交通灯 2.docx

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交通灯2

十字路口交通灯PLC控制系统

姓名

班别

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。

关键词：

PLC控制器、红绿灯控制、FX2N编程器

FX2N型可编程控制器

三菱系列FX2NPLC具有可靠性高，抗干扰能力强等优点，可以组成能满足各种控制要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。

PLC还具有功能强，适应面广的特点。

今天的PLC已经开始用于闭环控制，不仅如此，随着其扩展能力和通信能力的发展，不仅在交通灯中控制自如，它也越来越多地应用到了复杂的分布式控制系统中。

由PLC控制十字路口的指示灯,维护方便,可按需要随意修改指示灯亮的时间,更是体现了城市管理工作的现代化。

PLC用于对交通信号灯的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，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“信号灯进行精确控制，特别对于多岔路口的控制可方便地实现。

目前大多数品牌的PLC内部均配有实时时钟，通过编程控制可对信号灯实施全天候无人化管理。

由于PLC本身具有通讯联网功能，所以将同一条路上的信号灯组成一局域网功进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。

城市交通灯控制采用PLC比传统的采用电子线路和继电器具有可靠性高、维护方便、使用简单、通用性强等特点，PLC还可以联成网络，根据实测各十字路口之间的距离、车流量和车速等，合理确定各路口信号灯之间的时差，把N台PLC联网到一台控制电脑上，以方便操作、管理和监控，从而极大地提高城市道路交通管理能力。

用PLC控制十字路口的指示灯，维护方便，可按需要随意修改指示灯亮的时间，更体现了城市管理工作的现代话。

第一章交通信号控制系统

十字路口交通灯控制实际情况

　南北主干道直行绿35S直行黄闪5S右转绿15S右转黄闪5S左转绿15S左转黄闪5S

　东西人行道红40S绿15S绿闪5S

　东西主干道红60S

一个周期2分钟，每个周期各个方向只通行一次。

循环控制方式

　交通灯变化顺序表（单循环周期120秒）

1）南北向（列）和东西向（行）主干道均设有直行绿灯35S，，右行绿灯15S，右转黄灯闪5S，人行道绿灯15S，直行黄灯闪亮5S和人行道绿灯闪5S，左行绿灯15S，左转黄灯闪5S，红灯60S。

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，右转绿灯，右转绿灯闪，人行道点亮绿灯，直行黄灯闪亮和人行道绿灯闪，左转绿灯，左转黄灯；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右转绿灯，右转绿灯闪，人行道点亮绿灯，人行道绿灯闪和直行绿灯闪，左转绿灯，左转黄灯。

2）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。

第二章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）

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：

⑴南北向（列）和东西向（行）主干道均设有绿灯35S，黄灯闪亮5S（亮0.5灭0.5）,红灯20S。

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，黄灯闪亮。

⑵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。

⑶控制要求

自动控制

1）自动控制和手动控制（急车强通）；

2）按下启动按钮，南北直行设置、左转、右转、行人和东西左转、行人亮红灯，东西直行、右转亮绿灯，保持15秒，执行下一步；

3）南北直行、左转、右转、行人和东西左转、行人亮红灯，东西右转黄灯闪烁（周期1秒），东西直行绿灯，保持5秒，执行下一步；

4）南北直行、左转、右转、行人和东西左转、右转亮红灯，东西直行、行人绿灯，保持15秒，执行下一步；

5）南北直行、左转、右转、行人和东西左转、右转亮红灯，东西直行黄灯闪烁（周期1秒），东西行人绿灯闪烁，保持5秒，执行下一步；

6）东西直行、左转、右转、行人和南北左转、行人亮红灯，南北直行、右转亮绿灯，保持15秒，执行下一步；

7）东西直行、左转、右转、行人和南北左转、行人亮红灯，南北直行绿灯南北右转黄灯闪烁（周期1秒），保持5秒，执行下一步；

8）东西直行、左转、右转、行人和南北左转、右转亮红灯，南北直行、行人亮绿灯，保持15秒，执行下一步；

9）东西直行、左转、右转、行人和南北左转、右转亮红灯，南北直行黄灯闪烁（周期1秒），南北行人绿灯闪烁，保持5秒，执行下一步；

10）东西直行、右转、行人和南北直行、右转、行人亮红灯，东西左转和南北左转亮绿灯，保持15秒，执行下一步；

11）东西直行、右转、行人和南北直行、右转、行人亮红灯，南北左转、东西左转黄灯闪烁（周期1秒）保持5秒，循环

第三章可编程控制器程序设计

程序设计

梯形图编程是目前使用最为广泛、最受电气技术人员的欢迎的一种编程语言，具有简单、直观、易学易懂的特点。

采用常开接点、常闭接点构成组合逻辑电路驱动各类软器件线圈或者功能指令块实现一定的逻辑运算、算术运算或数据的传送、变换与外部输出等功能。

红绿灯控制系统符号表

红绿灯控制系统符号表

序号

名称

软元件编号

注释

1

晚上标志继电器

M1

M1为“1”时为晚上

2

自动标志继电器

M0

M0为“1”时为自动状态

3

初始状态继电器

S0

上电或改变时状态为“1”

4

自动初始步

S1

SA1处于自动位置

5

手动初始步

S2

SA1处于手动位置

6

白天状态初始步

S10

自动状态白天时的初始步

7

晚上状态继电器

S40

黄灯闪烁

8

东西方向强制通行

S50

东西绿灯，南北红灯

9

南北方向强制通行

S60

南北绿灯，东西红灯

I/O分配表

输入

功能

输出

功能

SA1

手动/自动

XO

HL1、HL2、HL3、HL4

南北人行道绿灯

Y0

SA2

东西/南北

X1

HL5、HL6、HL7、HL8

南北人行道红灯

Y1

HL9、HL10、HL11、HL12

东西人行道绿灯

Y2

HL13、HL14、HL15、HL16

东西人行道红灯

Y3

HL17、HL18

南北直行红灯

Y4

HL19、HL20

南北直行黄灯

Y5

HL21、HL22

南北直行绿灯

Y6

HL23、HL24

南北左转红灯

Y7

HL25、HL26

南北左转黄灯

Y10

HL27、HL28

南北左转绿灯

Y11

HL29、HL30

南北右转红灯

Y12

HL31、HL3

南北右转黄灯

Y13

HL33、HL34

南北右转绿灯

Y14

HL35、HL36

东西直行红灯

Y15

HL37、HL38

东西直行黄灯

Y16

HL39、HL40

东西直行绿灯

Y17

HL41、HL42

东西左转红灯

Y20

HL43、HL44

东西左转黄灯

Y21

HL45、HL46

东西左转绿灯

Y22

HL47、HL48

东西右转红灯

Y23

HL49、HL50

东西右转黄灯

Y24

HL51、HL52

东西右转绿灯

Y25

梯形图的组成

1.白天和晚上的时间段的判断，利用PLC内部特殊数据寄存器D8015与K6和K23做比较，D8015以存储为当前PLC的内置时钟的时钟值（0~23），当前D8015小于K6或大于等于K23时，M1工作表示系统处于晚上。

2.自动状态标志继电器

3.初始化程序

4.状态选择程序

0STLS0

1

X000

*<自动>

SETS1

4

X000

*<手动>

SETS2

7STLS1

8

M1

*<晚上>

SETS40

11

M1

*<白天>

SETS10

*<白天>

14STLS10

15

M8000

*<东西方向>

SETS20

18

M8000

*<南北方向>

SETS30

21STLS2

22

X001

*<东西方向>

SETS50

25

X001

*<南北方向>

SETS60

28STLS28

29STLS38

30SETS10

5.手动状态控制程序

6.程序框图

十字路口交通灯模拟控制状态时序图

（见附录一）

十字路口交通灯模拟控制状态流程图

（见附录二）

梯形图

（见附录三）

指令表

0LD

5OR>=D8015K23

10OUTM1

11LDPS20

13ORPM1

15SETM0

16LDPX000

X000=自动/手动

18ORPM1

20RSTM0

21LDM8002

22ORPX000

X000=自动/手动

24ORPX001

X001=强制通行方向选择

26ORFX001

X001=强制通行方向选择

28ORFX000

X000=自动/手动

30ORPM1

32ORFM1

34SETS0

36ZRSTS10S60

41ZRSTY000Y025

Y000=南北人行道绿灯

Y025=东西右转绿灯

46STLS0

47LDIX000

X000=自动/手动

48SETS1

50LDX000

X000=自动/手动

51SETS2

53STLS1

54LDM1

55SETS40

57LDIM1

58SETS10

60STLS10

61LDM8000

62SETS20

64LDM8000

65SETS30

67STLS2

68LDIX001

X001=强制通行方向选择

69SETS50

71LDX001

X001=强制通行方向选择

72SETS60

74STLS20

75OUTY017

Y017=东西直行绿灯

76OUTY025

Y025=东西右转绿灯

77OUTY020

Y020=东西左转红灯

78OUTY003

Y003=东西人行道红灯

79OUTT0K150

82ANDT0

83SETS21

85STLS21

86OUTY017

Y017=东西直行绿灯

87OUTY003

Y003=东西人行道红灯

88OUTY020

Y020=东西左转红灯

89MPS

90ANDM8013

91OUTY024

Y024=东西右转黄灯

92MPP

93OUTT2K50

96ANDT2

97SETS22

99STLS22

100OUTY017

Y017=东西直行绿灯

101OUTY002

Y002=东西人行道绿灯

102OUTY020

Y020=东西左转红灯

103OUTY023

Y023=东西右转红灯

104OUTT4K150

107ANDT4

108SETS23

110STLS23

111OUTY020

Y020=东西左转红灯

112OUTY023

Y023=东西右转红灯

113MPS

114ANDM8013

115OUTY016

Y016=东西直行黄灯

116OUTY002

Y002=东西人行道绿灯

117MPP

118OUTT6K50

121ANDT6

122SETS24

124STLS24

125OUTY015

Y015=东西直行红灯

126OUTY022

Y022=东西左转绿灯

127OUTY023

Y023=东西右转红灯

128OUTY003

Y003=东西人行道红灯

129OUTT8K150

132ANDT8

133SETS25

135STLS25

136OUTY015

Y015=东西直行红灯

137OUTY023

Y023=东西右转红灯

138OUTY003

Y003=东西人行道红灯

139MPS

140ANDM8013

141OUTY021

Y021=东西左转黄灯

142MPP

143OUTT10K50

146ANDT10

147SETS26

149STLS26

150OUTY015

Y015=东西直行红灯

151OUTY023

Y023=东西右转红灯

152OUTY003

Y003=东西人行道红灯

153OUTY020

Y020=东西左转红灯

154OUTT12K600

157ANDT12

158SETS28

160STLS30

161OUTY004

Y004=南北直行红灯

162OUTY007

Y007=南北左转红灯

163OUTY012

Y012=南北右转红灯

164OUTY001

Y001=南北人行道红灯

165OUTT1K600

168ANDT1

169SETS31

171STLS31

172OUTY006

Y006=南北直行绿灯

173OUTY014

Y014=南北右转绿灯

174OUTY007

Y007=南北左转红灯

175OUTY001

Y001=南北人行道红灯

176OUTT3K150

179ANDT3

180SETS32

182STLS32

183OUTY007

Y007=南北左转红灯

184OUTY001

Y001=南北人行道红灯

185OUTY006

Y006=南北直行绿灯

186MPS

187ANDM8013

188OUTY013

Y013=南北右转黄灯

189MPP

190OUTT5K50

193ANDT5

194SETS33

196STLS33

197OUTY007

Y007=南北左转红灯

198OUTY012

Y012=南北右转红灯

199OUTY006

Y006=南北直行绿灯

200OUTY000

Y000=南北人行道绿灯

201OUTT7K150

204ANDT7

205SETS34

207STLS34

208OUTY007

Y007=南北左转红灯

209OUTY012

Y012=南北右转红灯

210MPS

211ANDM8013

212OUTY005

Y005=南北直行黄灯

213OUTY000

Y000=南北人行道绿灯

214MPP

215OUTT9K50

218ANDT9

219SETS35

221STLS35

222OUTY004

Y004=南北直行红灯

223OUTY012

Y012=南北右转红灯

224OUTY001

Y001=南北人行道红灯

225OUTY011

Y011=南北左转绿灯

226OUTT11K150

229ANDT11

230SETS36

232STLS36

233OUTY004

Y004=南北直行红灯

234OUTY012

Y012=南北右转红灯

235OUTY001

Y001=南北人行道红灯

236MPS

237ANDM8013

238OUTY010

Y010=南北左转黄灯

239MPP

240OUTT13K50

243ANDT13

244SETS38

246STLS28

247STLS38

248SETS10

250STLS40

251OUTY005

Y005=南北直行黄灯

252OUTY010

Y010=南北左转黄灯

253OUTY013

Y013=南北右转黄灯

254MPS

255ANDM8000

256OUTY016

Y016=东西直行黄灯

257OUTY021

Y021=东西左转黄灯

258OUTY024

Y024=东西右转黄灯

259MRD

260ANDM8000

261OUTT0K5

264MPP

265ANDT0

266SETS41

268STLS41

269OUTT1K5

272ANDT1

273SETS40

275STLS50

276OUTY017

Y017=东西直行绿灯

277OUTY022

Y022=东西左转绿灯

278OUTY025

Y025=东西右转绿灯

279ANDM8000

280OUTY004

Y004=南北直行红灯

281OUTY007

Y007=南北左转红灯

282OUTY012

Y012=南北右转红灯

283STLS60

284OUTY015

Y015=东西直行红灯

285OUTY020

Y020=东西左转红灯

286OUTY023

Y023=东西右转红灯

287ANDM8000

288OUTY006

Y006=南北直行绿灯

289OUTY011

Y011=南北左转绿灯

290OUTY014

Y014=南北右转绿灯

291RET

292EN

第四章总结

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。

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。

2）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。

调试错误与修改方法

经过设计，想一次性把程序完成是不容易的，在调试中就出现了不少的错误。

由于我们是使用三菱手持编程器输入程序的，所以在第一次输入时，由于程序比较长，其中有些地方指令表输入错误，因此程序基本无法实现其功能。

程序运行不正确，在手持编程器很难发现问题出在哪里，只好再看一遍梯形图，但是早不到问题在哪里，最后经过讨论认为是指令表抄错了，于是在着电脑上转换出来的指令表重新输入一次，这一次我们很小心，最后终于可以实现其本功能了。

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东西。

收获与体会

经过一个多月的艰苦奋斗，设计成果终于要出来了，我才松了一口气，俗话说：

“万事开头难。

”这话一点也不假，回想当初确定这个，还是挺茫然的。

不知怎下手。

最后采用了先采集资料、进行实际考察后设计的方法。

查找资料也是一件繁琐的事情，虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资料也不是一件容易的事，需要耐心查找。

好了终于到了设计的时候了，花了整整十几天，终于完成了设计，不过调试的时候却发现结果和想的有所不同，通过监控和修改才得出了需要的设计。

这次的设计让我们增长了实践技能，还增加了有关交通知识，这些对于我们真是受益匪浅。

最后，我们觉得，不见风雨，怎么能见彩虹呢？

我把体会用十个字概括：

天下无难事，只怕有心人

一次又一次的学习，探索又，我们慢慢地在体会，研究和感悟，终于开始领会到将近成功的那一份喜悦，从撰写开报告，查找资料，程序设计，到整理每一个次的调试，我们学会了细心和耐心，也品尝到了酸、甜、苦、辣，无数的成功与失败更加肯定了我们的研究成果。

兴趣是自发形成的，而默契是慢慢培养出来的。

当前的社会，科技迅速发展，知识更新速度大大加快，只有我们共同去探索，用自己的双手去征服每一片天空，用我们新的力量去打造一片创新的领域。

谢谢

主要参考文献

1、PLC编程100例/肖峰，贺哲荣主编——北京：

中国电力出版社，2009

2、可编程序控制器及其应用/王国海主编——2版——北京：

中国劳动社会保障出版社，2007

3、可编程序控制器及编程实例/王全友，夏国宏主编——北京：

机械工业出版社，2009.11

附录一：

控制状态时序图

运行

南北直行

南北右转

35s

5s

15s

5s

南北人行道

15s

5s

南北左转

15s

5s

东西直行

东西右转东西人行道

35s

5s

15s

15s

5s

5s

东西左转

5s

15s

附录二控制状态流程图

__X0

S0

X0

__

S1

自动

S2

手动

M1M1

__

S10白天

东西南北

M8000M8000

S40

X1X1

S50S60

S20

Y17

Y25

Y20

Y3

S30

Y4

Y7

Y12

Y1

0.5秒

S41

15秒60秒

0.5秒

S21Y17

Y20

Y3

Y24

S31Y6