1、交通信号灯控制线路的设计摘要：就如何应用 PLC 实现十字路口交通信号灯自动控制的设计展开讨论，通过分析对交通信号灯的控制要求，对 PLC 控制系统进行了软、硬设计。同时将 PLC 的逻辑控制、数据运算、数据比较、数据传送通过程序有机的结合起来，既控制交通灯的变化，还有时间显示。关键字：PLC;信号灯;控制系统Traffic light control circuit designSummary：Application of PLC on how to achieve the design of intersection traffic signal control debate and th
2、e analysis of the traffic signal control requirements of a PLC control system software and hardware design. While PLC logic control, data operations, data comparison, data transmission through the process of combining organic and not only control the traffic light changes, as well as the time displa
3、y.Key Words：PLC; a signal lantern; control system1目录1 引 言 21.1 选题背景 21.1.1 PLC 简介 21.1.2 PLC 未来展望 .21.1.3 交通灯的发展史 .31.2 主要方法 .31.3 重点要解决的问题 31.4 主要研究内容及指标 31.5 具体要求 42 系统单元设计 42.1 I/O 连线图 42.2 正常时期程序 42.3 程序高峰时期 .62.4 十字路口交通信号灯控制系统电路图 .93 设计说明书 93.1 定时器（绿灯闪烁） .93.2 晚间黄灯闪烁 103.3 急停 .103.4 结束 .103.5 顺
4、序功能图 .114. 结论 .115. 致谢 .126参考文献 1221 引 言1.1 选题背景1.1.1 PLC 简介可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称 PLC，是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。它是在继电接触器控制和计算机控制基础上开发的工业自动控制装置, 是计算机技术在工业控制领域的一种应用技术。进入二十世纪八十年代以来，随着微机技术和微电子技术的迅猛发展，极大推动了 PLC 在世界范围内的发展，其功能越来越强大，应用范围越来越广阔，已广泛应用在各种机械和生产过程的自动控制中。20 世纪 60 年代
5、末期，美国汽车制造工业竞争激烈，为了适应生产工艺不断更新的需要，在 1968 年美国通用汽车公司（GM）首先公开招标，对控制系统提出的具体要求基本为：a。 它的继电控制系统设计周期短，更改容易，接线简单成本低。b。它能把计算机的功能和继电器控制系统结合起来。但编程要比计算机简单易学、操作方便。c。系统通用性强。1969 年美国数字设备公司（DEC）根据上述要求，研制出世界上第一台 PLC，并在 GM 公司汽车生产线上首次试用成功，实现了生产的自动化。其后日本、德国等相继引入，可编程序控制器迅速发展起来，但是主要应用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称 PLC。其定义：可编
6、程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算, 顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/ 输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC 的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能，所以又简称 PC（PROGRAMMABLE CONTROLLER），但是为了不和 PERSONAL COMPUTER 混淆，仍习惯称为 PLC。目前 PLC 已经在智能化、网络化方面取
7、得了很好的发展，并且现今已出现 SOFTPLC，更是 PLC 领域无限的发展前景。1.1.2 PLC 未来展望21 世纪，PLC 会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控
8、制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统 DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程3控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用.1.1.3 交通灯的发展史当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在 19 世纪就已出现了。1858 年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868
9、 年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869 年1 月 2 日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市 5 号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。1918 年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人
10、踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。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。1.2 主要方法软件模拟 设计PLC端子接线图，并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试。1.3 重点要解决的问题指令的编写PLC 端口接线，完成程序调试提出便于修改程序的可行性方案 1.4 主要研究内容及指标主要内容：十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试。控制要求：系统工作受开关控制，起动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作。控制对象有6个：东西方向红灯两
11、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。控制规律：（1）高峰时段：东西信号绿灯亮25S，绿灯闪亮3S（先亮后暗）黄灯亮2S红灯亮30S；南北信号红灯亮30S，绿灯亮25S绿灯闪亮3S（先亮后暗）黄灯亮42S；（2）正常时段：东西信号绿灯亮20S ，绿灯闪亮5S（先亮后暗）黄灯亮5S红灯亮30S；南北信号红灯亮30S 绿灯亮20S，绿灯闪亮5S（先亮后暗）黄灯亮5S；（3）晚上时段按提示警告方式运行，规律为： 东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮 0.4 秒，暗 0.6 秒的规律反复循环。课题要求：按题意要求画出 PLC
12、 端子接线图、控制梯形图.指令表；在原程序的基础上，可简单的调整程序以改变信号灯的控制时间；完成 PLC 端子接线工作 并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试。完成课程设计说明书 。 1.5 具体要求I/O连线图顺序功能图梯形图设计说明书2 系统单元设计2.1 I/O 连线图如图 2-1 I/O分配图图2-1 I/O分配图 2.2 正常时期程序要求：正常时段东西信号绿灯亮20S，绿灯闪亮5S（先亮后暗）黄灯亮5S，红灯亮30S。南北信号红灯亮30S 绿灯亮20S，绿灯闪亮5S（先亮后暗）黄灯亮5S 如表2-1。5表2-1正常时期 启动时按下X1开启S510, 正常时段开始运行，ZRST S5
13、00 S505则将高峰时期的运行停止。S510开启后，Y1（东西绿）输出，Y10（南北红）输出，辅助继电器M1得电，定时器T6开始计时，25S后开启S511。S511 开启后，Y1（东西绿）输出，Y10（南北红）输出，辅助继电器 M2 得电，开始闪烁，定时器 T10 控制绿灯闪烁，定时器 T7 开始计时，5S 后开启 S505。6S512开启后，Y2（东西黄）输出，Y10（南北红）输出，定时器T8开始计时，5S后开启S513。S513 开启后，Y0（东西红）输出，Y11（南北绿）输出，定时器 T9 开始计时，25S 后开启 S514。S514 开启后，Y0（东西红）输出，Y11（南北绿）输出，
14、辅助继电器 M3 得电，开始闪烁，定时器 T10 控制绿灯闪烁，定时器 T14 开始计时，5S 后开启 S515。S515开启后，Y0（东西红）输出，Y12（南北黄）输出，T5计时开始，5S后开启S500，即回到正常时期的第一步输出，RET循环，一直循环下去，直到选择其他状态或者停止。72.3 程序高峰时期要求：高峰时段东西信号绿灯亮25S，绿灯闪亮3S（先亮后暗）黄灯亮2S红灯亮30S。南北信号红灯亮30S ，绿灯亮25S，绿灯闪亮3S（先亮后暗）黄灯亮2S 如表2-2。表2-2 高峰时期启动: 当按下按钮X0时，SET S500是开启步进S500，且ZRST S510 S515是将正常时期
15、的程序停止掉。S500 开启后，Y1（东西绿）输出，Y10（南北红）输出，T0 计时开始，25S 后开启S501。8501 开启后，Y10（南北红）输出，Y1（东西绿）闪烁，辅助继电器 M0 得电，开始闪烁的定时器，Y1 闪烁由定时器 T10 控制灯输出，T1 计时开始，5S 后开启 S502。S502 开启后，Y2（东西黄）输出，Y10（南北红）输出，T2 计时开始，5S 后开启 S503。S503 开启后，Y11（南北绿）输出，Y0（东西红）输出，T3 计时开始，25S 后开启S504。S504 开启后，Y0（东西红）输出，Y11（南北绿）输出，辅助继电器 M1 得电，开始闪烁，定时器 T
16、10 控制绿灯闪烁，定时器 T4 开始计时，5S 后开启 S505。9S505 开启后，Y0（东西红）输出，Y12（南北黄）输出，T5 计时开始，5S 后开启 S500，即回到高峰期的第一步输出，RET 循环，一直循环下去，直到选择其他状态或者停止。2.4 十字路口交通信号灯控制系统电路图图 2-2 十字路口交通信号灯控制系统电路图103 设计说明书3.1 定时器（绿灯闪烁）当辅助继电器 M0,M1,M2,M3 得电时，常开闭合，定时器 T10 得电，5S 后常开闭合，定时器 T11 开始计时，5S 后定时器 T11 常闭断开，T10 失电，如此循环。3.2 晚间黄灯闪烁要求：晚上时段按提示警
17、告方式运行，规律为： 东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮 0.4 秒，暗 0.6 秒的规律反复循环。按下按钮 X2 后，辅助继电器 M10 得电，M10 自锁，由 M10 开启定时器 T12,T12 计时 0.4S 后，定时器 T12 常闭触电闭合，开启定时器 T13，定时器 T13 常闭开关断开 T12清零，T13 计时 0.6S 后，常闭闭合，常开断开，输出 Y2,Y12 东西南北黄灯灭，如此循环直到选择其他状态或者停止。113.3 急停按下按钮X3， ZRST M0 M10;ZRST T0 T15;ZRST S500 S515将所有辅助继电器，定时器，序列顺序全
18、部复位。3.4 结束程序结束3.5 顺序功能图正常时如图3-1 高峰时如图 3-212图3-1 正常时期 图3-2 高峰时期4. 结论通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来电子的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次作业，他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力；是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业，从老师
19、的角度来说，指导做毕业设计是老师对学生所做的最后一次执手训练。其次，毕业设计的指导是老师检验其教学效果，改进教学方法，提高教学质量的绝好机会。毕业的时间一天一天的临近，毕业设计也接近了尾声。在不断的努力下我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结，但是真的面对毕业设计时发现自己的想法基本是错误的。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，13我
20、才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。5. 致谢在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计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
21、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探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，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。6参考文献1PLC 控制十字交通灯的设计，张力胜，矿业科学技术，2005.33(2)；2智能交通信号灯配时及优化设计 ，陈传明等，微机发展，2005,15(3)；3交通灯控制系统电路设计，陈宗梅，重庆职业技术学院学报，2005,14(2)；4基于 PLC 控制的交通灯系统设计 ，周名侦等，广东交通职业技术学院学报，2005,4(2)5求是科技.PLC 应用开发技术与工程实践. 北京：人民邮电出版社，2005 6高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.北京：人民邮电出版社，2004 7张伟华等，公交优先的信号交叉口配时优化方法，中国公路学报， Vol.4No.3，20048浦琪，交叉口信号配时模型研究，上海铁道大学学报，Vo1.20No.4，19999陈宽民等，道路通行能力分析，北京:人民交通出版社，200310文国玮，城市交通与道路系统规划，北京:清华大学出版社，200111 W.Button, Programmable Logic ControllersJ, Atmel Corporation，1999，6（2）：199-223
