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1、基于PLC对十字路口红路灯的控制摘要可编程序控制器(PLC, programmable Logic Controller)因ft高可靠性和较高的性价比， 而在工业控制小被广泛应用。监控组态软件也是自80年代后期伴随个人计算机的普及而迅猛 发展起来的。它以其具备的实时多任务、接口开放、使用灵活、功能多样、运行可靠等特点 血具有很强的实用价值。关键词：可编程控制器，循环扫描，定时器，计数器ABSTRACTProgrammable logic controller because of its high dependability and higher cost performance their,
2、 wide to suffused with application in industrial control.Control configuration software to follow popularization of personal computer and develop will it be later stage the eighties rapidly too.With real-time many tasks, interface open, flexible in usage, various operating characteristics such as be
3、ing reliable and having strong practical value very function that possess there it. key words: programmable controller, circulation scanning, timer, counter目录前言1第1章绪论21. 1课程研究背景21.2 PLC实现红绿灯系统自动控制的冃的 21.3现在城市路口交通灯控制技术现状3第二章系统的方案和控制要求 62.1系统方案设计可行分析62.2单片机和PLC分别做系统比较62. 3控制要求7第三章控制系统的硬件设计83.1设备选型83.2
4、 1/0地址分配及接线93.3元器件的选用9第四章控制系统软件的设计114. 1画交通示意图114.2时序图1143梯形图及指令解读124. 4触摸屏示意图16第五章总结17参考文献18致谢19冃U 在当前形式下，城市交通灯控制采用PLC比传统的电子线路和继电器，具有可靠性高 ,维护方便，使用简单，通用性强等优点，还可以H3PLC联成网络，根据实测各十字路口 之间的距离、车流量和车速等，合理分配各路口信号灯之间的吋差，把N台PLC联网到一 台控制电脑上。以方便操作，管理和监控，从而极大地提高城市道路的交通管理能力。我们研究的是红绿灯三种状态的交通系统，只显示那个灯亮，并不显示方向。而现在 大部
5、分十字路口，都是采用带箭头的红绿灯系统，一个方向丄有九个状态，我们的只有三 个状态，因设计者水平有限也只能选择后者。虽然如此，我们研究的系统用途还是十分广 泛的，比如说在车流量比较小的十字路口、丁字路口等都可以使用我们设计的系统，这样 可以节约成本。设计也是比较复杂的，采用的是黑夜和白天两种状态的系统，这样的设计 可以使车辆更加方便的通行。第一章绪论1.1课程研究背景可编程控制器（PLC）是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，在H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，专业工业环境下应用血设计。它采用可编程 序的存储器，用来再其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、
6、计数和计算等操作指令， 并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC具有功能强，适应而广的特点。现代PLC具有逻辑运算、计吋、计数、顺控等功 能，数值运算和数据处理等功能。因此，它既可以开关量进行控制，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，适出 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，己经成为引人注H的城市问题Z-o交通问题不仅仅出现在发展
7、中国家，就在发达 国家也是一个令人困扰的严重问题。众所周知，缓解交通拥挤的最直接和最有效办法是提 高路网的通信能力。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难满 足FI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 制约血无法取得满意的结果。事实丄，由于交通系统是一个相为复杂的大系统，无论单独 从车辆方而考虑还是从道路方而考虑，都很难从根本上解决问题。早在19世纪，人们就开始研究交通信号，用信号指挥车通行，控制车辆进出交叉口的 次序。据文献记述，早在1868年，英国伦敦的
8、威斯特明斯特（Westminster）街就安装了红、 绿色两色的交通信号灯。到1917年，美国的盐湖城开始使用由人工控制的红、黄、绿3色 的信号灯。1925年，这种由人工控制的3色信号灯也首次出现在英国伦敦的皮克的时路口。 次年，英国人研制了自己的自动控制信号机。道路交通系统是一个地区、一个城市的主要组成部分，这个系统的运行状况如何，直 接反应了一个地区、一个城市的现代化管理水平。在这一系统中，道路不仅仅是容易变化 的部分，而且其他组成部分还存在着较大的可变性和随机性。只有对这一个系统的组成及 其运行机理进行科学客观的分析研究，才能制定出科学有效地管理和控制对策，从而保障 系统的有效运行。1.
9、2 PLC实现红绿灯系统自动控制的目的1、可以让我们对PLC的定时指令，计数指令的逻辑规则和功能有更加熟练的掌握。2、在半前的形式下，城市交通灯控制采用PLC比传统的电子线路和继电器，具有可靠 性高，维护方便，使用简单，通用性强等优点，还可以用PLC联成网络，根据实测各十字 路口Z间的距离、车流量和车速等，合理分配各路口信号灯Z间的时差，把N台PLC联网 到一台控制电脑上。以方便操作，管理和监控，从而极大地提高城市道路的交通管理能力3、我们研究的是红绿灯三种状态的交通系统，只显示那个亮，并不显示方向。而现在 大部分十字路口，都是采用带箭头的红绿灯系统一个方向上有九个状态，我们的只有三个 状态，
10、因设计者水平有限也只能选择后者。虽然如此，我们研究的系统用途还是十分广泛 的，比如说在车流量比较小的十字路口，在丁字路口等都可以使用我们设计的系统。这样 可以节约成本，还能使车辆更加方便的通行。1. 3可变程序控制器（PLC）的研究现状城市道路交通自动控制系统的发展是以城市交通信号控制技术为前导，与汽车工业并 行发展的。在其各个发展阶段，由于交通的各种矛盾不断出现，人们总是尽可能地把各个 历史阶段半时的最新科技成果应用到交通H动控制中来，从血促进了交通自动控制技术的 不断发展。早在1850年，城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的关注。世界 上第一台交通自动信号灯的诞生，拉开了城
11、市交通控制的序幕，1868年，英国工程师纳伊 特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤气照明灯，用来控制交叉路口马车的 通行，但一次煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪。1914年及稍 晚一些时候，美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯，它们采用电力驱 动，与现在意义上的信号灯已经相差无几。1926年英国人第一次安装和使用自动化的控制 器来控制交通信号灯，这是城市交通自动控制的起点。早期的交通信号灯使用“固定配时”方式实行自动控制，这种方式对于早期交通流量 不大的情况曾起过一定的作用。但随着汽车工业的发展、交通流量增加、随机变化增强， 采用以往那种单一模式的
12、“固定配时”方式已不能满足客观需要，于是一种多时段多方案 的信号控制器开始出现并逐步取代了传统的貝有一种控制方案的控制器。除了多时段多方 案定时控制的使用，为了避免各交叉路口Z间“各H为政”的孤立控制方式对交通流造成 的频繁停车，还必须把相邻的交叉路口作为一个系统来统一地加以控制。1917年，在美国 盐湖市开始使用联动式信号系统，把六个交叉路口作为一个系统，以人工方式加以集中控平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 制。1922年，美国休斯顿市建立了一个同步系统，它以一个交通亭为中心控制十二个交叉 路口。1928年，上述系统经过改进，形成“灵活步进式”定时系统；由于它简单、可靠、价 格便
13、宜，很快在美国推广普及。这种系统以后不断改进、完善，成为当今的协调控制系统。20世纪30年代初，美国最早开始用车辆感应式信号控制器，之后是英国，当时使用的 车辆检测器是气动橡皮管检测器。车辆感应控制器的特点是它能根据检测器测量的交通流 量来调整绿灯时间的长短，使绿灯时间更有效地被利用，减少车辆在交叉口的吋间延误， 比定吋控制方式有更大的灵活性。车辆感应控制的这一特点刺激了车辆检测器技术的发展。 继气动橡皮管式检测器之后，雷达、超声波、光电、地磁、电磁、微波、红外以及环形线 圈等检测器相继问世。为今在城市道路交通口动控制、交通监测和交通数据采集系统中， 应用最广的是环形线圈车辆检测器。超声波检测
14、器主要在日本等少数国家得到广泛应用。 计算机技术的出现为交通控制技术的发展注入了新的活力，1952年，美国科罗拉多州丹佛 市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机网的配吋方案口动选择式信号灯 控制，而加拿大多伦多市于1964年完成了计算机控制信号灯的实用化,建立了一套由IBM650 型计算机控制的交通信号协调控制系统，成为世界上第-个具有电子数字计算机城市交通 控制系统的城市。这是道路交通控制技术发展的里程碑。伴随着城市交通信号控制系统的迅速发展。人们认识到，要更好地提高城市管理水平， 不仅仅依靠破件设备的更新和改进，还必须同吋在控制逻辑和方法上有所突破，即城市交 通的区域协调控制。
15、传统的城市道路交通控制指的是区域交叉口信号灯控制，而城山交通 的区域协调控制，是在整个城市范围内对交通进行控制，这无论是从理论角度还是实践角 度，都是一个极其复杂的大系统控制问题。国外对城市区域交通控制的研究，开始于20世纪60年代初。1967年，英国运输与道 路实验室(TRRL)成功开发出TRANsYT (TraffioNetworkStudyTools)交通控制系统，后来乂 在 TRANsYT 的基础上开发了 seOOT(splitCyeleandoffsetOPtimization Technique)系统。澳大利 亚在70年代末也开发了基于配吋方案实吋选择方法来实现路网协调控制的SCA
16、T(Sydney Coordinated Adaptive Traffic Method)系统。这些系统己经在西方国家的城市网络交通中取得 了成功的应用。进入20世纪80年代后期，随着城市化进程的加快和汽车的普及，城市交通拥挤、阻 塞现象日趋恶化，由此引发的事故、噪声和环境污染己成为日益严重的社会问题，交通问 题成为困扰世界各国的普遍性难题。人们对交通系统的规模复杂性和开放性特征有了更深 一层的认识，并开始意识到单独考虑车辆或道路方面很难从根本上解决交通拥挤现象，只 有把路口交通流运行与信号控制的藕合作用综合考虑，且赋以现代的各种高新技术方可彻 底消除有关问题。于是，智能交通系统(ITS)应运而生，并得到迅猛发展。除在技术和功能 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 上得到增强和完善的SCOOT和SCATS以外，S
