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1、- 毕业论文 基于PLC的交通灯控制系统目 录摘 要Abstract第1章绪论11.1 引言11.2 课题的背景11.3 课题研究的目的意义21.4国外现状及未来开展趋势31.4.1 国外开展现状31.4.2 国开展现状41.4.3 未来开展趋势41.5课题研究的主要容5第2章控制系统总体方案与技术要求82.1 系统的根本要求8信号灯的根本构成8根本控制要求92.2PLC的构造及原理122.2.1 PLC的分类122.2.2 PLC的根本构造及原理122.2.3 PLC设计的根本原则132.3 PLC的选用142.4 本章小结15第3章信号灯控制系统的设计163.1 信号灯构造设计16工作时序
2、图16可编程控制器I/O端口分配18程序梯形图20信号灯的PLC外部连线图253.2 倒计时数码管的设计26程序梯形图26数码管的PLC外部连线图293.3 本章小结31第4章信号灯无线遥控系统的设计324.1 信号灯无线遥控系统的原理32系统构造及原理33系统的组成33系统的工作方式35器件选则364.2 发射系统的设计36按键系统36时钟电路38发射电路384.3 接收系统的设计394.4 本章小结40结论42参考文献43致46附录47附录1信号灯程序指令表47附录2数码管显示程序指令表49附录3红外遥控程序51附录4信号灯仿真程序54摘 要随着社会的开展和进步以及人民生活水平的提高，上路
3、的车辆越来越多，但相应的公路设施却没有相应的改善，这就导致了城市交通拥堵问题突出，而且拥堵的地方多是十字路口等车辆聚集处。如何改善交通灯控制系统，以适应现在的交通状况，成为竞相研究的课题，本文对该问题给予了深刻地研究。本文十字路口交通灯控制系统主要用于处理十字路口车辆及行人通过的问题，使其减少相互干扰，提高了十字路口的通行能力。本文总结了交通灯控制技术的开展，讨论了基于PLC的十字路口交通信号灯控制系统的设计可行性。根据PLC的工作原理并结合城市交通的实际状况，本文提出了以三菱公司生产的F*2N-128MT-001型PLC作为根本控制核心，安排了四个方向的直行、左转红黄绿灯，人行道红绿灯以及倒
4、计时数码管的具体配置；设计完成了PLC的I/O端口分配和控制程序；探索了基于红外遥控的十字路口交通信号灯的无线强通控制方案并设计了具体的硬件电路及软件控制程序。第1章 绪 论1.1 引言可编程控制器属于微型计算机的一种，并且最早为工业控制应用而设计制造。由于其在最初功能上只可实现定时、计数以及逻辑控制等功能，故也被称为可编程逻辑控制器，简称PLC。它具有可靠性高，功能完善，抗干扰性好、构造简单、编程方便、体积小、重量轻等优点，是一种专门用于工业环境及过程控制的数字运算操作的电子系统并且主要用来代替继电器实现逻辑控制。PLC以微处理器为根底，综合了计算机技术、自动控制技术、网络技术和通讯技术开展
5、而来的一种新型工业控制自动化装置。随着现代技术的开展，该装置在功能及构造上己经远远超过了早期的PLC。交通问题是现代社会开展的一个重要表现，同时也是社会开展的重要依托。交通运输是城市功能活动的命脉，它直接影响社会经济与生活的各个方面。无论是在古代还是现代，交通运输都具有十分重要的经济意义和战略意义。在现代经济高速开展的今天，交通问题己经被许多国家和地区提上了日程。如何高效、快捷地出行，是关乎人们生产和日常生活的重要问题。而与之相关的方方面面也就自然而然地成为了人们所研究和关注的焦点。本课题通过深入地研究PLC的硬件构造与工作方式，成功地将PLC与十字路口交通信号灯联系起来，初步解决了交通拥堵问
6、题。系统地设计了基于PLC的十字路口交通信号灯控制系统，对包括具体信号灯配置、硬件与软件的设计在的控制环节进展了深刻研究，并且探索了手持式无线遥控装置对于信号灯的控制。1.2 课题的背景随着社会的开展和进步以及人民生活水平的提高，上路的车辆越来越多，但相应的公路设施却没有相应的改善。这就导致了城市交通拥堵问题突出，而且拥堵的地方多是十字路口等车辆聚集处。在世界各大城市，交通堵塞尤为严重，尽管人们创造了红绿灯，修建了立交桥，但是交通堵塞问题始终没有解决，使之成为世界性的难题。但城市中的交通堵塞状况严重与否还是或多或少地反映出所在城市的经济兴旺程度和所处的开展阶段。大多数人选择汽车的初始动机主要是
7、为了出行快捷和节省时间，然而由于交通堵塞所造成的出勤的低效率，往往使得人们的愿望与实际结果产生较大的差异。目前国城市人口密集区，机动车和非机动车数量讯速增长，严重匮乏且旧的道路交通设施、布局不尽合理的城市路网已经不堪重负，这些都导致了城区交通拥堵频繁、交通秩序混乱等问题。特别是早晚行车流量顶峰期，道路人流、车流量根本处于饱和或超饱和状态，车辆行驶缓慢，加上小商贩占道摆摊设点、车辆随意停乱放，使得蚕食、侵占道路现象比拟突出，而行车难、停车难已越来越成为中心城区的一种常态，是城市交通管理的难点和热点。随着城镇人口不断增长，机动车、非机动车拥有量还会逐年递增，城市平安设施建立的滞后性凸显，交通事故、
8、治安事件时有发生，城市平安防控已成为了整个社会所关注的焦点。从相关部门的事后查处的结果来看，造成这些现象其中的一个重要原因就是机动车驾驶员在交警视线外行驶的情况非常普遍，交通参与者的交通平安意识普遍偏低。随意的问题也在很大程度上反映了我区交通秩序管理缺乏科技手段给予支撑的问题，这些都成为我区道路交通事故处在多发态势的主要原因。 面对日益严重的交通拥堵问题，想要仅仅依靠行政措施是远远不够的。解决交通问题还应该利用科技力量对城市交通进展有效的管理，如何对异常的交通拥堵等交通事件进展有效的监视管理，是城市实现智能交通时需要考虑的重点之一。利用交通灯对车流进展管理，无疑是最为便捷且最为行之有效的方法。
9、眼下一个极为迫切的问题就是如何优化目前的交通信号灯系统。1.3课题研究的目的意义交通运输是城市功能活动的命脉，它直接影响社会经济与生活的各个方面。在世界围，随着人口密度高速增长，城市化的脚步不断加快，交通问题日渐严重。龙其在国际性大都市，拥挤的交通己经造成了巨大的能源损失和环境污染，同时也给人们的生活带来了巨大的困扰。在我国这个情况尤为突出。这就说明了交通路口的车辆指挥工作是极为重要的一环，而疏导交通的主要工具.交通信号灯的性能就更为重要。以往的交通灯大都采用继电器或单片机来实现，虽然简单可控本钱低，但同时也存在着功能少，可靠性较差，维护量很大等缺点。目前我国的交通信号灯主要靠单片机甚至是更初
10、级的控制方式。该控制方式虽然简单易行，但由于单片机工作稳定性差、易受外界干扰、可实现功能少且联网性差，己越来越不能适应现代化都市对于交通控制的需求。而国外到目前为止尚无完善的解决方案，这就为PLC的研发应用提供了广阔的空间。PLC控制的信号灯的出现使得该问题迎刃而解。和单片机控制的十字路口信号灯相比，用PLC进展控制主要是考虑PLC具有很强的环境适应性，同时其部定时器资源非常丰富，可对交通灯进展准确控制。PLC是以微处理器为根底，综合了计算机技术、自动控制技术、网络技术和通讯技术开展而来的一种新型工业控制自动化装置。可靠性高，功能完善，抗干扰性好、具有构造简单、编程方便、体积小、重量轻等优点，
11、是一种专门用于工业环境及过程控制的数字运算操作的电子系统。PLC对交通信号灯的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其部定时器资源丰富，可实现准确控制，且具有通讯联网功能，可以将相关路口统一调度管理。并且由于PLC部均配有实时时钟，因此通过PLC控制可对交通灯实施全天候无人化管理。另外因为PLC具有通信联网功能，所以可以将同一条道路上的交通灯组成局域网进展的统一调度管理，这样就可以缩短车辆等候时间，进而实现科学化管理。该课题的提出和研究有利于填补国外PLC应用领域的空白和缺乏，充分发挥PLC在现代工业控制中的优越性。也正是因为如此，如何充分地利用PLC系统的控制优势，使其适应现在
12、的交通状况，成为竞相研究的课题。1.4 国外现状及未来开展趋势1.4.1 国外开展现状在交通信号灯的控制方面，国外尤其是欧美等兴旺国家，PLC控制的交通信号灯在大中城市甚至是小城填也早己数见不鲜。在日常出行中，高质量的交通信号无疑也对车的智能控制和减少交通拥堵上起到了至关重要的作用。而且由于PLC具有高可靠性和超长寿命的优点，平时并不需要人工维护，这在人力资源奇缺的西方兴旺国家来说，是节约劳动力的最好方式。目前，世界上大约有200家PLC生产厂商，400多品种的PLC产品，按地域来说可分成美国、欧洲、和日本等三个流派产品，各流派PLC产品也都各具自己的特色。如日本主要开展中小型PLC，其小型P
13、LC设计先进，构造紧凑，价格廉价，在世界市场上占用重要地位,以PLC为根底的红绿灯在各大城市并不少见，各个PLC生产公司也因此大获其利。就这一角度来说，以PLC控制的信号灯将极具竞争力。PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置，使得其在应用方面受到了限制。但近十多年以来，PLC的应用面却越来越广。究其原因，主要是一方面由于微处理器芯片有关的元件价格大为下降，这使得PLC的本钱迅速下降；另一方面PLC的功能大大增强，也能够解决复杂的计算以及通信问题。PLC的应用围通常可分成5种类型，它们分别是：顺序控制、运动控制、过程控制、数据处理和通信网络。在工业自动化领域中，国外的PLC己经成为大多数自动化
14、系统的设备根底，由于综合了计算机和自动化技术，PLC的开展更是日新月异，现在己经很大程度地超过了其刚刚出现时的技术水平。1.4.2 国开展现状虽然PLC在国外的研究己得到了长足的进步，但我国工业企业的自动化程度还普遍较低，不仅PLC产品应用围有限，生产PLC的厂家也是凤毛麟角，如机械行业80%以上的设备仍然采用传统的继电器和接触器进展控制。PLC在我国的应用潜力远远没有得到充分发挥，PLC产品还有着很大的应用空间。虽然我国大中型企业普遍采用了先进的自动化系统对生产过程进展控制，但绝大局部的小型企业还尚未应用自动化系统和产品对生产过程进展控制。对于交通灯这种技术要求不太高的控制，与PLC有关的研
15、究更是无人问津。近几年来，随着上路的车辆越来越多，与此同时城市交通拥堵问题日益突出，城市交通问题己成为了关乎人民正常生活与否的重要一环。合理的交通控制方法能有效的缓解交通拥挤、减少尾气排放及能源消耗、缩短出行延时，改善我国独有的交通问题，所以对交通信号控制方法的研究具有重大意义。当前我国的十字路口信号灯还主要靠单片机控制，该控制方式虽然简单易行，但由于单片机工作稳定性差、易受外界干扰、可实现功能少且联网性差，己越来越不适应现代化都市对于交通的需求。本文要研究的由PLC控制十字路口交通信号灯正是为了解决上述问题运应而生。PLC凭借其高精度、高可靠性及长寿命为其在交通信号灯的控制上提供了巨大的开展
16、空间。我国在十五规划中就已明确提出了用信息化带开工业化的开展方案，大量传统产业的自动化改造将为PLC控制。我国的工业开展及自动化应用水平与工业兴旺国家相比有几十年的滞后，按目前的经济形势分析，我国将迎来一个PLC市场高速增长的时期。1.4.3 未来开展趋势和单片机控制的十字路口信号灯相比，用PLC进展控制主要是考虑PLC具有很强的环境适应性，同时其部定时器资源非常丰富，可对交通灯进展准确控制。由于PLC部均配有实时时钟，因此通过PLC控制可对交通灯实施全天候无人化管理。另外因为PLC具有通信联网功能，所以可以将同一条道路上的交通灯组成局域网进展的统一调度管理，这样就可以缩短车辆等候时间，进而实现科学化
