基于三菱PLC交通灯控制设计汇总.docx

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基于三菱PLC交通灯控制设计汇总

基于三菱PLC交通灯控制设计说明书

题目：

手动交通灯控制

指导老师：

xxx

学生姓名：

xxx

学号：

xxx

所属院系：

机械工程学院

专业：

机械工程

班级：

xxx

完成日期：

xxx

机械工程学院

2017年03月

目录

摘要····································································3

第一章PLC控制交通灯系统···········································4

1.1十字路口交通灯控制实际况·······································4

1.2结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验···················4

1.3交通灯控制流程图············································5第二章交通灯硬件设计················································6

2.1硬件及外围元器件的选择··········································62.2PLC外部接线图的设计············································6

2.3交通灯的保护措施··················································7

2.4干扰的来源·························································8

2.5抗干扰措施·····················································9

第三章交通灯控制程序设计··········································9

3.1控制程序梯形图··················································9

3.2程序设计指令表···················································13

3.3程序仿真过程················································15第四章设计总结·······················································17

4.1难点分析···························································17

4.2调试错误与修改方法·············································18

总结心得·····························································19

摘要

据不完全统计，目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制（不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯的情况），这样必然产生如下弊端:

当某条路段的车流量很大时却要等待红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯，这种多等少的尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成的，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一种浪费。

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。

同时，PLC本身还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。

第一章PLC控制交通灯系统

1.1十字路口交通灯控制实际情况

南北方向绿十秒红十三秒黄三秒

东西方向绿十秒红十三秒黄三秒

注：

以上这些都是基本设定值，可根据实际需要调整红绿灯的时间。

且设计为单行道循环控制方式

交通灯变化顺序表（基本单循环周期26秒）

南北方向和东西方向均设有直行绿灯10秒，黄灯闪烁3秒，红灯10秒。

当南北主干道红灯点亮时，东西主干道依次点亮主干道绿灯和主干道黄灯。

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和黄灯。

1.2结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验

在PLC交通灯模拟块中，主干道东西南北每面都有3个控制点，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）

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，

1.南北向（列）和东西向（行）主干道均设有绿灯10S，黄灯3S（亮2秒，灭1秒）和红灯13S。

当南北主干道红灯点亮时，东西住干道应依次点亮绿灯，黄灯闪亮，反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮绿灯，黄灯闪。

2.除此以外还另设了一个功能，使用下降沿和脉冲开关。

实现交通管理员可根据不同时间段道路交通流量的实际情况，同时调节两个方向红绿的点亮时间。

按下东西方向的脉冲开关并松开，则东西方向的绿灯时间增加1秒，同时南北方向红灯时间增加1秒，黄灯时间不改变；反之，按下南北方向的脉冲开关并松开，则南北方向绿灯时间增加1秒，同时东西方向红灯时间增加1秒，而黄灯方向的时间不改变。

1.3十字路口交通灯流程图

次道黄灯闪2s，主道红灯

次道绿灯增加或减少1s，主道红灯

主道黄灯闪3s，次道红灯

主道绿灯增加或减少1s，次道红灯

等待10s，主次道状态不变

启动

主道绿灯亮，

次道红灯亮

结束

第二章PLC交通灯硬件设计

2.1交通灯硬件及外围元器件的选择

根据信号灯的要求，所有器件有：

三菱FX系列PLC，启动按钮SB1，停止按钮SB2，红黄绿色信号灯各2个，各种传感器以及若干导线。

2.2PLC外部接线图的设计

输入，输出接口连线如下图所示：

100ms:

T37～T63,T101～T255

表2-1PLC输入输出端口分配

输入信号

定时/计数元件

输出信号

名称

代号

输入点编号

名称

代号

输出点编号

工作按钮

SB1

I0.0

T33：

主道红灯工作13s

报警灯

L0

Q0.0

T97：

主道黄灯工作3s

主道绿灯

L1

Q0.1

T98:

次道绿灯工作10s

次道绿灯

L2

Q0.2

T99：

次道黄灯闪烁3s

主道黄灯

L3

Q0.3

T100：

次道红灯工作13s

次道黄灯

L4

Q0.4

主道红灯

L5

Q0.5

次道红灯

L6

Q0.6

行人按钮

SB2

I0.1

T35:

延时1s

行人按钮

SB3

I0.2

T36：

延迟1s

检测触点

SB4

I0.3

T37:

计时10min

C20：

次道车流量计数

检测触点

SB5

I0.4

T38:

计时10min

C21：

次道车流量计数

交通灯接线图

2.3交通灯保护措施

感应线圈（电感式传感器）电感式传感器其主要部件是埋设在公路下十几厘米深处的环状绝缘电线（特别适合新铺道路，可用混凝土直接预埋，老路则需开挖再埋）。

当有高频电流通过电感时，公路面上就会形成如图

中虚线所形成的高频磁场。

当汽车进入这一高频磁场区时，汽车就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少。

当汽车正好在该感应线圈的上方时，该感应线圈的电感减到最小值。

当汽车离开这高频磁场区时，该感应线圈电感逐渐复原到初始状态。

由于电感变化该感应线圈中流动的高频电流的振幅（本论文所涉及的检测工作方式）和相位发生变化，因此，在环的始端连接上检测相位或振幅变化的检测就可得到汽车通过的电信号。

若将环状绝缘电线作为振荡电路的一部分，则只要检测振荡频率的变化即可知道汽车的存在和通过。

电感式传感器的高频电流频率为60kHz，尺寸为2×3m，电感约为100μH.这种传感器可检测的电感率在0.3％以上。

电感式传感器安装在公路下面，从交通安全和美观考虑,它是理想的传感器。

传感器最好选用防潮性能好的原材料。

检测汽车存在的具体实现是在感应线圈的始端连接上检测电感电流变化的检测器,并将之转化为标准脉冲电压输出。

其具体电路图由三部分组成:

信号源部分、检测部分、比较鉴别部。

传感器的铺设

车辆计数是智能控制的关键，为防止车辆出现漏检的现象，环状绝缘电线在地下的铺设我们设采取在每个车行道上中的出口地（停车线处）以及在离出口地一定远的进口的地方各铺设一个相同的传感器，方案以典型的十子路口为例，同一股道上的两传感器相距的距离为该股道正常运行时所允许的最长停车车龙为好。

2.4干扰的来源

所谓干扰，就是有用信号以外的噪音或造成恶劣影响的变化部分的总称。

干扰源有的在设备内部，有的在设备外部。

1.外部干扰有：

电台及雷达发射的电磁波；太阳及其它天体辐射的电磁波；气象条件、空中雷电、气温、湿度、地磁场影响；周围电气装置如高压输电线、汽车、日光灯、家用电器发出的电或磁的干扰；电机、接触器的启停和通断；供电电源的波动；各接地点间的点位差等。

2.内部干扰有：

信号线互相之间的串扰；多点接地造成的电位差；寄生振荡；元件热噪音、触点电势的影响；馈电系统电压或电流突变引起的浪涌干扰；相邻回路之间的耦合；数字地和摸拟地的影响等。

在实际工作环境中，干扰总是客观存在的。

内部干扰与系统结构有关，它可以通过精心设计，改变结构布局和生产工艺等方法，将内部干扰抑制到工程所允许的程度。

外部干扰是随机的，它与系统结构无关，因而难以对干扰源加以限制，而只能针对不同情况，采用不同的方法来处理。

2.5抗干扰的措施

1.系统总体设计中的抗干扰措施

无论控制系统的规模如何，在总体设计时就应该充分考虑系统的抗干扰措施，尽量提高它的抗干扰能力。

在具体的电路设计上，应注意一下几个方面：

提高系统电平、采用选通脉冲输出、去耦电容、模拟量输入方法、A/D转换器的选用。

2.信号隔离

在信号传输网络中，为了避免形成接地环路引入的电位差，同时也是为了切断干扰噪音的通道，需要将输入和输出的信号与系统本体在电路上分开，我们把这种措施称之为信号隔离。

当然，采取了隔离措施之后，系统的信号传输功能仍应保持不变。

信号可分为开关量（或称数字量）和模拟量两大类型，信号隔离方法很多，主要有：

开关隔离、光电耦合、固态继电器、隔离放大器。

3.光纤传输与传感

第三章控制交通程序设计

3.1程序控制梯形图

3.2程序设计指令表

元器件明细表

元器件

功能

X0

启动按钮

X1

停止按钮

X2