《plc交通信号灯模拟控制系统设计 毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《plc交通信号灯模拟控制系统设计 毕业论文（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1PLC 交通信号灯模拟控制系统设计交通信号灯模拟控制系统设计摘 要自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进。设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。可编程控制器(PLC)以微处理器为核心，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，编程容易，功能扩展方便，修改灵活,而且结构简单，抗干扰能力强。西门子可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备更是符合交通灯控制系统的要求与特点，能够方便地联网通信。本文选择西门子可编程控制器 S7-200 为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和
2、语句表进行编程，实现了十字路口交通灯控制系统的自动化。关键词 PLC；交通控制；自动化2AbstractSince the birth of traffic lights, its internal control system have continually been improved. Also began to design methods varied, so that traffic lights become more intelligent. The PLC with microprocessor as the core, widely adopt ladder diagram
3、 language base on the relay contactor control system electrical schematic in programming, so that they are easy to program , to expand the functions and to amend, they have simple structure and strong anti- interference ability .Siemens PLC rich instruction, can take a variety of exports、imports exp
4、anded, the analog input devices and communications equipment is more in line with the traffic light control system with the characteristics, to facilitate networking and communications. This paper chooses Siemens PLC S7-200 as the main components, focus on the hardware interface design , make use of
5、 the ladder diagram and the sentence form to carry out a programming , the realization of the traffic lights at the crossroads automation control system.Keywords: PLC traffic control Automation3目目 录录第 1 章 绪论.61.1 课题背景.61.2 研究目的和意义.6第 2 章 可编程程序控制器（PLC）.82.1 PLC 概述 .82.1.1 PLC 的发展历程.82.1.2 PLC 的发展趋势.9
6、2.1.3 PLC 的应用.102.2 PLC 的硬件结构 .112.3 PLC 的工作原理 .12第 3 章 系统设计.143.1 控制要求.143.2 系统硬件设计.143.2.1 十字路口的系统框图.143.2.2 工作原理图.153.3、编程设计.173.3.1 流程图.173.3.2 信号灯控制编程元件表.183.3.3 梯形图.19结论语.224致谢.23参考文献.245第 1 章 绪论1.1 课题背景1858 年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信 号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868 年，英国机械工程师纳 伊特在伦敦威斯敏斯
7、特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它 由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869 年 1 月 2 日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914 年，电气启动的红绿灯出现在美 国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市 5 号大街的一座高塔上。 红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 1918 年，又出现了带控制的红绿灯和红外 线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿 灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。 红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时
8、，它就能察觉到有人要过马路。红外光束 能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。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。1968 年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。 绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某 一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优 先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警 告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时 可以进入交叉路
9、口。1.2 研究目的和意义在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的安全提供了 强有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应 现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为 研究的课题。 传统的十字路口交通控制灯，通常的做法是：事先经过车辆流量的调查，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，实际上车辆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、较适用 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
10、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，更为现实的需要是能有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通 灯。6目前，大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。 由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，采用固定时间的控制 方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现空等现象，影响了道路的畅通。为此， 采用不依赖数学模型的模糊控制方法设计交通灯控制器，能较好地解决这个问题。另外 随着众多高科技技术在日常生活的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日益严重，为保证 交通控制的可靠、稳定，选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的 PLC
11、 是必要的。随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的交通灯装置远远不能 满足当前高度自动化的需要。可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、计量技 术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对 生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制 系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。 可编程控制器交通灯控制系统的特点： 脱机手动工作； 联机自动就地工作； 上机控制的单周期运行方式； 由上位机通过串口向下位机送入设定配方参数实现自动控制； 自动启动、自动停机控制方式。 近年来 PLC 的性能价格比
12、有较大幅度的提高，使得实际应用成为可能。 本系统采用 PLC 是基于以下四个原因： PLC 具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在 30 万小时以上； 编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现； 抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定， 我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的 PLC；根据交通信号灯系统的要求与特点，我们采用了德国西门子公司 S7-200 型 PLC。西门子 PLC 有小型化、高速度、高性能等特点，是 S7-200 系列中最高档次的超小型程序装置。西门子可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的
13、特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程序控制器(PLC)对十字路口交通控制灯实现控制。 1.31.3 本文的主要工作本文的主要工作 第一章，回顾交通灯的历史，随着社会经济的发展，交通管制的要求越来越高，采用可编程程序控制器来代替中间继电器和过程控制的微型机，设计开发了交通灯控制系统，才会满足稳定可靠的交通控制系统需求。第二章，叙述了可编程程序控制器的产生、发展、应用的历程，通过论述可编程程序控制器的各种优点、 卓越性能、结构、原理，有一个感性的总体认识。第三章，结合交通灯控制系统的要求，进行硬件、程序设计，从主要部件的选择、流程的分析、程序思路的产生来完成本次设计任务。第四章，通过对系统的调试和检测，再进行系统性梳理，将隐藏的不足之处加以修7正和完善，确保系统能顺利运行。第 2 章 可编程程序控制器（PLC）2.1 PLC 概述可编程序控制器（Pro
