基于PLC的交通灯设计.docx

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1、编号淮安信息职业技术学院毕业论文题目基于PLC交通灯设计学生姓名学号院系电气工程系专业机电一体化班级指导教师参谋教师二0一五年十月摘要本课题将研究可编程控制器（PLC）交通灯的设计。随着我国的城市化的迅速开展，车辆剧增，城市交通问题也日趋引人注目。所以，如何采用适宜的控制方法，保障城市交通有序、平安、快速运行，提高城市道路的交通能力，实现交通的科学化管理迫在眉睫。通过使用PLC来改善交通灯程序，实现智能控制。并会在本文中介绍交通灯现阶段存在的缺乏及研究意义。以及如何实现有效的分段控制，和特殊情况下的应急模式，将传统交通灯改良为更智能更科学的交通灯，来有效解决交通问题。关键字：交通灯PLC分段应

2、急控制AbstractInthispaper,wewillstudythedesignoftheprogrammablecontroller(PLC)trafficlight.WiththerapiddevelopmentofurbanizationinChina,thevehiclehasincreaseddramatically.Therefore,howtousetheappropriatecontrolmethodtoensuretheUrbantrafficorder,security,fastoperation,improvethetrafficcapacityofurbanroa

3、ds,thescientificmanagementoftrafficisimminent.ThispaperwillusePLCtoimprovethetrafficlightprogram,realizeintelligentcontrol.Andwillintroducetheexistingproblemsandtheresearchsignificanceofthetrafficlightatthepresentstage.Andhowtoachieveeffectivesegmentationcontrol,andspecialcasesofemergencymode,thetra

4、ditionaltrafficlightstothemoreintelligentandmorescientifictrafficlights,toeffectivelysolvethetrafficproblems.Keywords:trafficlightPLCsegmentedemergencycontrol目录摘要1AbstractII第一章绪论1IJ交通灯现状11.2研究意义1第二章交通灯方案论证32.1 交通灯方案控制要求32.2 方案实施32.3 方案设计框图3第三章PLC简述53.1 PLC概述53.2 PLC的开展53.3 PLC的分类及特点63.4 PLC的应用73.4.1

5、 PLC的应用领域73.4.2 PLC在我国的应用73.5 PLC的硬件结构83.6 PLC的工作原理8第四章PLC软件设计104.1 交通灯程序控制要求104.2 I/O分配表104.3 外围接线图104.4 梯形图10第五章系统调试125.1 程序调试125.2 故障解决12第六章总结与展望错误!未定义书签。致谢15参考文献错误!未定义书签。附录完整程序梯形图17第一章绪论1.1 交通灯现状随着我国的城市化的迅速开展，交通问题也日趋引人注目。车辆的剧增，使得十字路口等交通繁华的地方经常发生堵塞现象。这个时候，道路上交通灯的正常运行以及合理的功能就是交通畅通的重要的保证。近年来，随着车辆的增

6、加，特别是在有些场合，会有上下班的顶峰期，上放学的顶峰期因为没有好的控制方案，可能会出现交通灯显示不合理，这样导致了交通的更加堵塞。夜晚的车辆稀少的时候，交通灯还是正常的循环，也造成了许多不必要的麻烦。在突发的情况下，某些需要快速通过十字路口，但普通的交通灯没有这样的控制，那么特殊车辆可能就会浪费一定的时间，造成某些损失。像这样的交通灯不但解决好问题，而是更加剧了问题的严重性。这一系列的问题正是现在许多交通灯的普遍现象。所以，如何采取适宜的控制方法，缓解好不同时刻、不同地区的交通拥挤状况。在特殊情况下提供给急模式，完善交通灯的功能。越来越成为社会上当务之急的问题。1.2 研究意义在十字路口设置

7、交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的平安提供了强有力的保障。但是随着社会、经济的快速开展，原先的交通灯控制系统己经不能适应现在Fl益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。车辆的增多，原有的交通灯装置远远不能满足当前高度自动化的需要。可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。可编程控制器交通灯控制系统的特点：(1)脱机手开工作；(2

8、)联机自动就地工作；(3)上机控制的单周期运行方式；(4)由上位机通过串口向下位机送入设定配方参数实现自动控制；(5)自动启动、自动停机控制方式。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。本系统采用PLC是基于以下三个原因：(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、模糊决策和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；根据交通信号灯系统的要求与特点，我们采用了德国西门子公司S7-200型PLCo西

9、门子PLC有小型化、高速度、高性能等特点，是S7-200系列中最高档次的超小型程序装置。西门子可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程序控制器(PLC)实现了十字路口交通灯设计。第二章交通灯方案论证2.1 交通灯方案控制要求普通的交通灯己经无法适应现阶段的交通形势，如今的十字路口会有很多交通顶峰期，在深夜，车辆稀少，再去等红绿灯，显然会浪费很多的时间。还会有很多的突发情况。因此我需要更智能的交通灯才能有效地解决这些问题。本文以学校附近十字路口为研究对象，在学校的上放学的期间，去

10、学校的那条道路上，肯定是十分拥挤的。传统的交通灯必将适应不了这样情况，这个时间段，我们需要为交通灯设计专门的循环方式，来缓解交通。到了深夜，也需要设置一个专门的循环。有时候也少不了突发的情况，如特殊车辆路过，传统交通灯也没有相关的应急处理。这时我们需要添加应急模式，来解决突发情况。2.2 方案实施首先，为交通灯设置分段控制，学校每天的上放学时间段设置分段控制，每到这个时候，自动延长该道路上的绿灯时间，来缓解交通。当每天凌晨的时候,也为交通灯设置了分段控制，凌晨的时候交通灯的两路的自动切换为黄闪，路过的车辆可以直接穿过十字路口，这样就防止了车辆无必要的等待。十字路口，通常也少不了特殊车辆的路过，

11、所以我们需要应急模式。如救护车、消防车等车辆需要路过十字路口绿灯时间可能不够用时，当声音传感器检测到特殊车辆路过的的声音时，即可在改方向道路上自动切换为绿灯延长10秒钟。当绿灯结束后，自动切换正常的交通灯循环。这样，节省了很多时间，也就有效的解决了特殊车辆路过问题。2.3 方案设计框图大体的设计框图如下错误!未找到引用源。所示。图2-1设计框图第三章PLC简述3.1 PLC概述可编程序控制器(ProgrammableLogicContrOller,缩写PLC)是以微处理器为根底，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的

12、转变，为适应多品种.小批量生产的需要，生产.开展起来的一种新型的工业控制装置。PLC从1969年问世以来，虽然至今还不到40年，但由于其具有通用灵活的控制性能.简单方便的使用性能，可以适应各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化各领域取得了广泛的应用。有人将它与数控技术、CAD/CAM技术工业机械人技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。可编程序控制器在我国的开展与应用已有30多年的历史，现在它己经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的开展，努力开展可编程序控制器在我国的大规模应用，形成具有自主知识产权的可编程序控制器技

13、术，应该是广阔技术人员努力的方向。3.2 PLC的开展在可编程控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位，应用广泛。但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。1968年美国通用汽车公司(G.M)为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低本钱,缩短周期。于是就设想将计算机功能强大、灵活、通用性好等优点与电器控制系统简单易懂、价格廉价等优点结合起来，制成一种通用控制装置，而且这种装置采用面向

14、控制过程、面向问题的自然语言进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用1969年美国数字设备公司(DEC)根据美国通用汽车公司的这种要求，研制成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，取得很好的效果。从此这项技术迅速开展起来。早期的可编程控制器仅有逻辑运算、定时一、计数等顺序控制功能，只是用来取代传统的继电器控制，通常称为可编程逻辑控制器(PrOgrammableLogicController).,随着微电子技术和计算机技术的开展，20世纪70年代中期微处理器技术应用到PLC中，使PLC不仅具有逻辑控制功能，还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。20世纪80年

15、代以后，随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速开展，16位和32位微处理器应用于PLC中，使PLC得到迅速开展。PLC不仅控制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，本钱降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能，使PLC真正成为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等功能的名符其实的多功能控制器。PLC的开展过程大致可以分为如下几个阶段：19701980年：PLC的结构定型阶段。在这一阶段，由于PLC刚诞生，各种类型的顺序控制器不断出现（如逻辑电路型、1位机型、通用计算机型、单板机型等），但迅速被淘汰。最终以微处理器为核心的现有PLC结构形成，取得了市场的认可，得以迅速开展.推广。PLC的原理、结构、软件、硬件趋向统一与成熟，PLC的应用领域由最初的小范围、Ier选择使用、逐步向机床、生产线扩展。19801990年：PLC的普及阶段。在这一阶段，PLC的生产规模日益扩大，价格不断下降，PLC被迅速普及。各PLC生产厂家产品的价格.品种开始系列化，并且形成了固定I/O点型、根本单元加扩展块型、模块化结构型这三种延续至今的根本结构模型。PLC的应用范围开始向顺序控制的全部领域扩展。比方三菱公司本阶段的主要产品有F.F1.