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1、精品河北机电职业技术学院毕业论文 基于 PLC 的模拟交通灯控制系统设计学生姓名 张荣阔 系（部） 电气工程系 专 业 机电一体化 指导教师 樊新乾 16 年 5 月 24 日 精品摘要本次模拟交通灯控制系统设计，通过对现代城市交通控制与管理问题的现状的分析，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单的城市交通灯控制系统的 PLC 设计方案。选用 FX2N,PLC 进行本次设计,在设计中根据交通拥挤情况的不同，将交通信号分为正常时段、高峰时段、夜间三个不同工作方式进行设计。本文使用 SFC 编制控制程序，在正常时段红灯亮 30 秒，绿灯亮 20 秒闪烁 5 秒，黄灯亮 5
2、 秒；在高峰时段红灯亮 30 秒，绿灯亮 25 秒闪烁 3 秒，黄灯亮2 秒；夜间只黄灯亮，黄灯闪烁按亮 0.4 秒，暗 0.6 秒的规律反复循环。另外设置一个急停按钮，以便应急使用。关键字关键字：交通灯 交通控制 PLC SFC 设计方案精品AbstractAbstractThe simulating traffic control system design, through to the modern urban traffic control and management of the analysis of the current problems, combined with th
3、e actual situation of traffic lights, expounds the working principle of control system, this paper presents a simple urban traffic control system design scheme of PLC. Choose FX2N PLC for the design, in the design, according to the different traffic conditions, the traffic signal into normal time, a
4、t its peak in the night, three different way of working on the design. This paper used the SFC compiled in normal time control procedures, 30 seconds, the red light flashing lights 20 seconds for 5 seconds, yellow light 5 seconds, In rush 30 seconds, the red light flashing lights for 25 seconds 3 se
5、conds, yellow light 2 seconds, Night light yellow, yellow light only flashing light, dark by 0.4 seconds 0.6 seconds rule over cycle. Another set a stop button to emergency use.Key words:traffic control PLC SFC design精品目 录前言.1第一章 绪论.2第一节PLC 的概述.2第二节 交通灯发展简介 .4第三节 十字路口交通灯设计要求 .4第二章 交通灯控制系统设计.6第一节 PLC
6、 机型的选择 .6第二节 十字路口交通等模拟图 .6第三节 I/O 接线图.7第四节 各个时段的控制过程的设计 .8第五节 SFC 控制程序设计.10第三章 设计总结.15第一节 程序调试 .15第二节 难点分析 .15第三节 收获和体会 .15参考文献.16附录 指令表程序.17致谢.23精品前言可编程序控制器（PLC）是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，在日常生活中得到了广泛的应用。PLC 是一种数字式运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术等操作指令，并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各种类型的机
7、械或生产过程。PLC 具有可靠性高，抗干扰能力强等优点，PLC 的平均无故障运行时间（又称平均故障间隔时间 MTBF）已经高达几十万小时。其次，PLC 具有通用性强，使用方便的特点。由于 PLC 产品的系列化和模块化，PLC 配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，可以组成能满足各种控制要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件方面的设计工作只是确定 PLC 的硬件配置和 I/O 的外部接线。一个控制对象的硬件配置确定以后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。PLC 还具有功能强，适应面广的特点，现代 PLC 不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺控等功能，还具有数
8、值运算和数据处理等功能。因此，它既可对开关量进行控制，也可以对模拟量进行控制，既可控制一台生产机械、一条生产线，也可控制一个生产过程。PLC 还具有通信联网的功能，可与上位计算机构成分布式控制系统。用户只需根据控制的规模和要求，适当选择 PLC 的型号和硬件配置，就可以组成所需的控制系统。随着交通的不断发展和汽车化进程的加快，交通拥挤加剧，交通事故频发，交通环境恶化，已经成为引人注目的城市问题之一。 。众所周知，缓解交通拥挤的最直接和最有效办法是增加道路网。但无论哪个国家的大城市，不可能无限制地修建道路，不论是资金因素还是土地因素，都限制了道路的无节制增长。因此，不可能通过无限制地修建道路来满
9、足日益增长的交通需求。与此同时，通过限制车辆增加削减交通需求也因受到客观因素的制约而无法取得满意的结果。事实上，由于交通系统是一个相当复杂的大系统，无论单独从车辆方面考虑还是从道路方面考虑，都很难从根本上解决道路拥挤的问题。道路交通系统是一个地区、一个城市的主要组成部份，这个系统的运行状况如精品何，直接反映了一个地区、一个城市的现代化管理水平。精品第一章 绪论第一节 PLC 的概述可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心，将计算机技术、自动控制技术、通讯技术融为一体的一种专门为适应恶劣的工业环境下而设计的工业控制装置，涉及到很多自动控制、电器方面的知识。经过 30 多年的发展，在工业生产中获得
10、极其广泛的应用。目前，可编程控制器成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。其应用的深度和广度成为衡量一个国家工业自动化程度高低的标志。早期工业生产中广泛使用的电器自动控制系统是继电器-接触器控制系统，简称继电器控制系统，随着 20 世纪工业生产的迅速发展，市场竞争越来越激烈，工业产品更新换代的周期日趋缩短，新产品不断涌现，传统的继电器控制系统难以满足现代社会小批量、多品种、低成本、高质量生产方式的生产控制要求，为了改变这一现状，美国通用汽车公司在 1969 年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并
11、提出了十项招标指标，即： 1、编程方便，现场可修改程序；2、维修方便，采用模块化结构；3、可靠性高于继电器控制装置；4、体积小于继电器控制装置；5、数据可直接送入管理计算机；6、成本可与继电器控制装置竞争；7、输入可以是交流 115V；8、输出为交流 115V，2A 以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；9、在扩展时，原系统只要很小变更；10、用户程序存储器容量至少能扩展到 4KB。 这就是著名的 GM10 条。1969 年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台 PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可行性高，通用灵活，体积小，使用寿命
12、长等一系列优点，很快地在美国其他工业精品领域推广应用。到 1971 年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971 日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台 PLC。1973 年，西欧国家也研制出它们的第一台 PLC。我国从 1974 年开始研制，于 1977 年开始工业应用。当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC 的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 一 输入采样阶段 在输入采样阶段，
13、PLC 以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 二 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态
