自適應交通燈智能控制系統(tǒng)設計畢業(yè)設計

1、<p>　　畢業(yè)設計說明書(論文)</p><p>　　指導者： </p><p>　　(姓 名) (專業(yè)技術職務)</p><p>　　評閱者： </p><p>　　(姓 名)

2、 (專業(yè)技術職務)</p><p><b>　　2011年 元 月</b></p><p>　　畢業(yè)設計（論文）評語</p><p>　　學生姓名： xxxx 班級、學號： </p><p>　　題 目： 自適應交通燈智能控制系統(tǒng)設計 </p><p&

3、gt;　　綜合成績： 中 </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）評語</p><p>　　畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要</p><p>　　畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要</p><p><b>　　目次</b></p><p><b>　　1 引 言1</b>

4、;</p><p>　　1.1課題研究背景1</p><p>　　1.2研究研究意義2</p><p>　　1.3問題與方法3</p><p>　　2 方案論證與硬件設計5</p><p>　　2.1課題可行性分析5</p><p>　　2.2車輛的存在與通過的檢測5</p&g

5、t;<p>　　2.3用PLC實現(xiàn)智能交通燈控制12</p><p>　　3 智能交通系統(tǒng)軟件設計14</p><p>　　3.1可編程控制器（PLC）的介紹14</p><p>　　3.2十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)的控制要求16</p><p>　　3.3控制系統(tǒng)的控制要求17</p><p>

6、;　　3.4十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)的PLC選型20</p><p>　　4 交通燈的保護24</p><p>　　4.1感應線圈(電感式傳感器)24</p><p><b>　　4.2干擾24</b></p><p>　　4.3 主要抗干擾措施26</p><p><b>

7、　　結(jié) 論28</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p>　　參 考 文 獻31</p><p><b>　　附錄A32</b></p><p><b>　　1 引 言</b></p><p>　　

8、據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國城市里的十字路口交通系統(tǒng)大都采用定時來控制(不排除繁忙路段或高峰時段用交警來取代交通燈的情況)，這樣必然產(chǎn)生如下弊端:當某條路段的車流量很大時卻要等待紅燈，而此時另一條是空道或車流量相對少得多的道卻長時間亮的是綠燈，這種多等少的尷尬現(xiàn)象是未對實際情況進行實時監(jiān)控所造成的，不僅讓司機乘客怨聲載道，而且對人力和物力資源也是一種浪費。</p><p>　　智能控制交通系統(tǒng)是目前研究的方向，也已經(jīng)取

9、得不少成果，在少數(shù)幾個先進國家已采用智能方式來控制交通信號，其中主要運用GPS全球定位系統(tǒng)等。出于便捷和效果的綜合考慮，我們可用如下方案來控制交通路況:制作傳感器探測車輛數(shù)量來控制交通燈的時長。具體如下: 通過傳感器（即電磁感應線圈）探測出汽車的流量后自動調(diào)節(jié)紅綠燈的時長。車輛的流量計數(shù)、交通燈的時長控制可由可編程控制器（PLC）來實現(xiàn)。</p><p>　　比較傳統(tǒng)的定時交通燈控制與智能交通燈控制，可知后者的最

10、大優(yōu)點在于減緩滯流現(xiàn)象，也不會出現(xiàn)空道占時的情形，提高了公路交通通行率，較全球定位系統(tǒng)而言成本更低。</p><p><b>　　1.1課題研究背景</b></p><p>　　1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的

11、廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914年，電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。 1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；

12、另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。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。1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標志信號協(xié)定》對各種信號燈的含</p><p>　　隨著交通的不斷發(fā)展和汽車化

13、進程的加快，交通擁擠加劇，交通事故頻發(fā)，交通環(huán)境惡化，已經(jīng)成為引人注目的城市問題之一。交通問題不僅是發(fā)展中國家，就是在發(fā)達國家也是一個令人困擾的嚴重問題。眾所周知，緩解交通擁擠的最直接和最有效辦法是提高路網(wǎng)的通信能力。但無論哪個國家的大城市，不可能無限制地修建道路，不論是資金因素還是土地因素，都限制了道路的無節(jié)制增長。因此，不可能通過無限制地修建道路來滿足日益增長的交通需求。與此同時，通過限制車輛增加削減交通需求也因受到客觀因素的制約而

14、無法取得滿意的結(jié)果。事實上，由于交通系統(tǒng)是一個相當復雜的大系統(tǒng)，無論單獨從車輛方面考慮還是從道路方面考慮，都很難從根本上解決問題。</p><p><b>　　1.2研究研究意義</b></p><p>　　在十字路口設置交通燈可以對交通進行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強有力的保障。但是隨著社會、經(jīng)濟的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應現(xiàn)在日益繁忙的

15、交通狀況。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。</p><p>　　傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流量的調(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，實際上車輛流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同時段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運行、較適用的方案，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

16、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，更為現(xiàn)實的需要是能有一種能夠很具流量變化自適應控制的交通燈。</p><p>　　目前，大部分城市路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時間間隔的控制方法。由于十字路口不同時刻車輛的流量是復雜的、隨機的和不確定的，采用固定時間間隔的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時間的浪費，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。為此，采用不依賴數(shù)學建模的模糊控制方法設計交通

17、燈控制器，能較好地解決這個問題。另外隨著眾多高科技技術在日常的普遍應用，城市空中各種電磁干擾日益嚴重，為保證交通控制的可靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC是必要的。</p><p>　　隨著科學技術的日新月異，自動化程度要求越來越高，原有的交通燈裝置遠遠不能滿足當前高度自動化的需要?？删幊炭刂破鹘煌艨刂葡到y(tǒng)集成自動控制技術、計量技術、新傳感器技術、計算機管理技術于一體的機電一體化產(chǎn)品：充

18、分利用計算機技術對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點，采用標準化、模塊化、系統(tǒng)化設計，配置靈活、組態(tài)方便。</p><p><b>　　1.3問題與方法</b></p><p><b>　　問題</b></p><p>　　1、私人轎車越來越多，城區(qū)道路交通壓力與日俱增，

19、許多路段已經(jīng)超出道路設計負荷，經(jīng)常發(fā)生堵車、交通事故等現(xiàn)象；在節(jié)假日、上、下班高峰時間，堵車現(xiàn)象更為嚴重；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)同周邊地區(qū)的交通擁堵；</p><p>　　2、現(xiàn)在城市路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時間間隔的控制方法。由于十字路口不同時刻車輛的流量是復雜的、隨機的和不確定的，采用固定時間間隔的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時間的浪

20、費，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通；</p><p>　　3、隨著眾多高科技技術在日常的普遍應用，城市空中各種電磁干擾日益嚴重，可能會影響交通燈的控制。</p><p><b>　　方法</b></p><p>　　1、利用一種可以隨著車輛數(shù)量變化而變化紅綠燈時長的交通燈，根據(jù)路口車輛的實際數(shù)量變化綠燈時長，充分利用道路，保持道路的通暢；<

21、;/p><p>　　2、在入路口的各個方向附近按要求埋設壓力傳感器，當汽車通過時壓力產(chǎn)生變化，即可檢測出汽車的通過；將這一信號轉(zhuǎn)換為標準脈沖信號作為可編程控制器的控制輸入；</p><p>　　3、用PLC計數(shù)，按一定控制規(guī)律自動調(diào)節(jié)紅綠燈的時長， PLC具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30萬小時以上；編程能力強，可以將模糊化，模糊決策和解決模糊都方便地用軟件來實現(xiàn)；抗干擾能力強，目

22、前空中各種電磁干擾日益嚴重，為保證交通控制的可靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC是必要的。</p><p>　　2 方案論證與硬件設計</p><p>　　2.1課題可行性分析</p><p>　　目前，大部分城市路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時間間隔的控制方法。由于十字路口不同時刻車輛的流量是復雜的、隨機的和不確定的，采用固定時間間隔的控

23、制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時間的浪費，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通，不僅讓司機乘客怨聲載道，而且對人力和物力資源也是一種浪費。</p><p>　　智能控制交通系統(tǒng)是目前研究的方向，也已經(jīng)取得不少成果，在少數(shù)幾個先進國家已采用智能方式來控制交通信號，其中主要運用GPS全球定位系統(tǒng)等。出于便捷和效果的綜合考慮，我們可用如下方案來控制交通路況:制作傳感器探測車輛數(shù)量來控制交通燈的時長。具體如下:在入路口的各個方向

24、附近的地下按要求埋設感應線圈，當汽車經(jīng)過時就會產(chǎn)生渦流損耗，環(huán)狀絕緣電線的電感開始減少，即可檢測出汽車的通過，并將這一信號轉(zhuǎn)換為標準脈沖信號作為可編程控制器的控制輸入，并用PLC計數(shù)，按一定控制規(guī)律自動調(diào)節(jié)紅綠燈的時長。</p><p>　　比較傳統(tǒng)的定時交通燈控制與智能交通燈控制，可知后者的最大優(yōu)點在于減緩滯流現(xiàn)象，也不會出現(xiàn)空道占時的情形，提高了公路交通通行率，較全球定位系統(tǒng)而言成本更低。</p>

25、<p>　　2.2車輛的存在與通過的檢測</p><p>　　2.2.1感應線圈(電感式傳感器)</p><p>　　電感式傳感器其主要部件是埋設在公路下十幾厘米深處的環(huán)狀絕緣電線(特別適合新鋪道路，可用混凝土直接預埋，老路則需開挖再埋)。當有高頻電流通過電感時，公路面上就會形成如圖2.1中虛線所形成的高頻磁場。當汽車進入這一高頻磁場區(qū)時，汽車就會產(chǎn)生渦流損耗，環(huán)狀絕緣電線的

26、電感開始減少。當汽車正好在該感應線圈的正上方時，該感應線圈的電感減到最小值。當汽車離開這高頻磁場區(qū)時，該感應線圈電感逐漸復原到初始狀態(tài)。由于電感變化該感應線圈中流動的高頻電流的振幅(本論文所涉及的檢測工作方式)和相位發(fā)生變化，因此，在環(huán)的始端連接上檢測相位或振幅變化的檢測器，就可得到汽車通過的電信號。若將環(huán)狀絕緣電線作為振蕩電路的一部分，則只要檢測振蕩頻率的變化即可知道汽車的存在和通過。</p><p>　　電感

27、式傳感器的高頻電流頻率為60kHz，尺寸為  2×3m，電感約為100μH.這種傳感器可檢測的電感變化率在0.3％以上。</p><p>　　電感式傳感器安裝在公路下面，從交通安全和美觀考慮, 它是理想的傳感器。傳感器最好選用防潮性能好的原材料。</p><p>　　圖2.1  車輛檢測原理圖及檢測電路電壓脈沖輸出波形</p><p>

28、;<b>　　2.2.2檢測電路</b></p><p>　　檢測汽車存在的具體實現(xiàn)是在感應線圈的始端連接上檢測電感電流變化的檢測器, 并將之轉(zhuǎn)化為標準脈沖電壓輸出。其具體電路圖由三部分組成:信號源部分、檢測部分、比較鑒別部分。原理框圖如圖2.2所示, 輸出脈沖波形見圖2.1(b)。</p><p>　　圖2.2  車輛存在與檢測電路原理框圖<

29、;/p><p><b>　　2.2.3硬件配置</b></p><p><b>　　60KHZ信號源：</b></p><p>　　RC橋式振蕩電路如圖2.3所示，它由兩部分組成，即放大電路和選頻網(wǎng)絡。由圖中可知由于Z1、Z2和R1、Rf正好形成一個四臂電橋，因此這種振蕩電路常稱為RC橋式振蕩電路。</p>&l

30、t;p>　　圖 2.3 RC橋式振蕩電路</p><p>　　由圖可知，在時，經(jīng)RC反饋網(wǎng)絡傳輸?shù)竭\放同相端的電壓與同相，即有和。這樣，放大電路和由Z1、Z2組成的反饋網(wǎng)絡剛好形成正反饋系統(tǒng)，可以滿足相位平衡條件，因而有可能振蕩。</p><p>　　實現(xiàn)穩(wěn)幅的方法是使電路的/ 值隨輸出電壓幅度增大而減小。起振時要求放大器的增益>3,例如，Rf用一個具有負溫度系數(shù)的熱敏電阻代

31、替，當輸出電壓增加使的功耗增大時，熱敏電阻減小，放大器的增益下降，使的幅值下降。如果參數(shù)選擇合適，可使輸出電壓幅值基本恒定，且波形失真較小。</p><p>　　由于集成運放接成同相比例放大電路，它的輸出阻抗可視為零，而輸入阻抗遠比RC串并聯(lián)網(wǎng)絡的阻抗大得多，可忽略不計，因此，振蕩頻率即為RC串并聯(lián)網(wǎng)絡的。RC串并聯(lián)網(wǎng)絡構成正弦振蕩電路的正反饋,在處,正反饋系數(shù)，而和當構成電路中的負反饋，反饋系數(shù)。F+ 與F-的

32、關系不同，導致輸出波形的不同。</p><p>　　選用R等于13.25K的電阻， 選用C等于200PF的電容， 、分別選用250 K 和100K。</p><p>　　感應線圈電流檢測電路：</p><p>　　圖 2.4 信號源電流檢測電路</p><p>　　我們采用單相半控橋式整流電路即整流電路中的整流元件有半數(shù)是二極管，其余半數(shù)是

33、晶體管。半控整流電路的輸出也是完全可以連續(xù)平滑控制的。下圖表示單相半控橋式電阻電感負載電路及其波形，設負載電流因電感足夠大而平直。</p><p>　　當電源U2正半波，在=a時觸發(fā)VT1后，VT1，VD2導通，電流通路為：VT1－VD2，電流由電源提供；當＝Π后，電源電壓u2經(jīng)零變負，但由于電感電勢的作用，電流仍將使，電感通過VD1－VT1回路放電。在＝Π處，二極管VD2電流換給VD1，電流iVD2及i2終止，

34、在＝Π－（Π＋a）區(qū)間電流由電感釋放電能提供。</p><p>　　當＝（Π＋a）時觸發(fā)VT2導通，由于VT2的 導通才能使VT1承受反壓而關斷，其后的工作過程與前半周類似。由此可見，VT1觸發(fā)導通后，需VT2的觸發(fā)導通才能關斷。因此流過晶體管的電流在一周期內(nèi)各占一半，其換流時刻由門極觸發(fā)脈沖決定；而二極管VD1，VD2的 導通與關斷僅由電源的 正負半波決定，在＝n×Π處換流，所以單相半控橋式整流電路電

35、感負載時各元件導通角均為180度，電源在a區(qū)間內(nèi)停止對負載供電。</p><p>　　半控橋式整流電路中的整流二極管VD1，VD2本身兼有續(xù)流二極管的作用，因此電路中不需要另加續(xù)流二極管。但如果在工作中出現(xiàn)異常，比如VT2的觸發(fā)脈沖消失，則VT1由于電感續(xù)流作用將不能關斷，等到下一個正半波到來時，VT1無需觸發(fā)仍使導通，結(jié)果是，一只晶體管與兩只二極管之間輪流導電，其輸出電壓失去控制，這種情況稱為失控。失控時的輸出

36、電壓相當于單相半波不可控整流的電壓波形。為了防止這種失控現(xiàn)象，仍須在半控式電路中加上續(xù)流二極管。</p><p>　　圖2.5 感應線圈電流檢測電路</p><p><b>　　比較鑒別電路</b></p><p>　　圖2.6 脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　我們采用電壓比較器，當U－大于u＋時輸出－Uom，當U

37、－小于u＋時輸出＋Uom。可視為可用脈沖。</p><p>　　上面的電路都要有脈沖才能實現(xiàn)控制，所以下面介紹脈沖產(chǎn)生電路。</p><p><b>　　結(jié)晶體管觸發(fā)電路</b></p><p>　　改變電位器RP的數(shù)值可以調(diào)節(jié)輸出脈沖電壓的頻率。但是（RP＋R）的阻值不能太小，否則在單結(jié)晶體管導通之后，電源經(jīng)過RP和R供給的電流較大，單結(jié)晶體

38、管的電流不能降到谷點電流之下，電容電壓始終大于谷點電壓，因此，單結(jié)晶體管就不能截止，造成單結(jié)晶體管的直通現(xiàn)象。選用谷點電流大一些的管子，可以減少這種現(xiàn)象。當然，（RP＋R）的阻值也不能太大，否則充電太慢，使晶閘管的最大導通角受到限制，減小移相范圍。一般（RP＋R）是幾千歐到幾十千歐。</p><p>　　單結(jié)晶體管觸發(fā)電路輸出的脈沖電壓的寬度，主要決定于電容器放大電的時間常</p><p>

39、;　　數(shù)。R1或C太小，放電快，觸發(fā)脈沖的寬度小，不能使晶閘管觸發(fā)。因為晶閘管從阻斷狀態(tài)到完全導通需要一定時間，一般在10以下，所以觸發(fā)脈沖的寬度必須在10以上。如選用C＝0.1~1F，R1=250~100Ω，就可得到數(shù)十微秒的脈沖寬度。但是，若C值太大，由于充電時間常數(shù)（RP+R）C的最小值決定于最小控制角，則（RP+R）就必須很小，如上所述，這將引起單結(jié)晶體管的直通現(xiàn)象。如果R1太大，當單結(jié)晶體管尚未導通時，其漏電流就可能在R1上產(chǎn)

40、生較大的電壓，這個電壓加在晶閘管的控制極上而導致誤觸發(fā)。</p><p>　　脈沖電壓的幅度決定于直流電源電壓和單結(jié)晶體管的分壓比。如電源電壓20V，晶體管的分壓比為0.5，則在單結(jié)晶體管導通時，電容器上的電壓約為10V，除去管壓降外，可以獲得幅度為7~8V的輸出脈沖電壓。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，輸出脈沖的寬度和幅度都能滿足觸發(fā)晶閘管的要求。</p><p>　　圖2.7中的電阻R2是作溫度補償用的

41、。因為在UP＝UBB＋UD的式中，分壓比幾乎不隨溫度而變，而UD將隨溫度上升而略有下降。這樣，UP就要隨溫度而變，這是不希望的。當接入R2（及R1）后，UBB是由穩(wěn)壓電源的電壓UZ經(jīng)R2、RBB、R1分壓而得，而RBB隨溫度上升而增大，因此在溫度上升后，RBB增大，電流就減小，R1和R2上的壓降也相應減小，UBB就增大一些，于是補償了UD因溫度上升而下降之值，從而使峰點電壓UP保持不變。</p><p>　　圖2

42、.7 由單結(jié)晶體管觸發(fā)的單相半控橋式整流電路</p><p>　　2.2.4車輛計數(shù) </p><p>　　圖2.8 傳感器的鋪設</p><p>　　車輛計數(shù)是智能控制的關鍵，為防止車輛出現(xiàn)漏檢的現(xiàn)象，環(huán)狀絕緣電線在地下的鋪設我們設采取在每個車行道上中的出口地(停車線處)以及在離出口地一定遠的進口的地方各鋪設一個相同的傳感器，方案如圖2.8（以典型的十子路口為例

43、)，同一股道上的兩傳感器相距的距離為該股道正常運行時所允許的最長停車車龍為好。 </p><p>　　2.3用PLC實現(xiàn)智能交通燈控制</p><p>　　2.3.1控制系統(tǒng)的組成</p><p>　　車輛的流量記數(shù)、交通燈的時長控制可由可編程控制器(PLC)來實現(xiàn)。當然，也可選用其他種類的計算機作為控制器。本例選用PLC作為控制器件是因為可編程控制器核心是一臺計

44、算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應用而編程制造的計算機。它具有高可靠性豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力;它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程;它采用模塊化結(jié)構，編程簡單，安裝簡單，維修方便。</p><p>　　利用PLC，可使上述描敘的各傳感器以及各道口的信號燈與之直接相連，非常方便

45、可靠，如圖2.9。</p><p>　　圖2.9 用PLC實現(xiàn)智能交通燈控制原理框圖</p><p>　　其輸入端接收來自各個路口的車輛探測器測得的輸出標準電脈沖，輸出接十字路口的紅綠信號交通燈。信號燈的選擇:在本例中選用紅、黃、綠發(fā)光二極管作為信號燈(箭頭方向型)。</p><p>　　2.3.2車流量的計量</p><p>　　車流量的

46、計量有多種方式:</p><p>　　1、 每股行車道的車流量通過PLC分別統(tǒng)計。當車輛進入路口經(jīng)過第一個傳感器1(見圖2.8)時，使統(tǒng)計數(shù)加1，經(jīng)過第二個傳感器2出路口時，使統(tǒng)計數(shù)減1，其差值為該股車道上車輛的滯留量(動態(tài)值)，可以與其他道的值進行比較，據(jù)此作為調(diào)整紅綠燈時長的依據(jù)。</p><p>　　2、 先統(tǒng)計每股車道上車輛的滯留量，然后按大方向原則累加統(tǒng)計。如，將東西向的左行、直

47、行、右行道上的車輛的滯留量相加，再與其它的3個方向的車流量進行比較，據(jù)此作為調(diào)整紅綠燈時長的依據(jù)。</p><p>　　3、 統(tǒng)計每股車道上車輛的滯留量后按通行最大化原則(不影響行車安全的多道相向行駛)累加統(tǒng)計。如，東、西相向的2個左行、直行道上的車輛的滯留量全部相加，再與南北向的總車流量進行比較，據(jù)此作為調(diào)整紅綠燈時長的依據(jù)(下面的例子就是按此種方式)。</p><p>　　3 智能交通

48、系統(tǒng)軟件設計</p><p>　　本畢業(yè)編程采用的PLC，對十字路口交通燈進行控制。采用PLC進行控制主要是考慮PLC具有很強的環(huán)境適應能力，同時其內(nèi)部定時器資源非常豐富，可對交通燈進行精確控制。由于PLC內(nèi)部配有實時定時時鐘，因此通過PLC控制可實現(xiàn)全天候無人化管理。另外因為PLC具有通信功能，所以可以將同一條道路上的交通燈組成局域網(wǎng)進行統(tǒng)一調(diào)度管理，這樣可以縮短車輛等候時間，實現(xiàn)科學化管理。</p>

49、;<p>　　3.1可編程控制器（PLC）的介紹</p><p>　　3.1.1PLC的特點</p><p>　　PLC作為控制器件是因為可編程控制器核心是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機。它具有高可靠性豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力;它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并

50、通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程;它采用模塊化結(jié)構，編程簡單，安裝簡單，維修方便。其特點可以歸納為以下幾點：</p><p>　　1、可靠性高，抗干擾能力強；</p><p>　　2、通用性高，使用方便；</p><p>　　3、程序設計簡單，易學，易懂；</p><p>　　4、采用先進的模塊化結(jié)構，系統(tǒng)組合靈活方便；

51、</p><p>　　5、系統(tǒng)設計周期短；</p><p>　　6、安裝簡便，調(diào)試方便，維護工作量??；</p><p>　　7、對生產(chǎn)工藝改變適應性強，可進行柔性生產(chǎn)。</p><p>　　3.1.2PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則</p><p>　　任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象（生產(chǎn)設備或生產(chǎn)過程）的工藝要

52、求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設計PLC控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本：</p><p>　　1、最大限度地滿足被控對象的控制要求。設計前，應深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，搜集資料，并與機械部分的設計人員和實際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設計中出現(xiàn)的各種問題。</p><p>　　2、在滿足控制要求的的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用和維修方便。</p>

53、<p>　　3、保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。</p><p>　　4、考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進，在選擇PLC容量時，應適當留有余地。</p><p>　　3.1.3PLC控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設備連接而成的。因此，PLC控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容包括如下幾點：</p><p>

54、　　1、選擇用戶輸入設備（按鈕、操作開關、限位開關和傳感器等、輸出設備（繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件）以及輸出設備驅(qū)動的控制對象（電動機、電磁閥等）。這些設備屬于一般的電氣元件，自選擇方法請參考其他有關資料。</p><p>　　2、PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，對于保證整個控制系統(tǒng)的技術經(jīng)濟性能指標起著重要作用。選擇PLC，應包括機型、容量、I/O點數(shù)（模塊）、電源模塊以及特殊功能模塊的選

55、擇等。</p><p>　　3、分配I/O點，繪制電氣連接接口圖，并考慮必要的安全保護措施。</p><p>　　4、設計控制程序。梯形圖、語句表（可由編程軟件自動轉(zhuǎn)換或直接編寫）、控制系統(tǒng)流程圖等。</p><p>　　控制程序是控制整個系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全可靠的關鍵，因此控制程序的設計必須經(jīng)過反復調(diào)試、修改，直到滿足為止。</p>

56、<p>　　5、 必要時還需設計控制臺（柜）。</p><p>　　6、 編制系統(tǒng)的技術文件。包括說明書、電氣圖及電氣元件明細表等。</p><p>　　傳統(tǒng)的電氣圖，一般包括電氣原理圖、電器布置圖及電氣安裝圖。在PLC控制系統(tǒng)中，這些圖可統(tǒng)稱為“硬件圖”。它在傳統(tǒng)的電氣圖的基礎上增加了PLC部分，所以，還應增加PLC的I/O輸入、輸出電氣連接圖（即I/O硬件接線圖）。&l

57、t;/p><p>　　此外，在PLC 控制系統(tǒng)中，電氣圖還應包括程序圖（梯形圖），可以稱之為“軟件圖”，便于用戶在生產(chǎn)發(fā)展過程或工藝改進時修改程序，或維修時分析和排除故障。</p><p>　　3.1.4PLC的應用領域</p><p>　　1、開關量的邏輯控制 </p><p>　　這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實

58、現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。</p><p><b>　　2、模擬量控制 </b></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和

59、數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 </p><p><b>　　3、運動控制 </b></p><p>　　PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或

60、伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 </p><p><b>　　4、過程控制 </b></p><p>　　過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方

61、法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。</p><p><b>　　5、數(shù)據(jù)處理 </b></p><p>　　現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分

62、析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 </p><p><b>　　6、通信及聯(lián)網(wǎng) </b></p><p>　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智

63、能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。</p><p>　　3.2十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　十字路口交通信號布置圖</p><p><b>　　南 </b></p>

64、<p>　　東 西</p><p><b>　　北</b></p><p>　　圖3.1 十字路口交通信號布置圖</p><p><b>　　1.南北主干道</b></p><p>　　南北主干道的交

65、通燈有9個，分別是左轉(zhuǎn)紅燈、左轉(zhuǎn)綠燈、左轉(zhuǎn)黃燈、右轉(zhuǎn)紅燈、右轉(zhuǎn)綠燈、右轉(zhuǎn)黃燈、直行紅燈、直行綠燈和直行黃燈。</p><p><b>　　2.東西主干道</b></p><p>　　東西主干道的交通燈也有9個，分別是左轉(zhuǎn)紅燈、左轉(zhuǎn)綠燈、左轉(zhuǎn)黃燈、右轉(zhuǎn)紅燈、右轉(zhuǎn)綠燈、右轉(zhuǎn)黃燈、直行紅燈、直行綠燈和直行黃燈。</p><p><b>　　

66、3.南北人行道 </b></p><p>　　南北人行道的交通燈有2個，分別是紅燈和綠燈。</p><p><b>　　4.東西人行道</b></p><p>　　東西人行道的交通燈有2個，分別是紅燈和綠燈。</p><p>　　3.3控制系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　交通燈控制

67、系統(tǒng)的要求是實現(xiàn)“正常循環(huán)運行”和“急車強通控制”兩種控制方式。</p><p>　　3.3.1正常循環(huán)運行</p><p>　　定時加調(diào)整型具體控制要求如下：如圖 3.2</p><p>　　按啟動按鈕后，交通燈控制系統(tǒng)開始工作。先程序初始化，記數(shù)器清零并開始記數(shù)，剛開始采用定時控制。查詢各個路口車輛記數(shù)，若達到路口滿溢值（可設置）采用定時循環(huán)控制，若不滿溢，東西

68、向車流量減南北車流量相差一個偏差值〉=σ（可設置）?若是，東西向左拐綠燈亮10 S；東西左轉(zhuǎn)黃燈亮2S，左轉(zhuǎn)紅燈亮78S，左轉(zhuǎn)綠燈滅的時候直行綠燈亮30S，然后綠燈閃爍3S，黃燈亮2S，然后紅燈亮45S；啟動45 S定時器；查詢各個路口的車流量；東西向車流減南北車流量相差偏差值<=σ（可設置）？若是，直接跳到南北向控制程序；若不是，東西向直行綠燈保持，在45 S內(nèi)循環(huán)直到條件不滿足跳到南北向控制程序：南北向左拐綠燈亮10 S；南北

69、左轉(zhuǎn)黃燈亮2S，左轉(zhuǎn)紅燈亮78S，左轉(zhuǎn)綠燈滅的時候直行綠燈亮30S，然后綠燈閃爍3S，黃燈亮2S，然后紅燈亮45S；若不是，判斷南北向車流減東西車流量相差偏差值〉=σ（可設置）?若是，南北向左拐綠燈亮10 S；南北左轉(zhuǎn)黃燈亮2S，左轉(zhuǎn)紅燈亮78S，左轉(zhuǎn)綠燈滅的時候直行綠燈亮30S，然后綠燈閃爍3S，黃燈亮2S，然后紅燈亮45S；啟動45 S定時器；查詢各個路口的車流量；南北向車流減東西車流</p><p>　　附

70、：自適應滯環(huán)控制規(guī)律</p><p>　　自適應滯環(huán)比較本例的核心控制規(guī)律增加的時間的確定若東、西向車輛滯留量大于南、北向一個偏差量（如50輛車或其它值）時,先讓東、西向的左轉(zhuǎn)彎車左行10s(定時控制，值可改)，再讓直行車直行30s（直行時間的最小值，值可改），后再加一段延時一保持，直至東、西向的車輛滯留量比南、北向的車輛滯留量還要少一個偏差量，才結(jié)束該方向的通行，切換到其它路上，否則一直延時使通行下去，直至到達

71、最大通行時間而強制切換。實際應用時的值需調(diào)整，過小則導致紅綠燈切換過頻，過大又不能實現(xiàn)適時控制。</p><p><b>　　Y </b></p><p>　　N </p><p><b>　　N</b></p><p>

72、<b>　　Y</b></p><p>　　Y Y</p><p>　　N N</p><p>　　N N

73、 </p><p>　　Y Y</p><p>　　圖 3.2 正常循環(huán)時序圖</p><p>　　3.3.2急車強通控制</p><p>　　1、急車強通控制受強通開關控制。無急車時，按正常循環(huán)時序控制，有急車來時，打開急車強通開關，不管原來信號狀態(tài)如何，一律強制

74、讓急車來車方向的綠燈亮，直到急車過為止，短開急車強通開關，信號的狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為急車放行的綠燈閃亮3秒。隨后按正常時序控制。</p><p>　　2、急車強通信號只能響音一條路上的來車，若兩條交叉的路（東西或南北）先后都來車，則響應先來的一方，隨后再響應另一方。</p><p>　　3.4十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)的PLC選型</p><p>　　3.4.1控制系統(tǒng)的構

75、成圖</p><p>　　控制系統(tǒng)結(jié)構圖如圖3.3所示</p><p>　　圖3.3 控制系統(tǒng)結(jié)構</p><p>　　3.4.2十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)的資源分配</p><p><b>　　1.數(shù)字量輸入部分</b></p><p>　　這個控制系統(tǒng)的輸入共有3個輸入點：啟動按鈕、東西方

76、向強通開關、南北方向強通開關。具體的輸入分配如下：</p><p>　　數(shù)字量輸入地址分配表3.1</p><p><b>　　2．數(shù)字輸出部分：</b></p><p>　　數(shù)字量輸出地址分配表3.2</p><p>　　3．輔助繼電器分配：</p><p>　　輔助繼電器地址分配表3.3<

77、;/p><p>　　4．數(shù)據(jù)寄存器分配：</p><p>　　數(shù)據(jù)寄存器地址分配表3.4</p><p>　　故我們選用松下FP SIGMA PLC。因為其有16輸入點16輸出點。滿足編程要求。</p><p><b>　　梯形圖見附錄A </b></p><p><b>　　4 交通燈的保

78、護</b></p><p>　　4.1感應線圈(電感式傳感器)</p><p>　　1、電感式傳感器的環(huán)狀絕緣電線應埋設在公路下十幾厘米深處；</p><p>　　2、具有良好的高溫性能，夏天路面溫度過高能起到保護線圈的作用；</p><p>　　3、支撐感應線圈，防止其在使用和拆除時變形；  </p>&

79、lt;p>　　4、保護中頻電源：具有良好絕緣性，防止線圈匝間短路或放電而產(chǎn)生過大的沖擊電流燒壞晶閘管等；</p><p>　　5、填封密封物之后的導線不可以再能自由晃動；</p><p>　　6、不可以在濕地施工，要排除濕氣后在封膠；</p><p>　　7、不可以有空隙，避免滲水接觸導線，降低絕緣阻抗。</p><p><b&g

80、t;　　4.2干擾</b></p><p>　　PLC是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動化控制的設備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗干擾能力較強，但當生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當，就可能造成程序錯誤或運算錯誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設備的失控和誤動作，從而不能保證PLC的正常運行，要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求

81、PLC生產(chǎn)廠家提高設備的抗干擾能力；另一方面要求設計、安裝和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中應注意以下問題：</p><p><b>　　4.2.1工作環(huán)境</b></p><p><b>　?。?）溫度</b></p><p>　　PLC要求環(huán)境溫度在0~55oC

82、，安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風散熱的空間應足夠大。</p><p><b>　　（2）濕度</b></p><p>　　為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應小于85%（無凝露）。</p><p><b>　?。?）震動</b></p><p>　　應使PLC遠離強烈的震動源，防止

83、振動頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動。當使用環(huán)境不可避免震動時，必須采取減震措施，如采用減震膠等。</p><p><b>　?。?）空氣</b></p><p>　　避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。</p><p><b>　?。?/p>

84、5）電源</b></p><p>　　PLC對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴重的環(huán)境中，可以安裝一臺帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設備與地之間的干擾。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸入端，當輸入端使用外接直流電源時，應選用直流穩(wěn)壓電源。因為普通的整流濾波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯誤信息。</p><p>　　4.2.2控

85、制系統(tǒng)中干擾及其來源</p><p>　　現(xiàn)場電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見也是最易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一，所謂治標先治本，找出問題所在，才能提出解決問題的辦法。因此必須知道現(xiàn)場干擾的源頭。</p><p>　?。?）干擾源及一般分類：</p><p>　　影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因是電流改變產(chǎn)生磁場，對設備產(chǎn)生電磁輻

86、射；磁場改變產(chǎn)生電流，電磁高速產(chǎn)生電磁波。通常電磁干擾按干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號對地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(tài)（同方向）電壓疊加所形成。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞（這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率較高的主要原因），這種共模干擾可為直流，亦可為交流。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不

87、平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，這種干擾疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。</p><p>　?。?）PLC系統(tǒng)中干擾的主要來源及途徑</p><p>　　強電干擾：PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾，而在線路上感應電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，刀開關操作浪涌、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路

88、傳到電源源邊。</p><p>　　柜內(nèi)干擾：控制柜內(nèi)的高壓電器，大的電感性負載，混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾。</p><p>　　來自信號線引入的干擾：與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾

89、，即信號線上的外部感應干擾，這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。</p><p>　　來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾：接地是提高電子設備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設備向外發(fā)出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。</p><p>　　來自PLC系統(tǒng)

90、內(nèi)部的干擾：主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。</p><p>　　變頻器干擾：一是變頻器啟動及運行過程中產(chǎn)生諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生傳導干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；二是變頻器的輸出會產(chǎn)生較強的電磁輻射干擾，影響周邊設備的正常工作。</p><p>　　4.3 主要抗干擾措施&

91、lt;/p><p>　?。?）電源的合理處理，抑制電網(wǎng)引入的干擾</p><p>　　對于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器，以減少設備與地之間的干擾，還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。</p><p><b>　?。?）安裝與布線</b></p><p>　　動力線、控制線以及PLC的電源線

92、和I/O線應分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應采用雙膠線連接。將PLC的IO線和大功率線分開走線，如必須在同一線槽內(nèi)，分開捆扎交流線、直流線，若條件允許，分槽走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。</p><p>　　PLC應遠離強干擾源如電焊機、大功率硅整流裝置和大型動力設備，不能與高壓電器安裝在同一個開關柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應遠離動力線（二者之間距離應大200mm）。與PL

93、C裝在同一個柜子內(nèi)的電感性負載，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈，應并聯(lián)RC消弧電路。</p><p>　　PLC的輸入與輸出最好分開走線，開關量與模擬量也要分開敷設。模擬量信號的傳送應</p><p>　　采用屏蔽線，屏蔽層應一端或兩端接地，接地電阻應小于屏蔽層電阻的1/10。</p><p>　　交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應盡量遠離高壓線和動

94、力線，避免并行。</p><p>　?。?）I/O端的接線</p><p>　　輸入接線一般不要太長。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當長些。</p><p>　　輸入/輸出線不能用同一根電纜，輸入/輸出線要分開。</p><p>　　盡可能采用常開觸點形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。</p&

95、gt;<p>　　輸出連接線分為獨立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源。</p><p>　　由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負載短路，將燒毀印制電路板。</p><p>　　采用繼電器電源輸出時，所承受的電感性負載的大小，會影響到繼電器的使用壽命，

96、因此，使用電感性負載時應合理選擇，或加隔離繼電器。</p><p>　　PLC的輸出負載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制，如直流輸出的續(xù)流管保護，交流輸出的阻容吸收電路，晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護。</p><p>　?。?）正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)</p><p>　　良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地

97、的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的</p><p>　　干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就

98、存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時，地線電流將更大。</p><p>　　此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)又會出現(xiàn)感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏

99、輯運算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。</p><p>　　將電源線接地端和柜體連線接地為安全接地。如電源漏電或柜體帶電，可從安全接地導入地下，不會對人造成傷害。</p><p>　　PLC控制器為了與所控的各個設備同電位而接地，叫系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于4Ω，一般需將PLC設備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關電源負端

100、接在一起，作為控制系統(tǒng)地。</p><p><b>　　信號與屏蔽接地</b></p><p>　　一般要求信號線必須要有唯一的參考地，屏蔽電纜遇到有可能產(chǎn)生傳導干擾的場合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地環(huán)路”。信號源接地時，屏蔽層應在信號側(cè)接地；不接地時，應在PLC側(cè)接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應牢固連接并進行絕緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信

101、號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏蔽電纜連接時，各屏蔽層應相互連接好，并經(jīng)絕緣處理，選擇適當?shù)慕拥靥巻吸c接點。</p><p>　?。?）對變頻器干擾的抑制</p><p>　　變頻器的干擾處理一般有下面幾種方式：</p><p>　　加隔離變壓器，主要是針對來自電源的傳導干擾，可以將絕大部分的傳導干擾阻隔在隔離變壓器之前。</p><p>　　使

102、用濾波器，濾波器具有較強的抗干擾能力，還具有防止將設備本身的干擾傳導給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能。</p><p>　　使用輸出電抗器，在變頻器到電動機之間增加交流電抗器主要是減少變頻器輸出在能量傳輸過程中線路產(chǎn)生電磁輻射，影響其它設備正常工作</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　通過本畢業(yè)設計的學習，我熟悉

103、了PLC的外部硬件和編程軟件，熟悉了工程設計的思想，鍛煉了動手能力，增加了實際解決問題的才干。在本設計的完成過程中，遭遇了一系列的實際問題，當時由于沒有詳細的考慮，輕浮的工作作風使我品嘗的屢屢失敗的苦果，使我初嘗千功盡棄的懊惱！之后，我吸取了教訓，在這時我感到了莫大的打擊和無助，向老師匯報了情況后，老師積極地幫我指導、詢問和打聽，最后功夫不負有心人，重新設計編程，調(diào)試，仿真。在仿真過程中注意到松下編譯軟件的優(yōu)點：它不允許有同一輸出點的多

104、處輸出。</p><p>　　最后考慮到硬件的可實現(xiàn)性，仔細增加了有關硬件電路圖，如60khz信號源發(fā)生電路，感應線圈電流檢測電路，比較鑒別電路，單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。實現(xiàn)了軟件和硬件的統(tǒng)一，鍛煉了自己軟硬件結(jié)合的實踐能力。</p><p>　　書到用時方恨少！在以后的工作崗位中，我一定更要及時充電，學習先進的科學技術。</p><p><b>　　致 謝

105、</b></p><p>　　大學生活不知不覺中就要結(jié)束了，在這段難忘的生活中，有我許多美好的回憶。在這份大學的最后一頁里，感謝學院給我們提供這個能自我展示的平臺，感謝我們的指導教師，你們從一開始的論文方向的選定，到最后的整篇文論的完成，都非常耐心的對我進行指導。給我提供了大量數(shù)據(jù)資料和建議，告訴我應該注意的細節(jié)問題，細心的給我指出錯誤，修改論文。謝謝我們班主任老師，從大一到大二是你的悉心教導、孜孜不

106、倦我們才能順利的完成學業(yè)。我要感謝在我二年的學習中無私傳授我知識的各位老師，是你們將自己寶貴的財富無私地奉獻給了我們，讓我們能在學業(yè)上有所成績；是你們讓我倍感教師職業(yè)的偉大，交給我們知識，又不忘教育我們?nèi)绾巫鋈?！在此，我還要感謝寢室的兄弟們在我完成論文的過程中給予我的幫助和鼓勵，也是他們陪我度過這幾年的生活。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><

107、p>　　[1] 袁贛南，分布式多處理機控制系統(tǒng). 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1998。</p><p>　　[2] 王移維，大學計算機基礎教程 北京：高等教育出版社，2004年。</p><p>　　[3] 常健生.檢測與轉(zhuǎn)換技術.北京：機械工業(yè)出版社.1992</p><p>　　[4] 席時達，電工技術 北京：高等教育出版社，2002年。</p

108、><p>　　[5] 王兆安，黃俊.電力電子技術 北京：機械工業(yè)出版社，2007年。</p><p>　　[6] 馬西秦，自動檢測技術 北京：人民郵電出版社，1997年。</p><p>　　[7] 張李東，過程控制技術及其應用 北京：機械工業(yè)出版社，2004年。</p><p>　　[8] 王錫凡，電力工程基礎 西安：西安交通大學出版社，199

109、8年。</p><p>　　[9] 童詩白，華成英.模擬電子技術基礎 北京：高等教育出版社，2001年。</p><p>　　[10] 閻石，數(shù)字電子技術基礎 北京：高等教育出版社，1998年。</p><p>　　[11] 范建東，可編程控制器原理及應用 廣州：華南理工大學出版社，2003年</p><p>　　[12] 劉迎春等.新型傳感

110、器及其應用.成都：國防科技大學出版社，1991。</p><p>　　[13] 伍錦榮，可編程控制器系統(tǒng)應用與維護技術 南京：東南大學出版社，2001年。</p><p>　　[14] 葉斌，電力電子應用技術 北京：清華大學出版社，2006年。</p><p>　　[15] 楊輝、張風言，大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷c數(shù)字系統(tǒng)設計 北京：北京航空航天大學出版社，1998年。