基于plc交通燈控制系統(tǒng)畢業(yè)設計

1、<p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　論文題目： 交通燈控制系統(tǒng)</p><p>　　系別： 信息工程分院</p><p>　　專業(yè)： 機電一體化</p><p>　　班級： 機電3班 </p><p><b>　　摘 要</b>&

2、lt;/p><p>　　隨著社會經濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關注。人，車，路三者關系的協調，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數據監(jiān)測，交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現代城市交通監(jiān)控指揮中最重要的組成部分。</p><p>　　隨著城市機動車量的不斷增加，許多大城市如北京，上海，南京等出現了交通超負荷運行的情況，因此，自80

3、年代后期，這些城市紛紛修建城市高速公路，在 高速公路建設完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預期的作用。而城市高速道路在構造上的特點，也決定了城市高速道路的 交通狀況必然受高速道路和普通道路耦合出交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道，城區(qū)與周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管

4、理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題，</p><p>　　關鍵詞: PLC可編程控制器、交通型號燈、可靠性高。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、交通燈信號控制系統(tǒng)3</p><p>　?。ㄒ唬?十字路口交通燈控制實際情況3</p><p>　?。ǘ?結合

5、十字路口交通燈的路況模擬控制實驗3</p><p><b>　　（三） 流程圖6</b></p><p>　　二、可編程控制器程序設計8</p><p>　?。ㄒ唬?可編程控制器選擇8</p><p>　?。ǘ?十字路口交通燈模擬控制時序圖8</p><p>　?。ㄈ?可編程控制器I

6、/O端口分配11</p><p>　?。ㄋ模?程序設計12</p><p><b>　　三、總結15</b></p><p>　?。ㄒ唬?難點分析15</p><p>　?。ǘ?調試錯誤與修改方法15</p><p>　?。ㄈ?PLC智能化控制交通燈的方法16</p>

7、<p>　　（四） 收獲與感悟16</p><p><b>　　四、結束語17</b></p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p><b>　　致 謝19</b></p><p>　　一、交通燈信號控制系統(tǒng)</p>&l

8、t;p>　?。ㄒ唬?十字路口交通燈控制實際情況</p><p>　　A．南北主干道：直行綠 27S、直行綠閃3S、左轉綠 10S 、左轉綠閃 3S、 黃2S 、紅 45S；</p><p>　　B．東西人行道：紅 45S、綠 27S、綠閃3S 、紅 60S；</p><p>　　C．東西主干道：紅 45S、直行綠 27S、 直行綠閃3S、左轉綠 10S 、左轉

9、綠閃 3S、黃2S；</p><p>　　D．南北人行道：綠27S 、綠閃3S、紅 60S；</p><p><b>　　E．循環(huán)控制方式；</b></p><p>　　F．交通燈變化順序表（單循環(huán)周期90秒）。</p><p>　　1、南北向（列）和東西向（行）主干道</p><p>　　南北向

10、（列）和東西向（行）主干道均設有直行綠燈27S，直行綠燈閃亮3S，左行綠燈10S，左轉綠閃3S，黃燈2S和紅燈45S。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，左轉綠燈，左轉綠燈閃亮和黃燈；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，左轉綠燈，左轉綠燈閃亮和黃燈。</p><p>　　2、南北向和東西向人行道</p><p>　　南北向和東

11、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。</p><p>　?。ǘ?結合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗</p><p>　　在PLC交通燈模擬模塊中，

12、主干道東西南北每面都有3個控制燈，分別為：</p><p>　　● 禁止通行燈 （亮時為紅色）</p><p>　　● 準備禁止通行燈 （亮時為黃色）</p><p>　　● 直通燈 （亮時為綠色）</p><p>　　另外行人道東西南北每面都有2個控制燈,分別為：</p&g

13、t;<p>　　● 禁止通行燈 （亮時為紅色）</p><p>　　● 直通燈 （亮時為綠色） </p><p>　　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：</p><p>　　當交通燈系統(tǒng)啟動開關接通時。</p><p>　　1、南北向（列）和東西向（行）主干

14、道</p><p>　　南北向（列）和東西向（行）主干道均設有綠燈 10S，綠燈閃亮2S（亮0.1 滅0.1）,黃燈2S和紅燈14S。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。</p><p>　　2、南北向和東西向行人道</p><p>　　南北向和東西向行人道均設為通行綠

15、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。</p><p>　　3、盲人安全通道控制和手動控制車流量</p><p>　　除此之外另設兩個功能，使用10個脈沖開關。實現讓盲人

16、可以方便通過十字路口和手動控制車流量。其中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10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，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15秒。</p><p>　　東西向行人道綠燈也要對應延長。南北向脈沖開關對應

17、東西向功能相同。</p><p><b>　　圖1 交通燈示意圖</b></p><p><b>　?。ㄈ?流程圖</b></p><p><b>　　圖2 流程圖</b></p><p>　　二、可編程控制器程序設計</p><p>　?。ㄒ唬?可編

18、程控制器選擇</p><p>　　本次交通燈設計用的是來自OMRON的CPM1A-30CDR-A可編程控制器。</p><p>　　產品規(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，并實現了具有10點-100點輸入輸出點數的彈性構成。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

19、，就是作為小型控制器或在傳感器應用中，亦能適應生產現場不同的需求AC電源輸入，繼電器輸出，能加擴展單元。</p><p>　?。ǘ?十字路口交通燈模擬控制時序圖</p><p>　?。ㄈ?可編程控制器I/O端口分配</p><p>　　圖5 交通燈控制PLC I/O端口</p><p><b>　?。ㄋ模?程序設計</b&

20、gt;</p><p><b>　　三、總結</b></p><p><b>　　（一） 難點分析</b></p><p>　　本程序在設計過程遇到了一些難點我把它整理了一下發(fā)現有以下幾個問題。</p><p>　　1、行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對應關系</p><p>　

21、　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PLC不必要的運算。</p><p><b>　　2、盲人脈沖按鍵</b></p><p>　　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常出現，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

22、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。要實現這樣的功能就要在脈沖按鍵按下時不影響他們的計時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。</p><p>　　3、手動車流控制按鍵的控制方式</p><p>　　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，如現在是南北紅燈東西綠燈時按下南北綠燈延長

23、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。</p><p><b>　　4、交通燈的閃亮</b></p><p>　　交通燈綠燈在實際運行中是要經過閃爍的，所以在設計程序中也要加入這個功能，參考了一些PLC的交通燈程序介紹時發(fā)現PLC中有一些繼電器可以實現閃爍這些繼電器也就是PLC內部的功能繼電器，這是一種硬件實現功能的方法，雖然程序可以減

24、少但比較死板閃爍頻率不能控制。由于對PLC內部的功能繼電器不太熟悉（不同型號的PLC內部功能繼電器編號也不一樣）我想了一個用程序實現的方法（程序段在第86條~第94條指令之間），此方法可以說是軟件實現功能的方法，雖然程序加長了但閃爍頻率可以控制比較靈活。</p><p>　　（二） 調試錯誤與修改方法</p><p>　　經過設計，想一次性把程序完成是非常難的，在調試中就出現了不少的錯誤。

25、</p><p>　　剛開始的時候把程序寫進去然后運行卻發(fā)現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。那時真的不知道從哪里入手，只好一條一條地檢查才發(fā)現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

26、期就再沒有反應了，包括里面的輔助繼電器，最后發(fā)現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。</p><p>　?。ㄈ?PLC智能化控制交通燈的方法</p><p>　　傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常是事先經過交通流量的調查，運用統(tǒng)計的方法將兩個方向紅綠燈的延時

27、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生很大的差異。即使是經過長期運行、適用的方案，仍然會發(fā)生這樣的現象：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)展的交通現狀，需要有一種能夠根據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(PLC)對十字路口交通控制燈實現模糊控制

28、傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常是事先經過交通流量的調查，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生很大的差異。即使是經過長期運行、適用的方案，仍然會發(fā) 生這樣的現象：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 通現狀，需要有一種能夠根據流量變化情況自適應控制的交通燈。而模

29、糊控制恰恰具有這方面的優(yōu)勢。</p><p>　　此系統(tǒng)就是應用可編程序控制器(PLC)對十字路口交通控制燈實現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的動態(tài)變化量。具體由傳感器采集后送入可編程序控制器。在十字路口的四個方向(E、S、W、N)的近端J(斑馬線附近)和遠端Y(距斑馬線約100米處)各設置一個傳感器，分別統(tǒng)計通過該處的車輛數。為了實現模糊控制，需要將綠燈時間分為兩部分：其一是固定的10秒作

30、為路口車輛狀態(tài)參數的采集時間t1；其二是根據兩個方向車輛流量變化進行模糊決策的延時t2。然后通過傳感器采集后的排隊等候的車輛數送往PLC進行模糊推理運算得出延遲時t2，最后由t1和t2來實現對十字路口車流量的靈活控制。</p><p><b>　?。ㄋ模?收獲與感悟</b></p><p>　　經過半個多月的艱苦奮斗，設計成果終于出來了，我才松了一口氣，我通過采集資料

31、、進行實際考察后，做出以上設計的方法。</p><p>　　查找資料也是一件繁瑣的事情，雖說網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。</p><p>　　花了整整十幾天，終于完成了設計，不過調試的時候卻發(fā)現結果和想的有所不同，通過監(jiān)控和修改才得出了需要的設計。這次的設計讓我們增長了實踐技能，還增加了有關交通知識，這些對于我們真是受益匪淺。最后，我們覺得，不見風

32、雨，怎么能見彩虹呢？我把體會用十個字概括：天下無難事，只怕有心人</p><p>　　一次又一次的學習，我們慢慢地在體會，研究和感悟，終于領會到成功的那一份喜悅，從撰寫開報告，查找資料，程序設計，到整理每一個次的調試，我們學會了細心和耐心，也品嘗到了酸、甜、苦、辣，無數的成功與失敗更加肯定了我們的研究成果。興趣是自發(fā)形成的，而默契是慢慢培養(yǎng)出來的。當前的社會，科技迅速發(fā)展，知識更新速度大大加快，只有我們共同去探索

33、，用自己的雙手去征服每一片天空，用我們新的力量去打造一片創(chuàng)新的領域。</p><p><b>　　四、結束語</b></p><p>　　通過這次設計，我對PLC設計控制有了深刻的認識，對以前學的PLC又有了一定的新認識，溫習了以前學的知識，就像人們常說的溫故而知新嘛，但在設計的過程中，遇到了很多的問題，我和同學之間互相幫助，請教工廠師傅，有什么不懂的大家在一起商量，

34、聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝我的同學和師傅的幫助。</p><p>　　在此要感謝我的指導尹璐老師，感謝老師給我這樣的機會鍛煉。在整個畢業(yè)設計過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個項目還不是很完善，但是在設計過程中所學

35、到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]. 廖常初編.S7-300/400PLC應用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[2]．三菱電機.FX3U,FX3UC微型可編程控制器編程手冊.2005.</p><p

36、>　　[3].三菱電機.FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC編程手冊.2002.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本課題在選題及研究過程中得到*老師的親切關懷和悉心指導下完成的。她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。*老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關