基于PLC的十字路口交通灯控制系统设计论文

基于PLC的十字路口交通灯控制系统设计

摘要

交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。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，在现代工业中的作用更加突出。

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。

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”信号灯进行精确的控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多的将PLC应用于交通灯系统中。同时有些还引入触摸屏模拟十字路口红绿灯闪亮及车辆通行，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：交通灯；PLC；程序；设计

目 录

摘要 ...................................................................... I 引言 ...................................................................... 1 1. 可编程控制器 ........................................................... 2 1.1 概述 ................................................................ 2 1.2 可编程控制器的简介 .................................................. 2 1.2.1 PLC的特点 ......................................................... 2 1.2.2 PLC的应用 ...................................................... 3 1.2.3 PLC的分类 ...................................................... 4 1.2.4 PLC的结构 ...................................................... 4 1.2.5 PLC的工作原理 .................................................. 4 1.2.6 PLC编程语言 ..................................................... 5 1.2.7 PLC的基本指令 ..................................................... 6 2. 设计的主要内容 ........................................................ 11 3. PLC控制系统设计概要 .................................. 错误！未定义书签。 3.1 设计的基本原则和内容 ............................................... 12 3.2 设计的步骤和实现过程 ............................................... 12 4交通信号灯控制系统的硬件设计 ........................................... 16 4.1交通灯毕业设计论文编程器件 ......................................... 16 4.2交通信号灯的控制要求 ............................................... 16 4.3 交通信号灯的控制时序 ............................................... 17 4.4 PLC硬件控制电路的设计 .............................................. 18 4.4.1 PLC的选型 ...................................................... 18 4.3.2 I/O配置表 ...................................................... 18 4.3.3 PLC控制电路接线图 .............................................. 19 5 交通信号灯控制系统的程序设计 ........................................... 21 5.1 STEP7编程软件的概述 ................................................ 21 5.2 交通信号灯程序设计过程 ............................................. 21 5.2.1 PLC的状态转移 .................................................. 21 5.2.2 交通信号灯程序设计步骤 ......................................... 22 5.3 交通信号灯的PLC程序 ............................................... 23 结论 ..................................................................... 26 致谢 ..................................................................... 27 参考文献 ................................................................. 27

引言

交通灯控制的改造，将把PLC控制技术应用到改造方案中去，从而更好的疏导交通。本文对PLC控制交通灯的工作过程作了详细阐述，论述了采用PLC控制交通灯的优越性交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。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，在现代工业中的作用更加突出。

1. 可编程控制器

1.1 概述

可编程控制器（Programmable 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。

1.2 可编程控制器的简介

1.2.1 PLC的特点

（1）可靠性高，抗干扰能力强；

继电接触器控制系统虽具有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触头，使设备连线复杂，由于器件的老化、脱焊、触头的抖动及触头在开闭时受电弧的损害大大降低了系统的可靠性。传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/10--1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。

而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，大部分继电器和复杂的连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高。 （2） 通用性高，使用方便；

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 （3）程序设计简单，易学，易懂；

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

（4）采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便；