基于plc交通燈控制畢業(yè)設計論文

1、中華人民共和國教育部 東北林業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文） 論文題目： _ 基于交通燈畢業(yè)設計 _ 學 生： _ 丙常亮 _ 指導教師： _ 學 院： _東北林業(yè)大學 _ 專業(yè)年級： _電氣工程及其自動化 _ 20132013 年 1212 月 基于交通燈畢業(yè)設計 摘要 交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通 行能力，減少交通事故有明顯效果。為了實現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先 進性、科學化。用可編程控制器實現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬 件設計方法，實驗證明該系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟，能夠有效地疏導交通，提高交通 路口的通行能力。分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問題的

2、現(xiàn)狀， 結合交通的實際 情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡單實用的城市交通燈控制 系統(tǒng)的 PLCPLC 設計方案?？删幊绦蚩刂破髟诠I(yè)自動化中的地位極為重要， 廣泛的 應用于各個行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、 價格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。 關鍵詞：PLCPLC 可編程控制器、交通型號燈、可靠性高。摘要 緒論 . 0101 1.1. 交通信號控制系統(tǒng) . 0101 1.11.1 十字路口交通燈控制實際情況 . 0101 1.1.11.1.1 南北向（列）和東西向（行）主干道 . 0404 1.1.21.1.2

3、南北向和東西向人行道 . 0404 1.21.2 結合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗 . 0404 1.2.11.2.1 南北向（列）和東西向（行）主干道 . 0404 1.2.21.2.2 南北向和東西向行人道 . 0404 1.2.31.2.3 盲人安全通道控制和手動控制車流量 . 0404 1.31.3 流程圖 . 0505 2.2. 可編程控制器程序設計 . 0505 2.12.1 可編程控制器選擇 . 0505 2.22.2 十字路口交通燈模擬控制時序圖 . 0505 2.32.3 可編程控制器 1 1 0 0 端口分配 . 0808 2.42.4 程序設計 . 1010 3.3.

4、 總結 . 1111 3.13.1 難點分析 . 1111 3.1.13.1.1 行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對應關系 . 1111 3.1.23.1.2 盲人脈沖按鍵 . 1111 3.1.3.1.3 3 手動車流控制按鍵的控制方式 . 1111 3.1.43.1.4 交通燈閃亮問題 . 1111 3.1.53.1.5 調(diào)試錯誤與修改方法 . 1111 3.1.6PLC3.1.6PLC 智能化控制交通燈的方法 . 1212 4.4. 結論 . 1212 參考文獻 致謝東北林業(yè)大學畢業(yè)設計 1 第一章交通燈信號控制系統(tǒng) 1 緒論 交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路

5、通 行能力，減少交通事故有明顯效果。為了實現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先 進性、科學化。用可編程控制器實現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬 件設計方法，實驗證明該系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟，能夠有效地疏導交通，提高交通 路口的通行能力。分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問題的現(xiàn)狀， 結合交通的實際 情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理， 給出了一種簡單實用的城市交通燈控制 系統(tǒng)的 PLCPLC設計方案?？删幊绦蚩刂破髟诠I(yè)自動化中的地位極為重要， 廣泛的 應用于各個行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、 價格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出 聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。 1

6、1.1 1 十字路口交通燈控制實際情況 a a.南北主干道：直行綠 27S27S、直行綠閃 3S3S、左轉(zhuǎn)綠 10S10S、左轉(zhuǎn)綠閃 3S3S、黃 2S 2S 、紅 45S45S;殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。 b b .東西人行道：紅 45S45S、綠 27S27S、綠閃 3S3S、紅 60S60S; c c .東西主干道：紅 45S45S、直行綠 27S27S、直行綠閃 3S3S、左轉(zhuǎn)綠 10S10S、左轉(zhuǎn) 綠閃 3S3S、黃 2S;2S;釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。 d d .南北人行道：綠 27S27S、綠閃 3S3S、紅 60S60S; e e .循環(huán)控制方式； f f .交通燈變化順序表（單循環(huán)

7、周期 9090 秒）。 1.1.1 南北向（列）和東西向（行）主干道 南北向（列）和東西向（行）主干道均設有直行綠燈 27S,27S,直行綠燈閃亮 3S,3S,左 行綠燈 10S,10S,左轉(zhuǎn)綠閃 3S,3S,黃燈 2S2S 和紅燈 45S45S。當南北主干道紅燈點亮時，東 西主干道應依次點亮直行綠燈，直行綠燈閃，左轉(zhuǎn)綠燈，左轉(zhuǎn)綠燈閃亮和黃燈； 反之，當東西主干道紅燈點亮時，南北主干道依次點亮直行綠燈，直行綠燈閃， 左轉(zhuǎn)綠燈，左轉(zhuǎn)綠燈閃亮和黃燈。 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。 1.1.2 南北向和東西向人行道 南北向和東西向人行道均設有通行綠燈和禁行紅燈。 南北人行道通行綠燈應在南 北主干道直行綠燈

8、點亮時點亮，當南北主干道直行綠燈閃亮時南北行人道綠燈也 要對應閃亮，其它時間為紅燈。東西人行道通行綠燈于東西主干道直行綠燈點亮 時點亮，當東西主干道直行綠燈閃亮是東西行人道綠燈也要對應閃亮， 其它時間 為紅燈。謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。 1.1.3 結合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗 在 PLCPLC 交通燈模擬模塊中，主干道東西南北每面都有 3 3 個控制燈，分別為： 禁止通行燈 （亮時為紅色） 準備禁止通行燈 （亮時為黃色） 東北林業(yè)大學畢業(yè)設計 2 直通燈 （亮時為綠色） 另外行人道東西南北每面都有 2 2 個控制燈，分別為: 禁止通行燈 （亮時為紅色） 直通燈 （亮時為綠色） 1.1.4

9、 結合十字路口交通燈實際情況設計交通燈模擬控制系統(tǒng)如下: 當交通燈系統(tǒng)啟動開關接通時。 南北向（列）和東西向（行）主干道 南北向（列）和東西向（行）主干道均設有綠燈 10S10S，綠燈閃亮 2S 2S （亮 0.1 0.1 滅 0.10.1）, ,黃燈 2S2S 和紅燈 14S14S。當南北主干道紅燈點亮時，東西住干道應依次點 亮綠燈，綠燈閃亮，黃燈，反之，當東西主干道紅燈點亮時，南北主干道依次點 亮綠燈，綠燈閃，黃燈。 廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。 1.1.5 南北向和東西向行人道 南北向和東西向行人道均設為通行綠燈和禁行紅燈。 南北人行道通行綠燈應 在南北主干道綠燈點亮時點亮，當南北主干道綠燈閃

10、亮和黃燈點亮時南北行人道 綠燈也要對應閃亮，其它時間為紅燈。東西行人道通行綠燈于東西主干道綠燈點 亮是點亮，當東西主干道綠燈閃亮和黃燈點亮時東西行人道綠燈也要對應閃亮， 其它時間為紅燈。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。 1.1.61.1.6 盲人安全通道控制和手動控制車流量 除此之外另設兩個功能，使用 1010 個脈沖開關。實現(xiàn)讓盲人可以方便通過十字路 口和手動控制車流量。其中 8 8 個安裝在人行道的兩邊當東西方向行走的盲人要過 馬路的時候，按下脈沖開關東西向行人道綠燈亮起，南北向主干道紅燈閃亮，延 遲 1010 秒恢復原來的控制系統(tǒng)。南北向脈沖開關對應東西向功能相同，另外兩個 脈沖開可以控制車流量，

11、當東西向主干道等待車量較多的時候， 按下東西向控制 脈沖開關，東西向主干道延長綠燈點亮時間到 1515 秒。東西向行人道綠燈也要對 應延長。南北向脈沖開關對應東西向功能相同。 鵝婭盡損鶴慘歷蘢鴛賴。 1.21.2 流程圖東北林業(yè)大學畢業(yè)設計 3 交通燈模擬控制系統(tǒng)流程圖 東西主干道 4南北紅燈亮 2S 14S 道 南北黃燈亮 2S 結束 啟動開關 南北行人道 南北紅燈亮 14S 南北綠燈 卄10S 南北綠燈閃 14S 東西行人道 籟叢媽羥為贍債蟶練淨 東北林業(yè)大學畢業(yè)設計 4 盲人脈沖按鍵控制流程圖 預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。 東北林業(yè)大學畢業(yè)設計 5 南北綠 10S 14S 十字路口行人道交通燈

12、模擬控制時序圖 第 2 章可編程控制器程序設計 2.1 可編程控制器選擇 本次交通燈設計用的是來自 OMROOMRO 的 CPM1ACPM1A- -30CDR30CDR 可編程控制器。 產(chǎn)品規(guī)格：CPM1ACPUCPM1ACPU 單元 CPM1ACPM1A 在編程環(huán)境等方面，它不僅具備了以往的小 型 PLCPLC 所具有的功能，盡可能使安裝空間最小化，并實現(xiàn)了具有 1010 點- -100100 點輸 入輸出點數(shù)的彈性構成。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用中， 亦能適應生產(chǎn)現(xiàn)場不同的需求 ACAC 電源輸入，

13、繼電器輸出，能加擴展單元。 滲釤嗆 儼勻諤鱉調(diào)硯錦。 2.2 十字路口交通燈模擬控制時序圖 南北紅 4S 東北林業(yè)大學畢業(yè)設計 6 和此行人道相 交叉的主干道 紅燈 10S 2S 4 - k 盲人脈沖按鍵控制時序圖 啟動 東北林業(yè)大學畢業(yè)設計 7 + - X - kM -崛町 - i _ j _ _ E : _ : _ _ i 10S 2 2 10S 2 2 10S 2 2 S S S S S S 14S 啟動 南北紅 東西綠 東西黃 東西紅 東北林業(yè)大學畢業(yè)設計 8 十字路口主干道交通燈模擬控制時序圖 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。東北林業(yè)大學畢業(yè)設計 9 啟動 東西綠 OFF 南北紅 n- _|

14、I東西黃 15 10S 15 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。 14S 東西向綠燈延時時序圖 東北林業(yè)大學畢業(yè)設計 10 2.3 可編程控制器 I/O 端口分配 啟動開關 0000 停止開關 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 交通燈控制 PLC I/

15、O 端口 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。 2.4 程序設計 0 LD 0000 1 OR 20300 2 AND-NOT 0001 3 AND-NOT 20000 4 OUT 20300 5 LD 20300 東北林業(yè)大學畢業(yè)設計 11 6 AND-NOT 20001 7 AND-NOT 20203 8 OUT 20301 9 LD 20301 10 OR TIM 005 11 OR TIM 027 12 OR 20000 13 AND-NOT TIM 002 14 AND-NOT 20103 15 AND-NOT 0001 16 OUT 20000 17 TIM 000 #100 18 TIM 00

16、1 #120 19 TIM 002 #140 20 LD TIM 002 21 OR 20001 22 OR TIM 018 23 AND-NOT TIM 005 24 AND-NOT 0001 25 AND-NOT 20203 26 OUT 2001 27 TIM 003 #100 28 TIM 004 #120 29 TIM 005 #140 30 LD 0004 31 OR 20100 32 AND-NOT 0000 33 AND-NOT 0005 34 AND-NOT 0001 35 OUT 20100 36 LD 20100 37 AND 20105 38 OUT 20102 39

17、LD TIM 005 40 OR TIM 027 41 OUT 20105 42 LD 20102 43 OR 20103 44 AND-NOT 0001 45 AND-NOT TIM 018 46 OUT 20103 47 TIM 016 #150 48 TIM 017 #170 49 TIM 018 #190 50 LD 0005 51 OR 20200 52 AND-NOT 0001 53 AND-NOT 0000 54 AND-NOT 0004 55 OUT 20200 56 LD TIM 002 57 LD TIM 018 58 OUT 20205 59 LD TIM 20200 6

18、0 AND 20205 61 OUT 20202 62 LD 20202 63 OR 20203 64 AND-NOT 0001 65 AND-NOT 027 66 OUT 20203 67 TIM 025 #150 68 TIM 026 #170 69 TIM 027 #190 70 LD 20000 71 AND-NOT TIM 000 72 LD 20103 73 AND-NOT TIM 016 74 OR LD 75 AND-NOT 0001 76 OUT 20002 77 LD TIM 000 78 AND-NOT TIM 001 79 LD TIM 016 80 AND-NOT T

19、IM 017 81 OR LD 82 AND-NOT 20004 83 AND-NOT 0001 84 OUT 20003 85 TIM 006 #002 86 LD TIM 006 87 OR TIM 008 88 OR TIM 010 89 OR TIM 009 90 OR 20004 91 AND-NOT TIM 007 92 AND-NOT 0001 93 OUT 20004 94 TIM 007 #002 95 LD 20002 96 OR 20003 97 AND-NOT 0001 98 AND-NOT 20009 99 OUT 1000 100 LD TIM 001 101 AN

20、D-NOT TIM 002 102 LD TIM 017 103 AND-NOT TIM 018 104 OR LD 105 AND-NOT 20009 106 AND-NOT 0001 107 OUT 1001 108 LD 20000 109 AND-NOT TIM 002 110 LD 20103 111 AND-NOT TIM 018 112 OR LD 113 AND-NOT 20009 114 AND-NOT 0001 115 OUT 1103 116 LD20000 117 AND-NOT TIM 002 118 LD 20103 119 AND-NOT TIM 018 120

21、OR LD 121 AND-NOT 20103 122 AND-NOT 0001 123 OUT 20015 124 LD 20015 125 OR 20014 126 AND-NOT 0001 127 OUT 1005 128 LD 20001 129 AND-NOT TIM 003 130 LD 20203 131 AND-NOT TIM 025 東北林業(yè)大學畢業(yè)設計 12 132 OR LD 133 AND-NOT 0001 134 OUT 20005 東北林業(yè)大學畢業(yè)設計 13 135 LD TIM 003 136 AND-NOT TIM 004 137 LD TIM025 138 A

22、ND-NOT TIM 026 139 OR LD 140 AND-NOT 20004 141 AND-NOT 0001 142 OUT 20006 143 TIM 008 #002 144 LD 20005 145 OR 20006 146 AND-NOT 20013 147 AND-NOT 0001 148 OUT 1003 149 LD TIM 004 150 AND-NOT TIM 005 151 LD TIM 026 152 AND-NOT TIM 027 153 OR LD 154 AND-NOT 0001 155 AND-NOT 20013 156 OUT 1101 157 LD

23、20001 158 AND-NOT TIM 005 159 LD 20203 160 AND-NOT TIM 027 161 OR LD 162 AND-NOT 20013 163 AND-NOT 0001 164 OUT 1101 165 LD 20001 166 AND-NOT TIM 005 167 LD 20203 168 AND-NOT TIM 027 169 OR LD 170 AND-NOT 0001 171 AND-NOT 20009 172 OUT21000 173 LD 21000 174 OR 20011 175 AND-NOT 0001 176 OUT 1002 177

24、 LD TIM 001 178 AND-NOT TIM 002 179 LD TIM 017 180 AND-NOT TIM 018 181 OR LD 182 AND-NOT 20004 183 AND-NOT 0001 184 OUT 20007 185 TIM 009 #002 186 LD TIM 004 187 AND-NOT TIM 005 188 LD TIM 026 189 AND-NOT TIM 027 190 OR LD 191 AND-NOT 20004 192 AND-NOT 0001 193 OUT 20008 194 TIM 010 #2 195 LD 20007

25、196 OR 20003 197 OR 20002 198 OR 20013 199 AND-NOT 0001 200 OUT 1100 201 LD 20008 202 OR 20005 203 OR 20006 204 OR 20009 205 AND-NOT 0001 206 OUT 1102 207 LD 0002 208 OR 20009 209 AND-NOT TIM 011 210 OUT 20009 211 TIM 011 #100 212 LD 20009 213 AND-NOT 20010 214 OUT 20011 215 TIM 012 #010 216 LD TIM

26、012 217 OR TIM 015 218 OR 20010 219 AND-NOT TIM 013 220 OUT 20010 221 TIM 013 #010 222 LD 0003 223 OR 20013 224 AND-NOT TIM 014 225 OUT 20013 226 TIM 014 #100 227 LD 20013 228 AND-NOT 20010 229 OUT 20014 230 TIM 015 #010 231 END 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 第 3 章總結 3.13.1 難點分析 本程序在設計過

27、程遇到了一些難點我把它整理了一下發(fā)現(xiàn)有以下幾個問題。 東北林業(yè)大學畢業(yè)設計 14 3.1.1 行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對應關系 因為實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 應關系的，所以在編程前一定要理清它們，這樣有利于在編程時簡化程序、 減少 PLCPLC 不必要的運算。壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。 3.1.2 盲人脈沖按鍵 盲人在東西南北的行人道同時通過十字路口的情況不會經(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。要實現(xiàn)這樣的功能就 要在脈沖按鍵按下時不影響他們的計時

28、程序只在對應的主干道紅綠燈輸出程序 上進行插入常閉繼電器以此把輸出程序斷開。 蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。 3.1.3 手動車流控制按鍵的控制方式 手動車流控制按鍵是對相應的主干道綠燈延長的進行控制， 但不能使它在按 下時使改變當時的紅綠燈顯示情況，如現(xiàn)在是南北紅燈東西綠燈時按下南北綠燈 延長按鍵就不能使它變成南北綠燈東西紅燈。 這就涉及到了一個請求和響應的關 系。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。 3.1.4 交通燈的閃亮 交通燈綠燈在實際運行中是要經(jīng)過閃爍的， 所以在設計程序中也要加入這個 功能，參考了一些 PLCPLC 的交通燈程序介紹時發(fā)現(xiàn) PLCPLC 中有一些繼電器可以實現(xiàn)閃 爍這些繼電器也就是 P

29、LCPLC 內(nèi)部的功能繼電器， 這是一種硬件實現(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 PLCPLC 內(nèi)部的功能繼電器不 太熟悉（不同型號的 PLCPLC 內(nèi)部功能繼電器編號也不一樣） 我想了一個用程序?qū)崿F(xiàn) 的方法（程序段在第 8686 條 第 9494 條指令之間），此方法可以說是軟件實現(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。 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。 3.1.5 調(diào)試錯誤與修改方法 經(jīng)過設計，想一次性把程序完成是非常難的，在調(diào)試中就出現(xiàn)了不少的錯誤。 剛開始的時候把程序?qū)戇M去然后運行卻發(fā)現(xiàn)有些燈亮不起來而且在完成了一個 周期后就循環(huán)不起來了。那時

30、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行監(jiān)控于是再在運行的同時進行監(jiān)控， 于是發(fā)現(xiàn)了在程序的 第一周期一切都運行正常但再運行下去的時候第二周期就再沒有反應了， 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)的錯誤也找出來了。 雖然找錯誤是一個枯燥無味 的工作，但只要你耐心的去做的話，你肯定能學到有用的動西。驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。 3.1.6PLC 智能化控制交通

31、燈的方法 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，運用統(tǒng)計的 方法將兩個方向紅綠燈的延時預先設置好。 然而實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段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運行、 適用的方案，仍然會發(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 卻排著長隊等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準確模型的， 統(tǒng)計的方 東北林業(yè)大學畢業(yè)設計 15 法已不能適應迅猛發(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)就是應用可編程序控制 器（PLCPLC）對十字路口交通控制燈實現(xiàn)模糊控制傳統(tǒng)的

32、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，運用統(tǒng)計的方法將兩個方向紅綠 燈的延時預先設 置好。然而實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段甚至 可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運行、適用的方案，仍然會發(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等候通過。 這種流量 變化的偶然性是無法建立準確模型的，統(tǒng)計的方法已不能適應迅猛發(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控制的交通燈。 而模糊控制恰恰 具有這方面的優(yōu)勢。貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。 此系統(tǒng)就是應用可編程序控制器（PLCPLC）對十字路口交通控制燈實現(xiàn)模糊控制 此控制系統(tǒng)的輸入量是指十字路