S；
c．东西主干道：
红45S、直行绿27S、直行绿闪3S、左转绿10S、左转绿闪3S、黄2S；酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
d．南北人行道：
绿27S、绿闪3S、红60S；
e．循环控制方式；
f．交通灯变化顺序表（单循环周期90秒）。
1.1.1南北向（列）和东西向（行）主干道
南北向（列）和东西向（行）主干道均设有直行绿灯27S，直行绿灯闪亮3S，左行绿灯10S，左转绿闪3S，黄灯2S和红灯45S。
当南北主干道红灯点亮时，东西主干道应依次点亮直行绿灯，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮和黄灯；反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮直行绿灯，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮和黄灯。
彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
1.1.2南北向和东西向人行道
南北向和东西向人行道均设有通行绿灯和禁行红灯。
南北人行道通行绿灯应在南北主干道直行绿灯点亮时点亮，当南北主干道直行绿灯闪亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。
东西人行道通行绿灯于东西主干道直行绿灯点亮时点亮，当东西主干道直行绿灯闪亮是东西行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。
謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
1.1.3结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验
在PLC交通灯模拟模块中，主干道东西南北每面都有3个控制灯，分别为：
●禁止通行灯（亮时为红色）
●准备禁止通行灯（亮时为黄色）
●直通灯（亮时为绿色）
另外行人道东西南北每面都有2个控制灯,分别为：
●禁止通行灯（亮时为红色）
●直通灯（亮时为绿色）
1.1.4结合十字路口交通灯实际情况设计交通灯模拟控制系统如下：
当交通灯系统启动开关接通时。
南北向（列）和东西向（行）主干道
南北向（列）和东西向（行）主干道均设有绿灯10S，绿灯闪亮2S（亮0.1灭0.1）,黄灯2S和红灯14S。
当南北主干道红灯点亮时，东西住干道应依次点亮绿灯，绿灯闪亮，黄灯，反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮绿灯，绿灯闪，黄灯。
厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
1.1.5南北向和东西向行人道
南北向和东西向行人道均设为通行绿灯和禁行红灯。
南北人行道通行绿灯应在南北主干道绿灯点亮时点亮，当南北主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。
东西行人道通行绿灯于东西主干道绿灯点亮是点亮，当东西主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时东西行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。
茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
1.1.6盲人安全通道控制和手动控制车流量
除此之外另设两个功能，使用10个脉冲开关。
实现让盲人可以方便通过十字路口和手动控制车流量。
其中8个安装在人行道的两边当东西方向行走的盲人要过马路的时候，按下脉冲开关东西向行人道绿灯亮起，南北向主干道红灯闪亮，延迟10秒恢复原来的控制系统。
南北向脉冲开关对应东西向功能相同，另外两个脉冲开可以控制车流量，当东西向主干道等待车量较多的时候，按下东西向控制脉冲开关，东西向主干道延长绿灯点亮时间到15秒。
东西向行人道绿灯也要对应延长。
南北向脉冲开关对应东西向功能相同。
鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
1.2流程图
交通灯模拟控制系统流程图
籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
手动控制车流量流程图
預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
第2章可编程控制器程序设计
2.1可编程控制器选择
本次交通灯设计用的是来自OMRON的CPM1A-30CDR-A可编程控制器。
产品规格：
CPM1ACPU单元CPM1A在编程环境等方面，它不仅具备了以往的小型PLC所具有的功能，尽可能使安装空间最小化，并实现了具有10点-100点输入输出点数的弹性构成。
而且还可连接可编程控制终端，创造了尚无前例的灵活运用。
它不仅可以替代继电器控制柜，就是作为小型控制器或在传感器应用中，亦能适应生产现场不同的需求AC电源输入，继电器输出，能加扩展单元。
渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。
2.2十字路口交通灯模拟控制时序图
和此行人道相交叉的主干道红灯
盲人脉冲按键控制时序图
4S
十字路口行人道交通灯模拟控制时序图
14S
10S
南北绿
东西红
东西绿
南北红
启动
十字路口主干道交通灯模拟控制时序图
铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
ON
擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
2.3可编程控制器I/O端口分配
启动开关
0000
停止开关
0001
东西主干道绿灯
1000
东西主干道黄灯
1001
东西主干道红灯
1002
南北主干道绿灯
1003
南北主干道黄灯
1004
南北主干道红灯
1005
东西行人道绿灯
1100
东西行人道红灯
1101
南北行人道绿灯
1102
南北行人道红灯
1103
东西向绿灯延迟控制按钮
0004
南北向绿灯延迟控制按钮
0005
东西盲人脉冲按钮
0003
南北盲人脉冲按钮
0002
0005
贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
2.4程序设计
0
LD0000
1
OR20300
2
AND-NOT0001
3
AND-NOT20000
4
OUT20300
5
LD20300
6
AND-NOT20001
7
AND-NOT20203
8
OUT20301
9
LD20301
10
ORTIM005
11
ORTIM027
12
OR20000
13
AND-NOTTIM002
14
AND-NOT20103
15
AND-NOT0001
16
OUT20000
17
TIM000#100
18
TIM001#120
19
TIM002#140
20
LDTIM002
21
OR20001
22
ORTIM018
23
AND-NOTTIM005
24
AND-NOT0001
25
AND-NOT20203
26
OUT2001
27
TIM003#100
28
TIM004#120
29
TIM005#140
30
LD0004
31
OR20100
32
AND-NOT0000
33
AND-NOT0005
34
AND-NOT0001
35
OUT20100
36
LD20100
37
AND20105
38
OUT20102
39
LDTIM005
40
ORTIM027
41
OUT20105
42
LD20102
43
OR20103
44
AND-NOT0001
45
AND-NOTTIM018
46
OUT20103
47
TIM016#150
48
TIM017#170
49
TIM018#190
50
LD0005
51
OR20200
52
AND-NOT0001
53
AND-NOT0000
54
AND-NOT0004
55
OUT20200
56
LDTIM002
57
LDTIM018
58
OUT20205
59
LDTIM20200
60
AND20205
61
OUT20202
62
LD20202
63
OR20203
64
AND-NOT0001
65
AND-NOT027
66
OUT20203
67
TIM025#150
68
TIM026#170
69
TIM027#190
70
LD20000
71
AND-NOTTIM000
72
LD20103
73
AND-NOTTIM016
74
ORLD
75
AND-NOT0001
76
OUT20002
77
LDTIM000
78
AND-NOTTIM001
79
LDTIM016
80
AND-NOTTIM017
81
ORLD
82
AND-NOT20004
83
AND-NOT0001
84
OUT20003
85
TIM006#002
86
LDTIM006
87
ORTIM008
88
ORTIM010
89
ORTIM009
90
OR20004
91
AND-NOTTIM007
92
AND-NOT0001
93
OUT20004
94
TIM007#002
95
LD20002
96
OR20003
97
AND-NOT0001
98
AND-NOT20009
99
OUT1000
100
LDTIM001
101
AND-NOTTIM002
102
LDTIM017
103
AND-NOTTIM018
104
ORLD
105
AND-NOT20009
106
AND-NOT0001
107
OUT1001
108
LD20000
109
AND-NOTTIM002
110
LD20103
111
AND-NOTTIM018
112
ORLD
113
AND-NOT20009
114
AND-NOT0001
115
OUT1103
116
LD20000
117
AND-NOTTIM002
118
LD20103
119
AND-NOTTIM018
120
ORLD
121
AND-NOT20103
122
AND-NOT0001
123
OUT20015
124
LD20015
125
OR20014
126
AND-NOT0001
127
OUT1005
128
LD20001
129
AND-NOTTIM003
130
LD20203
131
AND-NOTTIM025
132
ORLD
133
AND-NOT0001
134
OUT20005
135
LDTIM003
136
AND-NOTTIM004
137
LDTIM025
138
AND-NOTTIM026
139
ORLD
140
AND-NOT20004
141
AND-NOT0001
142
OUT20006
143
TIM008#002
144
LD20005
145
OR20006
146
AND-NOT20013
147
AND-NOT0001
148
OUT1003
149
LDTIM004
150
AND-NOTTIM005
151
LDTIM026
152
AND-NOTTIM027
153
ORLD
154
AND-NOT0001
155
AND-NOT20013
156
OUT1101
157
LD20001
158
AND-NOTTIM005
159
LD20203
160
AND-NOTTIM027
161
ORLD
162
AND-NOT20013
163
AND-NOT0001
164
OUT1101
165
LD20001
166
AND-NOTTIM005
167
LD20203
168
AND-NOTTIM027
169
ORLD
170
AND-NOT0001
171
AND-NOT20009
172
OUT21000
173
LD21000
174
OR20011
175
AND-NOT0001
176
OUT1002
177
LDTIM001
178
AND-NOTTIM002
179
LDTIM017
180
AND-NOTTIM018
181
ORLD
182
AND-NOT20004
183
AND-NOT0001
184
OUT20007
185
TIM009#002
186
LDTIM004
187
AND-NOTTIM005
188
LDTIM026
189
AND-NOTTIM027
190
ORLD
191
AND-NOT20004
192
AND-NOT0001
193
OUT20008
194
TIM010#2
195
LD20007
196
OR20003
197
OR20002
198
OR20013
199
AND-NOT0001
200
OUT1100
201
LD20008
202
OR20005
203
OR20006
204
OR20009
205
AND-NOT0001
206
OUT1102
207
LD0002
208
OR20009
209
AND-NOTTIM011
210
OUT20009
211
TIM011#100
212
LD20009
213
AND-NOT20010
214
OUT20011
215
TIM012#010
216
LDTIM012
217
ORTIM015
218
OR20010
219
AND-NOTTIM013
220
OUT20010
221
TIM013#010
222
LD0003
223
OR20013
224
AND-NOTTIM014
225
OUT20013
226
TIM014#100
227
LD20013
228
AND-NOT20010
229
OUT20014
230
TIM015#010
231
END
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
第3章总结
3.1难点分析
本程序在设计过程遇到了一些难点我把它整理了一下发现有以下几个问题。
3.1.1行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系
因为实际的红绿灯控制中行人道的红绿灯和主干道的红绿灯是有这一定的对应关系的，所以在编程前一定要理清它们，这样有利于在编程时简化程序、减少PLC不必要的运算。
坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
3.1.2盲人脉冲按键
盲人在东西南北的行人道同时通过十字路口的情况不会经常出现，可以说是非少的，如果我们要把盲人脉冲分开东西控制和南北控制使他不影响和它没关系的主干道就可以使车辆行走更加通顺减少车辆堵塞的情况。
要实现这样的功能就要在脉冲按键按下时不影响他们的计时程序只在对应的主干道红绿灯输出程序上进行插入常闭继电器以此把输出程序断开。
蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。
3.1.3手动车流控制按键的控制方式
手动车流控制按键是对相应的主干道绿灯延长的进行控制，但不能使它在按下时使改变当时的红绿灯显示情况，如现在是南北红灯东西绿灯时按下南北绿灯延长按键就不能使它变成南北绿灯东西红灯。
这就涉及到了一个请求和响应的关系。
買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
3.1.4交通灯的闪亮
交通灯绿灯在实际运行中是要经过闪烁的，所以在设计程序中也要加入这个功能，参考了一些PLC的交通灯程序介绍时发现PLC中有一些继电器可以实现闪烁这些继电器也就是PLC内部的功能继电器，这是一种硬件实现功能的方法，虽然程序可以减少但比较死板闪烁频率不能控制。
由于对PLC内部的功能继电器不太熟悉（不同型号的PLC内部功能继电器编号也不一样）我想了一个用程序实现的方法（程序段在第86条~第94条指令之间），此方法可以说是软件实现功能的方法，虽然程序加长了但闪烁频率可以控制比较灵活。
綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。
3.1.5调试错误与修改方法
经过设计，想一次性把程序完成是非常难的，在调试中就出现了不少的错误。
刚开始的时候把程序写进去然后运行却发现有些灯亮不起来而且在完成了一个周期后就循环不起来了。
那时真的不知道从哪里入手，只好一条一条地检查才发现了一条指令把常闭写成了输出真正的输出口就没有收到信号了。
灯虽然是亮了但仍然循环不起来。
从梯形图又仔细的看了一次却看不出什么问题出来。
突然想起来编程器还可以进行监控于是再在运行的同时进行监控，于是发现了在程序的第一周期一切都运行正常但再运行下去的时候第二周期就再没有反应了，包括里面的辅助继电器，最后发现原来是程序前面没有并上完成这个循环的继电器号。
后来就这样把加上其他功能出现的错误也找出来了。
虽然找错误是一个枯燥无味的工作，但只要你耐心的去做的话，你肯定能学到有用的动西。
驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。
3.1.6PLC智能化控制交通灯的方法
传统的十字路口交通控制灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。
然而实际上交通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、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，需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。
而模糊控制恰恰具有这方面的优势。
此系统就是应用可编程序控制器（PLC）对十字路口交通控制灯实现模糊控制传统的十字路口交通控制灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。
然而实际上交通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、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，需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。
而模糊控制恰恰具有这方面的优势。
猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。
此系统就是应用可编程序控制器（PLC）对十字路口交通控制灯实现模糊控制此控制系统的输入量是指十字路口各方向上车辆数的动态变化量。
具体由传感器采集后送入可编程序控制器。
在十字路口的四个方向（E、S、W、N）的近端J（斑马线附近）和远端Y（距斑马线约100米处）各设置一个传感器，分别统计通过该处的车辆数。
为了实现模糊控制，需要将绿灯时间分为两部分：
其一是固定的10秒作为路口车辆状态参数的采集时间t1；其二是根据两个方向车辆流量变化进行模糊决策的延时t2。
然后通过传感器采集后的排队等候的车辆数送往PLC进行模糊推理运算得出延迟时
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