基于PLC交通燈控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目基于PLC交通燈控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué) 院 專 業(yè) 年 級(jí) 學(xué) 習(xí)形式 層 次 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 年 月 日19西南大學(xué)成人高等學(xué)歷教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)簽專業(yè) 層次 年級(jí) 級(jí)學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 站點(diǎn) 通訊地址重慶市科能高級(jí)技工學(xué)校郵政編碼 學(xué)生聯(lián)系電話 論文題目基于交通燈控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師聯(lián)系電話 指導(dǎo)教師對(duì)選題和提綱的意見指導(dǎo)教師對(duì)初稿的意見指導(dǎo)教師的最終評(píng)審意見備注基于交通燈控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要：交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。為了實(shí)現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進(jìn)性

2、、科學(xué)化。用可編程控制器實(shí)現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)方法，實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問(wèn)題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實(shí)際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的城市交通燈控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)方案?？删幊绦蚩刂破髟诠I(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價(jià)格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出關(guān)鍵詞:PLC可編程控制器、交通型號(hào)燈、可靠性高。引 言 可編程控制器（Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的

3、一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。一、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 近年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市的交通擁擠問(wèn)題日趨嚴(yán)重,因此提高城市路網(wǎng)的通行能力、實(shí)現(xiàn)道路交通的科學(xué)化管理迫在眉睫。PLC可編程控制器是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的新型工業(yè)控制裝置。它以

4、體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、以及應(yīng)用安裝方便的優(yōu)點(diǎn),很快在我國(guó)的工業(yè)控制中占據(jù)了主導(dǎo)地位,并且還在不斷地發(fā)展。根據(jù)這一發(fā)展形勢(shì),全國(guó)各地高校、各類職業(yè)技術(shù)學(xué)校都將PLC教學(xué)納入教學(xué)任務(wù),作為電子、電氣、以及工業(yè)自動(dòng)化類專業(yè)的一門必修課?；赑LC的以下優(yōu)勢(shì),在十字路口交通系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用：1、 PLC具有很高的可靠性,通常的平均無(wú)故障時(shí)間都在30萬(wàn)小時(shí)以上；2、編程能力強(qiáng),可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；3、抗干擾能力強(qiáng),目前空中各種電磁干擾日益嚴(yán)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(lái)PLC的性能價(jià)格比有較大幅度

5、的提高,使得實(shí)際應(yīng)用成為可能。最終選擇了用可編程的控制器PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)，完成本次課設(shè)的題目。目前,有多種對(duì)十字路口交通燈的改良設(shè)計(jì),十字路口交通燈控制的設(shè)計(jì)還存在非常廣闊的前景。二、PLC簡(jiǎn)介根據(jù)交通等工藝控制要求和特點(diǎn)，我們采用了日本三菱公司FX2N_48MR。三菱PLC有小型化，高速度，高性能等特點(diǎn)，三菱可編程控制器指令豐富，可以接各種輸入，輸出擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程控制器（PLC）對(duì)十字路口交通控制等實(shí)現(xiàn)控制。本系統(tǒng)采用PLC是基于以下四個(gè)原因：1、PLC具有很高的可靠性，抗干擾能力

6、。通常的平均無(wú)障礙時(shí)間都在30萬(wàn)小時(shí)以上；2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，維護(hù)方便，改造容易，功能完善，實(shí)用性強(qiáng)；3、干擾能力強(qiáng)，具有硬件故障的自我檢查功能，目前空中各種電磁干擾日益嚴(yán)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(lái)PLC的性能價(jià)格比有較大幅度的提高，是的實(shí)際應(yīng)用成為可能。 本課題利用PLC本身的特點(diǎn)，來(lái)解決交通燈控制的問(wèn)題。我們根據(jù)控制要求和所學(xué)知識(shí)畫出時(shí)序圖、順序功能圖，應(yīng)用梯形圖進(jìn)行編程，并列出指令表。旨在研究PLC在控制中的應(yīng)用，為推PLC技術(shù)研究和應(yīng)用提供一定的技術(shù)支持。 PLC技術(shù)在交通等中的應(yīng)用不僅提高了道路的工作效率，同時(shí)，

7、PLC本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理，將來(lái)更現(xiàn)實(shí)一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。三、交通燈信號(hào)控制系統(tǒng)（一） 十字路口交通燈控制實(shí)際情況1、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； 2、東西人行道：紅 45S、綠 27S、綠閃3S 、紅 60S； 3、東西主干道：紅 45S、直行綠 27S、 直行綠閃3S、左轉(zhuǎn)綠 10S 、左轉(zhuǎn)綠閃 3S、黃2S； 4、南北人行道：綠27S 、綠閃3S、紅 60S； 5、循環(huán)控制方式；6、交通燈變化順序表（

8、單循環(huán)周期90秒）。（二）南北向（列）和東西向（行）主干道南北向（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。（三）南北向和東西向人行道南北向和東西向人行道均設(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

9、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。（四）結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實(shí)驗(yàn) 在PLC交通燈模擬模塊中，主干道東西南北每面都有3個(gè)控制燈，分別為： 禁止通行燈 （亮?xí)r為紅色） 準(zhǔn)備禁止通行燈 （亮?xí)r為黃色） 直通燈 （亮?xí)r為綠色）另外行人道東西南北每面都有2個(gè)控制燈,分別為： 禁止通行燈 （亮?xí)r為紅色） 直通燈 （亮?xí)r為綠色） 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：當(dāng)交通燈系統(tǒng)啟動(dòng)開關(guān)接通時(shí)。1、南北向（列）和東西向（行）主干道 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

10、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。2、南北向和東西向行人道 南北向和東西向行人道均設(shè)為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。3、盲人安全通道控制和手動(dòng)控制車流量除此之外另設(shè)兩個(gè)功能，使用10個(gè)脈沖開關(guān)。實(shí)現(xiàn)讓盲人可以方便通過(guò)十字路口和手動(dòng)控制車流量。其中

11、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。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)東西向功能相同。流程圖啟動(dòng)開關(guān)東西綠燈亮東西綠燈閃東西黃燈亮東西紅燈亮東西主干道10S2S2S14S南北紅燈亮南北綠燈亮南北綠燈閃南北黃燈亮南北主干道14S10S2S2S啟動(dòng)開關(guān)南北紅燈亮南北綠燈南北綠燈閃14S10S4S東西綠燈亮東西綠燈閃東西紅

12、燈亮10S4S14S東西行人道南北行人道結(jié)束結(jié)束交通燈模擬控制系統(tǒng)流程圖啟動(dòng)開關(guān)按下脈沖開關(guān)原來(lái)控制循環(huán)系統(tǒng)行人道綠燈點(diǎn)亮，主干道紅燈閃亮結(jié)束YN啟動(dòng)開關(guān)按下脈沖開關(guān)對(duì)應(yīng)方向綠燈點(diǎn)亮?xí)r間延長(zhǎng)到15秒，另一方向紅燈點(diǎn)亮延長(zhǎng)到15秒再次按下啟動(dòng)開關(guān)按此次控制方式進(jìn)行循環(huán)原來(lái)方式控制系統(tǒng)結(jié)束YNYN手動(dòng)控制車流量流程圖四、可編程控制器程序設(shè)計(jì)（一） 可編程控制器選擇 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。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

13、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，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。1、十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖和此行人道相交叉的主干道紅燈啟動(dòng)行人道綠燈2S10S盲人脈沖按鍵控制時(shí)序圖啟動(dòng)南北紅東西綠東西黃東西紅南北綠南北黃10S2S2S10S2S2S14S10S2S2SONOFF十字路口主干道交通燈模擬控制時(shí)序圖南北紅東西綠東西黃東西紅南北綠南北黃152S2S10S2S2S14S152S2S東西向綠燈延時(shí)時(shí)序圖啟動(dòng)OFFON2、可編程控制器I/O端口分配啟動(dòng)開關(guān)000

14、0停止開關(guān)0001東西主干道綠燈1000東西主干道黃燈1001東西主干道紅燈1002南北主干道綠燈1003南北主干道黃燈1004南北主干道紅燈1005東西行人道綠燈1100東西行人道紅燈1101南北行人道綠燈1102南北行人道紅燈1103東西向綠燈延遲控制按鈕0004南北向綠燈延遲控制按鈕0005東西盲人脈沖按鈕0003南北盲人脈沖按鈕0002 PLC0000000110001001100210031004100511001101110211030002000300040005交通燈控制PLC I/O端口3、程序設(shè)計(jì)0LD 00001OR 203002AND-NOT 00013AND-NOT

15、200004OUT 203005LD 203006AND-NOT 200017AND-NOT 202038OUT 203019LD 2030110OR TIM 00511OR TIM 02712OR 2000013AND-NOT TIM 00214AND-NOT 2010315AND-NOT 000116OUT 2000017TIM 000 #10018TIM 001 #12019TIM 002 #14020LD TIM 00221OR 2000122OR TIM 01823AND-NOT TIM 00524AND-NOT 000125AND-NOT 2020326OUT 200127TIM

16、003 #10028TIM 004 #12029TIM 005 #14030LD 000431OR 2010032AND-NOT 000033AND-NOT 000534AND-NOT 000135OUT 2010036LD 2010037AND 2010538OUT 2010239LD TIM 00540OR TIM 02741OUT 2010542LD 2010243OR 2010344AND-NOT 000145AND-NOT TIM 01846OUT 2010347TIM 016 #15048TIM 017 #17049TIM 018 #19050LD 000551OR 2020052

17、AND-NOT 000153AND-NOT 000054AND-NOT 000455OUT 2020056LD TIM 00257LD TIM 01858OUT 2020559LD TIM 2020060AND 2020561OUT 2020262LD 2020263OR 2020364AND-NOT 000165AND-NOT 02766OUT 2020367TIM 025 #150 68TIM 026 #17069TIM 027 #19070LD 2000071AND-NOT TIM 00072LD 2010373AND-NOT TIM 01674OR LD75AND-NOT 000176

18、OUT 2000277LD TIM 00078AND-NOT TIM 00179LD TIM 01680AND-NOT TIM 01781OR LD 82AND-NOT 2000483AND-NOT 000184OUT 2000385TIM 006 #00286LD TIM 00687OR TIM 00888OR TIM 01089OR TIM 00990OR 2000491AND-NOT TIM 00792AND-NOT 000193OUT 2000494TIM 007 #00295LD 2000296OR 2000397AND-NOT 000198AND-NOT 2000999OUT 10

19、00100LD TIM 001101AND-NOT TIM 002102LD TIM 017103AND-NOT TIM 018104OR LD105AND-NOT 20009106AND-NOT 0001107OUT 1001108LD 20000109AND-NOT TIM 002110LD 20103111AND-NOT TIM 018112OR LD113AND-NOT 20009114AND-NOT 0001115OUT 1103116LD20000117AND-NOT TIM 002118LD 20103119AND-NOT TIM 018120OR LD121AND-NOT 20

20、103122AND-NOT 0001123OUT 20015124LD 20015125OR 20014126AND-NOT 0001127OUT 1005128LD 20001129AND-NOT TIM 003130LD 20203131AND-NOT TIM 025132OR LD133AND-NOT 0001134OUT 20005135LD TIM 003136AND-NOT TIM 004137LD TIM025138AND-NOT TIM 026139OR LD140AND-NOT 20004141AND-NOT 0001142OUT 20006143TIM 008 #00214

21、4LD 20005145OR 20006146AND-NOT 20013147AND-NOT 0001148OUT 1003149LD TIM 004150AND-NOT TIM 005151LD TIM 026152AND-NOT TIM 027153OR LD154AND-NOT 0001155AND-NOT 20013156OUT 1101157LD 20001158AND-NOT TIM 005159LD 20203160AND-NOT TIM 027161OR LD162AND-NOT 20013163AND-NOT 0001164OUT 1101165LD 20001166AND-NOT TIM 005167LD 20203168AND-NOT TIM 027169OR LD170AND-NOT 0001171AND-NOT 20009172OUT21000173LD 21000174OR 20011175AND-NOT 0001176OUT 1002177LD TIM 001178AND-NOT TIM 002179LD TIM 017180AND-NOT TIM 018181OR LD 182AND-NOT 20004183AND-NOT 0001184OUT 20007185TIM 009 #002186L