基于plc交通灯控制毕业设计论文

1、中华人民共和国教育部 东北林业大学 毕业设计（论文） 论文题目： _ 基于交通灯毕业设计 _ 学 生： _ 丙常亮 _ 指导教师： _ 学 院： _东北林业大学 _ 专业年级： _电气工程及其自动化 _ 20132013 年 1212 月 基于交通灯毕业设计 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

2、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 PLCPLC 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 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 关键词：PLCPLC 可编程控制器、交通型号灯、可靠性高。摘要 绪论 . 0101 1.1. 交通信号控制系统 . 0101 1.11.1 十字路口交通灯控制实际情况 . 0101 1.1.11.1.1 南北向（列）和东西向（行）主干道 . 0404 1.1.21.1.2

3、南北向和东西向人行道 . 0404 1.21.2 结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验 . 0404 1.2.11.2.1 南北向（列）和东西向（行）主干道 . 0404 1.2.21.2.2 南北向和东西向行人道 . 0404 1.2.31.2.3 盲人安全通道控制和手动控制车流量 . 0404 1.31.3 流程图 . 0505 2.2. 可编程控制器程序设计 . 0505 2.12.1 可编程控制器选择 . 0505 2.22.2 十字路口交通灯模拟控制时序图 . 0505 2.32.3 可编程控制器 1 1 0 0 端口分配 . 0808 2.42.4 程序设计 . 1010 3.3.

4、 总结 . 1111 3.13.1 难点分析 . 1111 3.1.13.1.1 行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系 . 1111 3.1.23.1.2 盲人脉冲按键 . 1111 3.1.3.1.3 3 手动车流控制按键的控制方式 . 1111 3.1.43.1.4 交通灯闪亮问题 . 1111 3.1.53.1.5 调试错误与修改方法 . 1111 3.1.6PLC3.1.6PLC 智能化控制交通灯的方法 . 1212 4.4. 结论 . 1212 参考文献 致谢东北林业大学毕业设计 1 第一章交通灯信号控制系统 1 绪论 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

5、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 PLCPLC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 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 1

6、1.1 1 十字路口交通灯控制实际情况 a a.南北主干道：直行绿 27S27S、直行绿闪 3S3S、左转绿 10S10S、左转绿闪 3S3S、黄 2S 2S 、红 45S45S;残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 b b .东西人行道：红 45S45S、绿 27S27S、绿闪 3S3S、红 60S60S; c c .东西主干道：红 45S45S、直行绿 27S27S、直行绿闪 3S3S、左转绿 10S10S、左转 绿闪 3S3S、黄 2S;2S;酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 d d .南北人行道：绿 27S27S、绿闪 3S3S、红 60S60S; e e .循环控制方式； f f .交通灯变化顺序表（单循环

7、周期 9090 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,27S,直行绿灯闪亮 3S,3S,左 行绿灯 10S,10S,左转绿闪 3S,3S,黄灯 2S2S 和红灯 45S45S。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。 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 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

8、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。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 1.1.3 结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验 在 PLCPLC 交通灯模拟模块中，主干道东西南北每面都有 3 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） 东北林业大学毕业设计 2 直通灯 （亮时为绿色） 另外行人道东西南北每面都有 2 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） 1.1.4

9、 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。 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 10S10S，绿灯闪亮 2S 2S （亮 0.1 0.1 灭 0.10.1）, ,黄灯 2S2S 和红灯 14S14S。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。 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 1.1.5 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

10、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。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 1.1.61.1.6 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 1010 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 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 1010 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，

11、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 1515 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。 鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴。 1.21.2 流程图东北林业大学毕业设计 3 交通灯模拟控制系统流程图 东西主干道 4南北红灯亮 2S 14S 道 南北黄灯亮 2S 结束 启动开关 南北行人道 南北红灯亮 14S 南北绿灯 卄10S 南北绿灯闪 14S 东西行人道 籟丛妈羥为贍债蛏练淨 东北林业大学毕业设计 4 盲人脉冲按键控制流程图 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 东北林业大学毕业设计 5 南北绿 10S 14S 十字路口行人道交通灯

12、模拟控制时序图 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 OMROOMRO 的 CPM1ACPM1A- -30CDR30CDR 可编程控制器。 产品规格：CPM1ACPUCPM1ACPU 单元 CPM1ACPM1A 在编程环境等方面，它不仅具备了以往的小 型 PLCPLC 所具有的功能，尽可能使安装空间最小化，并实现了具有 1010 点- -100100 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 ACAC 电源输入，

13、继电器输出，能加扩展单元。 渗釤呛 俨匀谔鱉调硯錦。 2.2 十字路口交通灯模拟控制时序图 南北红 4S 东北林业大学毕业设计 6 和此行人道相 交叉的主干道 红灯 10S 2S 4 - k 盲人脉冲按键控制时序图 启动 东北林业大学毕业设计 7 + - X - kM -崛町 - i _ j _ _ E : _ : _ _ i 10S 2 2 10S 2 2 10S 2 2 S S S S S S 14S 启动 南北红 东西绿 东西黄 东西红 东北林业大学毕业设计 8 十字路口主干道交通灯模拟控制时序图 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。东北林业大学毕业设计 9 启动 东西绿 OFF 南北红 n- _|

14、I东西黄 15 10S 15 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 14S 东西向绿灯延时时序图 东北林业大学毕业设计 10 2.3 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 0002 交通灯控制 PLC I/

15、O 端口 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 2.4 程序设计 0 LD 0000 1 OR 20300 2 AND-NOT 0001 3 AND-NOT 20000 4 OUT 20300 5 LD 20300 东北林业大学毕业设计 11 6 AND-NOT 20001 7 AND-NOT 20203 8 OUT 20301 9 LD 20301 10 OR TIM 005 11 OR TIM 027 12 OR 20000 13 AND-NOT TIM 002 14 AND-NOT 20103 15 AND-NOT 0001 16 OUT 20000 17 TIM 000 #100 18 TIM 00

16、1 #120 19 TIM 002 #140 20 LD TIM 002 21 OR 20001 22 OR TIM 018 23 AND-NOT TIM 005 24 AND-NOT 0001 25 AND-NOT 20203 26 OUT 2001 27 TIM 003 #100 28 TIM 004 #120 29 TIM 005 #140 30 LD 0004 31 OR 20100 32 AND-NOT 0000 33 AND-NOT 0005 34 AND-NOT 0001 35 OUT 20100 36 LD 20100 37 AND 20105 38 OUT 20102 39

17、LD TIM 005 40 OR TIM 027 41 OUT 20105 42 LD 20102 43 OR 20103 44 AND-NOT 0001 45 AND-NOT TIM 018 46 OUT 20103 47 TIM 016 #150 48 TIM 017 #170 49 TIM 018 #190 50 LD 0005 51 OR 20200 52 AND-NOT 0001 53 AND-NOT 0000 54 AND-NOT 0004 55 OUT 20200 56 LD TIM 002 57 LD TIM 018 58 OUT 20205 59 LD TIM 20200 6

18、0 AND 20205 61 OUT 20202 62 LD 20202 63 OR 20203 64 AND-NOT 0001 65 AND-NOT 027 66 OUT 20203 67 TIM 025 #150 68 TIM 026 #170 69 TIM 027 #190 70 LD 20000 71 AND-NOT TIM 000 72 LD 20103 73 AND-NOT TIM 016 74 OR LD 75 AND-NOT 0001 76 OUT 20002 77 LD TIM 000 78 AND-NOT TIM 001 79 LD TIM 016 80 AND-NOT T

19、IM 017 81 OR LD 82 AND-NOT 20004 83 AND-NOT 0001 84 OUT 20003 85 TIM 006 #002 86 LD TIM 006 87 OR TIM 008 88 OR TIM 010 89 OR TIM 009 90 OR 20004 91 AND-NOT TIM 007 92 AND-NOT 0001 93 OUT 20004 94 TIM 007 #002 95 LD 20002 96 OR 20003 97 AND-NOT 0001 98 AND-NOT 20009 99 OUT 1000 100 LD TIM 001 101 AN

20、D-NOT TIM 002 102 LD TIM 017 103 AND-NOT TIM 018 104 OR LD 105 AND-NOT 20009 106 AND-NOT 0001 107 OUT 1001 108 LD 20000 109 AND-NOT TIM 002 110 LD 20103 111 AND-NOT TIM 018 112 OR LD 113 AND-NOT 20009 114 AND-NOT 0001 115 OUT 1103 116 LD20000 117 AND-NOT TIM 002 118 LD 20103 119 AND-NOT TIM 018 120

21、OR LD 121 AND-NOT 20103 122 AND-NOT 0001 123 OUT 20015 124 LD 20015 125 OR 20014 126 AND-NOT 0001 127 OUT 1005 128 LD 20001 129 AND-NOT TIM 003 130 LD 20203 131 AND-NOT TIM 025 东北林业大学毕业设计 12 132 OR LD 133 AND-NOT 0001 134 OUT 20005 东北林业大学毕业设计 13 135 LD TIM 003 136 AND-NOT TIM 004 137 LD TIM025 138 A

22、ND-NOT TIM 026 139 OR LD 140 AND-NOT 20004 141 AND-NOT 0001 142 OUT 20006 143 TIM 008 #002 144 LD 20005 145 OR 20006 146 AND-NOT 20013 147 AND-NOT 0001 148 OUT 1003 149 LD TIM 004 150 AND-NOT TIM 005 151 LD TIM 026 152 AND-NOT TIM 027 153 OR LD 154 AND-NOT 0001 155 AND-NOT 20013 156 OUT 1101 157 LD

23、20001 158 AND-NOT TIM 005 159 LD 20203 160 AND-NOT TIM 027 161 OR LD 162 AND-NOT 20013 163 AND-NOT 0001 164 OUT 1101 165 LD 20001 166 AND-NOT TIM 005 167 LD 20203 168 AND-NOT TIM 027 169 OR LD 170 AND-NOT 0001 171 AND-NOT 20009 172 OUT21000 173 LD 21000 174 OR 20011 175 AND-NOT 0001 176 OUT 1002 177

24、 LD TIM 001 178 AND-NOT TIM 002 179 LD TIM 017 180 AND-NOT TIM 018 181 OR LD 182 AND-NOT 20004 183 AND-NOT 0001 184 OUT 20007 185 TIM 009 #002 186 LD TIM 004 187 AND-NOT TIM 005 188 LD TIM 026 189 AND-NOT TIM 027 190 OR LD 191 AND-NOT 20004 192 AND-NOT 0001 193 OUT 20008 194 TIM 010 #2 195 LD 20007

25、196 OR 20003 197 OR 20002 198 OR 20013 199 AND-NOT 0001 200 OUT 1100 201 LD 20008 202 OR 20005 203 OR 20006 204 OR 20009 205 AND-NOT 0001 206 OUT 1102 207 LD 0002 208 OR 20009 209 AND-NOT TIM 011 210 OUT 20009 211 TIM 011 #100 212 LD 20009 213 AND-NOT 20010 214 OUT 20011 215 TIM 012 #010 216 LD TIM

26、012 217 OR TIM 015 218 OR 20010 219 AND-NOT TIM 013 220 OUT 20010 221 TIM 013 #010 222 LD 0003 223 OR 20013 224 AND-NOT TIM 014 225 OUT 20013 226 TIM 014 #100 227 LD 20013 228 AND-NOT 20010 229 OUT 20014 230 TIM 015 #010 231 END 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 第 3 章总结 3.13.1 难点分析 本程序在设计过

27、程遇到了一些难点我把它整理了一下发现有以下几个问题。 东北林业大学毕业设计 14 3.1.1 行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系 因为实际的红绿灯控制中行人道的红绿灯和主干道的红绿灯是有这一定的对 应关系的，所以在编程前一定要理清它们，这样有利于在编程时简化程序、 减少 PLCPLC 不必要的运算。坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 3.1.2 盲人脉冲按键 盲人在东西南北的行人道同时通过十字路口的情况不会经常出现， 可以说是 非少的，如果我们要把盲人脉冲分开东西控制和南北控制使他不影响和它没关系 的主干道就可以使车辆行走更加通顺减少车辆堵塞的情况。要实现这样的功能就 要在脉冲按键按下时不影响他们的计时

28、程序只在对应的主干道红绿灯输出程序 上进行插入常闭继电器以此把输出程序断开。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 3.1.3 手动车流控制按键的控制方式 手动车流控制按键是对相应的主干道绿灯延长的进行控制， 但不能使它在按 下时使改变当时的红绿灯显示情况，如现在是南北红灯东西绿灯时按下南北绿灯 延长按键就不能使它变成南北绿灯东西红灯。 这就涉及到了一个请求和响应的关 系。買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。 3.1.4 交通灯的闪亮 交通灯绿灯在实际运行中是要经过闪烁的， 所以在设计程序中也要加入这个 功能，参考了一些 PLCPLC 的交通灯程序介绍时发现 PLCPLC 中有一些继电器可以实现闪 烁这些继电器也就是 P

29、LCPLC 内部的功能继电器， 这是一种硬件实现功能的方法， 虽 然程序可以减少但比较死板闪烁频率不能控制。由于对 PLCPLC 内部的功能继电器不 太熟悉（不同型号的 PLCPLC 内部功能继电器编号也不一样） 我想了一个用程序实现 的方法（程序段在第 8686 条 第 9494 条指令之间），此方法可以说是软件实现功能的 方法，虽然程序加长了但闪烁频率可以控制比较灵活。 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 3.1.5 调试错误与修改方法 经过设计，想一次性把程序完成是非常难的，在调试中就出现了不少的错误。 刚开始的时候把程序写进去然后运行却发现有些灯亮不起来而且在完成了一个 周期后就循环不起来了。那时

30、真的不知道从哪里入手，只好一条一条地检查才发 现了一条指令把常闭写成了输出真正的输出口就没有收到信号了。 灯虽然是亮了 但仍然循环不起来。从梯形图又仔细的看了一次却看不出什么问题出来。 突然想 起来编程器还可以进行监控于是再在运行的同时进行监控， 于是发现了在程序的 第一周期一切都运行正常但再运行下去的时候第二周期就再没有反应了， 包括里 面的辅助继电器，最后发现原来是程序前面没有并上完成这个循环的继电器号。 后来就这样把加上其他功能出现的错误也找出来了。 虽然找错误是一个枯燥无味 的工作，但只要你耐心的去做的话，你肯定能学到有用的动西。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 3.1.6PLC 智能化控制交通

31、灯的方法 传统的十字路口交通控制灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的 方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。 然而实际上交通流量的变化往往是不 确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、 适用的方案，仍然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向 却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的， 统计的方 东北林业大学毕业设计 15 法已不能适应迅猛发展的交通现状，需要有一种能够根据流量变化情况自适应控 制的交通灯。而模糊控制恰恰具有这方面的优势。此系统就是应用可编程序控制 器（PLCPLC）对十字路口交通控制灯实现模糊控制传统的

32、十字路口交通控制灯，通常 是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿 灯的延时预先设 置好。然而实际上交通流量的变化往往是不确定的， 有的路口在不同的时段甚至 可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、适用的方案，仍然会发 生这样的 现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。 这种流量 变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交 通 现状，需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。 而模糊控制恰恰 具有这方面的优势。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 此系统就是应用可编程序控制器（PLCPLC）对十字路口交通控制灯实现模糊控制 此控制系统的输入量是指十字路