基于PLC的智能交通灯设计毕业论文.docx

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xxxxxxxxxxx学院

毕业设计（论文）

SNL/QR7.5.4-3

基于PLC的智能交通灯设计

专 业 电气自动化专业学生姓名

班 级 电气自动化1班

学 号 201215500322

指导教师

完成日期 2015.06.01

附1：

成绩评议

学号 姓名

题目基于PLC的智能交通灯设计

指导教师建议成绩：

评阅教师建议成绩：

答辩小组建议成绩：

院答辩委员会评阅意见及评定成绩：

答辩委员会主任签字（盖章）：

年 月 日

毕业设计（论文）任务书

姓名 学号 班级

题目 基于PLC的智能交通灯设计

设 本次设计是以智能交通灯作为研究对象，通过FX2N-48MRPLC完成控制系计 统的设计，最终实现对交通灯的智能控制。

（论

文

）主要内容

重 研究该如何用PLC来设计智能交通灯控制系统，如何用输入/输出端口、时点 间继电器及辅助继电器等元器件的组合来实现交通灯的智能控制。

研

究问题

主要

技 PLC可编程序控制技术、控制系统术

指标

其它要说明的问题

该设计具有可行性与实用性。

指导老师意见



指导教师签字：

年 月 日

基于PLC的智能交通灯控制系统

摘要：

PLC作为前沿的产业控制器，具备可靠性强、体积小、容易操控、灵活度高、抗干扰力强等长处，普遍的应用于自动化控制领域。

本文主要论述了PLC在智能交通灯控制系统中的应用。

该智能交通灯控制系统最大的好处就是没有了人和车辆的交汇，确保了人和车辆通行的安全。

关键词：

可编程控制器；智能交通灯；安全

TrafficLightControlSystemBasedOnPLC

Abstract:

PLCasanindustrialcontrollerfront,hasaseriesofadvantagesofsmallsize,highreliability,easyoperation,strongflexibility,anti-interferenceability,iswidelyusedinautomaticcontrolfield.

ThispapermainlydescribestheprogrammablecontrollerPLCintrafficlightscontrolsystemapplication,thebiggestadvantageofthetrafficlightcontrolsystemisthecarandnointersection,inordertoensurethesafetyofpeopleandvehicles.

KeyWords:

PLC;TrafficLight;Safety

目 录

1绪论 1

1.1引言 1

1.2智能交通灯全球发展状况 1

1.3本设计的首要研究内容 2

2PLC的简介 2

2.1PLC的概述 2

2.2PLC的产生与发展 3

2.3PLC的发展趋势 3

2.4PLC的工作原理 4

3任务要求与分析 4

3.1智能交通灯的控制要求 4

3.2车辆的检测 5

3.3系统设计方案分析 7

3.3.1系统设计时序图 7

3.3.2I/O分配表 8

3.3.3外部接线图 9

4程序设计图 9

4.1智能交通灯PLC状态转移图设计 9

4.2智能交通灯PLC梯形图设计 10

4.3部分程序分析 10

4.4程序调试时遇见的问题和解决办法 12

4.5程序的正常运行 12

5总结 12

参考文献 14

致谢 15

附录 16

倪孝辰：

基于PLC的智能交通灯设计

1绪论

1.1引言

交通灯控制系统的发展拥有悠长的历史，随着人类工业文明的飞速成长，汽车和其他各类交通工具也都呈现出了一片繁荣的景象。

各类交通工具的大量利用使得大家的出行愈加方便，不过随之而来的却是道路交通压力越发增大，各种路口对交通指挥的需求大大增加。

在1869年的时候，全球第一台煤气是红绿两色照明灯由英国的著名工程师纳伊特安装在了伦敦威斯特敏斯的路口，它能够控制道路的畅通，但没过多久，这类交通灯就消身匿迹了，原因是由于一场煤气爆炸事故。

到1915年，交通灯再次出现在了大街上，美国的科学家克利夫岚做出了一款由电力驱动的交通灯，它被装在了纽约与芝加哥等城市，这类交通灯的概念已经与现在大抵无异。

到1925年，自动化控制的交通灯才得到利用，这为当代城市交通打下了重要基础。

1969年，联合国公布的《道路交通与道路标志信号协定》对交通灯的各类意义做出过统一的规定，绿灯通行，绿灯车道的车辆可以直行可以左转也可以右转，如果前方有禁行标示的话则除外。

并且左右转弯的车辆需要让直行车辆与行人先通过。

红灯停止，红灯车道的车辆不准超越人行横道。

黄灯则等待，黄灯时车道所在车辆要慢行，若车辆此时很靠近停车线而无法安全停车时才能进交叉路口。

交通灯的普及极大的减缓了交通压力，使城镇的拥挤得到了一定的缓解，让人们的出行现状得到了极大的改善。

可是随着当今经济的飞速成长，汽车的数量还在不停上涨，以往的交通灯控制系统已经越来越无法满足交通压力的需求。

在这种情况下，本次论文设计的任务，主要就是设计出一款能根据路上车辆情况的改变，进而时时调整交通灯数秒时间的智能控制系统，从而改善路面的交通压力，同时也能够减少交通资源的消耗。

1.2智能交通灯全球发展状况

智能交通控制系统的发展，最先能够追溯到20世纪六七十年代的一系列车辆导流系统的开发与应用。

1992年美国通过“地面交通效率法”（ISTFA），统称为“冰茶法案”，自此美国的IUHS研究才进入了宏观运作阶段。

1995年，美国将IUHS改名为ITS。

之后欧洲和日本等国也接连参与了进来。

经历了30多年的成长，美国、欧洲、日本成为了全球ITS的三大重要基地。

美国是如今在ITS开发领域内成长最迅速的一个国家，从上个世纪70年代开始，美国前后开展了与智能汽车技术相关联的PATH、IVI、VII还有CVHAS等国家项目，1995年4月美国交通部正是出版了“国家智能交通系统项目计划”，明确规定了智能交通系统的6大范畴和28个用户服务功能目前6大范畴有：

外出需求管理体系、公共交通运行体系、商用车辆运营体系、电子收费体系、应急管理体系、先进的车辆控制与安全体系。

日本在上个世纪八九十年代就制定了全力发展智能交通系统的国家战略，此中智能汽车作为交通的重要组成部分，也得到了深入研究。

日本政府主导的先进安全汽

车ALV项目于2001年获得实用化成果。

我国ITS的成长历史比较晚，70年代以来，从

海外引进、吸收了一些项目，并进行了一些ITS或类ITS基础项目的研究和应用。

七十到

1

江苏农林职业技术学院毕业论文（设计）

八十年代，主要是实行城镇交通信号控制实验，八十年代到九十年代，在一些大都市引进和运用城市交通信号控制系统，实现很多的公路监控系统、高等级公路电子收费系统和路边信息服务系统等。

九十年代至今，开发了ITS发展战略和GIS、GPS、EDI等，公路与桥梁管理用基本数据库与道路交通量与气象数据采集等历经多年的努力，也获得了明显的进步。

1.3本设计的首要研究内容

这次设计的控制系统首要内容就是在以往的交通灯基础上，经过PLC来进行编程，设计出一款可以根据车流量的时时改变来智能调节交通灯数秒时间的智能交通灯控制系统。

将车辆的流量数据输入计算机中心控制系统对数据经行解析，按照事先设置好的参数，智能化的处理所有交通道路的拥堵状况，通过PLC控制系统合理的调节红绿灯的数秒时间。

并在这种基础上，如果交通灯路口路过特殊车辆或发生紧急状况，本系统也可以转换到人工操作模式，实现强行控制，从而保证公路交通的正常运转。

本系统价格低廉，而且维护便捷，可以在极大的程度上减缓交通的压力，减少交通资源的消耗。

2PLC的简介

2.1PLC的概述

这是一种实时系统有别于个人计算机以继电器为主的电机控制系统中,每次设计变更时，系统中绝大部分要从头编写，所以很浪费时间与力气;又因继电器还有接点接触不良、摩擦消耗大、占地大这些缺点，导致成本变高、可靠性变低、不好检修等问题。

为了消除这么多的缺点，美国DFC在1968年首度发表：

可程控器（ProgrammableController）。

可程控器在发表时被叫成（ProgrammableLogic-Controller）简称PLC，一开始制作它是为了代替继电器，执行继电器逻辑和其余计时与计数等功能的顺序控制为主，所以也叫顺序控制器,它里面的结构像是微电脑,所以也叫微电脑可程控（MCPC）,直到1973年，美国电机制造协会正式把它命名为ProgrammableController，即可程控器，简称PC，因为那时个人计算机（PersonalComputer）使用广泛，外加常与可程控器共同使用。

为了分辨这二者，人们平时都叫可程控器为PLC用来区分。

当下市场里的PLC类别繁多，按制造商和适宜应用的地方不一而有各种差别，但各个厂牌可依机组复杂度分为大、中、小型；一般工厂和学校好用小型的PLC，当中以日系MITSUBISHI三菱F系列及我国士林电机所产的A系列PLC较受国人爱用。

这次将用三菱FX2PLC为主加以介绍，望使用者可以对PLC有更多的理解，在运用PLC时更得心应手。

可程控器的单元有CPU、输入、输出模块这三部分，

PLC的CPU通过输入模块取得输入组件放出的信号，然后从内存里逐一取出原先以程序书

写器中输入的控制指令，经过运算部门逻辑演算之后，再把结果给输出模块用来驱动外面的输出组件。

2

2.2PLC的产生与发展

PLC被普遍的运用在如装盒机、装箱机等包装和汽车等生产线中，它的功能经过储存预先设定好的程序，控制生产线有条不乱的生产运行。

在二十世纪六七十年代的时候，美国的汽车制造产业竞争相当激烈，为了顺应市场从品种少批量大的生产向多品种小批量生产的转换，为了尽量的降低转变过程中控制系统的设计制造时间，降低经济成本，1969年美国通用汽车公司GM（GenerMotors）用最新的控制装置换掉了正在使用的继电接触器控制系统。

1970年美工数字设备公司DEC（DIGTAL）根据上述的要求，率先研制成功了全世界第一台可编程控制器PDP-14,用于通用汽车公司的生产线，获得了满意的效果。

从PLC的出现到当前，已发展到了第四代产品。

其过程大致可以分成：

第一代PLC（1968-1971年）：

大部分都采用一位机开发，用磁芯存储器来存储，只具有单一的逻辑控制功能，集中单一，没能形成系列化。

第二代PLC（1972-1974年）：

使用了8位微处理器与半导体存储器，增设了数字运算、比较、传送等功能，开始具备自我诊断功能，初步形成了系列化。

第三代PLC（1975-1982年）：

高性能微处理器和位片式CPU的PLC被大量的利用，PLC的运行速度有了很大提升，增设了多类特殊功能，例如浮点数的运算、三角函数、表处理、脉宽调制输出等等，自我诊断功能还有容错技术发展