交通灯自动控制系统设计

1、晋城职业技术学院JINCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY机械与电子工程系毕业设计 Graduation Design设计项目：交通灯自动控制系统设计姓 名： 专 业： 班 级： 1 学 号： 指导教师： 职 称： 完成时间：2013年6月9日作者基本信息姓 名：性 别：男出生日期：政治面貌：民 族：汉籍 贯：手 机：E-mail：QQ:实习单位及岗位：班级：同组人作 品 图 片 交通灯自动控制系统设计指导教师于沁阳行业指导教师张学军作 品 介 绍 本作品使用PLC对交通灯进行控制，很容易实现交通灯对稳定性、可靠性要求。同时采取不同的编程方式，也很容易达到添加新项目的目的，而不需要在软件上增加太大的投资。 本作品所用程序简单，采用比较指令只需一个定时器、三个辅助继电器、三个寄存器就可完成程序。该程序全部使用触点比较指令控制交通灯的变化，设计新颖，编程简单。使用一个定时器T0控制交通灯一个周期的运行时间，让绿灯、黄灯、红灯的一个周期内的不同时间段点亮，不用考虑它们之间控制的逻辑关系，只要计算准时间即可。机械与电子工程系毕业设计（创作）开题报告书 机电一体化技术 专业

2、 学生姓名班级学号设计项目交通灯自动控制系统设计设计准备情况基于我们所学plc的相关知识和可编程控制器以及软件的设计，综合在学校的理论基础，并采用三菱FX2N的可编程控制器硬件、软件的设计来制作交通灯自动控制系统设计。思路和方法南北红灯亮时，东西的绿灯也亮，绿灯亮完黄灯亮，绿灯和黄灯亮的时间相加就等于红灯亮的时间。同理另一面也是。用绿、黄、红三色发光二极管作信号灯。循环一次要60秒。循环期间东西方向放行时间可分为3个时间段：东西方向的红灯亮30s和南北方向的绿灯亮25s，然后南北方向的黄灯亮5s；南北方向放行时间也分为3个时间段：南北方向的红灯亮30s与东西方向的绿灯亮25s，最后东西方向黄灯亮5s。一个循环共需要60s。拟重点解决的问题 1、本程序的重点对红绿灯的高低峰切换，必须时间的准确，对路面的畅通。2、各种相应器材的准备，组织相关人员的进行设计的制作。3、制作设计所需要的编程硬件和软件的选择。计划进度2013年5月1号至2013年5月4日 选定毕业设计的题目和指导教师。准备相应的器材和需求。 2013年5月5号至2013年5月19日 查阅相关资料并制定设计题目。 2013年5月

3、20号至2013年5月24日 完成毕业设计初稿，并提交老师进行毕业设计审查。 2013年5月25号至2013年5月27仔细阅读毕业设计初稿，寻找内容与格式上的错误与不足。并继续修订、完善毕业设计，并进行预作品展示。 2013年5月28号至2013年6月1日 交毕业设计终稿。 2013年6月2号 返校进行毕业设计展示。参考文献廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用郭纯生.可编程控制器编程实践与提高廖常初.PLC梯形图程序的设计方法与技巧邓则名、邝穗芳.电器与可编程序控制器应用技术戴一平.可编程控制器技术毕业设计（论文）修改说明1、 毕业设计中主要修改的就是对程序的大小进行了修改，和插入图片，并经过指导老师多次审阅和修改，最终得以完善。2、 毕业设计作品最终器材的选择，也和指导老师多次讨论与修正，最终完成作品。3、 设计制作过程中，时间，地点，制作进度等具体事项，也在指导老师的参与修改下逐步完善，最终完成设计作品的制作。4、 毕业设计的格式和版面样式，也经过指导老师多次细心的修改与指正，不断的进行完善，对字体，段落等细节问题进行不断的调整，才使得毕业设计最后定稿。5、 毕业设计的打印细

4、节，也经过和指导教师进行多次咨询才最终装订成册。指导教师意见行业指导教师： 单位： 职称： 联系电话： 年 月 日 校内指导教师： 职称： 年 月 日 目 录 摘 要第一章 绪 论11.1交通信号灯的作用和意义11.2本文的研究内容1第二章 PLC的概述22.1 概述22.2 PLC的特点22.3 PLC的应用22.3.1开关量的逻辑控制22.3.2 模拟量控制22.3.3 运动控制32.3.4 过程控制32.3.5 数据处理32.3.6 通信及联网3第三章 PLC的结构与原理43.1 PLC的结构43.2PLC的定义43.3 PLC的工作原理43.4 PLC的基本指令53.4.1 输入输出指令（LD/LDI/OUT）53.4.2 触点串连指令（AND/ANDI）、并联指令（OR/ORI）53.4.3 电路块的并联和串联指令（ORB、ANB）63.4.4 程序结束指令（END）8第四章 交通灯控制系统整体设计94.1系统的控制要求94.2系统I/O分配表94.3 硬件安装104.3.1安装前的准备104.3.2安装时的注意事项104.4软件调试10第五章 软件编程115.1交通灯设计程

5、序115.1.1交通灯梯形图设计115.1.2本设计的控制系统梯形图115.2系统调试135.2.1调试运行135.2.2监控运行14总 结15参 考 文 献16致 谢17个人简况及联系方式18 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。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的应用更加突出。城市交通灯控制采用的可编程制器具有可靠性高、维护方便，用法简单、通用性强等特点，本文用三菱FX2N的可编程控制器控制十字路口信号灯来说明可编程控制器硬件、软件的设计。解决好公路交通灯控制问题将是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。但现在有的交通信号灯控制系统都是单一的固定时序控制，不能够根据实际交通状况进行调节控制。三菱系列的可编程序控制器和传感技术来实现对交通灯的智能信号控制。可用如下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。具体如下:在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，即可检测出汽车的

6、通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。关键词：PLC;交通控制;FX2N;自动化第一章 绪 论1.1交通信号灯的作用和意义随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人，车，路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。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公路，在 高速公路建设完成的初期，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和普通道路耦合出交通状况的制约。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，城区与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

7、划部门亟待解决的主要问题。1.2本文的研究内容根据交通等工艺控制要求和特点，我们采用了日本三菱公司FX2N_48MR。三菱PLC有小型化，高速度，高性能等特点，三菱可编程控制器指令丰富，可以接各种输入，输出扩充设备，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控制器（PLC）对十字路口交通控制等实现控制。本系统采用PLC是基于以下四个原因：(1)PLC具有很高的可靠性，抗干扰能力。通常的平均无障碍时间都在30万小时以上；(2)系统设计周期短，维护方便，改造容易，功能完善，实用性强；(3)干扰能力强，具有硬件故障的自我检查功能，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；(4) 近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，这也让实际应用成为可能。第二章 PLC的概述2.1 概述在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968

8、年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（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(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；(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的应用目前，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。 2.3.1开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2.3.2 模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 2.3.3 运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 2.

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