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1、国家职业资格全省统一鉴定维修电工技师论文（国家职业资格二级）论文题目：浅谈PLC控制交通信号灯的应用目 录摘要1一、 概述 1二、总机设计2三、硬件设计过程4四、软件设计过程8五、调试与检测10六、总结与展望12浅谈PLC控制交通信号灯的应用杨 赫江苏省宿迁市淮海技师学院【摘要】：PLC可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为,可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之
2、一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。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，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯控制系统中。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.在该设计中，模拟十字路口红绿灯闪亮,十分形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用。【关键词】:PLC;交通控制一、 概述1交通灯现状与发展据不完全统计，目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制，这
3、样必然会产生弊端，当某一条路段的东西方向车流量很大,却要等待红灯,而南北方向是空道或车流量相对很少，却长时间亮的是绿灯，这种现象在我们生活中屡屡出现，也一直困惑着我们在等红灯的司机们,而且对人力和物力资源也是一种浪费。但是随着社会经济的快速发展，原来的交通灯控制系统已经不能胜任现在的交通状况，我给予多方面考虑给予了红绿灯系统的设计智能控制交通系统。智能控制交通系统是目前研究的方向,也已经取得不少成果，在几个发达国家已采用智能方式来控制交通信号，主要运用GPS全球定位系统等。先根据便捷和效果的综合考虑，我们采用PLC方案来控制交通路况.2 运用PLC于交通灯的优势传统的定时交通灯控制与智能交通灯
4、控制相比，能清晰的看出后者的最大优点在可以减缓滞流现象,也不会出现空道占时的情形，提高了红绿灯控制交通通行率，较采用GPS全球定位系统而言成本更低.二、总机设计1 PLC系统配置结构PLC是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，是一种以微处理器为核心的用作数字控制的特殊计算机.它的硬件配置与一般微机装置类似,主要由中央处理单元（CPU）、输入单元、输出单元、编程器、电源和特殊输入输出单元等组成。（如图2-1）图21 PLC系统配置结构图可编程控制器的工作原理：PLC控制是能完成是建立在其硬件的支持下，通过执行逻辑时序控制的用户程序来实现的，是和计算机的工作原理一致的。PLC并不是单纯像普通
5、计算机那样工作,而是发展了一种叫做巡回扫描的工作机制.PLC的循环扫描，即是对整个程序循环行列扫描的工作方式，也就是说用户程序的执行不是从头到尾只执行一次，而是执行一次以后，又返回去执行第二次、第三次直到停机.2 设计指标与思路交通灯的PLC控制装置的主要技术指标：1）、用红、黄、绿灯构成交通指示控制系统,可实现东西、南北方向直通行指示、右转弯指示、左转弯指示及人行道指示。2）、控制交通灯的启动与停止，东西、南北向的紧急通行。 设计思路1.PLC控制系统设计的基本原则(1）必须满足被控对象的控制要求.（2）应该考虑到系统的升级和改进，设计PLC系统时要有适当余量。（3)应力求使该系统具有较高的
6、性能价格比。(4)确保控制系统的安全、可靠。设计任务书在技术方面应包括以下几点：（1)PLC控制系统的名称.（2)控制任务和范围。指明控制对象范围及必须完成的动作。（3）检测和控制的参数表(I/O）表。根据工艺指标、操作3系统设计图(22）是可编程控制器系统设计流程框图图22三、硬件设计过程1十字路口交通灯布置图十字路口交通灯示意图如图31所示。在是字路口的东、西、南、北方向装有主干道“红黄绿”灯、人行道“红绿灯，其中主干道的“红黄绿”灯又分为左转、右转“红黄绿”灯和直行“红黄绿”。具体交通灯布置如下:1）.南北主干道南北主干道的交通灯有9个。分别是直行红灯、直行黄灯、直行绿灯，左转红灯、左转
7、黄灯、左转绿灯，右转红灯、右转黄灯、右转绿灯。2）.东西主干道东西主干道的交通灯有9个。分别是直行红灯、直行黄灯、直行绿灯,左转红灯、左转黄灯、左转绿灯，右转红灯、右转黄灯、右转绿灯。3）。南北人行道南北人行道的交通灯有2个，分别是红灯、绿灯。4）。东西人行道东西人行道的交通灯有2个，分别是红灯、绿灯图3-1十字路口交通灯布置图2 PLC与交通灯的硬件连接该装置用FXON可编程控制器进行控制。系统的输入信号有：3个按钮;分别是启动信号、东西强通信号、南北强通信号.系统的输出信号共有12个，包含所有的交通灯信号。输入/输出端子地址分配如表（31）所示。 I/O地址分配采用自动分配的方式，输入地址
8、和输出地址分配如表3-1所示输入继电器输入端子输出继电器输出端子起行开关SA0X0东西方向直通红灯Y0东西强通开关SA1X1东西方向直通绿灯Y1南北强通开关SA2X2东西方向直通黄灯Y2东西方向左转绿灯Y3东西方向右转绿灯Y4东西方向人行道灯Y5南北方向直通红灯Y6南北方向直通绿灯Y7南北方向直通黄灯Y10南北方向左转绿灯Y11南北方向右转绿灯Y12南北方向人行道绿灯Y13表31 输入端子和输出端子分配表3 控制系统构成图1） 控制系统构成图如3-3所示图33 交通灯控制系统图2）模块功能概述（1）电源模块采用24V直流电源 ，它通过基架，供电给其他模块.(2）PLC模块采用FX 2n模块，它
9、控制整个系统有条不紊地工作。它有输入24个输入点，本系统中它将接收自启动按钮、强通开关的输入信号.（3)数字量输出模块采用它主要用来控制信号的输出到相应的交通灯,实现控制.Y0-Y27模块有24个输出点。 直流驱动电源设计1） 直流稳压电源一个我们CW7824组成的24V稳压电源,分别对的输出设备和驱动电路供电。如图3-4由一个200V/24V的变压器、IN 4007整流二极管四个、电容3300f/50V和470f/25V各一个、散热器一个、保险丝一个、接线柱若干、导线和电子万用板一块图3-424电源原理图2 ） 继电器实现弱电控制强电是根据某种输入信号来接通或断开小电流控制电路,实现远距离控
10、制和保护的自动控制的电路。我们采用的是DC24V继电器JZC23F实现24V直流驱动控制220V的交通灯。图35 驱动电路图3）原器件清单Fx0N40MR型号PLC实验箱一台,航空插件6组,4个自锁开关,14个DC24V继电器JZC23、交通信号灯（红、黄、绿）28个,接头和排线若干,24V稳压电源一个四、程序设计过程1. 控制系统的控制要求交通信号灯控制系统的要求是能实现“正常循环运行”和“急车强通控制”两种控制方式：正常循环运行交通信号灯正常循环运行的逻辑流程图如图41所示。具体控制要求如下：41 交通信号灯正常循环运行图急车强通控急车强通控制的逻辑流程图如图42所示。具体控制如下：如图4
11、-2 交通信号灯急车强通控制流程图。2梯形图的设计根据控制要求编写的梯形图如图(43)所示图4-3 控制交通信号灯的梯形图五、调试与检测1软件调试把程序写入PLC后，为了检验程序的正确性，需要对程序进行调试.这里我们介绍实验室模拟运行调试法。本设计中，只有3个输入点,具体调试步骤如下:初始状态；3个输入点X0X3均为OFF,12个输出继电器Y0Y13的交通指示灯也均为OFF，Y0Y13对应的指示灯亮，相当于显示交通指示信号，一段时间后自动切换。正常循环启动操作；模拟按下启动按钮SB1的操作，此时Y0Y13对应的交通指示灯，从东西方向到到南北方向循环指示显示，每一盏灯对应着一种交通指示信号，能够
12、正常控制交通系统.紧急强通信号；当发生一种紧急事件时，能够让某一方向通行,另一方向静止通行。a.模拟按下按钮SB2，东西方向强通,即:东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮。b。模拟按下按钮SB3，南北方向强通，即：南北方向绿灯亮，东西方向红.2硬件调试硬件连接如图5-1图51 硬件图在整个硬件电路焊接好后,我们首先对其电源部分相应参数进行了测试，发现没有异常情况出现，紧接着检查继电器电路的好坏，分别给其加入直流24V，通过看继电器的知识灯和万用表检测来判断继电器的好坏。以上叙述的是线路板上各电路模块正常工作状态。接下来检查的是外接电路。外接电路主要有自锁开关及一些航空插件，检查方法与继电器的检查相同
13、。3软硬连接调试针对可编程控制器外部接线作仔细检查，这一环节很重要,外部接线事实上要准确、无误。如果用户程序还没有送到机器里去，可用自行编写的试验程序对外部接线做扫描通电检查，查找接线故障。我们通过相应脚的电压测量法来确定接线的正确与否。当确认接线无误后再接主电路，将模拟调试好的程序送入用户存储器进行总调节器，试用发光二极管来模拟，直到各部分的功能都正常，并能协调一致成为一个完整的整体控制为止。在完成了软件部分与硬件部分的单独调试都正常工作的前提下，我们进行了软硬联调，在联调的过程中，我们把其与模拟调试实施并行工作,这样做的好处就是便于及时发现问题与故障在哪里。在调试过程中，在程序并无任何错误
14、的情况下,按下启动按钮后，看能否正常运行，每个交通指示灯是否得到正常控制。六、 总结通过本次设计，对三菱系列PLC的特点有了更深的理解。十字路口交通灯控制系统利用了三菱系列PLC的特点,对按钮、开关、交通等输入/输出点进行控制，实现了十字路口交通灯控制的自动化。该系统广泛应用于繁忙的十字路口， 对车辆和行人的安全通行起控制作用。PLC具有体积小、可读性好，抗干扰能力强及可性高等优点,且随着配方数目的增加越能体现出其扩展功能的强大及性能价格比上的优势。在电子技术日益发展的今天,新电路、新器件不断涌现，尤其以利用PLC为核心的电子产品层出不穷，因其高度的性价比而受到企业科研机关及大专院校的喜爱。我们这次做的PLC控制交通灯系统,由于受自己知识技能条件缺乏及实验室的限制,因此大部分都是对他人研究成果的一种仿真设计.但作为跨世纪人才的我们来说，要以此次设计为起点，努力钻研，争取能够在这一领域有所作为。通过这次毕业设计我们对PLC的硬件设计和软件调试有了一定的了解,对仿真技术也有了一定的了解,虽然只是一点皮毛,却比以
