十字路口红绿灯PLC的控制系统

1、目录绪论1（一）本课题研究的目的和意义1（二）城市智能交通系统的发展现状11 智能交通系统的基本概念12 智能交通的发展简史13 我国的ITS的建设现状2第一章 概述3第二章 可编程控制器简介4（一） 可编程序控制器的产生与发展4（二） 可编程控制器的组成8图2-1. PLC的组成81. 输入寄存器92. 输出寄存器93. 存储器94. CPU单元95. 其它接口单元9（三） 可编程控制器的工作原理9（四）可编程控制器的特点11（五）可编程控制器的主要功能12（六） 可编程控制器的发展趋势16第三章 系统方案设计18（一）装置结构与工艺要求18(二) 统计输入/输出点数并选择PLC型号19（三

2、）分配PLC的输入/输出端子19（四）交通信号灯控制系统功能表图20（五） 交通信号灯的控制系统梯形图21(六).将梯形图转换成指令表程序25（1）交通信号灯控制系统公共程序指令表：26(2)信号灯在东西方向控制指令表：26（3）信号灯在南北方向控制指令表27总结29谢 辞30绪论（一）本课题研究的目的和意义随着我国交通事业的迅速发展，各种公交、运输汽车和汽车进入家庭的步伐加快使得城市的汽车数量逐年增加，城市道路交通堵塞、拥挤问题显得越来越突出，交通在许多城市已经成为“瓶颈”问题。在马路上经常会看到这种现象：如果一辆汽车发生故障，则该条线路将陷入瘫痪；一但某个路口的信号灯出现故障，就有可能在此

3、路口塞车。交通发展的状况是衡量一个国家现代化程度的重要标志之一，从经济的发展形式看，我国的经济增长速度比主要工业发达国家年平均增长速度都要高，随着我国现代化发展的进程，经济必将持续增长，其增长的速度继续在世界处于领先地位，高速度的持续经济发展，必然带来严重的运输和交通问题。车如水、人如潮，这是我国城市交通的真实写照。人员和物资的流通量猛烈的增长，使得交通车辆的拥挤问题明显得暴露了出来。要解决交通拥挤的状况，道路的建设、拓宽和增加车行道固然重要，而现代化交通控制系统的建设，却可大幅度的提高现有道路的利用率，其重大的经济效益和社会效益是不可言语的。目前绝大部分的交通的时间都是单一的、固定的，不管是

4、车流高峰还是低谷，红绿灯的时间都是固定不变的；还有一些交通灯只是能够按照固定的时间来划分高峰和低谷，简单地进行时间段的调整，这比起以前的交通灯是有所进步。但是控制起来不够灵活，还不能解决相对拥挤、混乱的交通次序。本文的设计正是针对这个弊端进行了改进，根据实时的车流量对个路口的红绿灯进行调整，大大加强了其灵活性和实时性，真正实现了智能的交通灯控制。（二）城市智能交通系统的发展现状1 智能交通系统的基本概念 智能交通系统也称为ITS；目前世界上对智能交通系统尚没有统一的定义，其大体的含义是将先进的计算机技术、信息技术、数据通讯技术、人工智能及电子自动控制技术等有效地综合运用于整个交通管理系统，将人

5、、路、车有机的结合起来，以达到最佳的和谐统一，从而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的交通运输综合管理系统。2 智能交通的发展简史 ITS的研究始于上世纪70年代，由于信息处理技术的不成熟曾一度陷入低谷。在80年代中期后，随着信息处理技术的发展，许多国家对智能交通系统的研究投入了大量的人力和物力。并建立以美、日和欧洲为代表的三大研究中心。美国对ITS的研究起步较晚，但由于投入较多，目前已处于该领域的领先水平。出现了很多庞大的连续开发计划。1991年，开始对ITS研究进行投资，仅1994年至1995年就确定了104项目研究，并成立了专门组织，着手制定ITS的研究计划，到19

6、97年投资近7亿美元；1998年6月9日美国前总统克林顿签署了“面向21世纪运输权益法案”。该法案的确定为美国公路系统的继续发展和重建带来了创记录的投资。欧洲在ITS的研究方面采取整个欧洲一体化的方针，由政府、企业和个人三方面共同出资进行智能化交通系统的研究，著名的项目有PROMETHEU和DRIVE等。日本从70年代就开始了对汽车交通综合控制系统的研究，并成立了全国性的推进组织，是ITS进行研究最早、实用化程度最高的国家。目前已建立了较为完备的交通控制、信息服务等综合体系，并基本完成了覆盖全国的电子地图的绘制工作。3 我国的ITS的建设现状 我国ITS的研究和推进还处于起步阶段，但ITS作为

7、跨世纪经济点和交通系统的建设必然选择的重要性已得到国家相关部门的高度重视,1995年中国国家技术监督局ISO/IC204为交通部门正式批准成立了ISO/IC204中国委员会，该委员会把推进中国ITS标准化为主要任务，1997年在北京召开ITS发展趋势国际学术研讨会。1998年交通部正式批复成立交通智能运输系统工程研究中心（ITSC）。加快了对ITS领域的研究步伐，北京、上海、沈阳等大城市陆续从国外引进了一些较为先进的城市交通控制、道路监控系统；我国也自行组织开发了实时自适应城市交通控制系统HT-UTCS，上海交 （五）（六） 第三章 系统方案设计（一） 装置结构与工艺要求1. 起动正常程序时，

8、将起停开关SA1至于接通位置。把SA1至于断开位置，当前循环结束后停止工作。2. 东西方向绿灯HL11亮（车辆通行）20S后，闪烁3S后黄灯HL12亮2S（东西与南北两个方向都停止通行，准备换向），接着红灯HL13亮（车辆停止）25S。3. 南北方向与东西方向相反，如图3-1所示。4. 有应急控制功能，若东西方向需应急强通，将开关SA2置于接通位置，东西方向绿灯HL11亮，南北方向红灯HL23亮。应急强通结束，将开关SA2复位置断开状态，自动转入正常程序的下一个动作。若需南北方向应急强通，则使用开关SA3。 图3-1 交通信号灯示意图(二) 统计输入/输出点数并选择PLC型号输入信号共有3个，

9、考虑到有15%的备用点，即3*(1+15%)=3.45,取整数4，因此共需4个输入点。输入信号共有6个，考虑到有15%的备用点，即6*(1+15%)=6.9,取整数7，因此共需7个输出点。因此可选用C28P CPU类型可编程控制器，它有16个输入点，12个输出点，满足本设计的要求。（三）分配PLC的输入/输出端子1 交通信号灯的PLC输入/输出端子分配表见下表交通信号灯PLC输入/输出端子分配表输入电器输入端子输出电器输出端子起停开关SA10000南北向绿灯HL210505东西向强通开关SA20001南北向黄灯HL220504南北向强通开关SA30002南北向红灯HL230503东西向绿灯HL

10、110502东西向黄灯HL120501东西向红灯HL1305002 输入/输出端子接线图,如图3-2所示图3-2 PLC的外部接线图（四）交通信号灯控制系统功能表图功能表图采用并进行序列结构图形式，如下图3-3所示，左列为东西方向，右列为南北方向。1000181500000110105031201（0001）TIM021202（0002）TIM0312021402TIM04120011020505TIM03#20sTIM04#3s0505110311040504TIM05#2s12011401TIM011202TIM0210010502TIM00#20sTIM01#3s05020501TIM0

11、2#2s0500100410031002TIM0012011200TIM05图3-3 交通信号灯控制功能表当PLC通电时，由专用内部继电器1815输出一个扫描周期的初始化脉冲激活初始步1000，当起停开关SA0(0000)接通时，东西方向由TIM00、TIM01、TIM02设定20s、3s、2s，时限作为工步1001、1002、1003、和1004的转换条件。南北方向由TIM03、TIM04、TIM05定时20s、3s和2s，作为1101、1102、1103、1104各工步转换条件。当TIM05定时时间到，工步1004、1104合并，同时分别转移到工步1001与1101，开始下一个循环。120

12、1为东西方向应急强通信号，1401为强通结束后的转移信号。1202为南北方向应急强通信号，1402为强通结束后的转移信号。（五） 交通信号灯的控制系统梯形图为了便于分析，将交通信号灯控制系统梯形图分割为三部分。图一为起停正常程序、强通操作和闪烁信号控制，第1、2行组成闪烁信号发生器，1200产生周期1s,占空比1:1的连续脉冲，改变TIM06的预置，可调整绿灯HL11和HL21的闪烁频率，以获得满足的视觉效果。把起停开关SA0(0000)置于接通位置，信号灯按图1正常程序运行，SA0置于断开位置，当前循环结束工作。100000001002120212011000TIM0010011003130

13、014011002TIM011002100413001003TIM0210031001TIM0512021004100110021003100010011201TIM00#0200TIM01#00301003TIM02#002010040502050112001001图二：交通信号灯东西方向控制梯形图0500110110000000TIM02110212011101110112011103110211021202TIM04TIM0511011300100412021104TIM0311021104130011031402120011031102110311011104050505040503T

14、IM03TIM05TIM04#0200#0030#0020END（01）图三：交通信号灯南北方向控制梯形图东西方向应急强通措施：SA1（0001）置于通电位置，图一中1201导通，1300通电一个扫描周期。如图二、将有关工步1002、1003、1103、1104、复位，1201常闭接触点断开定时器TIM00线圈，锁住南北方向1102工步。无论运行在何种状态，继电器1201迫使东西方向工步1001导通，绿灯HL11(0502)亮，南北方向工步1101导通，HL21(0505)亮。应急强通结束，SA1（0001）断电复位，1201复位断开，如图一所示。1401接通一个扫描周期，作为强通结束后的转移

15、信号，如图二开通工步1002，转入正常程序。南北方向应急强通操作：SA2(0002)置于通电位置，图一中1202导通，1300作为复位脉冲，将东西方向和南北方向有关工作步位，1202常闭触点断开定时器TIM03线圈，锁住东西方向1001工步。继电器1202迫使东西方向工步1004导通，红灯HL13(0500)亮，南北方向工步1102导通，HL21(0505)亮。SA2(0002)断电复位，南北方向应急强通结束，图一中1402转移脉冲信号，开通工步1104，如图三所示，转入正常程序。(六).将梯形图转换成指令表程序（1）交通信号灯控制系统公共程序指令表：0000 LD TIM06 0015 LD

16、 12020001 TIM 06 0016 DIFU(13) 1300 #0005 0017 LD 12010002 LD TIMO6 0018 DIFD(14) 14010003 AND-NOT 1200 0019 LD 12020004 LD-NOT TIMO6 0020 DIFD(14) 14020005 AND 1200 0021 LD TIM050006 OR-LD - 0022 OR 18150007 OUT 1200 0023 OR 10000008 LD 0001 0024 AND 00000009 AND-NOT 1202 0025 AND-NOT 10010010 OUT

17、1201 0026 OUT 10000011 LD 0002 0027 END -0012 AND-NOT 1201 00280013 OUT 12020014 LD 1201(2)信号灯在东西方向控制指令表：0000 LD 1000 0027 OR 12020001 AND 0000 0028 OR 10040002 OR 1201 0029 AND-NOT 10010003 OR 1000 0030 AND-NOT TIM050004 AND-NOT 1002 0031 OUT 10040005 AND-NOT 1202 0032 LD 10010006 OUT 1001 0033 OR

18、10020007 AND-NOT 1201 0034 OUT 05020008 TIM 00 0035 LD 1003 #0200 0036 OUT 05010009 LD TIM00 0037 LD 10000010 AND 1001 0038 OUT 05000011 OR 1401 0039 END -0012 OR 10020013 AND-NOT 10030014 AND-NOT 13000015 TIM 01 #00300016 AND 12000017 OUT 10020018 LD TIM010019 AND 10020020 OR 10030021 AND-NOT 10040022 AND-NOT 13000023 OUT 10030024 TIM 02 #00200025 LD TIM02 0026 AND