plc交通灯设计.docx
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1、plc交通灯设计I 保密类别 _学号 20140801004 武汉晴川学院 毕业论文C PLC 交通灯设计学院电气工程学院 专业 电气工程及其自动化 姓名王培 指导老师肖海霞 武汉晴川学院 2017 年 5 月 3 日II BACHELOR’S DEGREE THESIS OF WUHAN QINGCHUAN UNIVERSITYLight controlled automatic opening and closing curtain Candidate :wangpei Supervisor :Lect.Xiao HaixiaIII武汉晴川学院本科毕业论文(设计)原创性声明本人
2、慎重声明:1、所呈交的毕业论文(设计),是本人在导师的指导下,独立进行探讨工作所取得的成果。2、除文中已经注明引用的内容外,本论文(设计)不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。3、对本论文(设计)的探讨做出重要贡献的个人和集体,均已在论文(设计)中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人担当。论文作者签名: 年月 日IV摘 摘要 随着我国经济的快速发展,公路上的车辆变得越来越多,尤其是像北、上、广这类发展快速的城市,随着人口的急剧增加,道路也就变得更加拥挤。因此如何改善交通拥堵状况成为本次钻研的重点课题,本课题针对十字路口交通灯限制系统主要用于处理十字路口车辆及行人通过的问题,使其
3、缩小相互干扰,提高了十字路口的车辆通行实力。本课题概括了 P 限制技术在国内外的发展,探讨了基于 PLC 的十字路口交通信号灯限制系统的设计可行性。该设计采纳的是三菱公司生产的 FX2N-128MT-001 型 PLC。设计了东西南北四个方向的红黄绿灯,人行道红绿灯以及倒计时数码管的详细配置;并完成了相应的 I/O 端口安排和限制程序。关键词:十字路口;信号灯;PLC;三菱;VABSTRACT With the rapid development of economy in our country, the road vehicle is becoming more and more, esp
4、ecially as Beijing, Shanghai, guangzhou, shenzhen, this kind of fast-growing city, with the rapid increase of population, the road also becomes more crowded. So how to improve traffic congestion become the key to delve into the topic, this topic in view of the intersection traffic light control syst
5、em is mainly used to solve the problem of the crossing vehicles and pedestrians pass, to reduce the mutual interference, improve the traffic capacity of intersections. This paper summarizes the development of PLC control technology at home and abroad, and discusses the design feasibility of the cont
6、rol system based on PLC. The design is based on mitsubishis fx2n-128mt-001 PLC. The red and yellow green light, pedestrian traffic light and the specific configuration of the countdown digital tube are designed. The corresponding I/O port allocation and control procedures are completed. Keywords: cr
7、ossroad; traffic light; PLC; Mitsubishi Corporation目 目录 摘要 . IV ABSTRACT . V 第 1 章 绪论 . 1 1.1 引言 . 1 1.2 课题的背景 . 1 1.3 课题探讨的目的意义 . 1 1.4 国内外现状及将来发展趋势 . 2 1.4.1 国外发呈现状 . 2 1.4.2 国内发呈现状 . 2 1.4.3 将来发展趋势 . 2 1.5 课题探讨的主要内容 . 3 第 2 章 限制系统总体方案与技术要求 . 4 2.1 系统的基本要求 . 4 2.1.1 信号灯的基本构成 . 4 2.1.2 基本限制要求 . 5 2
8、.2 PLC 的结构及原理 . 7 2.2.1 PLC 的分类 . 7 2.2.2 PLC 的基本结构及原理 . 7 2.2.3 PLC 设计的基本原则 . 8 2.3 PLC 的选用 . 9 2.4 本章小结 . 9 第 3 章 信号灯限制系统的设计 . 9 3.1 信号灯结构设计 . 10 3.1.1 工作时序图 . 10 3.1.2 可编程限制器 I/O 端口安排 . 12 3.1.3 程序梯形图 . 13 3.1.4 信号灯的 PLC 外部连线图 . 19 3.2 倒计时数码管的设计 . 20 3.2.1 程序梯形图 . 23 3.2.2 数码管的 PLC 外部连线图 . 23 3.3
9、 本章小结 . 25结论 . 25 参考文献 . 25 致谢 . 错误! 未定义书签。附录 . 281 第 第 1 章 绪论 1.1 引言 可编程限制器归属于微型计算机,又被称为可编程逻辑限制器(PLC)它是一种特地为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采纳一种可编程的存储器,在其内部存储执行逻辑运算、依次限制、定时、计数和算术运算等操作的指令,通过数字式或模拟式的输入输出来限制各种类型的机械设备或生产过程。它的特点是牢靠性高,编程简单,组态敏捷,输入/输出功能模块齐全,安装便利,运行速度快。这种电子系统,主要应用于数字计算操作和过程限制。交通运输是一个国家经济发展的重要标记,因此
10、一个好的交通状况对经济有着重要的影响。所以如何通过合理的设计让交通变得更加流畅成为一个重要的探讨话题。本课题通过对 PLC 探讨,已经胜利地将交叉口交通信号灯与 PLC 联系起来,初步地解决了交通拥堵问题。全面地设计了基于 PLC 的十字路口交通信号的变换限制系统。1.2 课题的背景 随着道路上的车辆越来越多,使得城市道路变得更加拥堵,尤其是在交叉路口。虽然我国在城市大部分十字路口都设有交通信号灯,但却并没有从根本上解决交通拥堵的现状,尤其是在上下班和节假日期间。拥堵成为一种司空见惯的现状。所以如何优化现在的交通信号系统,解决行人与车辆,车辆与车辆之间的问题成为重中之重。单单依靠法律是不够的,
11、解决这些问题还应当协作科技力气去实现。如何监督和限制交通堵塞等交通事故是城市实施智能交通的关键之一。1.3 课题探讨的目的意义 随着我国车辆的不断增加,交通限制在交通管理中起着重要作用。合理的交通灯限制比其他的方法更加便利,简洁,经济。同时也能使交通人员有更多的精力投入到管理城市交通限制,这样可以带来更大的经济效益。这表明交通路口车辆指挥工作是一个极其重要的环节,而疏导交通的主要工具是交通灯的性能。目前我国的交通信号灯主要是以单片机为主要限制手段。虽然这种限制方法简洁成本低,但由于单片机存在稳定性差,功能低,维护量大等缺点,已越来越无法满意现代城市对交通管制的需求。因此 PLC 的出现使得这些
12、问题大大的削减了。与单片机相比 PLC 具有令通用计算机望尘莫及的特点。PLC 应用简便,牢靠性高,抗电磁干扰性能好,环境适应性强,功能完善,成熟的工控网络系统,通信便捷,易于远程实时监控。2 基于这些特点,把 PLC 应用到交通系统中已经成为将来的发展趋势。1.4 国内外现状及将来发展趋势 1.4.1 国外发呈现状 1969 年,世界上第一台 PLC-PDP-14 由美国数字设备公司(DEC)制造而出,它在美国通用汽车装配线上试用并取得巨大胜利。随后这项技术的到快速推广,美国的 Modicon 公司推出了同名的 084 限制器;1971 年,日本从美国引进这项新技术,并研制出其第一台 PLC
13、-DSC-8;1973 年,西欧国家的第一台 PLC 也研制胜利。可编程序限制器,是以微处理器或单片机为核心的一种工业限制专用微机,国外文献简称为 PC。但是,在国内 PC 通常指个人计算机,因此国内仍采纳 PLC 简称。1.4.2 国内发呈现状 我国对可编程限制器的探讨和应用始于 20 世纪 70 年头中期。1974 年起先研制PLC,但由于生产水平和器件的缘由,未能推广应用。1977 年研制胜利了以一位微处理器 MC14500 为核心的可编程限制器,并起先应用于工业生产限制。20 世纪 70 年头末 80 年头初,由于进口国外的成套专用设备,我国也引进了不少国外的 PLC 产品,且在此后的
14、传统设备改造和新设备的设计中,逐年增多 PLC 的应用,取得了良好的效果。不少科研单位和高新企业,在主动引进国外 PLC 生产线的同时,消化汲取并继承发展、二次开发国外 PLC 产品,竞相研制、开发、生产了一些我国自己的 PLC 产品。如北京凯迪恩自动化技术有限公司自主开发设计的 K3 系列 PLC,无锡信捷科技电子有限公司设计生产的 XC 系列 PLC 等。基于我国的交通现状以及单片机和 PLC 的特点,PLC 在交通限制方面具有很大的发展前景。通过 PLC 限制交通灯可以有效的缓解交通拥堵,对我国的经济发展具有很大的推动作用。1.4.3 将来发展趋势 同单片机限制的信号灯相比,用PLC具有
15、很强的环境适应性,牢靠性高,可对交通灯进行精确限制。由于PLC功能比较完善,因此通过PLC限制可对交通灯实施全天候无人化管理。另外因为PLC具有成熟的工控网络体系,通信便捷,易于远程实时监控,所以可以将同一条道路上的交通灯组成局域网进行的统一调度管理,这样就可以缩短车辆等候时间,进而实现科学化管理。正是由于PLC较之单片机及其它限制的种种优点,以PLC取代城市现有的交通灯限制方法是势在必行的。城市交通处于一种时刻改变的状态,以往的交通限制方面的探讨多倾向于实际操3 作的考虑而非基于理论限制的方法。近年来,随着众多探讨限制理论的学者教授的参加,城市交通的自动限制领域方面的探讨出现了新的思路和方法
16、,人工智能是新的探讨方法之一。1.5 课题探讨的主要内容 该设计主要是基于PLC的十字路口交通灯限制。十字路口信号主要有:东、西、南、北四个方向,其中包括车辆直行三色灯和左转三色灯,人行道红绿灯和四个数码管倒计时显示装置。1.信号灯的设计 信号灯的设计主要是分为南北方向和东西方向的红、黄、绿三种灯信号。对于南北方向上某一行车方向的信号灯输出,共设置了三组信号灯,其中两组车辆信号灯,分别是直行红、黄、绿灯和左转红、黄、绿灯,另外一组是人行道上的红、绿灯。南北向和东西向灯均以60s为一个循环周期,以南北向红黄绿灯为例:(1)车辆直行时,该组信号灯的3个灯以绿灯(35s) 黄灯(5s) 红灯(80s
17、)依次循环。(2)车辆左转时,该组信号灯的3个灯以红灯(40s) 绿灯(15s) 黄灯(5s)红灯(60s)依次循环。(3)人行道红绿灯,各自以红灯(25s) 绿灯(35s)依次循环。2.倒计时数码显示的设计 数字显示器用于显示每个信号灯的倒数时间。由于系统对信号的倒计时显示没有特别要求,因此设计运用的是七段数码管。对于一般的七段数码管,其电源电压为24V,可正常工作,电源采纳外接直流24V电源供电。数码管的一端连接到外部电源,另一端连接到PLC的COM端口。在这种设计中,数码管的四个方向共设置四组,即南北方向和东西方向,每组两个方向,并且每组数字显示内容分别显示两组内容方向完全相同,所以相应
18、的输入端子共用一个输入信号。对于某一组数码管,它分为数字显示和十位显示。每组数码管用于显示直行和左转灯中绿灯和黄灯的倒计时以及绿灯和黄灯间隔中红灯的倒计时。图1.1显示了这种设计的技术路途图:4图1.1 设计技术路途第 第 2 章 限制系统总体方案与技术要求 2.1 系统的基本要求 2.1.1 信号灯的基本构成 十字路口交通的详细的交通灯分布如图2.1所示,在十字路口的东、西、南、北方向装有主干道直行红绿黄灯和左转红绿黄灯,人行道红、绿灯和四个计数器。5 图2.1 交通灯分布1. 南北主干道 南北主干道的交通灯有左转红灯、绿灯、黄灯,直行红灯、绿灯和黄灯。2. 东西主干道 东西主干道的交通灯与
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