基于PLC交通灯控制系统毕业设计

1毕业设计题目:交通灯毕业论文系别：电气与信息工程学院专业:电气自动化班级：电气自动化10-01姓名：指导教师：2【摘要】：交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出1.1交通信号灯的作用和意义随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人，车，路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测，交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥中最重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京，上海，南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速公路，在高速公路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路和普通道路耦合出交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道，城区与周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题，根据交通等工艺控制要求和特点，我们采用了日本三菱公司FX2N_48MR。三菱PLC有小型化，高速度，高性能等特点，三菱可编程控制器指令丰富，可以接各种输入，输出扩充设备，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控制器（PLC）对十字路口交通控制等实现控制。本系统采用PLC是基于以下四个原因：（1）PLC具有很高的可靠性，抗干扰能力。通常的平均无障碍时间都在30万小时以上；（2）系统设计周期短，维护方便，改造容易，功能完善，实用性强；（3）干扰能力强，具有硬件故障的自我检查功能，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；（4）近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，是的实际应用成为可能。【关键词】:PLC可编程控制器、交通型号灯、可靠性高。3【目录】：关键词………………………………………………………………………01第1章交通信号控制系统…………………………………………………021.1十字路口交通灯控制实际情况……………………………………041.1.1南北向（列）和东西向（行）主干道……………………………041.1.2南北向和东西向人行道……………………………………………041.2结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验………………………041.2.1南北向（列）和东西向（行）主干道……………………………041.2.2南北向和东西向行人道……………………………………………041.2.3盲人安全通道控制和手动控制车流量……………………………041.3流程图………………………………………………………………05第2章可编程控制器程序设计……………………………………………072.1可编程控制器选择…………………………………………………072.2十字路口交通灯模拟控制时序图…………………………………072.3可编程控制器I\O端口分配………………………………………102.4程序设计……………………………………………………………10第3章总结…………………………………………………………………133.1难点分析……………………………………………………………133.1.1行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系………………………133.1.2盲人脉冲按键………………………………………………………133.1.3手动车流控制按键的控制方式……………………………………133.1.4交通灯闪亮问题……………………………………………………133.2调试错误与修改方法………………………………………………133.3PLC智能化控制交通灯的方法……………………………………133.4收获与感悟…………………………………………………………14致谢……………………………………………………………………………14参考文献………………………………………………………………………144第1章交通灯信号控制系统1．1十字路口交通灯控制实际情况a．南北主干道：直行绿27S、直行绿闪3S、左转绿10S、左转绿闪3S、黄2S、红45S；b．东西人行道：红45S、绿27S、绿闪3S、红60S；c．东西主干道：红45S、直行绿27S、直行绿闪3S、左转绿10S、左转绿闪3S、黄2S；d．南北人行道：绿27S、绿闪3S、红60S；e．循环控制方式；f．交通灯变化顺序表（单循环周期90秒）。1.1.1南北向（列）和东西向（行）主干道南北向（列）和东西向（行）主干道均设有直行绿灯27S，直行绿灯闪亮3S，左行绿灯10S，左转绿闪3S，黄灯2S和红灯45S。当南北主干道红灯点亮时，东西主干道应依次点亮直行绿灯，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮和黄灯；反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮直行绿灯，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮和黄灯。1.1.2南北向和东西向人行道南北向和东西向人行道均设有通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿灯应在南北主干道直行绿灯点亮时点亮，当南北主干道直行绿灯闪亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。东西人行道通行绿灯于东西主干道直行绿灯点亮时点亮，当东西主干道直行绿灯闪亮是东西行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。1．2结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验在PLC交通灯模拟模块中，主干道东西南北每面都有3个控制灯，分别为：●禁止通行灯（亮时为红色）●准备禁止通行灯（亮时为黄色）●直通灯（亮时为绿色）另外行人道东西南北每面都有2个控制灯,分别为：●禁止通行灯（亮时为红色）●直通灯（亮时为绿色）结合十字路口交通灯实际情况设计交通灯模拟控制系统如下：当交通灯系统启动开关接通时。1.2.1南北向（列）和东西向（行）主干道南北向（列）和东西向（行）主干道均设有绿灯10S，绿灯闪亮2S（亮0.1灭0.1）,黄灯2S和红灯14S。当南北主干道红灯点亮时，东西住干道应依次点亮绿灯，绿灯闪亮，黄灯，反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮绿灯，绿灯闪，黄灯。1.2.2南北向和东西向行人道南北向和东西向行人道均设为通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿灯应在南北主干道绿灯点亮时点亮，当南北主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。东西行人道通行绿灯于东西主干道绿灯点亮是点亮，当东西主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时东西行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。51.2.3盲人安全通道控制和手动控制车流量除此之外另设两个功能，使用10个脉冲开关。实现让盲人可以方便通过十字路口和手动控制车流量。其中8个安装在人行道的两边当东西方向行走的盲人要过马路的时候，按下脉冲开关东西向行人道绿灯亮起，南北向主干道红灯闪亮，延迟10秒恢复原来的控制系统。南北向脉冲开关对应东西向功能相同，另外两个脉冲开可以控制车流量，当东西向主干道等待车量较多的时候，按下东西向控制脉冲开关，东西向主干道延长绿灯点亮时间到15秒。东西向行人道绿灯也要对应延长。南北向脉冲开关对应东西向功能相同。61.3流程图启动开关东西绿灯亮东西绿灯闪东西黄灯亮东西红灯亮东西主干道10S2S2S14S南北红灯亮南北绿灯亮南北绿灯闪南北黄灯亮南北主干道14S10S2S2S启动开关南北红灯亮南北绿灯南北绿灯闪14S10S4S东西绿灯亮东西绿灯闪东西红灯亮10S4S14S东西行人道南北行人道结束结束交通灯模拟控制系统流程图7启动开关按下脉冲开关原来控制循环系统行人道绿灯点亮，主干道红灯闪亮结束YN启动开关按下脉冲开关对应方向绿灯点亮时间延长到15秒，另一方向红灯点亮延长到15秒再次按下启动开关按此次控制方式进行循环原来方式控制系统结束YNYN手动控制车流量流程图8第2章可编程控制器程序设计2.1可编程控制器选择本次交通灯设计用的是来自OMRON的CPM1A-30CDR-A可编程控制器。产品规格：CPM1ACPU单元CPM1A在编程环境等方面，它不仅具备了以往的小型PLC所具有的功能，尽可能使安装空间最小化，并实现了具有10点-100点输入输出点数的弹性构成。而且还可连接可编程控制终端，创造了尚无前例的灵活运用。它不仅可以替代继电器控制柜，就是作为小型控制器或在传感器应用中，亦能适应生产现场不同的需求AC电源输入，继电器输出，能加扩展单元。2.2十字路口交通灯模拟控制时序图启动行人道绿灯2S10S盲人脉冲按键控制时序图和此行人道相交叉的主干道红灯启动南北红东西绿东西红南北绿10S4S14S十字路口行人道交通灯模拟控制时序图9启动南北红东西绿东西黄东西红南北绿南北黄10S2S2S10S2S2S14S10S2S2SONOFF十字路口主干道交通灯模拟控制时序图10南北红东西绿东西黄东西红南北绿南北黄152S2S10S2S2S14S152S2S东西向绿灯延时时序图启动OFFON112.3可编程控制器I/O端口分配启动开关0000停止开关0001东西主干道绿灯1000东西主干道黄灯1001东西主干道红灯1002南北主干道绿灯1003南北主干道黄灯1004南北主干道红灯1005东西行人道绿灯1100东西行人道红灯1101南北行人道绿灯1102南北行人道红灯1103东西向绿灯延迟控制按钮0004南北向绿灯延迟控制按钮0005东西盲人脉冲按钮0003南北盲人脉冲按钮00022.4程序设计0LD00001OR203002AND-NOT00013AND-NOT200004OUT203005LD203006AND-NOT200017AND-NOT202038OUT20301PLC000000011000100110021003100410051100110111021103交通灯控制PLCI/O端口0002000300040005129LD2030110ORTIM00511ORTIM02712OR2000013AND-NOTTIM00214AND-NOT2010315AND-NOT000116OUT2000017TIM000#10018TIM001#12019TIM002#14020LDTIM00221OR2000122ORTIM01823AND-NOTTIM00524AND-NOT000125AND-NOT2020326OUT200127TIM003#10028TIM004#12029TIM005#14030LD000431OR2010032AND-NOT000033AND-NOT000534AND-NOT000135OUT2010036LD2010037AND2010538OUT2010239LDTIM00540ORTIM02741OUT2010542LD2010243OR2010344AND-NOT000145AND-NOTTIM01846OUT2010347TIM016#15048TIM017#17049TIM018#19050LD000551OR2020052AND-NOT000153AND-NOT000054AND-NOT000455OUT2020056LDTIM00257LDTIM01858OUT2020559LDTIM20