1、 毕业论文（设计）题 目: 基于 PLC 的交通灯控制系统设计系 （部） : 光伏发电系 学科门类 ： 工 科 专 业 ： 光伏发电技术及应用 学 号 ： xxxxxx 姓 名 ： xxxx 指导教师 ： xxxx 20xx 年 xx 月 xx 日摘 要本文介绍了利用三菱 FX2N 系列 PLC 对十字路口交通灯的控制，阐述了控制方案，同时根据十字路口交通灯的控制要求和特点，确定了 PLC 的输入输出分配，设计出梯形图并进行现场调试。 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
2、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】:交通灯、PLC 可编程控制器、可靠性高。AbstractThis paper describes the useof FX2N serie
3、sPLC Mitsubishi control of traffic lightsatacrossroads, andexpoundsthecontrol scheme, while according to the control requirements and characteristics of the crossroads traffic lights,PLC input and output distribution was determined, the ladder diagram is designed and debugging. The appearance of the
4、 traffic signal lamp, make the traffic can be effective control, for ease traffic flow, improve the road capacity,the effect of significantly reducing traffic accidents. In order to achieve traffic management, traffic management, and strive to advanced scientific. With thecontrol system of traffic l
5、ights to achieve the control of programming controller,and the system software, hardware design method, the experiment proves that the system realization is simple, economic, effective in easing traffic congestion, improve traffic capacity. To analyse the current situation and problems of modern cit
6、y traffic control and management, combined with the traffic situation illustrates the working principle of a traffic light control system,gives a simple and practical city traffic light control system PLC design. The programmable controller in industrial automation is very important and widely used
7、in various industries. With the development of science and technology,the function of the programmable controller is increasingly perfect, together with the small, low price, high reliability, in the modern industry in a more prominent role.keyword: traffic lights, PLC programmable controller, high
8、reliability.目 录绪论 11、交通灯控制系统 21.1 控制要求 21.1.2 南北向和东西向人行道 .21.2 结合十字路口交通灯的模拟情况 .21.2.1 南北向（行）和东西向（列）主干道 .21.2.2 南北向和东西向人行道 .21.3 交通灯流程图 32、可编程控制的程序设计 42.1 可编程控制器选择 42.2 十字路口交通灯控制时序图 42.3 可编程序控制器 1/0 端口分配52.4 交通灯控制 PLC 接线图 52.5 程序梯形图 72.6 程序设计表 83、 设计总结 93.1 难点分析 93.1.1 行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系 .93.1.2 交通灯的
9、闪亮 .93.2 调试错误与修改方法 93.3 PLC 智能化控制交通灯的方法.93.4 收获与感悟 .10致谢 11参考文献 .121绪 论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公路，在 高速公路建设完成的初期，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和普通道路耦合出交通状况的制约。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
10、的城市高速道路，缓解主干道与匝道，城区与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，2第一章 交通灯控制系统11 控制要求自动开 s1 关合上以后，东西方向绿灯亮 4s，闪 2s,黄灯亮 2s，红灯亮 8s，绿灯亮 2s，如此循环。对应东西方向绿黄红灯亮时，南北方向红灯亮 s，接着绿灯亮 2s 后，闪 2s 灭，黄灯亮 2s 后，红灯又亮，如此循环。1.1.2 南北向和东西向人行道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
11、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。12 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）另外行人道东西南北每面都有 2 个控制灯,分别为： 禁止通行灯 （亮时为红色） 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。1.2.1 南北向（列）和东西向（行）主干道南北向（列）和东西向（行）主干道均设有绿灯 4S，绿灯闪亮
12、2S（亮0.1 灭 0.1）,黄灯 2S 和红灯 8S。当南北主干道红灯点亮时，东西住干道应依次点亮绿灯，绿灯闪亮，黄灯，反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮绿灯，绿灯闪，黄灯。1.2.2 南北向和东西向行人道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。3图 1.2 交通控制图1.3 交通灯流程图图 1.3 交通灯流程图4第二章 可编程控
13、制器程序设计2.1 可编程控制器选择本次交通灯设计用的是来自 OMRON 的 CPM1A-30CDR-A 可编程控制器。产品规格：CPM1A CPU 单元 CPM1A 在编程环境等方面，它不仅具备了以往的小型 PLC 所具有的功能，尽可能使安装空间最小化，并实现了具有 10 点-100点输入输出点数的弹性构成。而且还可 连接可编程控制终端，创造了尚无前例的灵活运用。它不仅可以替代继电器控制柜，就是作为小型控制器或在传感器应用中，亦能适应生产现场不同的需求 AC 电源输入，继电器输出，能加扩展单元。2.2 十字路口交通灯控制时序图图 2.2 人行道交通灯控制时序图52.3 可编程控制器 I/O
14、端口分配输入: S1X000输出：南北 红Y000 东西 红Y010黄Y001 黄Y011绿Y002 绿Y0122.4 交通灯控制 PLC 接线图图 2.4 交通控制灯 PLC 接线图672.5 程序梯形图图 2.5 程序梯形图82.6 程序设计表0 LD X0001 ANI T32 OUT T0 K603 OUT T1 K804 OUT T2 K1405 OUT T3 K1606 LD X0007 ANI T08 OUTT4 K409 OUT M010 LD M011 ANI T412 OUT M1013 LD M014 AND T415 AND M801316 OUT M1117 LD M
15、1018 OR T019 OUT Y00220 LD T021 ANI T122 OUT Y00123 LD T124 ANI T225 OUT M526 OUT T5 K4027 LD M528 ANI T529 OUT M2030 LD M531 AND T532 AND M801333 OUT M2134 LD M5 35 OR M2036 OUT Y01237 LD T238 ANI T339 OUT Y01140 LDI Y00141 ANI M042 AND X00043 OUT Y00044 LDI M545 ANI Y01146 AND X00047 OUT Y01048 EN
16、D9第三章 设计总结3.1 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。3.1.1 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。3.1.2 交通灯的闪亮交通灯绿灯在实际运行中是要经过闪烁的，所以在设计程序中也要加入这个功能，参考了一些 PLC 的交通灯程序介绍时发现 PLC 中有一些继电器可以实现闪烁这些继电器也就是 PLC 内部的功能继电器 M8013，这是一种硬件实现功能的方法，虽然比较死板但程序可以减少。由于
17、对 PLC 内部的功能继电器的熟悉（不同型号的 PLC 内部功能继电器编号也不一样）我选择了一个用 M8013 实现的方法，此方法可以说是硬件实现功能的方法。3.2 调试错误与修改方法经过设计，想一次性把程序完成是非常难的，在调试中就出现了不少的错误。刚开始的时候把程序写进去然后运行却发现有些灯亮不起来而且在完成了一个周期后就循环不起来了。那时真的不知道从哪里入手，只好一条一条地检查才发现了一条指令把常闭写成了输出真正的输出口就没有收到信号了。灯虽然是亮了但仍然循环不起来。从梯形图又仔细的看了一次却看不出什么问题出来。突然想起来编程器还可以进行监控于是再在运行的同时进行监控，于是发现了在程序的
18、第一周期一切都运行正常但再运行下去的时候第二周期就再没有反应了，包括里面的辅助继电器，最后发现原来是程序前面没有并上完成这个循环的继电器号。后来就这样把加上其他功能出现的错误也找出来了。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动西。3.3 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
19、。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，10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
20、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。为了实现模糊控制，需要将绿灯时间分为两部分：其一是固定的 10 秒作为路口车辆状态参数的采集时间 t1；其二是根据两个方向车辆流量变化进行模糊决策的延时 t2。然后通过传感器采集后的排队
21、等候的车辆数送往 PLC 进行模糊推理运算得出延迟时 t2，最后由 t1 和 t2 来实现对十字路口车流量的灵活控制。3.4 收获与感悟经过几天，设计成果终于出来了，我才松了一口气，我通过采集资料、进行实际考察后，做出以上设计的方法。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。花了整整几天，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
22、有心人一次又一次的学习，我们慢慢地在体会，研究和感悟，终于领会到成功的那一份喜悦，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11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。致 谢 通过这次设计，我对 PLC 设计控制有了深刻的认识，对以前学的 PLC 又有了一定的新认识，温习了以前学的知识，就像人们常说的温故而知新嘛，但在设计的过程中，遇到了很多的问题，我和同学
23、之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。在此要感谢我的指导老师彭爱红，感谢老师给我这样的机会锻炼。在整个毕业设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。虽然这个项目还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。12参考文献1刘东汉.PLC 技术及应用.北京：北京理工大学出版社,2009.12钟肇新.可编程控制器原理与应用M.广州：华南理理工大学出版社，1991.3高勤.电器与 PLC 控制技术M.北京：机械工业出版社，1999.4郁汉琪 电气控制与可编程控制器应用技术M.南京:东南大学出版社,2003.P1415周波.胡修玉. 可编程控制器原理与应用M.北京:国防工业出版社.2008.P1226图解 PLC 与电气控制入门Z北京：人民邮电出版社.2008.9
