基于PLC系统的交通灯控制系统的毕业设计论文.docx
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基于PLC系统的交通灯控制系统的毕业设计论文
论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解****有关保管、使用学位论文的规定，同意学院保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于
1、保密□，在XXXX年解密后适用于本授权书。
2、不保密□。
作者签名：
年月日
导师签名：
年月日
ThesisTitle:
THETRAFFICLIGHTSBASEDONPLCCONTROLSYSTEM
By
LuXiaofan
June4th
毕业设计（论文）任务书
系部
电气信息系
指导教师
权轶
职称
讲师
学生姓名
陆小凡
专业班级
09自动化
学号
0915026120
设计题目
基于PLC交通灯控制系统的设计
设
计
内
容
目
标
和
要
求
论文设计目标：
1.研究交通灯控制系统的工作原理
2.应用三菱FX2N系列PLC实现控制系统的设计
论文设计要求：
1.PLC机型的选择及输入输出分析
2.I/O地址的分配
3.顺序功能图设计
4.梯形图设计
5.程序设计与分析
6.毕业论文字数一般为0.8-1.5万字
7.查阅到15篇以上与题目相关文献
论文设计进度：
2月16日——3月20日搜集关于交通灯的资料阶段,完成开题报告；
3月20日——3月底完成绪论部分
4月初——4月中旬完成论文前三章
4月中旬——4月底写出论文初稿
5月上旬根据老师的指导修改论文写出二稿
5月中旬根据修改后的二稿写出三稿
5月下旬编排标准格式，进一步完善，定稿打印。
指导教师签名：
权老师
年月日
系部审核
此表由指导教师填写由所在系部审核
毕业设计（论文）学生开题报告
课题名称
基于十字路口交通灯控制PLC系统
课题来源
自选
课题类型
DY
指导教师
权轶
学生姓名
陆小凡
学号
0915026120
专业班级
09自动化01班
本课题的研究现状、研究目的及意义
研究现状：
进入20世纪70年代，随着计算机技术和自动控制技术的发展，以及交通流理论的不断完善，控制手段越来越先进。
早在1977年，Pappis等人就将模糊控制运用到交通控制上，同过建立规则库或者专家系统对各种交通状况进行模糊控制，并取得了很好的效果。
近年来，欧美日本相继建立了智能交通控制系统。
系统大部分都在路口附近安装了磁性环路检测器并且使用了新型检测器等技术和设备。
这些现代化设备加上控制理论和现代化科学管理技术，使得交通控制系统日益完善。
在交通信号控制领域研究学者提出了些新方法、新思路。
如静态多段配时控制、准动态多段配时控制、最优控制、大系统递阶控制、模糊控制、神经网络控制、网络路由控制等。
模糊交通控制已经成为了交通信号控制的主流方向之一。
城市交通控制研究起源比较早。
1868年，英国伦敦燃气信号灯的问世标志着城市交通控制的开始。
1913年，在美国的俄亥俄州出现了世界上最早的交通信号控制。
1926年，美国的芝加哥市采用了交通等控制方案，每个交叉口设有唯一的交通灯，适用于单一的交通流。
从此，交通控制技术和相关的控制算法得到了发展和改善，提高了交通控制的安全性、有效性。
虽然模糊控制能有效处理模糊信息，但产生的规则比较粗糙，利用规则表查表进行控制，运算速度虽然比较快，但没有自学能力。
而且这些研究有些以相序固定为前提。
不能保证相序与实际交通状况的一致性，影响了绿灯时间的利用率。
有些研究则提出了可变相序的模糊控制方法，提高了绿灯的利用率。
但同时也存在一些不足。
例如目前应用比较好的交通系统（SCOOT），他们都主要采用统计模型和经典算法。
但城市交通是一个复杂的且随机性很强的系统，想要建立实用性较强的数学模型是十分困难的。
利用模糊控制智能控制技术进行交叉口信号灯控制能取得比定时控制与感应控制更好的效果，是今后单交叉路口信号灯控制的主要研究方向。
交通系统作为一个时变的、具有随机性的复杂系统，传统的人为设定多种方案或是建立各种预测模型比较困难。
目前交通灯的设计方案有很多，有应用cpld设计实现交通信号灯控制器的方法；有应用单片机实现对交通信号灯控制的设计方法；有应用PLC实现对交通灯控制系统的设计。
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，在现代工业控制中的作用日益突出。
由于PLC具有对使用环境适应性强同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确方便地控制。
与此同时PLC通讯联网功能可将同一条道路上的信号灯进行统一调度管理，缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。
所以PLC越来越多地被应用于交通灯控制系统中。
研究目的：
解决人们日常生活中因为交通带来的不便，还有一些货物运输的不及时和一些紧急情况。
防止堵车给人们带来的不便。
研究意义：
解决交通问题，使人们的生活更加便利，各种交通运输更加通畅，这样有助于人们有个舒畅的心情，国家的经济也会稳步上升，人们生活更加美好，国家更加繁荣昌盛。
课题类型：
（1）A—工程实践型；B—理论研究型；C—科研装置研制型；D—计算机软件型；
E—综合应用型
（2）X—真实课题；Y—模拟课题；
（1）、
（2）均要填，如AY、BX等。
主要内容：
3.1课题的控制任务要求：
（1）系统工作控制开关，起动开关ON则系统开始工作；起动开关OFF则系统停止工作。
（2）控制对象共有六个：
东西方向红灯两个，南北方向红灯两个；
东西方向黄灯两个，南北方向黄灯两个；
东西方向绿灯两个，南北方向绿灯两个。
（3）控制规律：
1》按下启动按钮，南北绿灯开始亮，设定时间为30s，同时东西红灯亮30s。
2》南北绿灯亮30s后熄灭，南北黄灯亮，时间设定为3s，且闪烁亮，同时东西红灯亮，时间为3s。
3》东西红灯亮33s后熄灭，东西绿灯亮，时间设定为30s，同时南北红灯亮，时间为30s。
4》东西绿灯熄灭后东西黄灯亮，时间设定为3s，且闪烁，同时南北红灯亮3s。
5》南北红灯亮33s后熄灭。
6》南北红灯亮的同时南北马路等亮绿灯，时间也为33s。
东西红灯亮的同时东西马路等亮绿灯，时间为33s。
7》紧接着南北绿灯亮，时间为30s，同时东西红灯亮，这样循环运行。
已查阅的主要参考文献
[1]何衍庆.《可编程控制器原理及应用技巧》[J].北京：
化学工业出版社，2000
[2]陈金华.《可编程控制器（PC）应用技术》[J].北京：
电子工业出版社，1995
[3]郭和伟.《基于PLC的交通信号灯控制系统设计》[J].北京:
公路交通技术
[4]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
[5]吴中俊.《可编程序控制器原理及应用》[J].北京：
机械工业出版社，2004
[6]刘洪涛.《PLC应用开发从基础到实践》[J].北京：
电子工业出版社，2007
[7]张万忠.《可编程控制器入门与应用实例》[J].北京：
中国电力出版社，2004
[8]孙振强.《可编程序控制器原理及应用》[J].北京.清华大学出版社,2001
[9]郑凤翼、郑丹丹.《PLC控制系统》[J].北京.人名邮电出版社,2006
[10]王阿根.《电气可编程控制原理与应用》[J].北京.清华大学出版社,2007
[11]王伟.《可编程序控制器的使用和维护》[J].北京.化学工业出版社,2005
[12]陈立定.《电气控制与编程控制器》[J].广州.华南理工大学出版社,2001
[13]吴舰.《基于PLC技术的交通信号灯控制与设计》[J].商场现代化2005
[14]郭健.《基于PLC交通绿波带系统设计》[J].邢台职业技术学院学报
[15]殷兴光.《基于PLC的交通信号灯PLC控制》[J].职业教育研究，2005
指导教师意见
指导教师签名：
年月日
毕业设计（论文）学生申请答辩表
课题名称
基于PLC交通灯控制系统
指导教师（职称）
讲师
申请理由
学生所在系部
电气信息系
专业班级
自动化1班
学号
0915026120
学生签名：
日期：
毕业设计（论文）指导教师评审表
序号
评分项目（理工科、管理类）
评分项目（文科）
满分
评分
1
工作量
外文翻译
15
2
文献阅读与外文翻译
文献阅读与文献综述
10
3
技术水平与实际能力
创新能力与学术水平
25
4
研究成果基础理论与专业知识
论证能力
25
5
文字表达
文字表达
10
6
学习态度与规范要求
学习态度与规范要求
15
总分
100
评
语
指导教师签名：
另附《毕业设计（论文）指导记录册》年月日
4
毕业设计（论文）评阅人评审表
学生姓名
陆小凡
专业班级
09自动02
学号
0915026120
设计（论文）题目
基于PLC交通灯控制系统
评阅人
评阅人职称
序号
评分项目（理工科、管理类）
评分项目（文科）
满分
评分
1
工作量
外文翻译
15
2
文献阅读与外文翻译
文献阅读与文献综述
10
3
技术水平与实际能力
创新能力与学术水平
25
4
研究成果基础理论与专业知识
论证能力
25
5
文字表达
文字表达
10
6
学习态度与规范要求
学习态度与规范要求
15
总分
100
评
语
评阅人签名：
年月日
毕业设计（论文）答辩表
学生姓名
陆小凡
专业班级
09自动化01
学号
0915026120
设计（论文）题目
基于PLC交通灯控制系统
序号
评审项目
指标
满分
评分
1
报告内容
思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论有应用价值。
40
2
报告过程
准备工作充分,时间符合要求。
10
3
创新
对前人工作有改进或突破，或有独特见解。
10
4
答辩
回答问题有理论依据，基本概念清楚。
主要问题回答准确，深入。
40
总分
100
答
辩
组
评
语
答辩组组长（签字）：
年月日
答辩
委员会
意见
答辩委员会负责人（签字）：
年月日
毕业设计（论文）答辩记录表
学生姓名
陆小凡
专业班级
09自动化01
学号
0915026120
设计（论文）题目
基于PLC交通灯控制系统
答辩时间
2013.6.2
答辩地点
答辩委员会名单
问题1
提问人：
问题：
回答（要点）：
问题2
提问人：
问题：
回答（要点）：
问题3
提问人：
问题：
回答（要点）：
记录人签名
（不足加附页）
问题4
提问人：
问题：
回答（要点）：
问题5
提问人：
问题：
回答（要点）：
问题6
提问人：
问题：
回答（要点）：
问题7
提问人：
问题：
回答（要点）：
问题8
提问人：
问题：
回答（要点）：
记录人签名
毕业设计（论文）成绩评定总表
学生姓名：
专业班级：
毕业设计（论文）题目：
成绩类别
成绩评定
Ⅰ指导教师评定成绩
Ⅱ评阅人评定成绩
Ⅲ答辩组评定成绩
总评成绩
Ⅰ×40%+Ⅱ×20%+Ⅲ×40%
评定等级
注：
成绩评定由指导教师、评阅人和答辩组分别给分（以百分记），最后按“优（90--100）”、“良（80--89）”、“中（70--79）”、“及格（60--69）”、“不及格（60以下）”评定等级。
其中，指导教师评定成绩占40%，评阅人评定成绩占20%，答辩组评定成绩占40%。
毕业设计（论文）
基于PLC交通灯控制系统
学生姓名：
陆小凡
学号：
0915026120
所在系部：
电气信息系
专业班级：
自动化1班
指导教师：
权轶
日期：
2013年6月
摘 要
现在社会，交通工具越来越多，从古代的“11路公交车”到后来的马、马车以及近代的人力车、自行车、汽车、摩托车等越来越多的交通工具出现。
在近代交通工具有单还不多，但在现在社会车辆越来越多，例如美国被称为汽车上的国家、印度被称为三轮车上的国家，中国随着社会的发展，经济水平的不断提高，老百姓水平的不断提高，汽车这一社会产物已经悄然而然的进入了千家万户，它不再是富人的消费品，而成为普通老百姓家庭生活的一部分，这个时候在道路上自然而然得拥挤起来，单单靠交警叔叔的指挥已不能完成这一复杂的变化，更何况在风雨、大雪、沙尘等不良天气下交警叔叔的工作带来更大的不便，这个时候交通灯便上场了，可以采用早期的模拟电路、数字电路或模数混合电路。
近年来随着科技的飞速发展。
单片机、PLC的应用不断地走向深入。
同时带动传统的控制检测技术的不断更新。
可以采用早期的模拟电路、数字电路或模数混合电路。
近年来随着科技的飞速发展。
单片机、PLC的应用不断地走向深入。
同时带动传统的控制检测技术的不断更新。
关键字:
PLC交通灯梯形图
Abstract
Nowthesociety,moreandmoretraffictools,fromtheancient"11roadbus"tothehorse,carriageandmodernhumancar,bicycle,motorcycle,automobile,moreandmorevehicles.Singleisnotinmoderntraffictools,butinthemodernsocietymoreandmorevehicles,suchastheUnitedStatescalledthecaronthecountry,Indiaiscalledatricyclecountry,Chinawiththedevelopmentofsociety,thecontinuousimprovementofeconomiclevel,peoplecontinuetoraisethelevelofthesocialproduct,thecarhasbeenquietlyhoweverenteredthousandsofhouseholds,itisnolongertheconsumergoods,andbecomeapartoftheordinarypeopleoffamilylife,thistimetocomeverynaturallyontheroadcrowded,relyingsolelyonthetrafficpolicecommandhasnotbeenabletocompletethecomplexchange,moreoverthetrafficpoliceinthewindandrain,snow,dustandotheradverseweatherconditionsuncle'sjobtobringgreaterinconvenience,canbeusedearlyanalogcircuits,digitalcircuitsandanalogdigitalmixingcircuit.Inrecentyears,PLCcontinuouslydeepening.Atthesametime,Atthesametime,promotethetraditionalcontroldetectiontechnologyconstantlyupdated.
Keywords:
trafficlightsPLCladderdiagram
前 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。
不同的城市有不同城市的问题，但共性就是混合交通流问题。
在交叉口如何解决混合交通流中的相互影响或彼此的相互影响，就是解决问题的关键！
随着建设的发展，越来越多的新兴城市的出现，使得城市的交通成为了一个绝对主要的问题。
同时随着我国经济的稳步发展，随着城市机动车量的不断增加，人民的生活水平日渐提高，越来越多的汽车进入寻常老百姓的家庭。
许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，再加上政府大力发展的道交、出租车，使得车辆越来越多，这不仅要求道路要越来越宽阔，而且要求有新的交通管理模式和交通规则的出台。
因此，自80年代后期，很多城市纷纷扩建建城市道路，在道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。
然而，随着交通量的快速增长和缺乏对道路的系统研究和控制，加宽道路并没有充分发挥出预期的作用。
而城市道路多十字路口、多交叉的特点，也决定了城市道路的交通状况必然受这种路况的制约。
于是，旧的交通控制系统的弊病和人们越来越高的要求激化了矛盾，使原来不太突出的交通问题被提上了日程。
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多车道城市道路，缓解城区的交通拥堵状况，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。
自动化、智能化技术，比如“电子警察”、自适应交通信号灯以及耗资巨大的交通指挥控制系统等。
随着经济的发展和社会的进步，道路交通已愈来愈成为社会活动的重要组成部分。
对交通的管控能力，也就从一个侧面体现了这个国家对整个社会的管理控制能力，因此各国都很重视用各种高科技手段来强化对交通的管控能力。
简单介绍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，本设计介绍了应用PLC实现十字路口交通信号灯的自动控制。
通过对交通信号灯的控制要求分析，对PLC控制系统进行了软、硬件设计，并通过实验证明该系统简单、经济、运行可靠，具有很高的实用价值。
1PLC的概述
自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。
同时，PLC的功能也不断完善。
随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。
今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
作为离散控的制的首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%～30%。
随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。
但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。
综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。
PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。
它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。
用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。
运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。
PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。
PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。
不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。
PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。
它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。
大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。
把计算结果送给PLC的控制器。
相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。
PLC没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。
一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点（最多可达8000多个I/O）。
如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。
PLC由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。
近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。
随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增头。
通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。
实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。
在可以预见的将来，PLC产业一定会有一个美好的未来
1.1.PLC的产生
20世纪20年代起，人们把各种继电器。
定时器。
接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是大家所熟悉的传统继电接触器控制系统.由于它结构简单。
容易掌握。
价格便宜，在一定范围内能满足控制要求，因而使用面甚广，在工业控制领域中一直占主导地位.但是继电接触器控制系统有明显的缺点：
设备体积大，可靠性差，动作速度慢，功能少，难与实现较复杂的控制，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，当生产工艺或对象改变时，原有的接线和控制盘就要更换，所以通用性和灵活性较差。
20世纪60年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，各生产厂家的汽车型号不断更新，它必然要求生产线的控制系统亦随之
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