plc交通燈電氣控制畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　針對(duì)近年來(lái)城市交通的擁擠現(xiàn)象,特別是駕駛員違章嚴(yán)重、交通事故頻發(fā)、車輛尾氣污染等問題,介紹丁集計(jì)算機(jī)、信息、電子及通訊等眾多高新技術(shù)手段于一體的智能交通指揮中心控制系統(tǒng).該系統(tǒng)的安裝及使用,大大緩解了城市道路堵塞現(xiàn)象、提高了道路的通行能力.減少了駕駛員違章的次數(shù),抑制了交通事故的發(fā)生,同時(shí)對(duì)減輕車輛尾氣排放,從而降低環(huán)境污染都起

2、到了不可低估的作用.</p><p>　　分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問題的現(xiàn)狀，結(jié)合城鄉(xiāng)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)的硬件電路設(shè)計(jì)方案。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]: 交通控制 交通燈 PLC控制機(jī) </p><p><b>　　1 引言</b></p>

3、<p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來(lái)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(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)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。</p><p>　　隨著城市機(jī)動(dòng)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(fù)荷運(yùn)行的情況，因此，自80年代后期，這些城市

4、紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)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(zhǎng)和缺乏對(duì)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(diǎn)，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(fèi)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(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解

5、決的主要問題。</p><p>　　目前，大部分城市中十字路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔的控制方法。由于十字路口不同時(shí)刻車輛的流量是復(fù)雜的、隨機(jī)的和不確定的，采用固定時(shí)間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時(shí)間的浪費(fèi)，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。為此，采用不依賴數(shù)學(xué)模型的模糊控制方法設(shè)計(jì)交通燈控制器，能較好地解決這個(gè)問題。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為保證交

6、通控制的可靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC是必要的。</p><p>　　本論文分為3部分，其中，第一部分介紹的是PLC的一些基礎(chǔ)知識(shí)，這是很多PLC初學(xué)者經(jīng)常會(huì)遇到的疑惑，希望能給出一些幫助；第二部分介紹PLC在交通燈上的應(yīng)用；第三部分介紹PLC的選型。通過交通燈的應(yīng)用的程序設(shè)計(jì)實(shí)例，將PLC的程序設(shè)計(jì)開發(fā)思路和實(shí)際需要有機(jī)地融合在一起，使讀者可以更好地理解PLC的控制，同時(shí)也提高自己

7、的編程水平。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　二、交通信號(hào)燈控制的實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　2.1 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)</b></p><p>　　車行燈：綠30s 黃10s 紅25s</p><p>　　人行燈：紅45s

8、綠10s 綠閃5s</p><p>　　交通燈變化順序（單循環(huán)周期65s）說(shuō)明如下。</p><p>　　當(dāng)按下啟動(dòng)開關(guān)X5后，M100接通車行燈綠燈亮，人行燈紅燈亮。車行燈綠燈亮30s后變成黃燈，人行燈這時(shí)還是紅燈。車行燈黃燈亮10s后變?yōu)榧t燈，5s后車行燈還是紅燈，但這時(shí)人行燈變成了綠燈。10s后綠等閃爍5次變成紅燈。這時(shí)車行燈還是紅燈，當(dāng)過了5s后，車行燈變成了綠燈。如此周而

9、復(fù)始的循環(huán)。</p><p>　　通過上面對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，可以看到要實(shí)現(xiàn)如此一個(gè)信號(hào)燈控制，首先要設(shè)置相應(yīng)的系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕作為系統(tǒng)的輸入控制。其他的就是輸出信號(hào)了，主要就是各個(gè)信號(hào)燈的控制輸出了?？偟挠熊囆袩舻木G燈、黃燈、紅燈和人行燈的綠燈、紅燈。</p><p>　　通過上述的分析，可以看到，系統(tǒng)需要1個(gè)輸入和6個(gè)輸出，對(duì)于這樣一個(gè)小型的系統(tǒng)可以選擇一些小型PLC就可以滿足需求。圖1是一

10、個(gè)通用的PLC配置示意圖。</p><p>　　圖1 PLC控制接線圖 </p><p><b>　　三、PLC的選型</b></p><p>　　3.1 三菱FX系列PLC的概述</p><p>　　FX系列PLC是日

11、本三菱公司繼F1、F2系列PLC之后推出的小型機(jī)。它同時(shí)具有單元式PLC的簡(jiǎn)單易用和模塊、式PLC的功能強(qiáng)大、配置靈活的優(yōu)點(diǎn)，其機(jī)型種類較多，主要有FX0S、FX0N、FX1、 FX1N、FX2 、FX2N 、FX2NC等。系統(tǒng)配置既固定又靈活，基本上能滿足各種工業(yè)控制要求。當(dāng)控制要求較簡(jiǎn)單時(shí)，可選用容量較小的FX0S或FX0N機(jī)型；當(dāng)控制要求較復(fù)雜時(shí)，可選用性能高、處理速度快、容量大的FX2N或FX0N機(jī)型。</p>&

12、lt;p>　　FX2N系列是小型化、高速度、高性能等很多方面都是相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小型程序裝置。除輸入輸出16-256點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于多個(gè)基礎(chǔ)組件間的連接、模擬控制、定位控制等特殊用途，是一套可以滿足廣泛需要的PLC。</p><p>　　3.2 FX2N系列PLC的特點(diǎn)：</p><p>　　（1）系統(tǒng)配置既固定又靈活</p><p>

13、　　可進(jìn)行16-256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合。可連接擴(kuò)展模塊，包括FX0N系列擴(kuò)展模塊。</p><p>　?。?）編程簡(jiǎn)單，指令豐富</p><p><b>　　編程種類如表1。</b></p><p>　　表1 簡(jiǎn)單的編程種類</p><p>　　功能指令種類多，有高速處理指令、便利指令、數(shù)據(jù)處理、特殊用途指令等。&l

14、t;/p><p><b>　?。?）品種豐富</b></p><p>　　可選用16/32/48/64/80/128/點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。也可根據(jù)電源及輸入輸出形式，自由選擇。</p><p><b>　?。?）高性能</b></p><p>　　內(nèi)置程序容量8000步，最大可

15、擴(kuò)充至16K步，可輸入注釋，還有豐富的軟主件。</p><p><b>　?。?）高速運(yùn)算</b></p><p>　　1個(gè)指令的運(yùn)行時(shí)間，基本指令只需0.08us，應(yīng)用指令在1.52us至幾百微秒之間。</p><p><b>　?。?）多種特殊用途</b></p><p>　　FX2N系列中，1

16、臺(tái)基本單元最多可連接8臺(tái)擴(kuò)展模塊或特殊功能模塊，連接上相當(dāng)?shù)奶厥夤δ苣K后，可應(yīng)用在模擬控制、定位控制等特殊場(chǎng)合。</p><p>　　（7）外部機(jī)器通信簡(jiǎn)單簡(jiǎn)化</p><p>　　一臺(tái)FX2N主機(jī)可安裝一個(gè)機(jī)能擴(kuò)充板，使用FX2N-485-BD及FX0N-485ADP的FX2N系列PLC間，可作簡(jiǎn)易PLC通信連接。</p><p>　?。?）共同的外部設(shè)備<

17、;/p><p>　　可以享受FX系列的外部設(shè)備，如便攜式簡(jiǎn)易編程器FX-10PE、FX-20P-E（需使用</p><p>　　FX-20P-CAB0作連接線）。用SC-09電纜線與微機(jī)連接，可使用FX-PCS/WIN編程軟件。</p><p>　　3.3 三菱FX系列PLC的主要性能</p><p>　　FX系列PLC基本單元和擴(kuò)展單元的電源電

18、壓適應(yīng)范圍為100~240VAC，用戶程序存儲(chǔ)容量大，有豐富的內(nèi)部軟元件，功能強(qiáng)且多，處理速度快，現(xiàn)將FX0S、FX2、FX2N三種PLC的主要技術(shù)性能對(duì)比寫入表2.3中</p><p>　　從表2可見，在FX系列的眾多機(jī)型中，要數(shù)FX2N（或FX2NC）系列的功能最強(qiáng)、處理速度最快容量最大，屬于高檔的小型機(jī)。</p><p>　　表2 FX系列PLC的性能指標(biāo)</p>&

19、lt;p>　　表3.3 FX系列PLC的性能指標(biāo)</p><p>　　3.4邏輯分析與程序設(shè)計(jì)</p><p>　　1.交通信號(hào)燈系統(tǒng)時(shí)序邏輯分析</p><p><b>　?。?）控制要求</b></p><p>　　通常為車道常開綠燈，人行道常開紅燈。紅綠燈的變化時(shí)序如圖2</p><p&g

20、t;　　開始30內(nèi)紅綠燈保持不變，后車道燈由綠變黃，黃燈亮10后，由黃變紅。車道紅燈亮后5，人行道綠燈才亮，10后人行燈開始閃爍，亮暗間隔0.5，共閃爍5次后才變?yōu)槿诵械兰t燈亮。此后5，車道綠燈才亮。至此又恢復(fù)為通常狀態(tài)。</p><p>　?。?）輸入/輸出端口設(shè)置</p><p>　　人行道與車道紅綠燈PLC控制的I/O端口分配如表3</p><p>　　表3

21、 人行道與車行道紅綠燈PLC控制的I/O端口分配圖 </p><p><b>　?。?）狀態(tài)表</b></p><p>　　人行道與車道紅綠燈PLC控制的狀態(tài)表如表4</p><p>　　表4 人行道與車道紅綠燈PLC控制的狀態(tài)表 圖3 狀況轉(zhuǎn)移圖</p><p><b>　　4）狀況

22、轉(zhuǎn)移圖</b></p><p>　　按表4人行道與車行道紅綠燈PLC控制的狀態(tài)表，可以畫出等效的并行結(jié)構(gòu)SFC圖如下所示。</p><p>　?。?）梯形圖和指令表如下表所示</p><p><b>　　表5 指令表</b></p><p><b>　　四、功能說(shuō)明</b></p&

23、gt;<p>　　實(shí)現(xiàn)圖3.4（1）所示的動(dòng)作要求的梯形圖。用定時(shí)器T24和T25分別表示人行道綠燈閃光時(shí)的接通和斷開時(shí)間，即閃光時(shí)，綠燈（Y34）接通0.5s，斷開0.5s，其閃光次數(shù)（5次）用計(jì)數(shù)器C0來(lái)計(jì)數(shù)。當(dāng)一個(gè)周期執(zhí)行完時(shí)，定時(shí)器T26的常閉觸點(diǎn)斷開，使M8002 線圈斷開，從而使各定時(shí)器（T20-T26）和計(jì)數(shù)器C0均復(fù)位，T26的常閉觸點(diǎn)又閉合，重復(fù)執(zhí)行上一周期的動(dòng)作過程。</p><p&

24、gt;<b>　　五、總結(jié)</b></p><p>　　本論文介紹FX2N系列PLC交通燈控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),關(guān)鍵是系統(tǒng)總體設(shè)計(jì),核心則是控制程序設(shè)計(jì)。重要點(diǎn)掌握PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和設(shè)計(jì)的一般流程,要有一個(gè)整體的概念。在滿足控制要求、環(huán)境要求和性價(jià)比等條件下，合理選擇PLC的機(jī)型和硬件配置，正確地進(jìn)行內(nèi)存估算，合理選擇輸入/輸出模塊，完成PLC的硬件與軟件的設(shè)計(jì)。</p>

25、<p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]PLC原理及應(yīng)用　俞國(guó)亮主編，清華大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[2]可編程控制器及其系統(tǒng) 鄒金慧主編，重慶大學(xué)出版社，2002</p><p>　　[3]MITSUBISHI.FX1S、FX1N、F2N、F2NC編程手冊(cè)。2001</p>