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1、毕业（设计）论文系（部） 专 业 班 级 指导教师 姓 名 学号 PLC在交通灯控制中应用摘 要城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。 因此，改进交通灯的控制，提高其工作效率，对促进国民经济的发展，具有非常重大的意义1。实现路口交通灯系统的控制方法很多，可以用标准逻辑器件、可编程序控制器PLC、单片机等方案来实现。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。（1）绪论：介绍了交通灯控制的现状，PLC的特点及国内外的研究现状，提出
2、了本设计的研究内容。（2）介绍PLC的基本知识：对PLC有了大概了解；然后介绍了PLC的特点及应用；并介绍了PLC的工作原理及编程方法。（3）用PLC控制交通灯：梯形图是各种PLC通用的编程语言，熟悉梯形图的编程规则；根据给定的交通灯控制要求，画出交通灯控制的时序图和顺序功能图，根据设计要求并安排分配PLC的I/O编号，选择合适的PLC主机和I/O模块，并引用CAD画出PLC的外部接线图；选用合适的编程方法设计梯形图，并写出指令表。（4）PLC的抗干扰措施：介绍PLC控制系统的安装和使用环境；PLC的电源与抗干扰措施以及PLC的输入、输出设备。（5）总结与展望：本文用PLC来实现对交通灯的简单
3、控制，还有许多值得探讨和更深入研究的问题，例如智能控制交通系统。关键词：PLC控制 交通灯 程序设计 梯形图 目 录1绪 论11.1 课题研究背景11.2 国内外研究现状11.3 课题意义21.4 论文主要内容22 PLC的基础知识42.1 概述42.2 PLC的特点及应用42.3 PLC的分类及结构42.4 PLC的工作原理及编程53 PLC在交通灯中的应用103.1确定各元件的编号，分配I/O地址103.2梯形图的编程规则103.3 PLC 交通灯设计的步骤及原理124 PLC的抗干扰措施184.1 PLC控制系统的安装和使用环境184.2 PLC的电源与接地184.3 PLC的输入、输出
4、设备185 总结和展望20参考文献21致 谢22 1 绪 论 1.1 课题研究背景城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。 随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通
5、状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。为此，我们进行了深入的研究，本文就城乡交通灯模拟控制系统的原理、设计等问题来进行具体分析讨论。 本课题利用PLC本身的特点，来解决交通灯控制的问题。我们根据控制要求和所学知识画出时序图、顺序功能图，应用梯形图进行编程，并列出指令表。旨在研究PLC在控制中的应用，为推PLC技术研究和应用提供一定的技术支持1。1.2 国内外研究现状近年来,随着我国经济的发展,城市的交通拥挤问题日趋严重,因此提高城市路网的通行能力
6、、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫。PLC可编程控制器是以微处理机为基础发展起来的新型工业控制装置。它以体积小、功能强、可靠性高、以及应用安装方便的优点,很快在我国的工业控制中占据了主导地位,并且还在不断地发展。根据这一发展形势,全国各地高校、各类职业技术学校都将PLC教学纳入教学任务,作为电子、电气、以及工业自动化类专业的一门必修课。基于PLC的以下优势,在十字路口交通系统中得到了广泛的应用：1、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；2、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；3、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
7、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；4、近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高,使得实际应用成为可能。最终选择了用可编程的控制器PLC来实现系统功能的设计，完成本次课设的题目。目前,有多种对十字路口交通灯的改良设计,十字路口交通灯控制的设计还存在非常广阔的前景。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类2。 （1） 开关量的逻辑控制 （2） 模拟量控制 （3） 运动控制 （4） 过程控制 （5） 数据处理 （6） 通信及联网 1.3 课题意义本课题利用PLC本
8、身的特点，来解决交通灯控制的问题。我们根据控制要求和所学知识画出时序图、顺序功能图，应用梯形图进行编程，并列出指令表。旨在研究PLC在控制中的应用，为推PLC技术研究和应用提供一定的技术支持1。 PLC技术在交通等中的应用不仅提高了道路的工作效率，同时，PLC本身还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理，将来更现实一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。1.4 论文主要内容本论文主要内容：（1）绪论：介绍了交通灯控制的现状，PLC的特点及国内外的研究现状，提出了本设计的研究内容。（2）介绍PLC的基本知识：对PLC有了大
9、概了解；然后介绍了PLC的特点及应用；并介绍了PLC的工作原理及编程方法。（3）用PLC控制交通灯：梯形图是各种PLC通用的编程语言，熟悉梯形图的编程规则；根据给定的交通灯控制要求，画出交通灯控制的时序图和顺序功能图，根据设计要求并安排分配PLC的I/O编号，选择合适的PLC主机和I/O模块，并引用CAD画出PLC的外部接线图；选用合适的编程方法设计梯形图，并写出指令表。（4）PLC的抗干扰措施：介绍PLC控制系统的安装和使用环境；PLC的电源与抗干扰措施以及PLC的输入、输出设备。（5）总结与展望：总结本设计的工作并展望未来研究重点和方向。 2 PLC的基础知识2.1 概述 可编程控制器（P
10、rogrammable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。2.2 PLC的特点及应用 1、PLC 的特点：(1) 可靠性高，抗干扰能力强；(2) 通用性高，使用方便；(3) 程序设计简单，易学，易懂；(
11、4) 采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便；(5) 系统设计周期短；(6) 安装简便，调试方便，维护工作量小；(7) 对生产工艺改变适应性强，可进行柔性生产；2.3 PLC的分类及结构1、PLC的分类(1) 按PLC的结构形式分类：1）整体式；2）模块式。(2) 按PLC的I/O点数分类：1）小型256点以下；2）中型256点以上，2048点以下；3）大型2048点以上。(3)按PLC功能分类：抵挡型，中挡型，高档型。2、PLC的结构PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示
12、面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置3。PLC的基本结构框图如下：接口部件输出输入接口部件 中央处理单元 CPU板 接受 驱动 现场信号 受控元件 电 源 部 件图 2-1 PLC的基本结构框图2.4 PLC的工作原理及编程1、PLC的工作方式 1）输入采样阶段:在此阶段，顺序读入所有输入端子通断状态，并将读入的信息存入内存，接着进入程序执行阶段，在程序执行时，即使输入信号发生变化，内存中输入信息也不变化，只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息。 2）程序执行阶段:P
13、LC对用户程序扫描。 3）输出刷新阶段:当所有指令执行完毕通过隔离电路，驱动功率放大器，电路是输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载。2、 PLC汇编语言简单直观的PLC编程语言，常用的有：梯形图，语句表，功能图等。1. 梯形图：由继电器控制逻辑演变而来，但梯形图编程语言功能更强更方便。主要特点：1）自上而下，从左到右的顺序排列，两列垂直线为母线。每一逻辑行，起使左母线。2）梯形图中采用继电器名称，但不是真实物理继电器称为“软继电器”3）每个梯级流过的是概念电流，从左向右，其两端母线设有电源。4）输入继电器，用于接入信号，而无线圈，输入继电器，通过输入接入的继电器，晶体及晶闸管才能实现。 2.语句表：又叫指令表，用指令的助记符编程。例：下图是三菱公司的FX2N系列产品的最简单的梯形图例： X000 X001 Y000 X010 END它有两组，第一组用以实现启动、停止控制。第二组仅一个END指令，用以结束程序。l 梯形图与助记符的对应关系： 助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系，而梯形图的连线又可把指令的顺序予以体现。一般讲，其顺序为：先输入，后输出（含其他处理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形图就可将其翻译成助记符程序。上图的助记符程序为： 地址 指令 变量 0000 LD X000 0001 OR X010 0002 ANI X001 0003 OUT Y0000004
