十字路口交通灯自控程序的分析与设计.docx

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1、毕 业 设 计设计题目十字路口交通灯自控程序的分析与设计专业班级 机电一体化技术 学员姓名 指导教师 十字路口交通灯自控程序的分析与设计摘 要随着社会的开展，人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC 的智能控制原那么是控制系统的核心，采用PLC把东西方向或南北方向的车辆按数量规模进展分档，相应给定的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档. 这样就可以实现按车流量规模给定绿灯时长，到达最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高了交通控制系统的效率。 可编

2、程控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛应用各个行业。科技的开展，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，在现代工业中的应用更加突出。城市交通灯控制采用的可编程控制器具有可靠性高、维护方便，用法简单，通用性强等特点。解决好公路交通灯控制问题将是保障交通有序、平安、快捷运行的重要环节。关键词 PLC 交通灯 计时器 继电器目 录摘要 (2)关键词 (2第一章、绪论 (3)第二章、PLC的的特点及应用 3 2、1 PLC的构造及特点 (3) 2、2 PLC的应用 (4)第三章、PLC的分类及工作原理 (5) 3、1 PLC的分类 (5) 3、2 PLC的工作原理 (5)第四长、

3、十字路口交通灯控制 (6)第五章、十字路口交通灯控制工作原理及梯形图 (6)第六章、 I/O配线图 (8)完毕语 (9)致谢(11)参考文献(12) 第 0 页第一章 绪论随着社会的开展，人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC 的智能控制原那么是控制系统的核心，采用PLC把东西方向或南北方向的车辆按数量规模进展分档，相应给定的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档. 这样就可以实现按车流量规模给定绿灯时长，到达最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提

4、高了交通控制系统的效率。我国是14亿多人口的大国，到2004年，全国的机动车保有量超过了6000万，而全国公路通车总里程只有14.3万公里。静态比例为：人均车辆约0.5辆，而人均道路只有0.00011公里；每辆车平均道路占有量约为0.002公里；且其中90%的道路属于机动车与非机动车与行人混杂。车辆的增加反映出了国家的整体进步，但是也给人民带来了其他的一些负面的影响。今后几年机动车辆数字还在急剧增加，道路超负荷承载，致使交通事故逐年增加。在一个交通十字路口，如果还是像以前一样由单纯的一种信号灯与交通警察的协调来维持交通是不够的。根据统计每年因交通事故死亡的人数占所有事故死亡总人数的80%，而且

5、这个比例还在不断的增加。如果将每个交通十字路口的多余交通警察撤回，安排在最不利于管理与事故高发的地方，不但可以大大的降低交通事故的发生率，而且可以节省大量的人力财力。在十字路口设置交通灯可以进展有效的疏通，并为交通参与者的平安提供了强有力的保障。PLC可编程控制器是以微处理机为根底开展起来的新型工业控制装置。它以体积小、功能强、可靠性高、以及应用安装方便的优点，很快在我国的工业控制中占据了主导地位，并且还在不断地开展。根据这一开展形势，全国各地高校、各类职业技术学校都将PLC教学纳入教学任务，作为电子、电气、以及工业自动化类专业的一门必修课。基于PLC的以下优势，在十字路口交通系统中得到了广泛

6、的应用：1、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；2、编程能力强，可以将模糊化、模糊决策与解模糊都方便地用软件来实现；3、抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰日益严重，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；4、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。本文设计的交通控制系统具有自动化程度高、可靠性好、功能完备、可扩展、可编程、便于升级、独立性强的优点。改良了以前的交通指示灯的那种信号单一，处理应急事故的能力差的缺点。 第二章 PLC的特点及应用2、1 PLC的构造及特点 PLC实质是一种专用于工业控制的计

7、算机，其硬件构造根本上与微型计算机一样。包括：中央处理单元CPU)、输入存放器、输出存放器、存储器、电源。 1、中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序与数据，检查电源、存储器、I/O及戒备定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先，它以扫描的方式承受现场各输入装置的状态与数据，并分别存入I/O映像区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映像区或数据存放器内等所有的用户程序执行完毕后，最后将I/O映像区的各输出状态或输

8、出存放器内的数据传送到相应的输出装置。如此循环运行，直到停顿运行。2、 输出存放器 输出存放器可按位进展寻址，每一位对应一个开关量，其值反映了开关量的状态，其值的改变由输出开关量驱动，并保持一个扫描周期。3、 输出存放器 输出存放器的每一位都说明了PLC在下一个时间段的输出值，而程序循环执行开场的输出处存放器的值，说明的是上一时间段的真实输出值。在程序执行过程中，CPU可以读其值，并作为条件参加控制，还可以修改其值，而中间的变换仅仅影响存放器的值。只有程序执行到一个循环的尾部时的值才影响下一时间段输出，即只有最后的修改才对输出接点的真实值产生影响。4、 存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序

9、存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器 5、 电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的，可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，PLC的制造商对电源设计与制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其他措施而将PLC直接连接到交流电网中。 PLC的构造决定了它有如下特征： 1、可靠性高，抗干扰能力强 2、通用性高，使用方便3、 程序设计简单，易学易懂4、 采用先进的模块化构造，系统组合灵活方便5、 系统设计周期短6、 对生产工艺改变适应性强，可进展柔性生产2、2 PLC的应用 目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力

10、、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。使用情况大致可归纳为如下几类：1、开关量的逻辑控制 这是PLC最根本，最广泛的应用领域，它取代了传统的继电器电路。实现逻辑控制，顺序控制。即可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。2、 模拟量控制 在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如：温度、压力、流量、液位与速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量与数字量之间的A/D转换及D/A转换。3、运动控制 PLC可用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器与执行机构。现在一般使用专用的运动控制模块

11、。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能。广泛用于各种机械、机床、电梯等场合。4、 过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用的较多的调节方法。目前，过程控制在冶金、化工、热处理等场合非常广泛使用.5、数据处理 现代PLC具有数学运算、数据传送、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集，分析处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比拟，完成一定的控制操作，也可以用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。

12、数据出理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统。6、 通信及网络 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随计算机控制的开展，工厂自动化网络开展的很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出自己的网络系统。3、PLC的分类及工作原理3、1 PLC的分类1按PLC的构造形式分类：1整体式 2模块式（2） 按PLC 的I/O点数分类：1小型256点以下 2中型256点以上 2048点以下 3大型2048点以上3按PLC功能分类：低档型 中档型 高档型3、2 PLC的工作原理 当PLC投入运行后，其工作过程一般分三个阶段，即输入采样，用户程序执行与输出刷新三个阶段

13、。完成上述三个阶段称做一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。(1） 输入采样阶段 在 输入采样阶段，PLC以扫描方式依次的读入所输状态 与数据，并将它们存入I/O映像区中的相应单元内。输入采样完毕后，转入用程序执行与输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态与数据发生变化，I/O映像区中的相应单元的状态与数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，那么该脉冲信号宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。2用户程序执行阶段 在用户执行阶段 ，PLC总是有上而下的顺序依次扫描用户程序。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描 梯形图左边的

14、由各触点构成的控制线路，并按先左后右，先上而下的对由触点构成的控制线路进展逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储器中对应位的状态。或刷新该输出线圈在I/O映像区中 的对应位的状态，或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 3输出刷新阶段 当扫描用户程序完毕后，PLC就进入输出刷新阶段，在此期间，CPU按照I/O映像区内对应的状态与数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设，这时才是PLC的真正输出。第四章 十字路口交通灯控制图2-1所示是十字路口交通灯示意图。在十字路口的东、西、南、北各个方向装红、绿、黄灯各一套。图2-1 十字路口交通信号灯示意图

15、交通信号灯正常时的时序图如图2-2所示。图2-2当启动开关接通时，首先是南、北红灯亮并维持25s，在南、北红灯亮的同时，东、西绿灯也亮，但只维持20s。到20s时，东、西绿灯闪亮3s后熄灭，东、西黄灯再亮2s，然后东、西黄灯熄灭，东、西红灯亮，同时南、北红灯熄灭，南、北绿灯亮。东、西红灯亮并维持30s。南、北绿灯亮并维持25s，到25s时，南、北绿灯闪亮3s后熄灭，南、北黄灯再亮2s。到2s时，南、北黄灯熄灭，南、北红灯亮，同时东、西红灯熄灭，东、西绿灯亮，开场第二周期的动作，以后周而复始地循环。绿灯或红灯闪亮的周期为1s即亮0.5s，熄0.5s。当启动开关断开时，所有信号灯熄灭。第五章 十字

16、路口交通控制工作原理及梯形图当启动开关合上时，M0接通，使Y1与Y5接通，南北红灯亮、东西绿灯亮，TI开场计时计时时间为20s，计时时间到，TI动合触点闭合，TI动断触点断开，通过M1，M1使Y2按照M8013的通断周期通断，东西绿灯闪光。T2开场计时，当东西绿灯闪3次时间为3s时，T2计时到，T2动断触点断开，使M1断开，东西绿灯闪光熄灭。M2动合触点闭合使Y3接通，东西黄灯亮，T3开场计时计时时间为2s，计时时间到，T3动断触点断开，使Y5，Y3断开，南北红灯熄灭、东西黄灯熄灭T5开场计时计时时间为5s。计时时间到，T5动合触点闭合，T5动断触点断开，通过M5与T6动断触点使Y7按照M80

17、13的通断周期通断，南北绿灯闪光。T7开场计时，T7计时3s到，T6动断触点断开，使Y7断开，南北绿灯闪光熄灭。M7动合触点闭合，使Y10接通，南北黄灯亮。T8开场计时计时时间为2s。计时时间到，T8动断触点断开，使Y4与Y8断开，东西红灯与南北黄灯熄灭。同时使T2，T3，T5，T6，T7，T8全部计时器复位断开，于是M7动断触点及M8动断触点都闭合，分别使南北红灯亮与东西绿灯亮，开场第二周期的动作，以后周而复始的进展。当启动开关M8断开时，使全部计时器断开，从而使全部输出继电器断开，全部信号灯熄灭。如：图3-1所示。图3-1四、I/O配线图图4-1如：图4-1所示输出：Y1：东西绿灯亮；Y3

18、：东西黄灯亮；Y4：东西红灯亮；Y5：南北红灯亮；Y6：南北绿灯亮；Y10：南北黄灯亮；当KM1得电时，KM4得电，即Y1，Y2亮；当KM2得电时，KM6得电，即Y3，Y10亮；当KM3得电时，KM5得电，即Y4，Y6亮。完毕语一全文总结通过这次的毕业设计，增强了我们的动手能力，并使我们更好地了解了交通灯的原理， 经过三个月的课题研究，我在选题、查阅资料、分析原理、故障处理以及毕业设计任务书写等方面，得到了系统的锻炼。我对电子产品的开发持有浓厚的兴趣，通过这次毕业设计也使我学到了很多电路知识、电脑知识以及相关软件的知识，通过毕业设计这个过程，稳固了我的理论知识，并提高了我理论知识运用到实际工程

19、中的能力。 二工作展望通过这次的毕业设计，我对自己的动手能力有了信心。面临就业，我将充分发挥我的主观能动性与在学校学到的一切知识。为母校添光加瓦，为自己的前程奋斗！这次毕业设计的顺利进展，我深刻明白了理论知识与社会实践相结合的道理，从总得到了以前书本知识所不曾得到的知识。更加明白了如今信息时代电子技能知识的重要性。增强了我对实际工艺技术、电子技术与设备技术等方面的认识，掌握了分析处理方法，调试、计算等根本技能的训练，具有一定程度的实际工作能力。面对如此剧烈的市场竞争体系，只有努力掌握好电子技能知识放可在竞争中立于不败之地，我对从事电子产品的开发与研究充满了兴趣。本次毕业设计是我的电子研发之路的良好开端。我会以此为契机，在日后工作中深入学习、加深研究，在实际工作中创造自己的价值。参考文献：23史国生. 电气控制与可编程控制器技术.化学工业出版社，2003，20045阮友德. 电气控制与PLC实训教程.人民邮电出版社，2006