畢業(yè)設(shè)計----基于plc的交通十字路口模糊控制

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計 [論 文]</p><p>　　題目：基于PLC的交通十字路口</p><p><b>　　模糊控制</b></p><p>　　系 別： 電氣與電子工程系</p><p>　　專 業(yè)： 電氣自動化技術(shù)</p><p>　　姓

2、 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2011年 05月 10 日</p><p>　　注：任務(wù)書必須由指導(dǎo)教師和學(xué)生互相交流后，由指導(dǎo)老師下達并交教研室主任審核后發(fā)給學(xué)生，最后同學(xué)生畢業(yè)論文等其它材料一起存檔。</p&g

3、t;<p><b>　　成績評定·</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）成績評定</p><p>　　·答辯小組評定意見·</p><p>　　一、評語（根據(jù)學(xué)生答辯情況及其論文質(zhì)量綜合評定）。</p><p>　　二、評分（按下表要求評定）</p>&l

4、t;p>　　答辯小組成員簽字 </p><p>　　年 月 日 </p><p><b>　　畢業(yè)答辯說明</b></p><p>　　1、答辯前，答辯小組成員應(yīng)詳細審閱每個答辯學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計（論文），

5、為答辯做好準備，并根據(jù)畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量標(biāo)準給出實際得分。</p><p>　　2、嚴肅認真組織答辯，公平、公正地給出答辯成績。</p><p>　　3、指導(dǎo)教師應(yīng)參加所指導(dǎo)學(xué)生的答辯，但在評定其成績時宜回避。</p><p>　　4、答辯中要有專人作好答辯記錄。</p><p><b>　　。</b></p&g

6、t;<p>　　·指導(dǎo)教師評定意見·</p><p>　　一、對畢業(yè)設(shè)計（論文）的學(xué)術(shù)評語（應(yīng)具體、準確、實事求是）：</p><p>　　簽字： </p><p>　　年 月 日</p><p>　　二、對畢業(yè)設(shè)計（論文）評分[按下表要求綜合評定]。&l

7、t;/p><p><b>　?。?）理工科評分表</b></p><p><b>　　（2）文科評分表</b></p><p>　　指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p>

8、<p>　　隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(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、交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。 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(xiàn)了交通超負荷運行的情況，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)

9、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(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)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與普通道路耦合處交通狀況的制約。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)同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。為此，筆者進行了深入的

10、研究，本文就城鄉(xiāng)交通燈模擬控制系統(tǒng)的電路原理、設(shè)計計算和實驗調(diào)試等問題來進行具體分析討論。 實現(xiàn)路口交通燈系統(tǒng)的控制方法很多，可以用標(biāo)</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC，交通燈，模糊控制</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Author:Yi,HuGuide a teacher: Hui,Li

11、Along with the development of the society economy, the city transportation problem causes people's concern more and more.The coordination of the person,car,the road threes relation, have become one of the important

12、problems that the transportation management section demand resolve.The city transportation control system is the calculator that useds for the city transportation data monitor,the transportation signal beacon control and

13、 transportation to appease </p><p>　　Key word:The PLC transportation light procedure report design</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 PLC自動控制技術(shù)</p><p>　　1.

14、1 可編程控制器概況..................................................................... ............................</p><p>　　1.2 PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置.............................................................. ..........

15、.................</p><p>　　1.3 基本指令系統(tǒng)和編程方法............................................................ .........................</p><p>　　§1 基本指令系統(tǒng)特點........................................

16、...................... ...........................</p><p>　　§2 編程語言的形式.................................................................. ...........................</p><p>　　§3 編程器件...

17、............... ......................................................... ................. ...........</p><p>　　§4 FX2N系列的基本邏輯指令.........................................................................

18、</p><p>　　§5 梯形圖的設(shè)計與編程方法..............................................................................</p><p>　　1.4 FX—PLC編程軟件使用方法...........................................................

19、....................</p><p><b>　　交通十字模糊控制</b></p><p>　　2.1 PLC模糊化………………………………………………………………………</p><p>　　2. 2 交通十字路口傳感器的設(shè)置…………………………………………………..</p><p&g

20、t;　　2.3  模糊控制器的設(shè)計………………………………………………………………</p><p>　　2.4系統(tǒng)設(shè)計…………………………………………………………………………</p><p>　　2.5運行測試及結(jié)果分析………………………………………………………….</p><p>　　2.6  結(jié)束語………………………………

21、………………………………………….</p><p>　　致謝 …………………………………………………………………………………… </p><p>　　參考文獻………………………………………………………………………………</p><p>　　第1章 PLC自動控制技術(shù)</p><p><b>　　可編程控制器概況</b&

22、gt;</p><p>　　可編程控制器(PROGRAMMABLE CONTROLLER,簡稱PC).與個人計算機的PC相區(qū)別,用PLC表示.</p><p>　　PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù),計算機技術(shù),自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置,目的是用來取代繼電器,執(zhí)行邏輯,記時,計數(shù)等順序控制功能,建立柔性的程控系統(tǒng).國際電工委員會(IEC)頒布了對P

23、LC的規(guī)定:可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計.它采用可編程序的存貯器,用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算,順序控制,定時,計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字的,模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程.可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴充其功能的原則設(shè)計.</p><p>　　PLC具有通用性強,使用方便,適應(yīng)面廣,可靠性高,抗干擾能力

24、強,編程簡單等特點.可以預(yù)料:在工業(yè)控制領(lǐng)域中,PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流</p><p>　　PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序,又有用戶自己開發(fā)的應(yīng)用程序,系統(tǒng)程序提供運行平臺,同時,還為PLC程序可靠運行及信息與信息轉(zhuǎn)換進行必要的公共處理.用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計.</p><p>　　1.2 PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置</p><p>　　一般講,P

25、LC分為箱體式和模塊式兩種.但它們的組成是相同的,對箱體式PLC,有一塊CPU板,I/O板,顯示面板,內(nèi)存塊,電源等,當(dāng)然按CPU性能分成若干型號,并按I/O點數(shù)又有若干規(guī)格.對模塊式PLC,有CPU模塊,I/O模塊,內(nèi)存,電源模塊,底板或機架.無任哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC,都屬于總線式開放型結(jié)構(gòu),其I/O能力可按用戶需要進行擴展與組合.PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖如下:</p><p><b>　　接受 驅(qū)動&l

26、t;/b></p><p><b>　　現(xiàn)場信號 受控元件</b></p><p><b>　　CPU的構(gòu)成</b></p><p>　　PLC中的CPU是PLC的核心,起神經(jīng)中樞的作用,每臺PLC至少有一個CPU,它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù),用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)

27、,并存入規(guī)定的寄存器中,同時,診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等.進入運行后,從用戶程序存貯器中逐條讀取指令,經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號,去指揮有關(guān)的控制電路, </p><p>　　與通用計算機一樣,主要由運算器,控制器,寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù),控制及狀態(tài)總線構(gòu)成,還有外圍芯片,總線接口及有關(guān)電路.它確定了進行控制的規(guī)模,工作速度,內(nèi)存容量等.內(nèi)存主要用于存儲程

28、序及數(shù)據(jù),是PLC不可缺少的組成單元.</p><p>　　CPU的控制器控制CPU工作,由它讀取指令,解釋指令及執(zhí)行指令.但工作節(jié)奏由震蕩信號控制.</p><p>　　CPU的運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算,在控制器指揮下工作.</p><p>　　CPU的寄存器參與運算,并存儲運算的中間結(jié)果,它也是在控制器指揮下工作.</p><p>　

29、　CPU雖然劃分為以上幾個部分,但PLC中的CPU芯片實際上就是微處理器,由于電路的高度集成,對CPU內(nèi)部的詳細分析已無必要,我們只要弄清它在PLC中的功能與性能,能正確地使用它就夠了.</p><p>　　CPU模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示,種種接口及設(shè)定或控制開關(guān).一般講,CPU模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈,如電源顯示,運行顯示,故障顯示等.箱體式PLC的主箱體也有這些顯示.它的總線接口,用于接I/

30、O模板或底板,有內(nèi)存接口,用于安裝內(nèi)存,有外設(shè)口,用于接外部設(shè)備,有的還有通訊口,用于進行通訊.CPU模塊上還有許多設(shè)定開關(guān),用以對PLC作設(shè)定,如設(shè)定起始工作方式,內(nèi)存區(qū)等.</p><p><b>　　I/O模塊:</b></p><p>　　PLC的對外功能,主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的,按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量,I/O模塊可多可少,但其最大數(shù)

31、受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或機架槽數(shù)限制.I/O模塊集成了PLC的I/O電路,其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài),輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài).</p><p><b>　　三,電源模塊:</b></p><p>　　有些PLC中的電源,是與CPU模塊合二為一的,有些是分開的,其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源.同時,有的還為輸入電路提供24

32、V的工作電源.電源以其輸入類型有:交流電源,加的為交流220VAC或110VAC,直流電源,加的為直流電壓,常用的為24V.</p><p><b>　　四,底板或機架:</b></p><p>　　大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架,其作用是:電氣上,實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系,使CPU能訪問底板上的所有模塊,機械上,實現(xiàn)各模塊間的連接,使各模塊構(gòu)成一個整體.</p&g

33、t;<p>　　五,PLC 的外部設(shè)備</p><p>　　外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分,它有四大類</p><p>　　編程設(shè)備:有簡易編程器和智能圖形編程器,用于編程,對系統(tǒng)作一些設(shè)定,監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況.編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用,監(jiān)測運行,檢查維護不可缺少的器件,但它不直接參與現(xiàn)場控制運行.</p><p>　　監(jiān)控設(shè)

34、備:有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器.直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù).</p><p>　　存儲設(shè)備:有存儲卡,存儲磁帶,軟磁盤或只讀存儲器,用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù),使用戶程序不丟失,如EPROM,EEPROM寫入器等.</p><p>　　輸入輸出設(shè)備:用于接收信號或輸出信號,一般有條碼讀人器,輸入模擬量的電位器,打印機等.</p><p>　　六,PLC的通信聯(lián)網(wǎng)&l

35、t;/p><p>　　PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能,它使PLC與PLC 之間,PLC與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息,形成一個統(tǒng)一的整體,實現(xiàn)分散集中控制.現(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能,它和計算機一樣具有RS-232接口,通過雙絞線,同軸電纜或光纜,可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息.</p><p>　　當(dāng)然,PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的,PLC與計算機之間

36、的通訊,一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準總線,并向標(biāo)準通訊協(xié)議靠攏,這將使不同機型的PLC之間,PLC與計算機之間可以方便地進行通訊與聯(lián)網(wǎng).</p><p>　　了解了PLC的基本結(jié)構(gòu),我們在購買程控器時就有了一個基本配置的概念,做到既經(jīng)濟又合理,盡可能發(fā)揮PLC所提供的最佳功能.</p><p>　　1.3 基本指令系統(tǒng)和編程方法</p><p>　　§1-1

37、基本指令系統(tǒng)特點</p><p>　　PLC的編程語言與一般計算機語言相比,具有明顯的特點,它既不同于高級語言,也不同與一般的匯編語言,它既要滿足易于編寫,又要滿足易于調(diào)試的要求.目前,還沒有一種對各廠家產(chǎn)品都能兼容的編程語言.如三菱公司的產(chǎn)品有它自己的編程語言,OMRON公司的產(chǎn)品也有它自己的語言.但不管什么型號的PLC,其編程語言都具有以下特點:</p><p>　　圖形式指令結(jié)構(gòu):程

38、序由圖形方式表達,指令由不同的圖形符號組成,易于理解和記憶.系統(tǒng)的軟件開發(fā)者已把工業(yè)控制中所需的獨立運算功能編制成象征性圖形,用戶根據(jù)自己的需要把這些圖形進行組合,并填入適當(dāng)?shù)膮?shù).在邏輯運算部分,幾乎所有的廠家都采用類似于繼電器控制電路的梯形圖,很容易接受.如西門子公司還采用控制系統(tǒng)流程圖來表示,它沿用二進制邏輯元件圖形符號來表達控制關(guān)系,很直觀易懂.較復(fù)雜的算術(shù)運算,定時計數(shù)等,一般也參照梯形圖或邏輯元件圖給予表示,雖然象征性不如邏

39、輯運算部分,也受用戶歡迎</p><p>　　明確的變量常數(shù):圖形符相當(dāng)于操作碼,規(guī)定了運算功能,操作數(shù)由用戶填人,如:K400,T120等.PLC中的變量和常數(shù)以及其取值范圍有明確規(guī)定,由產(chǎn)品型號決定,可查閱產(chǎn)品目錄手冊.</p><p>　　簡化的程序結(jié)構(gòu):PLC的程序結(jié)構(gòu)通常很簡單,典型的為塊式結(jié)構(gòu),不同塊完成不同的功能,使程序的調(diào)試者對整個程序的控制功能和控制順序有清晰的概念.&l

40、t;/p><p>　　簡化應(yīng)用軟件生成過程:使用匯編語言和高級語言編寫程序,要完成編輯,編譯和連接三個過程,而使用編程語言,只需要編輯一個過程,其余由系統(tǒng)軟件自動完成,整個編輯過程都在人機對話下進行的,不要求用戶有高深的軟件設(shè)計能力.</p><p>　　強化調(diào)試手段:無論是匯編程序,還是高級語言程序調(diào)試,都是令編輯人員頭疼的事,而PLC的程序調(diào)試提供了完備的條件,使用編程器,利用PLC和編程

41、器上的按鍵,顯示和內(nèi)部編輯,調(diào)試,監(jiān)控等,并在軟件支持下,診斷和調(diào)試操作都很簡單.</p><p>　　總之,PLC的編程語言是面向用戶的,對使用者不要求具備高深的知識,不需要長時間的專門訓(xùn)練.</p><p>　　§2―2編程語言的形式</p><p>　　本教材采用最常用的兩種編程語言,一是梯形圖,二是助記符語言表.采用梯形圖編程,因為它直觀易懂,但需

42、要一臺個人計算機及相應(yīng)的編程軟件;采用助記符形式便于實驗,因為它只需要一臺簡易編程器,而不必用昂貴的圖形編程器或計算機來編程.</p><p>　　雖然一些高檔的PLC還具有與計算機兼容的C語言,BASIC語言,專用的高級語言(如西門子公司的GRAPH5,三菱公司的MELSAP),還有用布爾邏輯語言,通用計算機兼容的匯編語言等.不管怎么樣,各廠家的編程語言都只能適用于本廠的產(chǎn)品.</p><p

43、>　　編程指令:指令是PLC被告知要做什么,以及怎樣去做的代碼或符號.從本質(zhì)上講,指令只是一些二進制代碼,這點PLC與普通的計算機是完全相同的.同時PLC也有編譯系統(tǒng),它可以把一些文字符號或圖形符號編譯成機器碼,所以用戶看到的PLC指令一般不是機器碼而是文字代碼,或圖形符號.常用的助記符語句用英文文字(可用多國文字)的縮寫及數(shù)字代表各相應(yīng)指令.常用的圖形符號即梯形圖,它類似于電氣原理圖是符號,易為電氣工作人員所接受.</p&

44、gt;<p>　　指令系統(tǒng):一個PLC所具有的指令的全體稱為該PLC的指令系統(tǒng).它包含著指令的多少,各指令都能干什么事,代表著PLC的功能和性能.一般講,功能強,性能好的PLC,其指令系統(tǒng)必然豐富,所能干的事也就多.我們在編程之前必須弄清PLC的指令系統(tǒng)</p><p>　　程序:PLC指令的有序集合,PLC運行它,可進行相應(yīng)的工作,當(dāng)然,這里的程序是指PLC的用戶程序.用戶程序一般由用戶設(shè)計,PL

45、C的廠家或代銷商不提供.用語句表達的程序不大直觀,可讀性差,特別是較復(fù)雜的程序,更難讀,所以多數(shù)程序用梯形圖表達.</p><p>　　梯形圖:梯形圖是通過連線把PLC指令的梯形圖符號連接在一起的連通圖,用以表達所使用的PLC指令及其前后順序,它與電氣原理圖很相似.它的連線有兩種:一為母線,另一為內(nèi)部橫豎線.內(nèi)部橫豎線把一個個梯形圖符號指令連成一個指令組,這個指令組一般總是從裝載(LD)指令開始,必要時再繼以若干

46、個輸入指令(含LD指令),以建立邏輯條件.最后為輸出類指令,實現(xiàn)輸出控制,或為數(shù)據(jù)控制,流程控制,通訊處理,監(jiān)控工作等指令,以進行相應(yīng)的工作.母線是用來連接指令組的.下圖是三菱公司的FX2N系列產(chǎn)品的最簡單的梯形圖例:</p><p>　　X000 X001 Y000</p><p><b>　　X010</b></p><p>　　它有兩組,

47、第一組用以實現(xiàn)啟動,停止控制.第二組僅一個END指令,用以 結(jié)束程序. </p><p>　　梯形圖與助記符的對應(yīng)關(guān)系: 助記符指令與梯形圖指令有嚴格的對應(yīng)關(guān)系,而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn).一般講,其順序為:先輸入,后輸出(含其他處理);先上,后下;先左,后右.有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序.上圖的助記符程序為:</p><p><b>　　地址 指令 變量<

48、;/b></p><p>　　0000 LD X000</p><p>　　0001 OR X010</p><p>　　0002 AND NOT X001</p><p>　　0003 OUT Y000</p><p><b>　　0004 END </b></p><

49、p>　　反之根據(jù)助記符,也可畫出與其對應(yīng)的梯形圖.</p><p>　　梯形圖與電氣原理圖的關(guān)系:如果僅考慮邏輯控制,梯形圖與電氣原理圖也可建立起一定的對應(yīng)關(guān)系.如梯形圖的輸出(OUT)指令,對應(yīng)于繼電器的線圈,而輸入指令(如LD,AND,OR)對應(yīng)于接點,互鎖指令(IL,ILC)可看成總開關(guān),等等.這樣,原有的繼電控制邏輯,經(jīng)轉(zhuǎn)換即可變成梯形圖,再進一步轉(zhuǎn)換,即可變成語句表程序.</p>&

50、lt;p>　　有了這個對應(yīng)關(guān)系,用PLC程序代表繼電邏輯是很容易的.這也是PLC技術(shù)對傳統(tǒng)繼電控制技術(shù)的繼承.</p><p><b>　　§3-3編程器件</b></p><p>　　下面我們著重介紹三菱公司的FX2N系列產(chǎn)品的一些編程元件及其功能.</p><p>　　FX系列產(chǎn)品,它內(nèi)部的編程元件,也就是支持該機型編程語言

51、的軟元件,按通俗叫法分別稱為繼電器,定時器,計數(shù)器等,但它們與真實元件有很大的差別,一般稱它們?yōu)?quot;軟繼電器".這些編程用的繼電器,它的工作線圈沒有工作電壓等級,功耗大小和電磁慣性等問題;觸點沒有數(shù)量限制,沒有機械磨損和電蝕等問題.它在不同的指令操作下,其工作狀態(tài)可以無記憶,也可以有記憶,還可以作脈沖數(shù)字元件使用.一般情況下,X代表輸入繼電器,Y代表輸出繼電器,M代表輔助繼電器,SPM代表專用輔助繼電器,T代表定時器,

52、C代表計數(shù)器,S代表狀態(tài)繼電器,D代表數(shù)據(jù)寄存器,MOV代表傳輸?shù)?</p><p>　　輸入繼電器 (X) </p><p>　　PLC的輸入端子是從外部開關(guān)接受信號的窗口,PLC 內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器X是用光電隔離的電子繼電器,它們的編號與接線端子編號一致(按八進制輸入),線圈的吸合或釋放只取決于PLC外部觸點的狀態(tài).內(nèi)部有常開/常閉兩種觸點供編程時隨時使用,且使用次數(shù)不限.

53、輸入電路的時間常數(shù)一般小于10ms.各基本單元都是八進制輸入的地址,輸入為X000 ～ X007,X010 ～X017,X020 ～X027 .它們一般位于機器的上端.</p><p><b>　　輸出繼電器(Y) </b></p><p>　　PLC的輸出端子是向外部負載輸出信號的窗口.輸出繼電器的線圈由程序控制,輸出繼電器的外部輸出主觸點接到PLC的輸出端子上供外

54、部負載使用,其余常開/常閉觸點供內(nèi)部程序使用.輸出繼電器的電子常開/常閉觸點使用次數(shù)不限.輸出電路的時間常數(shù)是固定的 .各基本單元都是八進制輸出,輸出為Y000 ～Y007,Y010～Y017,Y020～Y027 .它們一般位于機器的下端.</p><p><b>　　輔助繼電器(M)</b></p><p>　　PLC內(nèi)有很多的輔助繼電器,其線圈與輸出繼電器一樣,由

55、PLC內(nèi)各軟元件的觸點驅(qū)動.輔助繼電器也稱中間繼電器,它沒有向外的任何聯(lián)系,只供內(nèi)部編程使用.它的電子常開/常閉觸點使用次數(shù)不受限制.但是,這些觸點不能直接驅(qū)動外部負載,外部負載的驅(qū)動必須通過輸出繼電器來實現(xiàn).如下圖中的M300,它只起到一個自鎖的功能.在FX2N中普遍途采用M0～M499,共500點輔助繼電器,其地址號按十進制編號.輔助繼電器中還有一些特殊的輔助繼電器,如掉電繼電器,保持繼電器等,在這里就不一一介紹了.</p&g

56、t;<p>　　X000 X001 M300</p><p><b>　　M300</b></p><p><b>　　定時器(T)</b></p><p>　　在PLC內(nèi)的定時器是根據(jù)時鐘脈沖的累積形式,當(dāng)所計時間達到設(shè)定值時,其輸出觸點動作,時鐘脈沖有1ms,10ms,100ms.定時器可以用用戶程序存儲

57、器內(nèi)的常數(shù)K作為設(shè)定值,也可以用數(shù)據(jù)寄存器(D)的內(nèi)容作為設(shè)定值.在后一種情況下,一般使用有掉電保護功能的數(shù)據(jù)寄存器.即使如此,若備用電池電壓降低時,定時器或計數(shù)器往往會發(fā)生誤動作.</p><p>　　定時器通道范圍如下:</p><p>　　100 ms定時器T0～T199, 共200點,設(shè)定值:0.1～ 3276.7秒;</p><p>　　10 ms定時器T

58、200～TT245,共46點,設(shè)定值:0.01～327.67秒;</p><p>　　1 ms積算定時器 T245～T249,共4點,設(shè)定值:0.001～32.767秒;</p><p>　　100 ms積算定時器T250～T255,共6點,設(shè)定值:0.1～3276.7秒; </p><p>　　定時器指令符號及應(yīng)用如下圖所示: </p><p&

59、gt;<b>　　X000</b></p><p>　　K123 設(shè)定值(累積) </p><p>　　T200 Y000 </p><p>　　當(dāng)定時器線圈T200的驅(qū)動輸入X000接通時,T200的當(dāng)前值計數(shù)器對10 ms的時鐘脈沖進行累積計數(shù),當(dāng)前值與設(shè)定值K123相等時,定時器的輸出接點動作,即輸出觸點是在驅(qū)動線圈后的1.23秒(10

60、* 123ms = 1.23s)時才動作,當(dāng)T200觸點吸合后,Y000就有輸出.當(dāng)驅(qū)動輸入X000斷開或發(fā)生停電時,定時器就復(fù)位,輸出觸點也復(fù)位.</p><p>　　每個定時器只有一個輸入,它與常規(guī)定時器一樣,線圈通電時,開始計時;斷電時,自動復(fù)位,不保存中間數(shù)值.定時器有兩個數(shù)據(jù)寄存器,一個為設(shè)定值寄存器,另一個是現(xiàn)時值寄存器,編程時,由用戶設(shè)定累積值.</p><p>　　如果是積

61、算定時器,它的符號接線如下圖所示:</p><p><b>　　X001</b></p><p><b>　　K345 </b></p><p><b>　　X002 </b></p><p>　　定時器線圈T250的驅(qū)動輸入X001接通時,T250的當(dāng)前值計數(shù)器對100 ms

62、的時鐘脈沖進行累積計數(shù),當(dāng)該值與設(shè)定值K345相等時,定時器的輸出觸點動作.在計數(shù)過程中,即使輸入X001在接通或復(fù)電時,計數(shù)繼續(xù)進行,其累積時間為34.5s(100 ms*345=34.5s)時觸點動作.當(dāng)復(fù)位輸入X002接通 ,定時器就復(fù)位,輸出觸點也復(fù)位.</p><p><b>　　計數(shù)器(C) </b></p><p>　　FX2N中的16位增計數(shù)器,是16

63、位二進制加法計數(shù)器,它是在計數(shù)信號的上升沿進行計數(shù),它有兩個輸入,一個用于復(fù)位,一個用于計數(shù).每一個計數(shù)脈沖上升沿使原來的數(shù)值減1,當(dāng)現(xiàn)時值減到零時停止計數(shù),同時觸點閉合.直到復(fù)位控制信號的上升沿輸入時,觸點才斷開,設(shè)定值又寫入,再又進入計數(shù)狀態(tài). </p><p>　　其設(shè)定值在K1～K32767范圍內(nèi)有效.</p><p>　　設(shè)定值K0與K1含義相同,即在第一次計數(shù)時,其輸出觸點就動

64、作.</p><p>　　通用計數(shù)器的通道號:C0 ～C99,共100點.</p><p>　　保持用計數(shù)器的通道號:C100～C199,共100點.</p><p>　　通用與掉電保持用的計數(shù)器點數(shù)分配,可由參數(shù)設(shè)置而隨意更改.</p><p><b>　　舉個例子:</b></p><p>&

65、lt;b>　　X010</b></p><p><b>　　X011</b></p><p><b>　　K 計數(shù)器</b></p><p><b>　　C 0</b></p><p>　　由計數(shù)輸入X011每次驅(qū)動C0線圈時,計數(shù)器的當(dāng)前值加1.當(dāng)?shù)?0次執(zhí)

66、行線圈指令時,計數(shù)器C0的輸出觸點即動作.之后即使計數(shù)器輸入X011再動作,計數(shù)器的當(dāng)前值保持不變.</p><p>　　當(dāng)復(fù)位輸入X010接通(ON)時,執(zhí)行RST指令,計數(shù)器的當(dāng)前值為0,輸出接點也復(fù)位.</p><p>　　應(yīng)注意的是, 計數(shù)器C100～C199,即使發(fā)生停電,當(dāng)前值與輸出觸點的動作狀態(tài)或復(fù)位狀態(tài)也能保持.</p><p><b>　

67、　數(shù)據(jù)寄存器 </b></p><p>　　數(shù)據(jù)寄存器是計算機必不可少的元件,用于存放各種數(shù)據(jù).FX2N中每一個數(shù)據(jù)寄存器都是16bit(最高位為正,負符號位),也可用兩個數(shù)據(jù)寄存器合并起來存儲32 bit數(shù)據(jù)(最高位為正,負符號位).</p><p>　?、蓖ㄓ脭?shù)據(jù)寄存器D 通道分配 D 0～D199,共200點. </p><p>　　只要不寫入其他

68、數(shù)據(jù),已寫入的數(shù)據(jù)不會變化.但是,由RUN→STOP時,全部數(shù)據(jù)均清零.(若特殊輔助繼電器M8033已被驅(qū)動,則數(shù)據(jù)不被清零).</p><p>　?、餐ｋ姳３钟眉拇嫫?通道分配 D200～D511,共312點,或D200～D999,共800點(由機器的具體型號定).</p><p>　　基本上同通用數(shù)據(jù)寄存器.除非改寫,否則原有數(shù)據(jù)不會丟失,不論電源接通與否,PLC運行與否,其內(nèi)容也不變

69、化.然而在二臺PLC作點對的通信時, D490～D509被用作通信操作. </p><p>　?、臣拇嫫?通道分配 D1000～D2999,共2000點.</p><p>　　文件寄存器是在用戶程序存儲器(RAM,EEPROM,EPROM)內(nèi)的一個存儲區(qū),以500點為一個單位,最多可在參數(shù)設(shè)置時到2000點.用外部設(shè)備口進行寫入操作.在PLC運行時,可用BMOV指令讀到通用數(shù)據(jù)寄存器中,

70、但是不能用指令將數(shù)據(jù)寫入文件寄存器.用BMOV將 數(shù)據(jù)寫入RAM后,再從RAM中讀出.將數(shù)據(jù)寫入EEPROM盒時,需要花費一定的時間,務(wù)必請注意.</p><p>　　⒋AM文件寄存器 通道分配 D6000～D7999,共2000點.</p><p>　　驅(qū)動特殊輔助繼電器M8074,由于采用掃描被禁止,上述的數(shù)據(jù)寄存 器可作為文件寄存器處理,用BMOV指令傳送數(shù)據(jù)(寫入或讀出).<

71、/p><p>　　⒌特殊用寄存器 通道分配 D8000～D8255,共256點.</p><p>　　是寫入特定目的的數(shù)據(jù)或已經(jīng)寫入數(shù)據(jù)寄存器,其內(nèi)容在電源接通時,寫入初始化值(一般先清零,然后由系統(tǒng)ROM來寫入).</p><p>　　§4―4FX2N系列的基本邏輯指令</p><p>　　基本邏輯指令是PLC中最基本的編程語言,掌握

72、了它也就初步掌握了PLC的使用方法,各種型號的PLC的基本邏輯指令都大臺大同小異,現(xiàn)在我們針對FX2N系列,逐條學(xué)習(xí)其指令的功能和使用方法,.每條指令及其應(yīng)用實例都以梯形圖和語句表兩種編程語言對照說明.</p><p>　　輸入輸出指令(LD/LDI/OUT)</p><p>　　下面把LD/LDI/OUT三條指令的功能,梯形圖表示形式,操作元件以列表的形式加以說明: </p>

73、<p>　　符號 功 能 梯形圖表示 操作元件</p><p>　　LD(取) 常開觸點與母線相連 X,Y,M,T,C,S</p><p>　　LDI(取反) 常閉觸點與母線相連 X,Y,M,T,C,S</p><p>　　OUT(輸出) 線圈驅(qū)動 Y,M,T,C,S,F </p><p>　　LD與LDI指令用于與母線相連的接

74、點,此外還可用于分支電路的起點.</p><p>　　OUT 指令是線圈的驅(qū)動指令,可用于輸出繼電器,輔助繼電器,定時器,計數(shù)器,狀態(tài)寄存器等,但不能用于輸入繼電器.輸出指令用于并行輸出,能連續(xù)使用多次.</p><p>　　X000 Y000 地址 指令 數(shù)據(jù) </p><p>　　0000 LD X000 </p><p>　　0001

75、OUT Y000</p><p>　　二,觸點串連指令(AND/ANDI),并聯(lián)指令(OR/ORI)</p><p>　　符號(名稱) 功 能 梯形圖表示 操作元件</p><p>　　AND(與) 常開觸點串聯(lián)連接 X,Y,M,T,C,S </p><p>　　ANDI(與非) 常閉觸點串聯(lián)連接 X,Y,M,T,C,S</p>

76、<p>　　OR(或) 常開觸點并聯(lián)連接 X,Y,M,T,C,S </p><p>　　ORI ( 或非) 常閉觸點并聯(lián)連接 X,Y,M,T,C,S </p><p>　　AND,ANDI指令用于一個觸點的串聯(lián),但串聯(lián)觸點的數(shù)量不限,這兩個指令可連續(xù)使用.</p><p>　　OR,ORI是用于一個觸點的并聯(lián)連接指令.</p><p&

77、gt;　　X001 X002 Y001 地址 指令 數(shù)據(jù) </p><p>　　0002 LD X001 </p><p>　　X003 0003 ANDI X002 </p><p>　　0004 OR X003</p><p>　　0005 OUT Y001 </p><p>　　三,電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令(ORB

78、,ANB)</p><p>　　符號(名稱) 功 能 梯形圖表示 操作元件</p><p>　　ORB(塊或) 電路塊并聯(lián)連接 無</p><p>　　ANB(塊與) 電路塊串聯(lián)連接 無 </p><p>　　含有兩個以上觸點串聯(lián)連接的電路稱為"串聯(lián)連接塊",串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時,支路的起點以LD或LDNOT指令開始,而支

79、路的終點要用ORB指令.ORB指令是一種獨立指令,其后不帶操作元件號,因此,ORB指令不表示觸點,可以看成電路塊之間的一段連接線.如需要將多個電路塊并聯(lián)連接,應(yīng)在每個并聯(lián)電路塊之后使用一個ORB指令,用這種方法編程時并聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制;也可將所有要并聯(lián)的電路塊依次寫出,然后在這些電路塊的末尾集中寫出ORB的指令,但這時ORB指令最多使用7次.</p><p>　　將分支電路(并聯(lián)電路塊)與前面的電路串聯(lián)連接

80、時使用ANB指令,各并聯(lián)電路塊的起點,使用LD或LDNOT指令;與ORB指令一樣,ANB指令也不帶操作元件,如需要將多個電路塊串聯(lián)連接,應(yīng)在每個串聯(lián)電路塊之后使用一個ANB指令,用這種方法編程時串聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制,若集中使用ANB指令,最多使用7次.</p><p><b>　　ANB</b></p><p>　　X000 X002 X003 Y006</

81、p><p>　　X001 X004 X005 </p><p><b>　　ORB </b></p><p><b>　　X006</b></p><p><b>　　X003</b></p><p>　　地 址 指 令 數(shù) 據(jù) </p>&l

82、t;p>　　0000 LD X000</p><p>　　0001 OR X001</p><p>　　0002 LD X002</p><p>　　0003 AND X003 </p><p>　　0004 LDI X004</p><p>　　0005 AND X005</p><p>

83、;　　0006 OR X006 </p><p><b>　　0007 ORB</b></p><p><b>　　0008 ANB </b></p><p>　　0009 OR X003 </p><p>　　0010 OUT Y006 </p><p>　　四,程序結(jié)束指

84、令(END)</p><p>　　符號(名稱) 功 能 梯形圖表示 操作元件</p><p>　　END(結(jié)束) 程序結(jié)束 無</p><p>　　在程序結(jié)束處寫上END指令,PLC只執(zhí)行第一步至END之間的程序,并立即輸出處理.若不寫END指令,PLC將以用戶存貯器的第一步執(zhí)行到最后一步,因此,使用END指令可縮短掃描周期.另外.在調(diào)試程序時,可以將END指令插在

85、各程序段之后,分段檢查各程序段的動作,確認無誤后,再依次刪去插入的END指令.</p><p>　　其他的一些指令,如置位復(fù)位,脈沖輸出,清除,移位,主控觸點,空操作,跳轉(zhuǎn)指令等,同學(xué)們可以參考一些課外書,在這里我們不詳細介紹了.</p><p>　　下面同學(xué)們可練習(xí)由梯形圖寫出與之對應(yīng)的助記符形式的指令.并由后面的GPP軟件傳輸?shù)絇LC中,實時運行.</p><p&g

86、t;<b>　　1)</b></p><p>　　X000 X001 X002 X003 Y000 </p><p><b>　　X004</b></p><p><b>　　X005</b></p><p><b>　　2)</b></p>

87、<p>　　X000 X001 X004 X005 Y000</p><p>　　X002 X003 X006 X007 </p><p><b>　　3)</b></p><p>　　X000 X001 X002 Y000 </p><p>　　X003 X004 X005</p><p

88、><b>　　X006 X007</b></p><p>　　§5―5梯形圖的設(shè)計與編程方法</p><p>　　梯形圖是各種PLC通用的編程語言,盡管各廠家的PLC所使用的指令符號等不太一致,但梯形圖的設(shè)計與編程方法基本上大同小異.</p><p>　　確定各元件的編號,分配I/O地址</p><p>

89、　　利用梯形圖編程,首先必須確定所使用的編程元件編號,PLC是按編號來區(qū)別操作元件的 .我們選用的FX2N型號的PLC,其內(nèi)部元件的地址編號如下表所示,使用時一定要明確,每個元件在同一時刻決不能擔(dān)任幾個角色.一般講,配置好的PLC,其輸入點數(shù)與控制對象的輸入信號數(shù)總是相應(yīng)的,輸出點數(shù)與輸出的控制回路數(shù)也是相應(yīng)的(如果有模擬量,則模擬量的路數(shù)與實際的也要相當(dāng)),故I/O的分配實際上是把PLC的入,出點號分給實際的I/O電路,編程時按點號建

90、立邏輯或控制關(guān)系,接線時按點號"對號入坐"進行接線.FX2N系列的I/O地址分配及一些其他的內(nèi)存分配前面都已介紹過了,同學(xué)們也可以參考FX系列的編程手冊.</p><p><b>　　梯形圖的編程規(guī)則</b></p><p>　?、泵總€繼電器的線圈和它的觸點均用同一編號,每個元件的觸點使用時沒有數(shù)量限制.</p><p>　

91、?、?梯形圖每一行都是從左邊開始,線圈接在最右邊(線圈右邊不允許再有接觸點),如圖a)錯,圖b)正確.</p><p><b>　　a ) b)</b></p><p>　　⒊線圈不能直接接在左邊母線上.</p><p>　?、丛谝粋€程序中,同一編號的線圈如果使用兩次,稱為雙線圈輸出,它很容易引起誤操作,應(yīng)盡量避免.</p>&l

92、t;p>　　⒌在梯形圖中沒有真實的電流流動,為了便于分析PLC的周期掃描原理和邏輯上的因果關(guān)系,假定在梯形圖中有"電流"流動,這個"電流"只能在梯形圖中單方向流動——即從左向右流動,層次的改變只能從上向下. </p><p>　　下圖是一個錯誤的橋式電路梯形圖.</p><p><b>　　編程實例</b></p&g

93、t;<p>　　首先介紹一個常用的點動計時器,其功能為每次輸入X000時,接通時,Y000輸出一個脈寬為定長的脈沖,脈寬由定時器T000設(shè)定值設(shè)定.它的時序圖如下圖所示:</p><p><b>　　X000 </b></p><p><b>　　Y000</b></p><p><b>　　T T

94、 </b></p><p>　　根據(jù)時序圖我們就可畫出相應(yīng)的梯形圖:</p><p>　　M000 T0 M000</p><p><b>　　X000 </b></p><p><b>　　M000 T0 </b></p><p>　　M000 T0 Y000

95、</p><p>　　運用定時器還可構(gòu)成振蕩電路,如根據(jù)下面的時序圖,我們可用兩個定時器T001,T002構(gòu)成振蕩電路,其梯形圖如下:</p><p><b>　　X000 </b></p><p><b>　　Y000</b></p><p><b>　　T1 T2 </b>

96、</p><p>　　X000 T002 T001</p><p>　　T001 T002 Y000 </p><p><b>　　Y000 T002</b></p><p>　　下面是一個延時接通/延時斷開電路.同學(xué)們根據(jù)時序圖,畫出梯形圖.</p><p><b>　　T1 T2 &

97、lt;/b></p><p>　　1.4 FX—PLC編程軟件(FXGPWIN)使用方法</p><p>　　本軟件為三菱公司的PLC編程軟件,適用于FX編程軟件及我廠提供的編程,內(nèi)含F(xiàn)X編程軟件及我廠提供的PLC演示裝置的全部8個程序.</p><p>　　此軟件為英文版,為方便廣大用戶的使用,現(xiàn)已把該軟件的HELP(INDEX)改為中文說明,內(nèi)附詳細的軟

98、件操作指導(dǎo),為方便初次使用的用戶,本章就談軟件的基本用法作如下簡要說明,進一步了解請詳細閱讀HELP下的中文說明.</p><p>　　一,運行FXGPWIN進入主菜單,主菜單位于屏幕上方.</p><p>　　如果要運行已編好的程序,請打開文件.</p><p>　　如果自己編寫PLC程序則要建一個新文件,進入新建文件后,系統(tǒng)要求你選擇PLC主機類型本實驗臺FX1

99、N,OK.</p><p>　　二,進行上述操作后,系統(tǒng)進入指令編程狀態(tài),用戶可在軟件標(biāo)志的行上按PLC的指令助記符及常數(shù)規(guī)則逐條編寫出,軟件為方便指令輸入,在屏幕下方還列有LD,AND,OR,ANB,OUT等助記符圖標(biāo),用戶可用鼠標(biāo)直接按點擊,而不必用鍵盤逐個輸入.</p><p>　　三,如果要用梯形圖編程,可以退出指令編程方式,系統(tǒng)即進入梯形圖編和方式,此時在屏幕的右邊和下方均提供軟

100、元件的圖標(biāo)用鼠標(biāo)選擇適當(dāng)?shù)能浽D標(biāo),系統(tǒng)自動將圖標(biāo)置于屏幕的標(biāo)志處順序完成程序的編寫.</p><p>　　四,如果要把該程序傳遞到PLC主機,則應(yīng)首先用電纜進行硬件連接并把運行開關(guān)打向Stop然后在主菜單的PLC欄內(nèi)選擇 transfer,再選擇Write,此時系統(tǒng)要求你輸入起始步及終止步,一般起始步從0開始,終止步你可適當(dāng)估計,既要放得下又不要太長,太長時編輯和檢查的時間太長.</p><

101、;p>　　五,查看梯形圖的編程窗口,選擇主菜單上的Convevt 項進行程序的編輯轉(zhuǎn)換,之后可以在菜單選擇Monitor/Test下Start monitor可以進行在線監(jiān)控,然后把主機上的運行開關(guān)打向運行,即可運行該程序.</p><p>　　FX—PLC的應(yīng)用實驗</p><p>　　PLC可編程控制器演示裝置是PLC現(xiàn)代教學(xué)中必不可少的實驗設(shè)備,它形象,生動,直觀的演示PLC程

102、序的運行結(jié)果,使學(xué)生真正了解PLC的控制原理,使教學(xué)與實踐有機結(jié)合起來.這種教學(xué)實驗可以增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的動手能力,大大增強學(xué)生今后在社會的自信心與競爭能力.</p><p>　　PLC演示裝置分為PLC-DEMO001~PLC-DEMO008,每一塊實驗演示裝置根據(jù)實驗內(nèi)容都可以與PLC可編程控制器實驗臺連接實驗,也可以根據(jù)要求與任何類型的PLC相連接,連接方便操作簡單.</p>&l

103、t;p>　　引 言　　　　 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(yù)先設(shè)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(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，需要有一種能夠根據(jù)流量

104、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。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器(PLC)對十字路口交通控制燈實現(xiàn)模糊控制。</p><p>　　第2章 交通十字模糊控制</p><p>　　2.1 PLC模糊化</p><p>　　一、本系統(tǒng)采用PLC是基于以下四個原因：　1、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；　2、

105、編程能力強，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實現(xiàn)；　3、抗干擾能力強，目前空中各種電磁干擾日益嚴重，為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC；　4、近年來PLC的性能價格比有較大幅度的提高，使得實際應(yīng)用成為可能?！　《?、輸入及其模糊化　　　　本控制系統(tǒng)的輸入量是指十字路口各方向上車輛數(shù)的動態(tài)變化量。具體由傳感器采集后送入可編程序控制器?！　　　　　　　?、綠燈期間通

106、過路口車輛數(shù)(X)的模糊化　　　　為了實現(xiàn)模糊控制，需要將綠燈時間分為兩部分：其一是固定的10秒作為路口車輛狀態(tài)參數(shù)的采集時間t1；其二是根據(jù)兩個方向車輛流量變化進行模糊決策的延時t2?！　　　【G燈期間車輛通過路口的速度不超過20km/h，則在10S內(nèi)通過的最大車輛數(shù)約為10輛。以紅綠燈轉(zhuǎn)換瞬間為計時起點，記錄10S內(nèi)通過的車輛數(shù)作為變量X的論域，取(0～10)，并將它分為三個模糊子集：少、中等、多</p><

107、;p>　　3、紅燈期間排隊等候車輛數(shù)(Y)的模糊化　　　　遠端傳感器和近端傳感器之間的距離(L)直接影響輸入量Y的變化論域。實際應(yīng)用中隨實地情況而有所變化。經(jīng)過對某些路口不同時段車輛流量的實地調(diào)查分析，我們認為L取100米左右較為適宜。通常車輛的長度連同車輛間的間距平均約為5米，則在100米內(nèi)可能滯留的車輛最大數(shù)量約為100／5＝20輛。于是紅燈方向排隊等候的車輛數(shù)Y的論域為(0～20)。將其分為5個模糊子集：很少、少、中等、

108、多、很多?！　　∪?、輸出及其模糊分類　　本系統(tǒng)的輸出就是兩個方向的紅黃綠燈，還有人行橫道的紅綠燈以及按前進方向分得更細的綠燈等等，其相互間的關(guān)系都是固定的，而且兩個方向的輸出關(guān)系也是固定的，最終都歸結(jié)到對當(dāng)前綠燈的延時t2。根據(jù)實際測試，對一般不太大的路口，t2最大取30S較為恰當(dāng)，則綠燈的延時t2的論域為(0～30)。將其分為5個模糊子集：很短、短、適中、長、很長?！?lt;/p><p>　　2.2

109、0; 交通十字路口傳感器的設(shè)置    </p><p>　　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(shè)置一個傳感器，分別統(tǒng)計通過該處的車輛數(shù)。如圖1所示。</p><p>　　圖1  傳感器的設(shè)置</p><p>　　近端的傳感器用于記錄綠燈期間通過路

110、口的車輛數(shù)（記為x）；遠端的傳感器用于記錄紅燈期間進入路口排隊等候的車輛數(shù)（記為y）。為了簡化運算，可以將兩個相對的方向（n與s、w與e）的x、y值合并為一組，分別取兩個方向之最大者。</p><p><b>　　模糊控制器的設(shè)計</b></p><p>　　本模糊控制系統(tǒng)設(shè)計的核心是模糊控制器的設(shè)計，設(shè)計模糊控制器主要是求取模糊控制表。3.1 系統(tǒng)分析

111、    確定控制器的輸入變量和輸出變量以及它們的數(shù)值變化范圍。輸入變量為x、y，輸出變量為t。綠燈期間車輛通過路口的速度不超過20公里/小時，則在15秒時間內(nèi)通過的最大車輛數(shù)約為15輛。則x的變化范圍為0～15。當(dāng)遠端和近端傳感器之間距離約為100米時，考慮一般車輛車身長度連同兩車輛間距平均5米左右，所以100米內(nèi)可能停留等待的車輛數(shù)最多可達到100/5=20輛，于是紅燈方向排隊等待的車輛數(shù)y變化

112、范圍為0～20。本系統(tǒng)的輸出就是兩個方向的紅黃綠燈，還有斑馬線處人行橫道的紅綠燈以及按前進方向分得更細的綠燈相互間關(guān)系及兩個方向的輸出關(guān)系最終歸結(jié)到對當(dāng)前綠燈的延時t。根據(jù)現(xiàn)場測試，輸出變量t的變化范圍為15～60。3.2 模糊化方法的選擇與確定    為了實現(xiàn)模糊控制，需要將綠燈時間分為兩部分：其一是固定的1o秒作為路口車輛狀態(tài)參數(shù)的采集時間t1；其二是根據(jù)兩個方向車輛流量變化進行

113、模糊決策的延時t2。綠燈期間車輛通過路口的速度不超過10m/s，則在10s內(nèi)通過的最大車輛數(shù)約為l5。以紅綠燈</p><p>　　圖2  綠燈期間通過路口車輛數(shù)（x）從屬函數(shù)設(shè)計</p><p>　　紅燈期間排隊等候車輛數(shù)（y）的模糊化， 輸出量模糊分類都采用三角形屬函數(shù)的設(shè)計。3.3 模糊規(guī)則的設(shè)計   

114、0;當(dāng)兩個方向的狀態(tài)處于同一量級時，如同為多，或同為中等，或同為少時，綠燈的延時t2均取“短”，如表1所示,其目的是保證雙方流量相差不多的情況下，盡快地均衡疏散。</p><p><b>　　表1  模糊規(guī)則表</b></p><p>　　3.4 模糊推理算法與解模糊    　　　　從模糊規(guī)則得

115、到的結(jié)果仍然是模糊量，還要經(jīng)過模糊推理算法還原為精確量才能輸出。　　　　本設(shè)計采用當(dāng)今模糊控制算法的主流算法——簡易模糊推理算法。對于每個確定的輸入X和Y值對應(yīng)不同的模糊子集，具有不同的從屬度。由此而激活的多條模糊規(guī)則以取小的策略求出各輸出于模糊集的從屬度：　　　　μ1(t2)＝μA!(X)∧μB1(Y)　　　　μ2(t2)＝μA1(X)∧μB2(Y)　　　　…　　　　然后再采用重心法(加權(quán)平均法)解模糊，求出t2的

116、精確值：　　　式中：μi為確定的X、Y輸入值所對應(yīng)的不同模糊子集的從屬度；Ti為輸出各模糊子集所對應(yīng)的重心值?！　　　±鐪y得X＝5，Y＝13。根據(jù)圖2可知當(dāng)X＝5時對應(yīng)于兩個模糊子集(中等和多)，其從屬度分別為：　　　　μ中等(5)＝0．5　　　　μ多(5)＝0．5　　　　同樣，根據(jù)圖3可知當(dāng)Y＝13時對應(yīng)兩個模糊子集(中等和多)，其從屬度為：　　　　μ中等(13)＝0．25　　　　μ多((13)＝0．75