交通灯PLC设计.docx

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交通灯PLC设计

PLC交通灯控制设计

摘要

针对近年来城市交通的拥挤现象,特别是驾驶员违章严重、交通事故频发、车辆尾气污染等问题,介绍丁集计算机、信息、电子及通讯等众多高新技术手段于一体的智能交通指挥中心控制系统.该系统的安装及使用,大大缓解了城市道路堵塞现象、提高了道路的通行能力.减少了驾驶员违章的次数,抑制了交通事故的发生,同时对减轻车辆尾气排放,从而降低环境污染都起到了不可低估的作用.

分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合城乡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硬件电路设计方案。

关键词　plc控制系统交通灯自动化

PLC'Sthecontrollingoftrafficsignallight

Abstract

Aimatinrecentyearshustleofcitytransportationphenomenon,especiallythepilotbeillegalseverity,trafficaccidentPinhair,vehicletailspiritpollutionetc.problem,introductiontheDgathernumerousGaoXintechniquemeanses,suchascalculator,information,electronicsandcommunication...etc.inthecommandingcenteroftheintelligencetransportationoftheintegralwholecontrolsystem.Shouldsystemofinstallandusage,consumedlyalleviatedcityroadtostopphenomenon,exaltationgothroughofroadability.Decreasetheillegalnumberoftimesofpilot,repressedtrafficaccidentofoccurrence,inthemeantimetoeasevehicletailspiritemissions,loweredpollutionoftheenvironmenttoallhavethuscan'tunder-estimationoffunction.

Analysisthepresentconditionofmoderncontrolandmanagementproblemofthecitytransportation,combinecitycountrytransportationofactualthecircumstanceelaboratedatransportationlightcontrolsystemofworkprinciple,giveakindofsimplepracticalcitytransportationlightcontrolsystemofhardwareelectriccircuitdesignproject.

Keywords　PLCcontrolmachine　trafficlights　automation

目录

1引言1

2PLC的概述..............................................4

2.1PLC的产生及发展..........................................4

2.2PLC的结构.............................................5

2.3plc的工作原理..............................................5

3交通信号灯控制的实现..................................7

3.1控制要求...............................................7

3.2交通工作时序图

3.3I/O分配表

3.4梯形图

3.5语句表

3.6SFC顺序流程图、梯形图及指令

4、PLC智能控制方法

结束语...................................................17

参考文献

1引言

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。

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。

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。

2.PLC的概述

2.1PLC的产生及发展

在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。

传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。

1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称ProgrammableController（PC）。

但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。

这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可行性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。

到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。

这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。

1971日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。

1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。

我国从1974年开始研制。

于1977年开始工业应用。

2.2PLC的结构

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。

固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。

模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

图1PLC的基本结构框图

接受驱动

现场信号受控元件

2.3Plc的工作原理

1）输入采样阶段，在此阶段，顺序读入所有输入缎子通断状态，并将读入的信息存入内存，接着进入程序执行阶段，在程序执行时，即使输入信号发生变化，内存中输入信息也不变化，只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息。

2）程序执行阶段：

plc对用户程序扫描。

3）输出刷新阶段：

当所有指令执行完毕通过隔离电路，驱动功率放大器，电路是输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载。

3交通信号灯控制的实现

3.1　控制要求

信号灯受启动开关控制。

当启动开关接同时，信号灯系统开始工作，先南.北红灯亮，在东.西绿灯亮。

当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。

（1）南.北绿灯和东.西绿灯不能同时亮，如果同时亮则应关闭信号灯系统，并立刻报警。

（2）南.北红灯亮维持25s，在南.北红灯亮的同时东.西灯也亮，并维持20s，到20s时，东.西绿灯闪亮，闪亮3s后熄灭。

在动系绿灯熄灭时，东.西黄灯亮，并维持2s。

到2s时，东.西黄灯熄灭，东.西红灯亮。

同时，南.北红灯熄灭，绿灯亮。

（3）东.西红灯亮维持30s，南北绿灯亮维持25s，然后闪亮3s后熄灭，同时南.北黄灯亮，维持2s后熄灭，这时南.北红灯亮，东.西绿灯亮。

（4）上述动作循环进行。

3.2　交通灯工作时序图

图2交通灯时序图

3.3　I/O分配表

图3I/O分配表

序号

输入设备

端号

输出设备

端号

1

启动按钮SB1

X0

南北绿灯

Y000

2

南北黄灯

Y001

3

南北红灯

Y002

4

报警灯

Y003

5

东西绿灯

Y004

6

东西黄灯

Y005

7

东西红灯

Y006

通过上述的分析，可以看到，系统需要1个输入和7个输出，对于这样一个小型的系统可以选择一些小型PLC就可以满足需求，可以选择FX2-48MR型PC机。

MG

MYSRSYSG

MR北

西东

SGSYSR南MG

MY

MR

图4交通灯的面板示意图

该模拟交通信号灯分为南北和东西两个方向，分别由绿、黄、红三种颜色，其标号分别为MG、MY、MR和SG、SY、SR。

其中，其中，交通灯选用5V直流电，COM端为交通灯的公共端。

而灯与程控器之间的接线图如下

程Y000

控Y001

器Y002

的:

输:

出:

5V

端COM

图5

从上图可看出，控制器的公共端接5V电源的负极，而灯的公共端接电源的正端，灯的另一端接到程控器的输出端，如Y000，Y001……等。

3.4梯形图

3.５　指令表

地址

指令

变量

0000

LD

T0

0001

AND

X0

0002

ANI

T4

0003

OUT

T0

0004

K

250

0005

LD

T0

0006

OUT

T4

0007

K

300

0008

LDI

Y3

0009

AND

X0

0010

ANI

T0

0011

OUT

T6

0012

K

200

0013

LD

T6

0014

OUT

T7

0015

K

30

0016

LD

T7

0017

OUT

T5

0018

K

20

0019

LD

T0

0020

OUT

T1

0021

K

250

0022

LD

T1

0023

OUT

T2

0024

K

30

0025

LD

T2

0026

OUT

T3

0027

K

20

0028

LDI

T0

0029

ANI

Y3

0030

AND

X0

0031

OUT

Y2

0032

LD

T0

0033

OUT

Y6

0034

LD

Y2

0035

ANI

T6

0036

LD

T6

0037

ANI

T7

0038

AND

T10

0039

ORB

0040

OUT

Y4

0041

LD

T7

0042

ANI

T5

0043

OUT

Y5

0044

LD

Y6

0045

ANI

T1

0046

LD

T1

0047

ANI

T2

0048

AND

T10

0049

ORB

0050

OUT

Y0

0051

LD

T2

0052

ANI

T3

0053

OUT

Y1

0054

LD

Y0

0055

AND

Y4

0056

OUT

Y3

0057

LD

X0

0058

ANI

T11

0059

OUT

T10

0060

K

T5

0061

LD

T10

0062

OUT

T11

0063

K

5

0064

END

4　PLC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。

如图

图6

近端的传感器用于记录绿灯期间通过路口的车辆数（记为x）；远端的传感器用于记录红灯期间进入路口排队等候的车辆数（记为y）。

为了简化运算，可以将两个相对的方向（n与s、w与e）的x、y值合并为一组，分别取两个方向之最大者。

由于该系统控制的设计要求很高，涉及范围较广要有很好的单片机知识，所以只能简要概述一下。

结束语

通过此次课程设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来电子的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。

这次设计是我作为一名学生要完成作业，它既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，课程设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力。

通过这次课程设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。

自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。

通过这次设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。

最后终于做完了有种如释重负的感觉。

此外，还得出一个结论：

知识必须通过应用才能实现其价值！

有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。

参考文献

[1]原理及应用　俞国亮主编，清华大学出版社，2005

[2]李伟　《机床电器与PLC》西安：

西安电子科技大学出版社，2006

[3]台方　《可编程序控制器应用教程》北京：

中国水利水电出版社，2001

[4]常斗南　《可编程序控制器》原理·应用·实验北京：

机械工业出版社，1998

[5]廖常初　《PLC基础及应用》北京：

机械工业出版社，2004

5.1系统调试

（1）硬件调试：

接通电源，检查三菱FX2N-48MR可编程控制器是否可以正常工作，接头是否接触良好，然后把其与电脑的通信口连接。

（2）软件调试：

按要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语法的检查，正确后设置正确的通信口，将指令读入到指定的可编程控制器ROM中，进行下一步的调试。

（3）运行调试：

在硬件调试和软件调试正确的基础上，打开三菱FX2N-48MR可编程控制器的“RUN”开关进行调试；观察运行的情况，看是否是随时按下停止按钮可以停止系统运行，或者等待100个脉冲后，系统是否停止运行。

根据以上的调试情况，本彩灯循环点亮的PLC控制系统设计符合要求。

5.2运行工作模式

在运行工作模式下，PLC运行程序满足要求后，手持编程器可拔去,最后做负载考验运行。

本例用电路板上四边放置的4组共12个发光二极管模拟十字路口交通灯,接在PLC对应的输出端口上，接通电源，拨动输入端相应的开关，发光二极管按要求循环发亮，说明达到了控制要求。