2022年PLC交通灯控制系统设计.docx

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1、封面作者： PanHongliang仅供个人学习依据交通等工艺掌握要求和特点，我们采纳了日本三菱公司FX2N_48MR ；三菱 PLC有小型化，高速度，高性能等特点，三菱可编程掌握器指令丰富，可以接各种输入，输出扩充设备，有丰富的特别扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够便利地联网通信；本系统就是应用可编程掌握器（PLC）对十字路口交通掌握等实现掌握；本系统采纳 PLC 是基于以下四个缘由：（ 1）PLC 具有很高的牢靠性，抗干扰才能；通常的平均无障碍时间都在30 万小时以上；（ 2）系统设计周期短，保护便利，改造简单，功能完善，有用性强；（ 3）干扰才能强，具有硬件故障的

2、自我检查功能，目前空中各种电磁干扰日益严峻， 为了保证交通掌握的牢靠稳固，我们挑选了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC；（4）近年来 PLC 的性能价格比有较大幅度的提高，是的实际应用成为可能；【关键词】 : PLC可编程掌握器、交通型号灯、牢靠性高；【目录】：关键词01第1章交通信号掌握系统021.1十字路口交通灯掌握实际情形041.1.1南北向（列）和东西向（行）主干道041.1.2南北向和东西向人行道041.2结合十字路口交通灯的路况模拟掌握试验041.2.1南北向（列）和东西向（行）主干道041.2.2南北向和东西向行人道041.2.3盲人安全通道掌握和手动掌握车流量041.3

3、流程图05第2章可编程掌握器程序设计07a可编程掌握器挑选07b十字路口交通灯模拟掌握时序图07c可编程掌握器 IO 端口安排10d程序设计10第3章总结133.1难点分析133.1.1行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系133.1.2盲人脉冲按键133.1.3手动车流掌握按键的掌握方式133.1.4交通灯闪亮问题133.2调试错误与修改方法133.3PLC智能化掌握交通灯的方法133.4收成与感悟14致谢14参考文献14第 1 章交通灯信号掌握系统1.1 1十字路口交通灯掌握实际情形a. 南北主干道：直行绿 27S、直行绿闪 3S、左转绿 10S 、左转绿闪 3S、黄 2S 、红 45S；b

4、. 东西人行道：红 45S、绿 27S、绿闪 3S 、红 60S；c. 东西主干道：红 45S、直行绿 27S、 直行绿闪 3S、左转绿 10S 、左转绿闪 3S、黄 2S；d. 南北人行道：绿 27S 、绿闪 3S、红 60S； e循环掌握方式；f交通灯变化次序表（单循环周期90 秒）；1.1.1 南北向（列）和东西向（行）主干道南北向（列）和东西向（行）主干道均设有直行绿灯27S，直行绿灯闪亮3S，左行绿灯 10S，左转绿闪3S，黄灯 2S 和红灯 45S；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，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮和黄灯；反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干

5、道依次点亮直行绿灯，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮和黄灯；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；1.2 2结合十字路口交通灯的路况模拟掌握试验在 PLC交通灯模拟模块中，主干道东西南北每面都有3 个掌握灯，分别为： 禁止通行灯（亮时为红色） 预备禁止通行灯（亮时为黄色） 直通灯（亮时为绿色） 另外行人道东西南北

6、每面都有2 个掌握灯 , 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形设计交通灯模拟掌握系统如下： 当交通灯系统启动开关接通时；1.1.3 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10S ，绿灯闪亮 2S（亮 0.1灭 0.1 ） , 黄灯 2S 和红灯 14S；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；1.1.4 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

7、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；1.1.5 盲人安全通道掌握和手动掌握车流量除此之外另设两个功能，使用10 个脉冲开关；实现让盲人可以便利通过十字路口和手动掌握车流量；其中8 个安装在人行道的两边当东西方向行走的盲人要过公路的时候，按下脉冲开关东西向行人道绿灯亮起，南北向主干道红灯闪亮，推迟10 秒复原原先的掌握系统；南北向脉冲开关对应东西向功能相同，另外两个脉冲开可以掌握车流量，当东西向主干道等待车量较多的时候，按下东西向掌握脉冲开

8、关，东西向主干道延长绿灯点亮时间到 15 秒；东西向行人道绿灯也要对应延长；南北向脉冲开关对应东西向功能相同；1.3 流程图启动开关东西绿灯亮南北红灯亮10S14S东西绿灯闪南北主干道南北绿灯亮2S142S10S东西黄灯亮南北绿灯闪2S2S东西红灯亮南北黄灯亮终止启动开关南北红灯亮东西绿灯亮14S4S东西行人道10S14S南北绿灯东西绿灯闪10S4S南北绿灯闪东西红灯亮终止交通灯模拟掌握系统流程图东西主干道行南北人道启动开关Y按下脉冲开关行人道绿灯点亮，主干道红灯闪亮N原先掌握循环系统终止启动开关Y按下脉冲开关对应方向绿灯点亮时间延长到15 秒，另一方向红灯点亮延长到 15 秒N按此次掌握方式

9、进行循环YN原先方式掌握系统再次按下启动开关终止手动掌握车流量流程图第 2 章可编程掌握器程序设计2.1 可编程掌握器挑选本次交通灯设计用的是来自OMRO的N CPM1A-30CDR-A可编程掌握器；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；而且仍可连接可编程掌握终端，制造了尚无前例的敏捷运用；它不仅可以替代继电器掌握柜，就是作为小型掌握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 十字路口交通灯模拟掌

10、握时序图启动行 人道 绿灯和 此 行人 道相交 叉 的主 干道红灯2S10S盲人脉冲按键掌握时序图启动南北红东西绿东西红南北绿4S14S10S十字路口行人道交通灯模拟掌握时序图ON启动OFF南北红东西绿东西黄东西红南北绿南北黄10S14S十字路口主干道交通灯模拟掌握时序图2210S2210S22SSSSSS启动ONOFF南北红东西绿东西黄东西红南北绿南北黄1514S东西向绿灯延时时序图2210S221522SSSSSS2.3 可编程掌握器 I/O 端口安排启动开关0000停止开关0001东西主干道绿灯1000东西主干道黄灯1001东西主干道红灯1002南北主干道绿灯1003南北主干道黄灯100

11、4南北主干道红灯1005东西行人道绿灯南北行人道绿灯11001102东西行人道红灯南北行人道红灯11011103东西向绿灯推迟掌握按钮0004南北向绿灯推迟掌握按钮0005东西盲人脉冲按钮0003南北盲人脉冲按钮00020000000110001001100210030002000300040005PLC100410051100110111021103交通灯掌握 PLC I/O 端口2.4程序设计0LD 00001OR 203002AND-NOT 00013AND-NOT 200004OUT 203005LD 203006AND-NOT 200017AND-NOT 202138OUT 2030

12、19LD 2030110OR TIM 00511OR TIM 02712OR 2000013AND-NOT TIM 00214AND-NOT 2021315AND-NOT 000116OUT 2000017TIM 000 #10018TIM 001 #12019TIM 002 #14020LD TIM 00221OR 2000122OR TIM 01823AND-NOT TIM 00524AND-NOT 000125AND-NOT 2021326OUT 200127TIM 003 #10028TIM 004 #12029TIM 005 #14030LD 000431OR 2021032AND-

13、NOT 000033AND-NOT 000534AND-NOT 000135OUT 2021036LD 2021037AND 2021538OUT 2021239LD TIM 00540OR TIM 02741OUT 2021542LD 2021243OR 2021344AND-NOT 000145AND-NOT TIM 01846OUT 2021347TIM 016 #15048TIM 017 #17049TIM 018 #19050LD 000551OR 2021052AND-NOT 000153AND-NOT 000054AND-NOT 000455OUT 2021056LD TIM 0

14、0257LD TIM 01858OUT 2021559LD TIM 2021060AND 2021561OUT 2021262LD 2021263OR 2021364AND-NOT 000165AND-NOT 02766OUT 2021367TIM 025 #15068TIM 026 #17069TIM 027 #19070LD 2000071AND-NOT TIM 00072LD 2021373AND-NOT TIM 01674OR LD75AND-NOT 000176OUT 2000277LD TIM 00078AND-NOT TIM 00179LD TIM 01680AND-NOT TI

15、M 01781OR LD82AND-NOT 2000483AND-NOT 000184OUT 2000385TIM 006 #00286LD TIM 00687OR TIM 00888OR TIM 01089OR TIM 00990OR 2000491AND-NOT TIM 00792AND-NOT 000193OUT 2000494TIM 007 #00295LD 2000296OR 2000397AND-NOT 000198AND-NOT 2000999OUT 1000100LD TIM 001101AND-NOT TIM 002102LD TIM 017103AND-NOT TIM 01

16、8104OR LD105AND-NOT 20009106AND-NOT 0001107OUT 1001108LD 20000109AND-NOT TIM 002110LD 20213111AND-NOT TIM 018112OR LD113AND-NOT 20009114AND-NOT 0001115OUT 1103116LD20000117AND-NOT TIM 002118LD 20213119AND-NOT TIM 018120OR LD121AND-NOT 20213122AND-NOT 0001123OUT 20015124LD 20015125OR 20014126AND-NOT

17、0001127OUT 1005128LD 20001129AND-NOT TIM 003130LD 20213131AND-NOT TIM 025132OR LD133AND-NOT 0001134OUT 20005135LD TIM 003136AND-NOT TIM 004137LD TIM025138AND-NOT TIM 026139OR LD140AND-NOT 20004141AND-NOT 0001142OUT 20006143TIM 008 #002144LD 20005145OR 20006146AND-NOT 20013147AND-NOT 0001148OUT 10031

18、49LD TIM 004150AND-NOT TIM 005151LD TIM 026152AND-NOT TIM 027153OR LD154AND-NOT 0001155AND-NOT 20013156OUT 1101157LD 20001158AND-NOT TIM 005159LD 20213160AND-NOT TIM 027161OR LD162AND-NOT 20013163AND-NOT 0001164OUT 1101165LD 20001166AND-NOT TIM 005167LD 20213168AND-NOT TIM 027169OR LD170AND-NOT 0001

19、171AND-NOT 20009172OUT21000173LD 21000174OR 20011175AND-NOT 0001176OUT 1002177LD TIM 001178AND-NOT TIM 002179LD TIM 017180AND-NOT TIM 018181OR LD182AND-NOT 20004183AND-NOT 0001184OUT 20007185TIM 009 #002186LD TIM 004187AND-NOT TIM 005188LD TIM 026189AND-NOT TIM 027190OR LD191AND-NOT 20004192AND-NOT

20、0001193OUT 20008194TIM 010 #2195LD 20007196OR 20003197OR 20002198OR 20013199AND-NOT 0001200OUT 1100201LD 20008202OR 20005203OR 20006204OR 20009205AND-NOT 0001206OUT 1102207LD 0002208OR 20009209AND-NOT TIM 011210OUT 20009211TIM 011 #100212LD 20009213AND-NOT 20010214OUT 20011215TIM 012 #010216LD TIM 0

21、12217OR TIM 015218OR 20010219AND-NOT TIM 013220OUT 20010221TIM 013 #010222LD 0003223OR 20013224AND-NOT TIM 014225OUT 20013226TIM 014 #100227LD 20013228AND-NOT 20010229OUT 20014230TIM 015 #010231END215216217218219220221222223224225第 3 章总结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觉有以下几个问题；3.4.1 行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关

22、系由于实际的红绿灯掌握中行人道的红绿灯和主干道的红绿灯是有这肯定的对应关系的，所以在编程前肯定要理清它们，这样有利于在编程时简化程序、削减PLC不必要的运算；3.4.2 盲人脉冲按键盲人在东西南北的行人道同时通过十字路口的情形不会常常显现，可以说是非少的，假如我们要把盲人脉冲分开东西掌握和南北掌握使他不影响和它没关系的主干道就可以使车辆行走更加通顺削减车辆堵塞的情形；要实现这样的功能就要在脉冲按键按下时不影响他们的计时程序只在对应的主干道红绿灯输出程序上进行插入常闭继电器以此把输出程序断 开；3.4.3 手动车流掌握按键的掌握方式手动车流掌握按键是对相应的主干道绿灯延长的进行掌握，但不能使它在

23、按下时使转变当时的红绿灯显示情形，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；这就涉及到了一个恳求和响应的关系；3.4.4 交通灯的闪亮交通灯绿灯在实际运行中是要经过闪耀的，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觉 PLC 中有一些继电器可以实现闪耀这些继电器也就是PLC 内部的功能继电器，这是一种硬件实现功能的方法，虽然程序可以削减但比较死板闪烁频率不能掌握；由于对 PLC 内部的功能继电器不太熟识（不同型号的 PLC内部功能继电器编号也不一样）我想了一个用程序实现的方法（程序段在第 86 条第 94 条指令之间）， 此方

24、法可以说是软件实现功能的方法，虽然程序加长了但闪耀频率可以掌握比较敏捷；3.5 调试错误与修改方法经过设计，想一次性把程序完成是特别难的，在调试中就显现了不少的错误；刚开头的时候把程序写进去然后运行却发觉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觉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；灯虽然是亮了但仍旧循环不起来；从梯形图又认真的看了一次却看不出什么问题出来；突然想起来编程器仍可以进行监控于是再在运行的同时进行监控，于是发觉了在程序的第一周期一切都运行正常但再运行下去的时候其次周期就再没有反应了，包括里面的帮助继电器，

25、最终发觉原先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显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，你确定能学到有用的动西；3.6 PLC智能化掌握交通灯的方法传统的十字路口交通掌握灯，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，仍旧会发生这样的现象：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精确模型的，统计的方法已不能适应迅猛进展的交通现状，需要

26、有一种能够依据流量变化情形自适应掌握的交通灯；而模糊掌握恰恰具有这方面的优势；此系统就是应用可编程序掌握器PLC 对十字路口交通掌握灯实现模糊掌握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，仍旧会发生这样的现象：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精确模型的，统计的方法已不能适应迅猛进展的交通现状，需要有一种能够依据流量变化情形自适应掌握的交通灯；而模糊掌握恰恰具有这方面

27、的优势；此系统就是应用可编程序掌握器PLC 对十字路口交通掌握灯实现模糊掌握此掌握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；详细由传感器采集后送入可编程序掌握器；在十字路口的四个方向E 、S、W、N的近端 J 斑马线邻近 和远端 Y 距斑马线约100M 处 各设置一个传感器，分别统计通过该处的车辆数；为了实现模糊掌握，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 ；其二是依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等候的车辆数送往 PLC进行模糊推理运算得出推迟时t2 ，最终由 t1 和 t2 来实现对十字路口车流量

28、的敏捷掌握；3.7 收成与感悟经过半个多月的艰苦奋斗，设计成果最终出来了，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简单的事，需要耐心查找；花了整整十几天，最终完成了设计，不过调试的时候却发觉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，仍增加了有关交通学问，这些对于我们真是受益匪浅；最终，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，我们渐渐地在体会，讨论和感悟，最终领悟到胜利的那一份欢乐，从撰写开

29、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，很多的胜利与失败更加确定了我们的讨论成果；爱好是自发形成的，而默契是渐渐培育出来的；当前的社会，科技快速进展，学问更新速度大大加快， 只有我们共同去探究，用自己的双手去战胜每一片天空，用我们新的力气去打造一片创新的领域；终止语通过这次设计，我对PLC设计掌握有了深刻的熟识，对以前学的PLC又有了肯定的新熟识，温习了以前学的学问，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，我和同学之间相互帮忙，有什么不懂的大家在一起商议，听听不同的看法对我们更好的懂得学问，所以在这里特别感谢帮忙我

30、的同学；在此要感谢我的指导老师徐彬，以及李颂洲老师和甘小梅老师，感谢老师给我这样的机会锤炼；在整个毕业设计过程中我懂得了很多东西，也培育了我独立工作的才能，树立了对自己工作才能的信心，信任会对今后的学习工作生活有特别重要的影响；而且大大提高了动手的才能，使我充分体会到了在制造过程中的探究的艰巨和胜利的欢乐；虽然这个工程仍不是很完善，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成和财宝，使我终身受益；参考文献1 廖常初著 .PLC 基础及应用 . 第 2 版. 北京：机械工业出版社,2007.2.廖常初编 .S7-300/400PLC应用技术 M. 北京：机械工业出版社，2005.3 三菱

31、电机 .FX3U,FX3UC微型可编程掌握器编程手册.2005. 4.三菱电机 .FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC编程手册 .2002.机电工程系2021 年 12 月版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text,pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personalownership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、讨论或观赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其

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