交通信號控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、第一章 交通信號控制系統(tǒng)1 十字路口交通燈控制實(shí)際情況南北主干道 直行綠 27s直行綠閃3s左轉(zhuǎn)綠 10s 左轉(zhuǎn)綠閃 3s 黃2s 紅 45s東西人行道 紅 45s綠 27s 綠閃3s 紅 60s東西主干道 紅 45s 直行綠 27s 直行綠閃3s左轉(zhuǎn)綠 10s 左轉(zhuǎn)綠閃 3s 黃2s南北人行道 綠27s 綠閃3s紅 60s 循環(huán)控制方式 交通燈變化順序表（單循環(huán)周期90秒）11南北向（列）和東西向（行）主干道均設(shè)有直行綠燈27s，直行綠燈閃亮3s，左行綠燈10s，左轉(zhuǎn)綠閃3s，黃燈2s和紅燈45s。當(dāng)南北主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r，東西主干道應(yīng)依次點(diǎn)亮直行綠燈，直行綠燈閃，左轉(zhuǎn)綠燈，左轉(zhuǎn)綠燈閃亮和黃燈

2、；反之，當(dāng)東西主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r，南北主干道依次點(diǎn)亮直行綠燈，直行綠燈閃，左轉(zhuǎn)綠燈，左轉(zhuǎn)綠燈閃亮和黃燈。12 南北向和東西向人行道均設(shè)有通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應(yīng)在南北主干道直行綠燈點(diǎn)亮?xí)r點(diǎn)亮，當(dāng)南北主干道直行綠燈閃亮?xí)r南北行人道綠燈也要對應(yīng)閃亮，其它時(shí)間為紅燈。東西人行道通行綠燈于東西主干道直行綠燈點(diǎn)亮?xí)r點(diǎn)亮，當(dāng)東西主干道直行綠燈閃亮是東西行人道綠燈也要對應(yīng)閃亮，其它時(shí)間為紅燈。 2 結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實(shí)驗(yàn)在plc交通燈模擬模塊中，主干道東西南北每面都有3個(gè)控制燈，分別為： 禁止通行燈 （亮?xí)r為紅色） 準(zhǔn)備禁止通行燈 （亮?xí)r為黃色） 直通燈 （亮?xí)r為綠色）另外行人道

3、東西南北每面都有2個(gè)控制燈,分別為： 禁止通行燈 （亮?xí)r為紅色） 直通燈 （亮?xí)r為綠色） 結(jié)合十字路口交通燈實(shí)際情況設(shè)計(jì)交通燈模擬控制系統(tǒng)如下：當(dāng)交通燈系統(tǒng)啟動(dòng)開關(guān)接通時(shí)，21南北向（列）和東西向（行）主干道均設(shè)有綠燈 10s，綠燈閃亮2s（亮0.1 滅0.1）,黃燈2s和紅燈14s。當(dāng)南北主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r，東西住干道應(yīng)依次點(diǎn)亮綠燈，綠燈閃亮，黃燈，反之，當(dāng)東西主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r，南北主干道依次點(diǎn)亮綠燈，綠燈閃，黃燈。22南北向和東西向行人道均設(shè)為通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應(yīng)在南北主干道綠燈點(diǎn)亮?xí)r點(diǎn)亮，當(dāng)南北主干道綠燈閃亮和黃燈點(diǎn)亮?xí)r南北行人道綠燈也要對應(yīng)閃亮，其它時(shí)間為紅燈。東西行

4、人道通行綠燈于東西主干道綠燈點(diǎn)亮是點(diǎn)亮，當(dāng)東西主干道綠燈閃亮和黃燈點(diǎn)亮?xí)r東西行人道綠燈也要對應(yīng)閃亮，其它時(shí)間為紅燈。23 除此之外另設(shè)兩個(gè)功能，使用10個(gè)脈沖開關(guān)。實(shí)現(xiàn)讓盲人可以方便通過十字路口和手動(dòng)控制車流量。其中8個(gè)安裝在人行道的兩邊當(dāng)東西方向行走的盲人要過馬路的時(shí)候，按下脈沖開關(guān)東西向行人道綠燈亮起，南北向主干道紅燈閃亮，延遲10秒恢復(fù)原來的控制系統(tǒng)。南北向脈沖開關(guān)對應(yīng)東西向功能相同，另外兩個(gè)脈沖開可以控制車流量，當(dāng)東西向主干道等待車量較多的時(shí)候，按下東西向控制脈沖開關(guān)，東西向主干道延長綠燈點(diǎn)亮?xí)r間到15秒。東西向行人道綠燈也要對應(yīng)延長。南北向脈沖開關(guān)對應(yīng)東西向功能相同。 3流程圖啟動(dòng)開

5、關(guān)東西綠燈亮東西綠燈閃東西黃燈亮東西紅燈亮東西主干道10s2s2s14s南北紅燈亮南北綠燈亮南北綠燈閃南北黃燈亮南北主干道14s10s2s2s啟動(dòng)開關(guān)南北紅燈亮南北綠燈南北綠燈閃14s10s4s東西綠燈亮東西綠燈閃東西紅燈亮10s4s14s東西行人道南北行人道結(jié)束結(jié)束交通燈模擬控制系統(tǒng)流程圖啟動(dòng)開關(guān)按下脈沖開關(guān)原來控制循環(huán)系統(tǒng)行人道綠燈點(diǎn)亮，主干道紅燈閃亮結(jié)束yn啟動(dòng)開關(guān)盲人脈沖按鍵控制流程圖按下脈沖開關(guān)對應(yīng)方向綠燈點(diǎn)亮?xí)r間延長到15秒，另一方向紅燈點(diǎn)亮延長到15秒再次按下啟動(dòng)開關(guān)按此次控制方式進(jìn)行循環(huán)原來方式控制系統(tǒng)結(jié)束ynyn手動(dòng)控制車流量流程圖第三章 可編程控制器程序設(shè)計(jì)1 可編程控制器

6、選擇 本次交通燈設(shè)計(jì)用的是來自omron的cpm1a-30cdr-a可編程控制器 產(chǎn)品規(guī)格：cpm1a cpu單元cpm1a 在編程環(huán)境等方面，它不僅具備了以往的小型plc所具有的功能，盡可能使安裝空間最小化，并實(shí)現(xiàn)了具有10點(diǎn)-100點(diǎn)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的彈性構(gòu)成。而且還可 連接可編程控制終端，創(chuàng)造了尚無前例的靈活運(yùn)用。它不僅可以替代繼電器控制柜，就是作為小型控制器或在傳感器應(yīng)用中，亦能適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場不同的需求 ac電源輸入，繼電器輸出，能加擴(kuò)展單元 2 十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖和此行人道相交叉的主干道紅燈啟動(dòng)行人道綠燈2s10s盲人脈沖按鍵控制時(shí)序圖4s十字路口行人道交通燈模擬控制時(shí)序圖14s

7、10s南北綠東西紅東西綠南北紅啟動(dòng)啟動(dòng)南北紅東西綠東西黃東西紅南北綠南北黃10s2s2s10s2s2s14s10s2s2sonoff十字路口主干道交通燈模擬控制時(shí)序圖南北紅東西綠東西黃東西紅南北綠南北黃152s2s10s2s2s14s152s2s東西向綠燈延時(shí)時(shí)序圖啟動(dòng)offon3 可編程控制器i/o端口分配啟動(dòng)開關(guān)0000停止開關(guān)0001東西主干道綠燈1000東西主干道黃燈1001東西主干道紅燈1002南北主干道綠燈1003南北主干道黃燈1004南北主干道紅燈1005東西行人道綠燈1100東西行人道紅燈1101南北行人道綠燈1102南北行人道紅燈1103東西向綠燈延遲控制按鈕0004南北向綠

8、燈延遲控制按鈕0005東西盲人脈沖按鈕0003南北盲人脈沖按鈕0002 plc000000011000100110021003100410051100110111021103交通燈控制plc i/o端口000200030004000520009第四章 總結(jié)1 難點(diǎn)分析 本程序在設(shè)計(jì)過程遇到了一些難點(diǎn)我把它整理了一下發(fā)現(xiàn)有以下幾個(gè)問題。 11 行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對應(yīng)關(guān)系 因?yàn)閷?shí)際的紅綠燈控制中行人道的紅綠燈和主干道的紅綠燈是有這一定的對應(yīng)關(guān)系的，所以在編程前一定要理清它們，這樣有利于在編程時(shí)簡化程序、減少plc不必要的運(yùn)算 。 12 盲人脈沖按鍵按下時(shí)要實(shí)現(xiàn)功能的同時(shí)不影響和它沒關(guān)系的

9、主干道 盲人在東西南北的行人道同時(shí)通過十字路口的情況不會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)，可以說是非少的，如果我們要把盲人脈沖分開東西控制和南北控制使他不影響和它沒關(guān)系的主干道就可以使車輛行走更加通順減少車輛堵塞的情況。要實(shí)現(xiàn)這樣的功能就要在脈沖按鍵按下時(shí)不影響他們的計(jì)時(shí)程序只在對應(yīng)的主干道紅綠燈輸出程序上進(jìn)行插入常閉繼電器以此把輸出程序斷開 13 手動(dòng)車流控制按鍵的控制方式 手動(dòng)車流控制按鍵是對相應(yīng)的主干道綠燈延長的進(jìn)行控制，但不能使它在按下時(shí)使改變當(dāng)時(shí)的紅綠燈顯示情況，如現(xiàn)在是南北紅燈東西綠燈時(shí)按下南北綠燈延長按鍵就不能使它變成南北綠燈東西紅燈。這就涉及到了一個(gè)請求和響應(yīng)的關(guān)系。 14 交通燈的閃亮 交通燈綠燈在

10、實(shí)際運(yùn)行中是要經(jīng)過閃爍的，所以在設(shè)計(jì)程序中也要加入這個(gè)功能，參考了一些plc的交通燈程序介紹時(shí)發(fā)現(xiàn)plc中有一些繼電器可以實(shí)現(xiàn)閃爍這些繼電器也就是plc內(nèi)部的功能繼電器，這是一種硬件實(shí)現(xiàn)功能的方法，雖然程序可以減少但比較死板閃爍頻率不能控制。由于對plc內(nèi)部的功能繼電器不太熟悉（不同型號的plc內(nèi)部功能繼電器編號也不一樣）我想了一個(gè)用程序?qū)崿F(xiàn)的方法（程序段在第86條第94條指令之間），此方法可以說是軟件實(shí)現(xiàn)功能的方法，雖然程序加長了但閃爍頻率可以控制比較靈活。2 調(diào)試錯(cuò)誤與修改方法 經(jīng)過設(shè)計(jì)，想一次性把程序完成是非常難的，在調(diào)試中就出現(xiàn)了不少的錯(cuò)誤。剛開始的時(shí)候把程序?qū)戇M(jìn)去然后運(yùn)行卻發(fā)現(xiàn)有些燈

11、亮不起來而且在完成了一個(gè)周期后就循環(huán)不起來了。那時(shí)真的不知道從哪里入手，只好一條一條地檢查才發(fā)現(xiàn)了一條指令把常閉寫成了輸出真正的輸出口就沒有收到信號了。燈雖然是亮了但仍然循環(huán)不起來。從梯形圖又仔細(xì)的看了一次卻看不出什么問題出來。突然想起來編程器還可以進(jìn)行監(jiān)控于是再在運(yùn)行的同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，于是發(fā)現(xiàn)了在程序的第一周期一切都運(yùn)行正常但再運(yùn)行下去的時(shí)候第二周期就再?zèng)]有反應(yīng)了，包括里面的輔助繼電器，最后發(fā)現(xiàn)原來是程序前面沒有并上完成這個(gè)循環(huán)的繼電器號。后來就這樣把加上其他功能出現(xiàn)的錯(cuò)誤也找出來了。雖然找錯(cuò)誤是一個(gè)枯燥無味的工作，但只要你耐心的去做的話，你肯定能學(xué)到有用的動(dòng)西。3 plc智能化控制交通燈的方

12、法 傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常是事先經(jīng)過交通流量的調(diào)查，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法將兩個(gè)方向紅綠 燈的延時(shí)預(yù)先設(shè)置好。然而實(shí)際上交通流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運(yùn)行、適用的方案，仍然會(huì)發(fā) 生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊(duì)等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交 通現(xiàn)狀，需要有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。而模糊控制恰恰具有這方面的優(yōu)勢。此系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器(plc)對十字路口交通控 制燈實(shí)現(xiàn)模糊控制傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常是事先經(jīng)過交通流量的調(diào)查，

13、運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法將兩個(gè)方向紅綠 燈的延時(shí)預(yù)先設(shè)置好。然而實(shí)際上交通流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運(yùn)行、適用的方案，仍然會(huì)發(fā) 生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊(duì)等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交 通現(xiàn)狀，需要有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。而模糊控制恰恰具有這方面的優(yōu)勢。此系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器(plc)對十字路口交通控 制燈實(shí)現(xiàn)模糊控制此控制系統(tǒng)的輸入量是指十字路口各方向上車輛數(shù)的動(dòng)態(tài)變化量。具體由傳感器采集后送入可編程序控制器。在十字路口的四個(gè)方向

14、(e、s、w、n)的近端j(斑馬線附近)和遠(yuǎn)端y(距斑馬線約100米處)各設(shè)置一個(gè)傳感器，分別統(tǒng)計(jì)通過該處的車輛數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)模糊控制，需要將綠燈時(shí)間分為兩部分：其一是固定的10秒作為路口車輛狀態(tài)參數(shù)的采集時(shí)間t1；其二是根據(jù)兩個(gè)方向車輛流量變化進(jìn)行模糊決策的延時(shí)t2。然后通過傳感器采集后的排隊(duì)等候的車輛數(shù)送往plc進(jìn)行模糊推理運(yùn)算得出延遲時(shí)t2，最后由t1和t2來實(shí)現(xiàn)對十字路口車流量的靈活控制。4收獲與體會(huì)經(jīng)過一個(gè)多月的艱苦奮斗，設(shè)計(jì)成果終于要出來了，我才松了一口氣，俗話說：“萬事開頭難?！边@話一點(diǎn)也不假，回想當(dāng)初確定這個(gè)，還是挺茫然的。不知怎下手。最后采用了先采集資料、進(jìn)行實(shí)際考察后設(shè)計(jì)的方法。查找資料也是一件繁瑣的事情，雖說網(wǎng)上有資料但要找到一些真正有用的資料也不是一件容易的事，需要耐心查找。好了終于到了設(shè)計(jì)的時(shí)候了，花了整整十幾天，終于完成了設(shè)計(jì)，不過調(diào)試的時(shí)候卻發(fā)現(xiàn)結(jié)果和想的有所不同，通過監(jiān)控和修改才得出了需要的設(shè)計(jì)。這次的設(shè)計(jì)讓我們增長了實(shí)踐技能，還增加了有關(guān)交通知識，這些對于我們真是受益匪淺。最后，我們覺得，不見風(fēng)雨，怎么能見彩虹呢？我把體會(huì)用十個(gè)字概括：天下無難事，只怕有心人一次又一次的學(xué)習(xí)，探索又 ，我們慢慢地在體會(huì)，研究和感悟，終于開始領(lǐng)會(huì)到將近成功的那一份喜悅，從撰寫開 報(bào)告，查