基于plc交通燈控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

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(jī)電一體化</p><p>　　班級(jí)： 機(jī)電3班 </p><p><b>　　摘 要</b>&

2、lt;/p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。人，車，路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)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(jī)動(dòng)車量的不斷增加，許多大城市如北京，上海，南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)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(shè)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(zhǎng)和缺乏對(duì)高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒(méi)有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點(diǎn)，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(fèi)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(lái)越成為交通運(yùn)輸管

4、理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問(wèn)題，</p><p>　　關(guān)鍵詞: PLC可編程控制器、交通型號(hào)燈、可靠性高。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、交通燈信號(hào)控制系統(tǒng)3</p><p>　?。ㄒ唬?十字路口交通燈控制實(shí)際情況3</p><p>　　（二） 結(jié)合

5、十字路口交通燈的路況模擬控制實(shí)驗(yàn)3</p><p><b>　?。ㄈ?流程圖6</b></p><p>　　二、可編程控制器程序設(shè)計(jì)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(shí)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(shè)計(jì)12</p><p><b>　　三、總結(jié)15</b></p><p>　　（一） 難點(diǎn)分析15</p><p>　?。ǘ?調(diào)試錯(cuò)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>　?。ㄋ模?收獲與感悟16</p><p><b>　　四、結(jié)束語(yǔ)17</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　致 謝19</b></p><p>　　一、交通燈信號(hào)控制系統(tǒng)</p>&l

8、t;p>　　（一） 十字路口交通燈控制實(shí)際情況</p><p>　　A．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；</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(zhuǎn)綠 10S 、左轉(zhuǎn)

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(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；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。</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(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(duì)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(duì)應(yīng)閃亮，其它時(shí)間為紅燈。</p><p>　?。ǘ?結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實(shí)驗(yàn)</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(gè)控制燈，分別為：</p><p>　　● 禁止通行燈 （亮?xí)r為紅色）</p><p>　　● 準(zhǔn)備禁止通行燈 （亮?xí)r為黃色）</p><p>　　● 直通燈 （亮?xí)r為綠色）</p><p>　　另外行人道東西南北每面都有2個(gè)控制燈,分別為：</p&g

13、t;<p>　　● 禁止通行燈 （亮?xí)r為紅色）</p><p>　　● 直通燈 （亮?xí)r為綠色） </p><p>　　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：</p><p>　　當(dāng)交通燈系統(tǒng)啟動(dòng)開關(guān)接通時(shí)。</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(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。</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(shè)為通行綠

15、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(duì)應(yīng)閃亮，其它時(shí)間為紅燈。東西行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(duì)應(yīng)閃亮，其它時(shí)間為紅燈。</p><p>　　3、盲人安全通道控制和手動(dòng)控制車流量</p><p>　　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

16、可以方便通過(guò)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(guò)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(lái)的控制系統(tǒng)。南北向脈沖開關(guān)對(duì)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(zhǎng)綠燈點(diǎn)亮?xí)r間到15秒。</p><p>　　東西向行人道綠燈也要對(duì)應(yīng)延長(zhǎng)。南北向脈沖開關(guān)對(duì)應(yīng)

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(shè)計(jì)</p><p>　?。ㄒ唬?可編

18、程控制器選擇</p><p>　　本次交通燈設(shè)計(jì)用的是來(lái)自O(shè)MRON的CPM1A-30CDR-A可編程控制器。</p><p>　　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(wú)前例的靈活運(yùn)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(yīng)用中，亦能適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不同的需求AC電源輸入，繼電器輸出，能加擴(kuò)展單元。</p><p>　?。ǘ?十字路口交通燈模擬控制時(shí)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(shè)計(jì)</b&

20、gt;</p><p><b>　　三、總結(jié)</b></p><p><b>　?。ㄒ唬?難點(diǎn)分析</b></p><p>　　本程序在設(shè)計(jì)過(guò)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(wèn)題。</p><p>　　1、行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對(duì)應(yīng)關(guān)系</p><p>　

21、　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(duì)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(jiǎn)化程序、減少PLC不必要的運(yùn)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(shí)通過(guò)十字路口的情況不會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)，可以說(shuō)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(méi)關(guān)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(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(duì)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。</p><p>　　3、手動(dòng)車流控制按鍵的控制方式</p><p>　　手動(dòng)車流控制按鍵是對(duì)相應(yīng)的主干道綠燈延長(zhǎng)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(zhǎng)

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(gè)請(qǐng)求和響應(yīng)的關(guān)系。</p><p><b>　　4、交通燈的閃亮</b></p><p>　　交通燈綠燈在實(shí)際運(yùn)行中是要經(jīng)過(guò)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

24、少但比較死板閃爍頻率不能控制。由于對(duì)PLC內(nèi)部的功能繼電器不太熟悉（不同型號(hào)的PLC內(nèi)部功能繼電器編號(hào)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(shuō)是軟件實(shí)現(xiàn)功能的方法，雖然程序加長(zhǎng)了但閃爍頻率可以控制比較靈活。</p><p>　?。ǘ?調(diào)試錯(cuò)誤與修改方法</p><p>　　經(jīng)過(guò)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。

25、</p><p>　　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)有些燈亮不起來(lái)而且在完成了一個(gè)周期后就循環(huán)不起來(lái)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(méi)有收到信號(hào)了。燈雖然是亮了但仍然循環(huán)不起來(lái)。從梯形圖又仔細(xì)的看了一次卻看不出什么問(wèn)題出來(lái)。突然想起來(lái)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

26、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(lái)是程序前面沒(méi)有并上完成這個(gè)循環(huán)的繼電器號(hào)。后來(lái)就這樣把加上其他功能出現(xiàn)的錯(cuò)誤也找出來(lái)了。雖然找錯(cuò)誤是一個(gè)枯燥無(wú)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。</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(jīng)過(guò)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)

27、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(guò)長(zhǎng)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(méi)有什么車輛，而紅燈方向卻排著長(zhǎng)隊(duì)等候通過(guò)。這種流量變化的偶然性是無(wú)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(shì)。此系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器(PLC)對(duì)十字路口交通控制燈實(shí)現(xiàn)模糊控制

28、傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常是事先經(jīng)過(guò)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(guò)長(zhǎng)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(méi)有什么車輛，而紅燈方向卻排著長(zhǎng)隊(duì)等候通過(guò)。這種流量變化的偶然性是無(wú)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

29、糊控制恰恰具有這方面的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　此系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器(PLC)對(duì)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(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(guò)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

30、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(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jīng)過(guò)半個(gè)多月的艱苦奮斗，設(shè)計(jì)成果終于出來(lái)了，我才松了一口氣，我通過(guò)采集資料

31、、進(jìn)行實(shí)際考察后，做出以上設(shè)計(jì)的方法。</p><p>　　查找資料也是一件繁瑣的事情，雖說(shuō)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。</p><p>　　花了整整十幾天，終于完成了設(shè)計(jì)，不過(guò)調(diào)試的時(shí)候卻發(fā)現(xiàn)結(jié)果和想的有所不同，通過(guò)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?cè)鲩L(zhǎng)了實(shí)踐技能，還增加了有關(guān)交通知識(shí)，這些對(duì)于我們真是受益匪淺。最后，我們覺(jué)得，不見風(fēng)

32、雨，怎么能見彩虹呢？我把體會(huì)用十個(gè)字概括：天下無(wú)難事，只怕有心人</p><p>　　一次又一次的學(xué)習(xí)，我們慢慢地在體會(huì)，研究和感悟，終于領(lǐng)會(huì)到成功的那一份喜悅，從撰寫開報(bào)告，查找資料，程序設(shè)計(jì)，到整理每一個(gè)次的調(diào)試，我們學(xué)會(huì)了細(xì)心和耐心，也品嘗到了酸、甜、苦、辣，無(wú)數(shù)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(lái)的。當(dāng)前的社會(huì)，科技迅速發(fā)展，知識(shí)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(lǐng)域。</p><p><b>　　四、結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我對(duì)PLC設(shè)計(jì)控制有了深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)以前學(xué)的PLC又有了一定的新認(rèn)識(shí)，溫習(xí)了以前學(xué)的知識(shí)，就像人們常說(shuō)的溫故而知新嘛，但在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到了很多的問(wèn)題，我和同學(xué)之間互相幫助，請(qǐng)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(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝我的同學(xué)和師傅的幫助。</p><p>　　在此要感謝我的指導(dǎo)尹璐老師，感謝老師給我這樣的機(jī)會(huì)鍛煉。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個(gè)項(xiàng)目還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)

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

36、>　　[3].三菱電機(jī).FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC編程手冊(cè).2002.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本課題在選題及研究過(guò)程中得到*老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。*老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)