十字路口交通信号灯控制 毕业论文.docx

1、技术学院机制工艺系机械设计与制造专业_ 级毕业设计（论文）题 目:十字路口交通信号灯控制姓名学号指导教师（签名）2010年11月20日毕业设计任务书设计题目十字路口交通信号灯控制学生姓名 系别机制工艺系专业 机械设计与制造班级指导教师姓名职称高级讲师 课题来源实践任务书下达时间2010. 9. 20教学科主任签字1、毕业设计主要内容(1)设计一个十字路口交通信号灯的控制系统。(2 )完成交通灯控制系统的软件和硬件的设计。(3)设计出具有应急强通功能的智能系统的梯形图和程序。2、毕业设计的主要技术指标(1)在本设计当中，采用了日本欧姆龙系列的PLC。(2 )选用C28P CPU类型的PLC,已满

2、足输入输出点数。3、毕业设计基本要求(1)按计划定期反馈设计进度，接受指导老师的检查与指导。(2)完成全部设计内容。(3)按要求打印，装订，设计正本、完成毕业答辩。4、应收集的文献资料1、王兆明等编电气控制与PLC技术清华大学出版社2005年2、曹辉等编 可编程序控制器系统原理及应用电子工业出版社2003年3、程周等编 电气控制与PLC原理及应用电子工业出版社2003年4、刘敏 可编程序控制器技术M机械工业出版社2000年5、郭宗仁等编 可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术人民邮电出版社2003年5、进度计划序号毕业设计阶段性工作及成果时间安排1布置毕业设计任务书2010.09.202资料

3、准备，理解设计要求2010.09.2010.113完成毕业设计初稿2010.10.11 10.204指导老师讲评，实验室验证2010.10.2010.255完成正稿，毕业答辩2010.10.2511.20毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人慎重承诺：我所撰写的设计（论文）十字路口交通信号灯控制是在老师 的指导下自主完成，没有剽窃或抄袭他人的论文或成果。如有剽窃、 抄袭，本人愿意为由此引起的后果承担相应责任。毕业论文（设计）的研究成果归属学校所有。学生（签名）：2010年11月25日【摘要】自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开 始多种多样，从而使交通灯显得更加智

4、能化。尤其是近几年来，随着电子与计算机 技术的飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子设计自动化也已 经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段，现在，交通控制更是趋向智能化方 向发展，LED交通信号灯在持续发光、雨淋、灰尘等恶劣的气候条件下，仍然能保持 较好的工作性能，而且价格更低廉。本文主要通过欧姆龙PLC控制交通红绿灯，从 应用的角度出发，力求通俗易懂，使PLC控制技术更容易掌握关键词PLC智能交通灯指令系统JL. 1刖 舌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

5、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。随着城市机动车量的不断增加，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，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高 速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 速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。 而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道 路与普通道路耦合处交通状况的制约。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城市高速道路，缓解主干道与匝道

6、、城区同周边地区的交通 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。根据交通灯工艺控制要求与特点，我们采用了欧姆龙PLCo欧姆龙PLC有小型化、 高速度、高性能等特点，可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备, 有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方 便地联网通信。本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控 制。本系统采用PLC是基于以下四个原因：PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万小时以上；编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现；抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰

7、日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定, 我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC；近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，使得实际应用成为可能。一.绪 论8（-）交通信号灯的作用与研究意义（-）城市智能交通系统的发展二.可编程序控制器的概述10（一）可编程序控制器的定义（二）可编程序控制器的组成（三）可编程序控制器的控制功能（四）可编程序控制器的主要特点（五）可编程序控制器的产生及发展三.系统方案的设计17（一）交通灯的硬件设计171.交通灯控制系统的电气原理图2.交通灯控制系统的PCB板图3.PLC的I/O分配（二）可编控制器的原理231.可编程序控制器（PLC）的工作原理2.

8、统计输入、输出点数并选择PLC型号3.分配PLC的输入/输出端子4.交通信号灯控制系统功能表图5.交通信号灯的控制系统梯形图6.将梯形图转换成指令表程序（三）梯形图的设计与编程方法291.控制要求2.统计输入、输出点数并选择PLC型号3.分配PLC的输入/输出端子4.交通信号灯控制系统功能表图5.交通信号灯的控制系统梯形图6.将梯形图转换成指令表程序四.设计总结39谢辞39(-)本课题研究的目的和意义随着我国交通事业的迅速发展，各种公交、运输汽车和汽车进入家庭的步伐加 快使得城市的汽车数量逐年增加，城市道路交通堵塞、拥挤问题显得越来越突出， 交通在许多城市已经成为“瓶颈”问题。在马路上经常会看

9、到这种现象：如果一辆汽车发生故障，则该条线路将陷入瘫 痪；一但某个路口的信号灯出现故障，就有可能在此路口塞车。交通发展的状况是衡量一个国家现代化程度的重要标志之一，从经济的发展形 式看，我国的经济增长速度比主要工业发达国家年平均增长速度都要高，随着我国 现代化发展的进程，经济必将持续增长，其增长的速度继续在世界处于领先地位， 高速度的持续经济发展，必然带来严重的运输和交通问题。车如水、人如潮，这是我国城市交通的真实写照。人员和物资的流通量猛烈的 增长，使得交通车辆的拥挤问题明显得暴露了出来。要解决交通拥挤的状况，道路 的建设、拓宽和增加车行道固然重要，而现代化交通控制系统的建设，却可大幅度 的

10、提高现有道路的利用率，其重大的经济效益和社会效益是不可言语的。目前绝大部分的交通的时间都是单一的、固定的，不管是车流高峰还是低谷， 红绿灯的时间都是固定不变的；还有一些交通灯只是能够按照固定的时间来划分高 峰和低谷，简单地进行时间段的调整，这比起以前的交通灯是有所进步。但是控制 起来不够灵活，还不能解决相对拥挤、混乱的交通次序。本文的设计正是针对这个 弊端进行了改进，根据实时的车流量对个路口的红绿灯进行调整，大大加强了其灵 活性和实时性，真正实现了智能的交通灯控制。(-)城市智能交通系统的发展现状1.智能交通系统的基本概念智能交通系统也称为ITS；目前世界上对智能交通系统尚没有统一的定义，其大

11、 体的含义是将先进的计算机技术、信息技术、数据通讯技术、人工智能及电子自动 控制技术等有效地综合运用于整个交通管理系统，将人、路、车有机的结合起来， 以达到最佳的和谐统一，从而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、 准确、高效的交通运输综合管理系统。2.智能交通的发展简史ITS的研究始于上世纪70年代，由于信息处理技术的不成熟曾一度陷入低谷。 在80年代中期后，随着信息处理技术的发展，许多国家对智能交通系统的研究投入 了大量的人力和物力。并建立以美、日和欧洲为代表的三大研究中心。美国对ITS的研究起步较晚，但由于投入较多，目前已处于该领域的领先水平。出 现了很多庞大的连续开发计划。19

12、91年，开始对ITS研究进行投资，仅1994年至 1995年就确定了 104项目研究，并成立了专门组织，着手制定ITS的研究计划，到 1997年投资近7亿美元；1998年6月9日美国前总统克林顿签署了 “面向21世纪 运输权益法案” o该法案的确定为美国公路系统的继续发展和重建带来了创记录的 投资。欧洲在ITS的研究方面采取整个欧洲一体化的方针，由政府、企业和个人三方 面共同出资进行智能化交通系统的研究，著名的项目有PR0METHEU和DRIVE等。 日本从70年代就开始了对汽车交通综合控制系统的研究，并成立了全国性的推进组 织，是ITS进行研究最早、实用化程度最高的国家。目前已建立了较为完备

13、的交通 控制、信息服务等综合体系，并基本完成了覆盖全国的电子地图的绘制工作。3.我国的ITS的建设现状我国ITS的研究和推进还处于起步阶段，但ITS作为跨世纪经济点和交通系统 的建设必然选择的重要性巳得到国家相关部门的高度重视,1995年中国国家技术监 督局IS0/IC204为交通部门正式批准成立了 IS0/IC204中国委员会，该委员会把推 进中国ITS标准化为主要任务，1997年在北京召开ITS发展趋势国际学术研讨会。 1998年交通部正式批复成立交通智能运输系统工程研究中心(ITSC)o加快了对ITS 领域的研究步伐，北京、上海、沈阳等大城市陆续从国外引进了一些较为先进的城 市交通控制、

14、道路监控系统；我国也自行组织开发了实时自适应城市交通控制系统 HT-UTCS,上海交通大学与上海交警总队合作开发的SUTS系统等；并且从2000年起 在全国6个城市实施以实现城市交通智能控制为主要内容的“畅通工程”，并逐步 推广到全国。可编程序控制器的概述(-)可编程控制器的定义可编程序控制器Programmable Controller简称PC,为不致与个人计算机 Personal Computer混淆，常称可编程序控制器为PLC。可编程控制器在不断地发展，对它的定义也不是一成不变的。1982年7月国际电 工委员会(IEC)颁布的可编程序控制器标准草案第三稿中对可编程序控制器的定义 为“可编

15、程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设 计，它采用可编程序的存储器用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计 数和运算操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械 和生产过程。可编程序控制器及其相关设备都按易于与工业系统联成一个整体，易 于扩充其功能的原则设计”。可编程序控制器是一种可存储程序的控制装置，其控制功能是通过执行程序来 实现的，只要更改程序，便可满足不同的控制要求。PLC可直接适用于工业环境，直 接控制生产机械和生产过程，是新一代的工业控制装置。(-)可编程序控制器的基本结构(1)中央处理器(CPU)中央处理器是PLC的“大脑”，它一般是由控制电路、运算器和寄存器组成， 这些电路一般都集成在一块芯片上。CPU通过地址总线、数据总线和控制总线与存储 器单元、输入/输出(I/O)接口电路连接。可编程控制器的结构如图2-1所示：(2)存储器(Memory)存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来存放系统程序、用户程序、逻辑变 量和其他一