毕 业 文（设计）
文 题 目 智交通灯设计
(英 文) the design of intelligent traffic lights
学 院：
专 业： 车辆工程
姓 名：
学 号：
指导教师：
2015年 月 日
摘
PLC编程序控制器微处理器基础综合计算机技术动控制技术通讯技术发展种新型工业控制装置具结构简单编程方便性高等优点已广泛工业程位置动控制中统计编程控制器工业动化装置中应种设备专家认编程控制器成工业控制手段重基础设备PLC机器CADCAM成工业生产三支柱PLC具环境适应性强特性时部定时器资源十分丰富目前普遍渐进式信号灯进行精确控制特岔路口控制方便实现现越越PLC应交通灯系统中时PLC身具通讯联网功条道路信号灯组成局域网进行统调度理缩短车辆通行等候时间实现科学化理
关键字：交通灯 PLC 通讯 科学理 渐进式交通灯 梯形图
Abstract
The programmable preface in PLC controller is a kind of new industry controls the deviceit regard microprocessor as the foundation synthesizing the calculator technique automatic control technique to develop with the communication technique It has the construction simple the plait distance is convenient high etc in dependable advantage already extensive used for the industry process with the automatic control of the position insideAccording to the covariance the programmable controller is a kind of equipments that industry automate to equip the inside the application at mostThe expert thinks the programmable controller will become the main means that aftertime industry control with the one of the important foundation equipmentses the PLC robot CAD CAM will become three major of pillar that industry produceBecause the PLC has to the strong characteristic in adaptability in environment in usage its inner part settles at the same time the machine resources is abundant very can to current widespread usage of enter the type gradually the signal beacon proceeds the precision controls special the oscular control in a many branch roads can realizes expedientlySo that is applied the PLC more and more now in transportation light system insideAt the same time PLC still ha
ve the communication internet function constitute the same of the signal beacon on the road a the bureau area net proceeds to unify to adjust a management can shorten the vehicle go through waiting time realizing scientific management
Keywords The transportation light PLC Communicationscientific
managemententer the type gradually
目 录
第章 绪···························································1
11 引言································································1
12 智交通灯国外发展状况·········································1
13 课题研究容·············································2
第二章 PLC功介绍··············································4
21 PLC基概念基结构·········································4
22 PLC特点应领域··············································6
23 PLC工作原理·····················································7
24PLC性指标软件体统
········································ 9
第三章 基PLC智交通灯控制系统设计·················12
31 PLC型号选定行性分析····································12
32 光电计数器选型·················································12
33光电计数器铺设·················································13
34设计思路···························································14
35 IO址分配····················································17
36交通灯种情况时序分析········································18
37程序设计······················································19
38运行调试························································30
第四章 总结展··················································31
参考文献································································32
致谢······································································33
第章 绪
11 引言
目前国许中城市交通压力非常部分交通路口信号灯工作时间合理交通违章肇事记录确切改善提高现交通系统工作效率加强交通路口信号灯控制安全状况监控非常重
交通灯控制系统发展着悠久历史伴着类工业文明发展汽车种交通工具呈现出片欣欣荣景象种交通工具量出行更加方便交通压力越越路口交通指挥系统需求量增加早1868年全世界第台煤气红绿两色明灯英国工程师纳伊特安装伦敦威斯特敏斯特街口控制车辆通行久种交通灯便消身匿迹原场爆炸事盗1914年左右交通灯重新出现美国克利夫兰制造款电力驱动交通灯安装纽约芝加哥等种交通灯概念已现致相1926年动化控制交通灯利现代城市交通奠定基础1968年联合国道路交通道路标志信号协定交通灯种意义做出明确规定绿灯行绿灯车道车辆直行左拐右拐果前面禁止标志外左右拐弯车辆必须直行车辆行先行红灯停红灯车道车辆准超行道黄灯等等黄灯车道车辆必须减速车辆已十分接停车线安全停车时进入交叉路口交通灯缓解交通压力城市拥堵显现定程度缓解出行现状改善着济飞速发展汽车拥量断升传统交通灯系统已越越满足交通压力需求样背景次文设计务设计款根路面车流量变化进调整交通灯读秒时间交通灯系统改善路面交通压力时节约交通资源
12智交通灯国外发展状况
智交通系统发展早追溯20世纪七八十年代系列车辆导流系统新技术开发应1991年美国通面交通效率法（ISTEA）俗称冰茶法案美国IVHS研究开始进入宏观运作阶段1994年美国IVHS更名ITS欧洲日等相继加入行列30
年发展美国欧洲日成世界ITS研究三基
美国世界ITS开发领域发展快国家世纪80年代开始先开展智汽车技术相关PATH IVIVIICVHAS等国家项目1995年3月美国交通部正出版国家智交通系统项目规划明确规定智交通系统7领域29户服务功目前7领域包括：出行交通关系系统出行需求理系统公交通运营系统商车辆运营系统电子收费系统应急理系统先进车辆控制安全系统
日世纪90年代初制定力发展智交通系统国家爱战略中智汽车作鞥交通重组成部分深入研究日政府导先进安全汽车ASV项目已2000年取初步实化成果
国ITS 发展起步较晚70年代国外引进消化项目进行ITS类ITS基础项目研究应70年代中80年代初进行城市交通信号控制试验研究80年代中90年代初城市引进消化城市交通信号控制系统实现（高速）公路监控系统高等级公路电子收费系统路边信息服务系统90年代中开始研究部门ITS发展战略GISGPSEDI交通中应等重视交通信息网络建设公路桥梁理基础数库道路交通量气象数采集等年努力已取明显进展
13 课题研究容
次设计容传统交通灯基础通PLC进行编程设计出款够根车流量变化智化调整交通灯读秒时间交通灯控制系统实现预期目初期设想十字路口东西南北方安装光电计数器统计路口车流量数输入计算机中央控制系统数进行分析根预先设定参数智化判断交通路口拥堵情况通PLC控制系统适调整红绿灯读秒时间基础交通灯路口遇特殊车辆者紧急情况该系统切换工控制模式实现强通控制保证路面交通正常运行系统仅成低维护方便程度缓解交通压力节约交通资源
设计设计利PLC实现十字路口交通灯控制监控通交通中心机根具体城市路口需控制十字路口PLC控制十字路口交通灯变化路口
安全状况进行监控监控机动车否违章否肇事记录结果存储传处理
设计位机采PC机通安装十字路口监控设备移动电子监控设备十字路口安全状况进行监控位机采德国西门子S7200系列CPU226做机配扩展模块EM222设计中采S7200编程软件进行编程采序功图梯形图相结合方法设计程序实现城市十字路口合理控制监控
第二章 PLC功介绍
21 PLC基概念基结构
211 PLC基概念
PLC问世时间长发展迅速生产发展标准化美国电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufactory Association）四年调查工作1984年首先正式命名PC（Programmable Controller）PC作定义：
PC数字式电子装置编程序记忆体储存指令执行诸逻辑序计时计数演算等功通数字类似输入输出模块控制种机械工作程序部数字电子计算机事执行PC功着视PC包括鼓式类似机械式序控制器
国际电工委员会(IEC)先颁布PLC标准草案第稿第二稿1987年2月通定义：
编程控制器种数字运算操作电子系统专工业环境应设计采类编程存储器部存储程序执行逻辑运算序控制定时计数算术操作等面户指令通数字模拟式输入输出控制种类型机械生产程编程控制器关外部设备易工业控制系统联成整体易扩充功原设计
总编程控制器台计算机专工业环境应设计制造计算机具丰富输入输出接口具较强驱动力编程控制器产品针某具体工业应实际应时硬件需根实际需进行选配置软件需根控制求进行设计编制
212 PLC基结构
1中央处理器（CPU）
CPUPLC核心部件CPU模块PLC中相脑心脏整PLC控制系统神中枢功：
⑴ 接受储存户程序数
⑵ 扫描现场设备数状态存入数区
⑶ 检测诊断电源PLC部电路工作状态程序中语法错误
⑷ 存储器中逐条读取户程序指令解释开启关闭相关控制电路完成相关逻辑运算算术运算
⑸ 根数处理结果刷新相关标识位状态输出状态寄存器表容实现输出控制制表印数通信等功
PLC中采CPU般三类：通处理器单片机芯片微处理器中中型PLC般采微处理器单片机型PLC采高速位片式处理器档次越高PLC位次越运行速度越快功会更强
2存储器
存储器般分两种：系统存储器户存储器系统存储器存储系统程序厂家开发固化户更改PLC系统程序理运行户存储器中存放户程序运行需资源IO寄存器值作条件决定着存储器中程序执行完成复杂控制功常存储器类型CMOS RAMEPROMEEPROM系统程序理PLC系统户直接存储PLC产品中说存储类型容量指户程序存储器言PLC中配户存储器容量较差型8K型达256K
3输入输出（IO）模块
输入模块输出模块简称IO模块联系外部设备CPU模块桥梁PLC外功通种IO接口模块外界联系IO点数确定模块规格数量IO模块少数受CPU理基配置力受底板机架槽数限制IO模块集成PLCIO电路输入暂存器反映输入信号状态输出点反映输出锁存器状态输入模块接收采集输入信号输出模块送出PLC运算出控制信息通机外执行机构完成工业现场类控制PLC重IO模块常见数字IO模块模拟量IO模块快速响应模块高速计数模块PID控制模块等
4电源
PLC配开关式稳压电源外部供电电源转换成供PLC部CPU存储器IO接口等电路工作需直流电源PLCAC 220V电源DC 24V电源部开关电源模块提供等级直流电源型PLC输入电路外部电子传感器（例接开关）提供DC 24V电源驱动PLC负载直流电源般户提供型PLC电源CPU单元合体中型PLC专门外部电源部件驱动PLC负载直流电源般户提供防止PLC部重数丢失PLC带锂电池作备电源
5编程器
编程器生成户程序般分手持式编程器图形编程器手持式编程器直接输入编辑梯形图输入编辑指令表程序做指令编辑器体积价格便宜般型PLC编程者现场调试维护图形编程器指令语句进行编程梯形图编程联机编程脱机编程操作方便功强
现PLC计算机作编程工具计算机直接生成编辑梯形图指令表实现转换重种程序存盘者印通网络远程传送
6外部设备
PLC包含外部设备合适磁带机印机EPROM写入器等
编程器
IO
扩展
单元
印机
外
设
接
口
计算机
IO
扩
展
接
口
存储器
系统 户 数
程序 程序
盒式磁带机
条码扫描仪
钮触点
行程开关
指示灯
电磁线圈
电磁阀
输
出
接
口
CPU
输
入
接
口
电源
输出设备
输入设备
图21 PLC基结构
22 PLC特点应领域
221 PLC特点
1高性
（1）IO接口电路均采光电隔离工业现场外电路PLC部电路间电气隔离
（2）输入端均采RC滤波器滤波时间常数般10~20ms
（3）模块均采屏蔽措施防止辐射干扰
（4）采性优
良开关电源
（5）采器件进行严格筛选
（6）良诊断功旦电源软硬件发生异常情况CPU立采效措施防止障扩
（7）型PLC采双CPU构成冗余系统三CPU构成表决系统性更进步提高
2丰富IO接口模块
PLC针工业现场信号：交流直流开关量模拟量电压电流脉电位 强电弱电等相应IO模块工业现场器件设备：钮行程开关接开关传感器变送器电磁线圈控制阀等直接连接
外提高操作性种机话接口模块 组成工业局部网络种通讯联网接口模块等等
3采模块化结构
适应种工业控制需单元式型PLC外绝数PLC均采模块化结构PLC部件包括CPU电源IO等均采模块化设计机架电缆模块连接起系统规模功根户需行组合
4编程简单易学
PLC编程采类似继电器控制线路梯形图形式者说需具备计算机专门知识容易般工程技术员理解掌握
5安装简单维修方便
PLC需专门机房种工业环境直接运行时需现场种设备PLC相应IO端相连接投入运行种模块均运行障指示装置便户解运行情况查找障
采模块化结构旦某模块发生障户通更换模块方法系统迅速恢复运行
222 PLC应领域
1开关量逻辑控制取代传统继电器仅控制单台设备控制机群动化流水线应广泛领域
2模拟量程控制温度压力流量液位等模拟量进行控制位置控制速度控制程控制等
3运动控制PLC圆周运动者直线运动控制驱动步进电机者伺服电机PLC广泛应机械机床机器等
4数处理进行数学运算数传输转换排序查表等系列操作通通信设备传输设备
5通信联网通双绞线者轴电缆等实现PLCPLC间者PLC计算机间信息交换易建立工厂动化办公网络
23 PLC工作原理
CPU断执行户程序务语句程称扫描扫描周期包括输入执行处理诊断输出等程程运行时循环复断行程图22示
PLC软件系统硬件系统两部分组成硬件系统满足求软件系统已编制情况会断执行软件系统预设指令代码扫描周期户程序概念扫描周期包括户程序户程序执行扫描周期继续程包含户程序输入输出三方面
1诊断测试扫描PLC监视程仅保障设备实时反映障时间监视器完成种监视扫描周期开始时PLC中硬件计时器会动更新户根需修改WDT数值100200设计员通标志位处理错误结果
2网络进行通信扫描型网络PLC网络扫描程型PLC没种扫描程PLCPLC间PLC计算机间通网络宽带进行通信
3户程序扫描机器正常运行该扫描程会移植存户通软件根需目控制程扫描程时间户程序长短着密切关系
4读输入写输出扫描样机器正常运行程贯穿整扫描程该程样控果CPU处理程序输入点读取直接送输出点通计算机部输入映寄存器输出映寄存器输入映寄存器控制输入值输出映寄存器保存运算结果扫描程中输入点状态会入输入映寄存器样输出映寄存器指会入相应输出点未满足现场施工运作求PLC支持IO接口受户控制特点户锁定者开锁IO接口锁定
IO接口扫描程便运行程处效节约IO端口扫描时间提高效率
读输入阶段CPU输入端子进行扫描通输入电路输入点状态锁入输入映寄存器中紧接着转入户程序执行阶段CPU先左右先序条指令进行扫描PLC执行户程序时会事先参考输入映寄存器输出映寄存器结果传送输出映寄存器中程序执行时算输入子端变化工作周期输入寄存器会改变会周期读入样输出锁存器会锁定输出映寄存器通输出电路结果会输出
述分析出循环扫描特点：
⑴ 扫描程周复始进行读输入写输出户程序否执行控
⑵ 输入映寄存器容设备驱动程序执行程中工作周期输入映寄存器值保持变CPU采集中输入控制思想输入映积存值控制程序执行
⑶ 程序执行完输出映寄存器值决定扫描周期输出值程序执行阶段输出映寄存器值作控制程序执行条件时程序修改存储中间结果扫描周期输出结果时修改会影响输出锁存器现输出值输入映寄存器完全
⑷ 输出单元次修改次序会造成执行结果输出映寄存器值作程序执行条件程序扫描周期集中输出结果编程序关次修改决定周期输出值编程员注意问题
电路扫描阶段会造成输入输出延迟PLC缺点PLC厂家缩延迟采取措施编程员应型号PLC延迟时间长短清楚进行PLC选型时重指标
24 PLC性指标软件系统
241 PLC性指标
1编程语言指令功PLC常编程语言梯形图语言表流程图等特定厂家生产PLC编程语言PLC种语言编程移植性较PLC指令条数综合性指标够反映出该PLC功强弱
2IO点数IO点数指系统接入输出总数量通常IO点总数表示IO开关量IO通道数表示模拟量
3户程序储存容量户程序储存容量指存放户程序储存器容量字节K表示般逻辑操作指令条指令占字节计时计数位移等占两字节数操作通常占2~4字节
4扫描速度指执行1024条基指令时
5部寄存器配置容量辅助继电器计时器计数器移位寄存器特殊继电器等做部寄存器部寄存器存放种数部寄存器少直接影响户编程灵活方便
6功例输入输出方式特殊功模块诊断功通信联网功高数计数远程IO力监控功等
242 PLC软件系统
PLC硬件系统软件系统相辅相成骨骼血肉样骨骼支撑整身躯硬性指标没骨骼说起血肉正常活动必须PLC软件系统分系统程序户程序
1系统程序
系统程序PLC生产厂家提供固化EPROM中户直接读取系统程序理程序编译程序标准程序三部分组成理程序PLC输入输出运算等操作时间序理规定数程序存放址编译程序程序语言翻译成机器语言程序标准模块程序独立程序模块组成程序模块完成种独立功根完成组选择功模块
2户程序
户程序指根工作求户PLC程序语言编制应程序实现种控制求型PLC简单整程序分段序编制型PLC户程序复杂简化户编程难度户程序划分程序模块通模块组合组成完整户程序
户程序模块：
⑴ 组织模块控制程序运行方式组织模块组织关系
⑵ 程序模块电气控制求控制容划分程序段
⑶ 功模块描述特定功程序模块PLC超出传统序逻辑计时计数等功
⑷ 步进模块步进序操作
⑸ 数模块存放数固定数者变数类似寄存器
第三章 基PLC智交通灯控制系统设计
31 PLC型号选定行性分析
设计拟采三菱FX2―64MR―001型PLC型号PLC家族中先进PLC具显著特点：范围包容标准特点程式执行更快全面补充通信功适合世界国家电源满足单需量特殊功模块选定程中着广泛选定范围方面参数：IO总数64输入数目32输出数目32型号漏型采24V400mA直流电源优良快速断开端子块接着线缆更换单元远程维护功远处编程软件通调制解调器通信监测载卸载程序数PLC相PLC价格便宜功齐全着速度逻辑定位等优越处安装简单维修方便设计中十字路口东西南北四方光点计数器统计通车子辆数加启动开关停止开关总需6输入接口东西南北方红绿黄灯起总交通信号灯12需12输出接口选择三菱FX2―64MR―001型PLC完全够满足求
32光电计数器选型
321光电计数器原理
光电计数器通光感应器物理信号转变电信号进进行数统计种器械现市面观点感应器种类繁基原理图：
数字显示
信号处理
信号采集
信号产生
图31 光电计数器基原理
信号产生：发光二极电信号转化成光信号电流时会发出光
信号采集：发光二极PN节处通壳玻璃窗口够接受外部光源光信号转变成电信号
信号处理：信号进行放整形
数字显示：通十进制计数芯片电信号转变成读数字
光电计数器电路图：
图32 光电计数器电路图
322光电计数器选择
普通光电开关市面种类繁价格便宜基设计光电计数器求较高求光电计数器种气象条件均保持良运行状态寿命长需常更换参考市面种光电计数器性指标相济性情况设计拟采乐清市柳市普邦接开关厂生产NI35CP40FZ3X2型号光电开关该开关采常接触检测解决方案接传感器电感型通电磁波感应传感器检测面附金属物体该铲采专IC抗干扰力强检测距离普通产品152倍该产品抗噪力强漏电流06mA残留电压35V接开关电缆接部位采强化电缆弯曲度寿命般开关9倍该开关部置压流反接保护电路
图33 NI35CP40FZ3X2型光电开关
33光电计数器铺设
通路面车流量长期观测数行分析终组成员讨出光电计数器安装距离十字路口30米出较合适通光电计数器计数统计出路口红灯时光电计数器十字路口交叉口处段范围车辆数进完成数统计工作十字路口情况光电计数器铺设状况图：
图34 十字路口光电计数器铺设情况
34设计思路
正常时序时：交通灯控制系统控制求
1启动开关控制信号起动开关接通时信号系统开始工作先南北红灯亮东西绿灯亮信号灯熄灭关闭启动开关
2南北绿灯东西绿灯时亮果时亮信号系统应该停止运行报警
3南北红灯亮维持25S南北红灯亮时东西绿灯亮东西绿灯持续亮20S20S时东西绿灯闪烁3S熄灭东西绿灯熄灭时东西黄灯亮2S熄灭2S时东西黄灯熄时东西红灯亮时南北红灯熄灭南北绿灯亮
4东西红灯亮维持30S南北绿灯亮25S然南北绿灯闪烁3S熄灭时南北绿灯熄灭时候南北黄灯亮2S熄灭时南北红灯东西绿灯
5周复始
设计思路流程图：
较南北东西车流量
南北方绿灯东西方红灯持续30秒
开始
南北绿灯闪烁3秒变黄灯黄灯持续2秒东西红灯
南北车流量
东西车流量
南北红灯东西绿灯计数器清零持续30秒
南北车流量
东西
较南北东西车流量
南北绿灯东西红灯持续30秒
车流量
循环较
南北车流量
南北绿灯闪烁3秒变黄灯黄灯持续2秒东西红灯
东西出流量
南北红灯东西绿灯计数器清零持续30秒
南北车流量
东西车流
循环较
南北绿灯闪烁3秒变黄灯黄灯持续2秒东西红灯
南北红灯东西绿灯计数器清零持续30秒
循环较
南北绿灯东西红灯持续30秒
量
图35设计流程图
启动开关开时南北方绿灯亮东西方红灯亮南北方绿灯东西方红灯亮程中东西南北方计数器持续计数30s南北方计数器读数相加数N1东西方计数器读数相加数D1南北方数N1东西方数D1进行较N1＞＝D1南北方绿灯继续持续30s东西方红灯继续持续30s程中计数器30s基础持续累加30s南北方计数器读数相加数N2东西方计数器读数相加读数D2南北方数N2东西方数D2行较N2＞＝D2南北方绿继续持续30s东西方红灯继续持续30s30s南北方绿灯闪烁3s3s绿灯变黄灯程中东西方然保持红灯持续时间5s5s南北方动变红灯东西方动变绿灯东西南北四方计数器清零东西方绿灯持续30s南北方红灯持续30s30s东西方车流量南北方车流量进行较较结果循环复面第次较程中南北方车流量东西方车流量N1＜D1南北方绿灯闪烁3s3s南北方绿灯变黄灯黄灯持续时间2s时东西方红灯持续5s5s南北方黄灯变红灯东西方红灯变绿灯东西南北方计数器清零30s继续较南北方东西方车流量较结果循环复面第二次较结果第次较结果相似次循环复较南北方车流量东西方车流量程中保持车流量方通行时间量长方持续通行总时间长95s方通行短时间短35秒方绿灯变红灯程中绿灯必须持续闪烁3s黄灯必须持续2s绿灯没变计数器读数应该前30s基础相加绿灯变红灯次东西南北方计数器读数应该清次零里时间技术限制没具体讨行道计数方式南北行道通行时间南北方车道通行时间致相东西方行道东西方车道通行时间具致性实际通计数器统计行道流量更加精确计算通道通行时间里涉计算相复杂实现成较高设计中尚做考虑基现城市车流量越越城市越越拥堵设计中考虑城市路口车流量数统起中央计算机统分析调控路口读秒时间样缓解交通压力效果坑定会更加明显项计划投资肯定巨仅仅提思路希城市
规划中
35 IO址分配
图36 IO址分配
设计程中东西南北方红绿黄三交通信号灯交通信号灯总数12输出端口必须12东西南北方光电计数器加启动钮停止钮输入端口必须6设计采三菱FX2―64MR―001型PLC图示该接线输入采220V交流输出采12V直流端口分配：
输入设备
输入点接口
输出设备
输出点接口
启动钮
X0
南北方绿灯（2）
Y1
北方计数器输入
X1
南北方黄灯（2）
Y2
南方计数器输入
X2
南北方红灯（2）
Y3
西方计数器输入
X3
东西方绿灯（2）
Y4
东方计数器输入
X4
东西方黄灯（2）
Y5
停止钮
X5
东西方红灯（2）
Y6
36交通灯种情况时序分析
根面设计知道次方绿灯持续30s方红灯持续30s会行次判断判断结果两种30s会进行次判断判断结果两种第种情况第二种情况间着递进关系分析出总情况三种：
1开始时南北方绿灯东西方红灯30s南北方绿灯闪烁变黄灯接着变红灯东西方变绿灯
2开始时南北方绿灯东西方红灯30s南北方然绿灯东西方然红灯30s南北方绿灯开始闪烁接着变黄灯变红灯东西方变绿灯
3开始时南北方绿灯东西方红灯进30s南北方然绿灯东西方然红灯30s南北方绿灯东西方红灯第三30s南北方绿灯开始闪烁接着变黄灯变红灯东西方红灯变绿灯
分析三次情况间着高度相似性次情况次间着定联系程序循环执行根较结果交通灯读秒时间进行智控制效控制十字路口车流量现第二种情况交通灯行时序分析分析结果：
图37 交通灯路口时序情况
37 程序设计
程序设计程中种计时器计数器输入输出继电器辅助继电器寄存器等提前原件符号应意义先出：
X0 启动钮 X1 北方输入
X2 南方输入 X3 西方输入
X4 东方输入 X5 停止钮
Y1 南北方绿灯 Y2 南北方黄灯
Y3 南北方红灯 Y4 东西方绿灯
Y5 东西方黄灯 Y6 东西方红灯
M100 启动记忆辅助继电器
M10M11M12 较辅助继电器
M20M21M22较辅助继电器
T0南北红灯定时 T1东西红灯定时
T2东西绿灯光 T3东西绿灯闪烁
T4东西黄灯定时 T5南北绿灯光
T6南北绿灯闪烁 T7南北黄灯定时
具体程序设计图：
图38 梯形图
图39 梯形图
图310 梯形图
图311 梯形图
图312 梯形图
图313 梯形图
图314 梯形图
图315 梯形图
图316 梯形图
图317 梯形图
图318 梯形图
图319 梯形图
图320 梯形图
运行程序语句表：
0 LD X000
1 OR M100
2 ANI X005
3 OUT M100
4 LD M100
5 ANI T1
6 OUT T0 K300
9 LD T0
10 OUT T1 K300
13 LD M100
14 ANI T0
15 OUT T2 K250
18 LD T2
19 OUT T3 K30
22 LD T3
23 OUT T4 K20
26 LD T0
27 OUT T5 K250
30 LD T5
31 OUT T6 K30
34 LD T6
35 OUT T7 K30
38 LD M100
39 ANI T5
40 OUT Y001
41 LD M100
42 ANI T1
43 OUT Y001
44 LD T1
45 CALL P10
48 LD T1
49 CMP D5 D6 M10
56 MPS
57 LD M10
58 OR M11
59 ANB
60 OUT M1
61 MPP
62 AND M12
63 OUT M2
64 LD M1
65 OR Y001
66 ANI T5
67 OUT Y001
68 LD M1
69 OR Y006
70 ANI T1
71 OUT Y006
72 LD T5
73 CALL P10
76 LD T5
77 CMP D5 D6 M20
84 MPS
85 LD M20
86 OR M21
87 ANB
88 OUT M3
89 MPP
90 AND M22
91 OUT M4
92 LD M3
93 ORI Y001
94 ANI T5
95 OUT Y001
96 LD M3
97 OR Y006
98 ANI T1
99 OUT Y006
100 LD T5
101 ANI T3
102 AND T10
103 OUT Y001
104 LD T3
105 ANI T4
106 OUT Y002
107 LD T4
108 OR Y003
109 ANI T0
110 OUT Y001
111 LD T4
112 OR Y004
113 ANI T2
114 OUT Y004
115 LD T4
116 CALL P11
119 LD M4
120 OR Y001
121 ANI T6
122 AND T10
123 OUT Y001
124 LD T6
125 ANI T7
126 OUT Y002
127 LD T7
128 OR Y003
129 ANI T0
130 OUT Y003
131 LD T7
132 OR Y004
133 ANI T2
134 OUT Y004
135 LD T7
136 CALL P11
139 LD M2
140 OR Y001
141 ANI T6
142 AND T10
143 OUT Y001
144 LD T6
145 ANI T7
146 OUT Y002
147 LD T7
148 OR Y003
149 ANI T0
150 OUT Y003
151 LD T7
152 ANI T2
153 OUT Y004
154 LD T7
155 CALL P11
158 LD T7
159 ANI T11
160 OUT T10 K5
163 LD T10
164 OUT T11 K5
167 FEND
168 P10
169 LDP X000
171 MOV K0 D1
176 MOV K0 D2
181 MOV K0 D3
186 MOV K0 D4
191 LD X001
192 INCP D1
195 LD X002
196 INCP D2
199 LD X003
200 INCP D3
203 LD X004
204 INCP D4
207 LD T1
208 ADD D1 D2 D5
215 LD T1
216 ADD D3 D4 D6
223 P11
224 LD T7
225 RST D1
228 RST D2
231 RST D3
234 RST D4
237 END
238
次程序设计程中需考虑问题第关交通信号灯间联锁互锁例南北方绿灯东西方红灯应该联锁关系假设南北方绿灯亮东西方红灯必须亮南北方绿灯东西方绿时亮假设南北方绿灯闪烁接南北方黄灯必须亮南北方绿灯南北方黄灯应该联锁关系相东西方南北方应该相联锁关系第二应该关子程序调问题程序中许部分相例第次较第二次较南北绿灯闪烁3s3s南北绿灯变黄灯黄灯持续2s变红灯计数器清零东西方变绿灯情况程序编制程中会考虑程序模块化直接调外例子第次较第二次较程中牵涉寄存器调问题样程序模块化直接调第三关计数器清零问题边灯绿灯变黄灯变红灯程中计数器应该清零前时间
计数器应该累计计数
38 运行调试
系统第次三菱软件编程系统中模拟运行时没达预期设计效果组讨分析数程序结构做出适调整调整次运行时系统基够模拟十字路口交通灯运行状态输入十字路口车流量模拟信号系统够做出预期设计反映够根十字路口车流量情况适调整交通信号灯读秒时间
第四章 设 计 总 结
设计接尾声针设计设计初衷设计程许许值反思注意方设计设计初衷设计出款现般普通交通灯控制系统智交通灯控制系统现普通交通灯控制系统设计思路预先工设置参数基础循环交换南北两方交通灯读秒时间读秒时间固定读秒周期固定重根路面车流量智调整红绿灯读秒时间
设计立足基交通灯设计思路基交通灯控制系统稍作改变实现交通智控制控制系统通铺设交通路口光电计数器够实时读取路面查流量信息通控制系统加分析够智调整交通信号灯读秒时间设计设计思路通交通控制时间加细分分段进行较时间段通光电计数器输入数实时较南北两车道车流量根较结果选择通行时间种设计处仅够效缓解路面交通压力控制车流量节约量交通资源做交通资源合理利
设计够定程度缓解交通压力设计存定缺陷例果交通路口车流量数集中起做数享根交通路口数智控制交通灯样话缓解车流量效果会更加明显效果会更加智化程度会更高时设计通光电计数器统计车辆数进进行较果统计出出流量进行较会更加接实际情况控制效果会更样话设计难度会增加里设计时间原做讨
组根设计相关硬件求约估算施工成现交通灯控制系统相设计控制成算高前控制成相差设计思路原交通控制灯基础改进系统维护操作较方便必进行特殊培训指导
参 考 文 献
[1] 彭树生PLC单片机原理应机械工业出版社200211
[2] 王晓军编程控制器原理应化学工业出版社201094
[3] 杜荔编微机原理接口清华学出版社201131
[4] 曹克澄单片机原理应第二版机械工业出版社200911
[5] 龚捷接口技术化学工业出版社200911
[6] 韩九强传感器检测技术清华学出版社201091
[7] 泉城市交通信号控制基础冶金工业出版社201111
[8] 周蔚吾道路交通信号灯控制设置技术手册知识产权出版社200911
[9] 高钦编程控制器应技术设计民邮电出版社200471
[10] 路林吉PLC应开发技术工程实践民邮电出版社200948
[11] 陈立定电气控制编程控制器华南理工学版社20062
[12] 衍庆编程控制器原理应技巧第二版化学工业出版社200311
[13] 廖常初编程控制器编程方法应重庆学出版社200121
[14] 廖常初PLC梯形图程序设计方法技巧电工技术出版社20049
[15] 廖常初PLC梯形图书许控制设计法序功图电子技术杂志2001第11期
[16] 廖常初PLC梯形图序控制设计法电子技术杂志2001第10期
[17] 吴建强编程控制器原理应哈尔滨工业学出版社2011712
[18] 邱公伟编程网络通讯应清华学出版社20003
[19] 郑凤翼轻松解读三菱FX2N系列PLC原理应机械工业出版社201110
致 谢
历3月分析设计组讨种样方案终款基PLC智交通灯控制系统设计总算尘埃落定回首3月点点滴滴许许感受涌心头刚开始时候遇问题里特感谢导师XX老师徐老师早期准备工作期方案选定具体程序设计极帮助通徐老师早期资料分析次设计整体框架概解构成步设计走基础次XX老师设计程中方案出许许建议改进方案整体程序编程程中整程序知识解XX老师资料极帮助少走许弯路
次历笔宝贵财富次设计学生活段路程设计告毕学生活接尾声回首设计程回首历种种算四年学生活画完整句号许干年次回首日子时候会会心笑
设计者：
日期：2015年 月 日
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文 题 目 智交通灯设计
(英 文) the design of intelligent traffic lights
学 院：
专 业： 车辆工程
姓 名：
学 号：
指导教师：
2015年 月 日
摘
PLC编程序控制器微处理器基础综合计算机技术动控制技术通讯技术发展种新型工业控制装置具结构简单编程方便性高等优点已广泛工业程位置动控制中统计编程控制器工业动化装置中应种设备专家认编程控制器成工业控制手段重基础设备PLC机器CADCAM成工业生产三支柱PLC具环境适应性强特性时部定时器资源十分丰富目前普遍渐进式信号灯进行精确控制特岔路口控制方便实现现越越PLC应交通灯系统中时PLC身具通讯联网功条道路信号灯组成局域网进行统调度理缩短车辆通行等候时间实现科学化理
关键字：交通灯 PLC 通讯 科学理 渐进式交通灯 梯形图
Abstract
The programmable preface in PLC controller is a kind of new industry controls the deviceit regard microprocessor as the foundation synthesizing the calculator technique automatic control technique to develop with the communication technique It has the construction simple the plait distance is convenient high etc in dependable advantage already extensive used for the industry process with the automatic control of the position insideAccording to the covariance the programmable controller is a kind of equipments that industry automate to equip the inside the application at mostThe expert thinks the programmable controller will become the main means that aftertime industry control with the one of the important foundation equipmentses the PLC robot CAD CAM will become three major of pillar that industry produceBecause the PLC has to the strong characteristic in adaptability in environment in usage its inner part settles at the same time the machine resources is abundant very can to current widespread usage of enter the type gradually the signal beacon proceeds the precision controls special the oscular control in a many branch roads can realizes expedientlySo that is applied the PLC more and more now in transportation light system insideAt the same time PLC still ha
ve the communication internet function constitute the same of the signal beacon on the road a the bureau area net proceeds to unify to adjust a management can shorten the vehicle go through waiting time realizing scientific management
Keywords The transportation light PLC Communicationscientific
managemententer the type gradually
目 录
第章 绪···························································1
11 引言································································1
12 智交通灯国外发展状况·········································1
13 课题研究容·············································2
第二章 PLC功介绍··············································4
21 PLC基概念基结构·········································4
22 PLC特点应领域··············································6
23 PLC工作原理·····················································7
24PLC性指标软件体统
········································ 9
第三章 基PLC智交通灯控制系统设计·················12
31 PLC型号选定行性分析····································12
32 光电计数器选型·················································12
33光电计数器铺设·················································13
34设计思路···························································14
35 IO址分配····················································17
36交通灯种情况时序分析········································18
37程序设计······················································19
38运行调试························································30
第四章 总结展··················································31
参考文献································································32
致谢······································································33
第章 绪
11 引言
目前国许中城市交通压力非常部分交通路口信号灯工作时间合理交通违章肇事记录确切改善提高现交通系统工作效率加强交通路口信号灯控制安全状况监控非常重
交通灯控制系统发展着悠久历史伴着类工业文明发展汽车种交通工具呈现出片欣欣荣景象种交通工具量出行更加方便交通压力越越路口交通指挥系统需求量增加早1868年全世界第台煤气红绿两色明灯英国工程师纳伊特安装伦敦威斯特敏斯特街口控制车辆通行久种交通灯便消身匿迹原场爆炸事盗1914年左右交通灯重新出现美国克利夫兰制造款电力驱动交通灯安装纽约芝加哥等种交通灯概念已现致相1926年动化控制交通灯利现代城市交通奠定基础1968年联合国道路交通道路标志信号协定交通灯种意义做出明确规定绿灯行绿灯车道车辆直行左拐右拐果前面禁止标志外左右拐弯车辆必须直行车辆行先行红灯停红灯车道车辆准超行道黄灯等等黄灯车道车辆必须减速车辆已十分接停车线安全停车时进入交叉路口交通灯缓解交通压力城市拥堵显现定程度缓解出行现状改善着济飞速发展汽车拥量断升传统交通灯系统已越越满足交通压力需求样背景次文设计务设计款根路面车流量变化进调整交通灯读秒时间交通灯系统改善路面交通压力时节约交通资源
12智交通灯国外发展状况
智交通系统发展早追溯20世纪七八十年代系列车辆导流系统新技术开发应1991年美国通面交通效率法（ISTEA）俗称冰茶法案美国IVHS研究开始进入宏观运作阶段1994年美国IVHS更名ITS欧洲日等相继加入行列30
年发展美国欧洲日成世界ITS研究三基
美国世界ITS开发领域发展快国家世纪80年代开始先开展智汽车技术相关PATH IVIVIICVHAS等国家项目1995年3月美国交通部正出版国家智交通系统项目规划明确规定智交通系统7领域29户服务功目前7领域包括：出行交通关系系统出行需求理系统公交通运营系统商车辆运营系统电子收费系统应急理系统先进车辆控制安全系统
日世纪90年代初制定力发展智交通系统国家爱战略中智汽车作鞥交通重组成部分深入研究日政府导先进安全汽车ASV项目已2000年取初步实化成果
国ITS 发展起步较晚70年代国外引进消化项目进行ITS类ITS基础项目研究应70年代中80年代初进行城市交通信号控制试验研究80年代中90年代初城市引进消化城市交通信号控制系统实现（高速）公路监控系统高等级公路电子收费系统路边信息服务系统90年代中开始研究部门ITS发展战略GISGPSEDI交通中应等重视交通信息网络建设公路桥梁理基础数库道路交通量气象数采集等年努力已取明显进展
13 课题研究容
次设计容传统交通灯基础通PLC进行编程设计出款够根车流量变化智化调整交通灯读秒时间交通灯控制系统实现预期目初期设想十字路口东西南北方安装光电计数器统计路口车流量数输入计算机中央控制系统数进行分析根预先设定参数智化判断交通路口拥堵情况通PLC控制系统适调整红绿灯读秒时间基础交通灯路口遇特殊车辆者紧急情况该系统切换工控制模式实现强通控制保证路面交通正常运行系统仅成低维护方便程度缓解交通压力节约交通资源
设计设计利PLC实现十字路口交通灯控制监控通交通中心机根具体城市路口需控制十字路口PLC控制十字路口交通灯变化路口
安全状况进行监控监控机动车否违章否肇事记录结果存储传处理
设计位机采PC机通安装十字路口监控设备移动电子监控设备十字路口安全状况进行监控位机采德国西门子S7200系列CPU226做机配扩展模块EM222设计中采S7200编程软件进行编程采序功图梯形图相结合方法设计程序实现城市十字路口合理控制监控
第二章 PLC功介绍
21 PLC基概念基结构
211 PLC基概念
PLC问世时间长发展迅速生产发展标准化美国电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufactory Association）四年调查工作1984年首先正式命名PC（Programmable Controller）PC作定义：
PC数字式电子装置编程序记忆体储存指令执行诸逻辑序计时计数演算等功通数字类似输入输出模块控制种机械工作程序部数字电子计算机事执行PC功着视PC包括鼓式类似机械式序控制器
国际电工委员会(IEC)先颁布PLC标准草案第稿第二稿1987年2月通定义：
编程控制器种数字运算操作电子系统专工业环境应设计采类编程存储器部存储程序执行逻辑运算序控制定时计数算术操作等面户指令通数字模拟式输入输出控制种类型机械生产程编程控制器关外部设备易工业控制系统联成整体易扩充功原设计
总编程控制器台计算机专工业环境应设计制造计算机具丰富输入输出接口具较强驱动力编程控制器产品针某具体工业应实际应时硬件需根实际需进行选配置软件需根控制求进行设计编制
212 PLC基结构
1中央处理器（CPU）
CPUPLC核心部件CPU模块PLC中相脑心脏整PLC控制系统神中枢功：
⑴ 接受储存户程序数
⑵ 扫描现场设备数状态存入数区
⑶ 检测诊断电源PLC部电路工作状态程序中语法错误
⑷ 存储器中逐条读取户程序指令解释开启关闭相关控制电路完成相关逻辑运算算术运算
⑸ 根数处理结果刷新相关标识位状态输出状态寄存器表容实现输出控制制表印数通信等功
PLC中采CPU般三类：通处理器单片机芯片微处理器中中型PLC般采微处理器单片机型PLC采高速位片式处理器档次越高PLC位次越运行速度越快功会更强
2存储器
存储器般分两种：系统存储器户存储器系统存储器存储系统程序厂家开发固化户更改PLC系统程序理运行户存储器中存放户程序运行需资源IO寄存器值作条件决定着存储器中程序执行完成复杂控制功常存储器类型CMOS RAMEPROMEEPROM系统程序理PLC系统户直接存储PLC产品中说存储类型容量指户程序存储器言PLC中配户存储器容量较差型8K型达256K
3输入输出（IO）模块
输入模块输出模块简称IO模块联系外部设备CPU模块桥梁PLC外功通种IO接口模块外界联系IO点数确定模块规格数量IO模块少数受CPU理基配置力受底板机架槽数限制IO模块集成PLCIO电路输入暂存器反映输入信号状态输出点反映输出锁存器状态输入模块接收采集输入信号输出模块送出PLC运算出控制信息通机外执行机构完成工业现场类控制PLC重IO模块常见数字IO模块模拟量IO模块快速响应模块高速计数模块PID控制模块等
4电源
PLC配开关式稳压电源外部供电电源转换成供PLC部CPU存储器IO接口等电路工作需直流电源PLCAC 220V电源DC 24V电源部开关电源模块提供等级直流电源型PLC输入电路外部电子传感器（例接开关）提供DC 24V电源驱动PLC负载直流电源般户提供型PLC电源CPU单元合体中型PLC专门外部电源部件驱动PLC负载直流电源般户提供防止PLC部重数丢失PLC带锂电池作备电源
5编程器
编程器生成户程序般分手持式编程器图形编程器手持式编程器直接输入编辑梯形图输入编辑指令表程序做指令编辑器体积价格便宜般型PLC编程者现场调试维护图形编程器指令语句进行编程梯形图编程联机编程脱机编程操作方便功强
现PLC计算机作编程工具计算机直接生成编辑梯形图指令表实现转换重种程序存盘者印通网络远程传送
6外部设备
PLC包含外部设备合适磁带机印机EPROM写入器等
编程器
IO
扩展
单元
印机
外
设
接
口
计算机
IO
扩
展
接
口
存储器
系统 户 数
程序 程序
盒式磁带机
条码扫描仪
钮触点
行程开关
指示灯
电磁线圈
电磁阀
输
出
接
口
CPU
输
入
接
口
电源
输出设备
输入设备
图21 PLC基结构
22 PLC特点应领域
221 PLC特点
1高性
（1）IO接口电路均采光电隔离工业现场外电路PLC部电路间电气隔离
（2）输入端均采RC滤波器滤波时间常数般10~20ms
（3）模块均采屏蔽措施防止辐射干扰
（4）采性优
良开关电源
（5）采器件进行严格筛选
（6）良诊断功旦电源软硬件发生异常情况CPU立采效措施防止障扩
（7）型PLC采双CPU构成冗余系统三CPU构成表决系统性更进步提高
2丰富IO接口模块
PLC针工业现场信号：交流直流开关量模拟量电压电流脉电位 强电弱电等相应IO模块工业现场器件设备：钮行程开关接开关传感器变送器电磁线圈控制阀等直接连接
外提高操作性种机话接口模块 组成工业局部网络种通讯联网接口模块等等
3采模块化结构
适应种工业控制需单元式型PLC外绝数PLC均采模块化结构PLC部件包括CPU电源IO等均采模块化设计机架电缆模块连接起系统规模功根户需行组合
4编程简单易学
PLC编程采类似继电器控制线路梯形图形式者说需具备计算机专门知识容易般工程技术员理解掌握
5安装简单维修方便
PLC需专门机房种工业环境直接运行时需现场种设备PLC相应IO端相连接投入运行种模块均运行障指示装置便户解运行情况查找障
采模块化结构旦某模块发生障户通更换模块方法系统迅速恢复运行
222 PLC应领域
1开关量逻辑控制取代传统继电器仅控制单台设备控制机群动化流水线应广泛领域
2模拟量程控制温度压力流量液位等模拟量进行控制位置控制速度控制程控制等
3运动控制PLC圆周运动者直线运动控制驱动步进电机者伺服电机PLC广泛应机械机床机器等
4数处理进行数学运算数传输转换排序查表等系列操作通通信设备传输设备
5通信联网通双绞线者轴电缆等实现PLCPLC间者PLC计算机间信息交换易建立工厂动化办公网络
23 PLC工作原理
CPU断执行户程序务语句程称扫描扫描周期包括输入执行处理诊断输出等程程运行时循环复断行程图22示
PLC软件系统硬件系统两部分组成硬件系统满足求软件系统已编制情况会断执行软件系统预设指令代码扫描周期户程序概念扫描周期包括户程序户程序执行扫描周期继续程包含户程序输入输出三方面
1诊断测试扫描PLC监视程仅保障设备实时反映障时间监视器完成种监视扫描周期开始时PLC中硬件计时器会动更新户根需修改WDT数值100200设计员通标志位处理错误结果
2网络进行通信扫描型网络PLC网络扫描程型PLC没种扫描程PLCPLC间PLC计算机间通网络宽带进行通信
3户程序扫描机器正常运行该扫描程会移植存户通软件根需目控制程扫描程时间户程序长短着密切关系
4读输入写输出扫描样机器正常运行程贯穿整扫描程该程样控果CPU处理程序输入点读取直接送输出点通计算机部输入映寄存器输出映寄存器输入映寄存器控制输入值输出映寄存器保存运算结果扫描程中输入点状态会入输入映寄存器样输出映寄存器指会入相应输出点未满足现场施工运作求PLC支持IO接口受户控制特点户锁定者开锁IO接口锁定
IO接口扫描程便运行程处效节约IO端口扫描时间提高效率
读输入阶段CPU输入端子进行扫描通输入电路输入点状态锁入输入映寄存器中紧接着转入户程序执行阶段CPU先左右先序条指令进行扫描PLC执行户程序时会事先参考输入映寄存器输出映寄存器结果传送输出映寄存器中程序执行时算输入子端变化工作周期输入寄存器会改变会周期读入样输出锁存器会锁定输出映寄存器通输出电路结果会输出
述分析出循环扫描特点：
⑴ 扫描程周复始进行读输入写输出户程序否执行控
⑵ 输入映寄存器容设备驱动程序执行程中工作周期输入映寄存器值保持变CPU采集中输入控制思想输入映积存值控制程序执行
⑶ 程序执行完输出映寄存器值决定扫描周期输出值程序执行阶段输出映寄存器值作控制程序执行条件时程序修改存储中间结果扫描周期输出结果时修改会影响输出锁存器现输出值输入映寄存器完全
⑷ 输出单元次修改次序会造成执行结果输出映寄存器值作程序执行条件程序扫描周期集中输出结果编程序关次修改决定周期输出值编程员注意问题
电路扫描阶段会造成输入输出延迟PLC缺点PLC厂家缩延迟采取措施编程员应型号PLC延迟时间长短清楚进行PLC选型时重指标
24 PLC性指标软件系统
241 PLC性指标
1编程语言指令功PLC常编程语言梯形图语言表流程图等特定厂家生产PLC编程语言PLC种语言编程移植性较PLC指令条数综合性指标够反映出该PLC功强弱
2IO点数IO点数指系统接入输出总数量通常IO点总数表示IO开关量IO通道数表示模拟量
3户程序储存容量户程序储存容量指存放户程序储存器容量字节K表示般逻辑操作指令条指令占字节计时计数位移等占两字节数操作通常占2~4字节
4扫描速度指执行1024条基指令时
5部寄存器配置容量辅助继电器计时器计数器移位寄存器特殊继电器等做部寄存器部寄存器存放种数部寄存器少直接影响户编程灵活方便
6功例输入输出方式特殊功模块诊断功通信联网功高数计数远程IO力监控功等
242 PLC软件系统
PLC硬件系统软件系统相辅相成骨骼血肉样骨骼支撑整身躯硬性指标没骨骼说起血肉正常活动必须PLC软件系统分系统程序户程序
1系统程序
系统程序PLC生产厂家提供固化EPROM中户直接读取系统程序理程序编译程序标准程序三部分组成理程序PLC输入输出运算等操作时间序理规定数程序存放址编译程序程序语言翻译成机器语言程序标准模块程序独立程序模块组成程序模块完成种独立功根完成组选择功模块
2户程序
户程序指根工作求户PLC程序语言编制应程序实现种控制求型PLC简单整程序分段序编制型PLC户程序复杂简化户编程难度户程序划分程序模块通模块组合组成完整户程序
户程序模块：
⑴ 组织模块控制程序运行方式组织模块组织关系
⑵ 程序模块电气控制求控制容划分程序段
⑶ 功模块描述特定功程序模块PLC超出传统序逻辑计时计数等功
⑷ 步进模块步进序操作
⑸ 数模块存放数固定数者变数类似寄存器
第三章 基PLC智交通灯控制系统设计
31 PLC型号选定行性分析
设计拟采三菱FX2―64MR―001型PLC型号PLC家族中先进PLC具显著特点：范围包容标准特点程式执行更快全面补充通信功适合世界国家电源满足单需量特殊功模块选定程中着广泛选定范围方面参数：IO总数64输入数目32输出数目32型号漏型采24V400mA直流电源优良快速断开端子块接着线缆更换单元远程维护功远处编程软件通调制解调器通信监测载卸载程序数PLC相PLC价格便宜功齐全着速度逻辑定位等优越处安装简单维修方便设计中十字路口东西南北四方光点计数器统计通车子辆数加启动开关停止开关总需6输入接口东西南北方红绿黄灯起总交通信号灯12需12输出接口选择三菱FX2―64MR―001型PLC完全够满足求
32光电计数器选型
321光电计数器原理
光电计数器通光感应器物理信号转变电信号进进行数统计种器械现市面观点感应器种类繁基原理图：
数字显示
信号处理
信号采集
信号产生
图31 光电计数器基原理
信号产生：发光二极电信号转化成光信号电流时会发出光
信号采集：发光二极PN节处通壳玻璃窗口够接受外部光源光信号转变成电信号
信号处理：信号进行放整形
数字显示：通十进制计数芯片电信号转变成读数字
光电计数器电路图：
图32 光电计数器电路图
322光电计数器选择
普通光电开关市面种类繁价格便宜基设计光电计数器求较高求光电计数器种气象条件均保持良运行状态寿命长需常更换参考市面种光电计数器性指标相济性情况设计拟采乐清市柳市普邦接开关厂生产NI35CP40FZ3X2型号光电开关该开关采常接触检测解决方案接传感器电感型通电磁波感应传感器检测面附金属物体该铲采专IC抗干扰力强检测距离普通产品152倍该产品抗噪力强漏电流06mA残留电压35V接开关电缆接部位采强化电缆弯曲度寿命般开关9倍该开关部置压流反接保护电路
图33 NI35CP40FZ3X2型光电开关
33光电计数器铺设
通路面车流量长期观测数行分析终组成员讨出光电计数器安装距离十字路口30米出较合适通光电计数器计数统计出路口红灯时光电计数器十字路口交叉口处段范围车辆数进完成数统计工作十字路口情况光电计数器铺设状况图：
图34 十字路口光电计数器铺设情况
34设计思路
正常时序时：交通灯控制系统控制求
1启动开关控制信号起动开关接通时信号系统开始工作先南北红灯亮东西绿灯亮信号灯熄灭关闭启动开关
2南北绿灯东西绿灯时亮果时亮信号系统应该停止运行报警
3南北红灯亮维持25S南北红灯亮时东西绿灯亮东西绿灯持续亮20S20S时东西绿灯闪烁3S熄灭东西绿灯熄灭时东西黄灯亮2S熄灭2S时东西黄灯熄时东西红灯亮时南北红灯熄灭南北绿灯亮
4东西红灯亮维持30S南北绿灯亮25S然南北绿灯闪烁3S熄灭时南北绿灯熄灭时候南北黄灯亮2S熄灭时南北红灯东西绿灯
5周复始
设计思路流程图：
较南北东西车流量
南北方绿灯东西方红灯持续30秒
开始
南北绿灯闪烁3秒变黄灯黄灯持续2秒东西红灯
南北车流量
东西车流量
南北红灯东西绿灯计数器清零持续30秒
南北车流量
东西
较南北东西车流量
南北绿灯东西红灯持续30秒
车流量
循环较
南北车流量
南北绿灯闪烁3秒变黄灯黄灯持续2秒东西红灯
东西出流量
南北红灯东西绿灯计数器清零持续30秒
南北车流量
东西车流
循环较
南北绿灯闪烁3秒变黄灯黄灯持续2秒东西红灯
南北红灯东西绿灯计数器清零持续30秒
循环较
南北绿灯东西红灯持续30秒
量
图35设计流程图
启动开关开时南北方绿灯亮东西方红灯亮南北方绿灯东西方红灯亮程中东西南北方计数器持续计数30s南北方计数器读数相加数N1东西方计数器读数相加数D1南北方数N1东西方数D1进行较N1＞＝D1南北方绿灯继续持续30s东西方红灯继续持续30s程中计数器30s基础持续累加30s南北方计数器读数相加数N2东西方计数器读数相加读数D2南北方数N2东西方数D2行较N2＞＝D2南北方绿继续持续30s东西方红灯继续持续30s30s南北方绿灯闪烁3s3s绿灯变黄灯程中东西方然保持红灯持续时间5s5s南北方动变红灯东西方动变绿灯东西南北四方计数器清零东西方绿灯持续30s南北方红灯持续30s30s东西方车流量南北方车流量进行较较结果循环复面第次较程中南北方车流量东西方车流量N1＜D1南北方绿灯闪烁3s3s南北方绿灯变黄灯黄灯持续时间2s时东西方红灯持续5s5s南北方黄灯变红灯东西方红灯变绿灯东西南北方计数器清零30s继续较南北方东西方车流量较结果循环复面第二次较结果第次较结果相似次循环复较南北方车流量东西方车流量程中保持车流量方通行时间量长方持续通行总时间长95s方通行短时间短35秒方绿灯变红灯程中绿灯必须持续闪烁3s黄灯必须持续2s绿灯没变计数器读数应该前30s基础相加绿灯变红灯次东西南北方计数器读数应该清次零里时间技术限制没具体讨行道计数方式南北行道通行时间南北方车道通行时间致相东西方行道东西方车道通行时间具致性实际通计数器统计行道流量更加精确计算通道通行时间里涉计算相复杂实现成较高设计中尚做考虑基现城市车流量越越城市越越拥堵设计中考虑城市路口车流量数统起中央计算机统分析调控路口读秒时间样缓解交通压力效果坑定会更加明显项计划投资肯定巨仅仅提思路希城市
规划中
35 IO址分配
图36 IO址分配
设计程中东西南北方红绿黄三交通信号灯交通信号灯总数12输出端口必须12东西南北方光电计数器加启动钮停止钮输入端口必须6设计采三菱FX2―64MR―001型PLC图示该接线输入采220V交流输出采12V直流端口分配：
输入设备
输入点接口
输出设备
输出点接口
启动钮
X0
南北方绿灯（2）
Y1
北方计数器输入
X1
南北方黄灯（2）
Y2
南方计数器输入
X2
南北方红灯（2）
Y3
西方计数器输入
X3
东西方绿灯（2）
Y4
东方计数器输入
X4
东西方黄灯（2）
Y5
停止钮
X5
东西方红灯（2）
Y6
36交通灯种情况时序分析
根面设计知道次方绿灯持续30s方红灯持续30s会行次判断判断结果两种30s会进行次判断判断结果两种第种情况第二种情况间着递进关系分析出总情况三种：
1开始时南北方绿灯东西方红灯30s南北方绿灯闪烁变黄灯接着变红灯东西方变绿灯
2开始时南北方绿灯东西方红灯30s南北方然绿灯东西方然红灯30s南北方绿灯开始闪烁接着变黄灯变红灯东西方变绿灯
3开始时南北方绿灯东西方红灯进30s南北方然绿灯东西方然红灯30s南北方绿灯东西方红灯第三30s南北方绿灯开始闪烁接着变黄灯变红灯东西方红灯变绿灯
分析三次情况间着高度相似性次情况次间着定联系程序循环执行根较结果交通灯读秒时间进行智控制效控制十字路口车流量现第二种情况交通灯行时序分析分析结果：
图37 交通灯路口时序情况
37 程序设计
程序设计程中种计时器计数器输入输出继电器辅助继电器寄存器等提前原件符号应意义先出：
X0 启动钮 X1 北方输入
X2 南方输入 X3 西方输入
X4 东方输入 X5 停止钮
Y1 南北方绿灯 Y2 南北方黄灯
Y3 南北方红灯 Y4 东西方绿灯
Y5 东西方黄灯 Y6 东西方红灯
M100 启动记忆辅助继电器
M10M11M12 较辅助继电器
M20M21M22较辅助继电器
T0南北红灯定时 T1东西红灯定时
T2东西绿灯光 T3东西绿灯闪烁
T4东西黄灯定时 T5南北绿灯光
T6南北绿灯闪烁 T7南北黄灯定时
具体程序设计图：
图38 梯形图
图39 梯形图
图310 梯形图
图311 梯形图
图312 梯形图
图313 梯形图
图314 梯形图
图315 梯形图
图316 梯形图
图317 梯形图
图318 梯形图
图319 梯形图
图320 梯形图
运行程序语句表：
0 LD X000
1 OR M100
2 ANI X005
3 OUT M100
4 LD M100
5 ANI T1
6 OUT T0 K300
9 LD T0
10 OUT T1 K300
13 LD M100
14 ANI T0
15 OUT T2 K250
18 LD T2
19 OUT T3 K30
22 LD T3
23 OUT T4 K20
26 LD T0
27 OUT T5 K250
30 LD T5
31 OUT T6 K30
34 LD T6
35 OUT T7 K30
38 LD M100
39 ANI T5
40 OUT Y001
41 LD M100
42 ANI T1
43 OUT Y001
44 LD T1
45 CALL P10
48 LD T1
49 CMP D5 D6 M10
56 MPS
57 LD M10
58 OR M11
59 ANB
60 OUT M1
61 MPP
62 AND M12
63 OUT M2
64 LD M1
65 OR Y001
66 ANI T5
67 OUT Y001
68 LD M1
69 OR Y006
70 ANI T1
71 OUT Y006
72 LD T5
73 CALL P10
76 LD T5
77 CMP D5 D6 M20
84 MPS
85 LD M20
86 OR M21
87 ANB
88 OUT M3
89 MPP
90 AND M22
91 OUT M4
92 LD M3
93 ORI Y001
94 ANI T5
95 OUT Y001
96 LD M3
97 OR Y006
98 ANI T1
99 OUT Y006
100 LD T5
101 ANI T3
102 AND T10
103 OUT Y001
104 LD T3
105 ANI T4
106 OUT Y002
107 LD T4
108 OR Y003
109 ANI T0
110 OUT Y001
111 LD T4
112 OR Y004
113 ANI T2
114 OUT Y004
115 LD T4
116 CALL P11
119 LD M4
120 OR Y001
121 ANI T6
122 AND T10
123 OUT Y001
124 LD T6
125 ANI T7
126 OUT Y002
127 LD T7
128 OR Y003
129 ANI T0
130 OUT Y003
131 LD T7
132 OR Y004
133 ANI T2
134 OUT Y004
135 LD T7
136 CALL P11
139 LD M2
140 OR Y001
141 ANI T6
142 AND T10
143 OUT Y001
144 LD T6
145 ANI T7
146 OUT Y002
147 LD T7
148 OR Y003
149 ANI T0
150 OUT Y003
151 LD T7
152 ANI T2
153 OUT Y004
154 LD T7
155 CALL P11
158 LD T7
159 ANI T11
160 OUT T10 K5
163 LD T10
164 OUT T11 K5
167 FEND
168 P10
169 LDP X000
171 MOV K0 D1
176 MOV K0 D2
181 MOV K0 D3
186 MOV K0 D4
191 LD X001
192 INCP D1
195 LD X002
196 INCP D2
199 LD X003
200 INCP D3
203 LD X004
204 INCP D4
207 LD T1
208 ADD D1 D2 D5
215 LD T1
216 ADD D3 D4 D6
223 P11
224 LD T7
225 RST D1
228 RST D2
231 RST D3
234 RST D4
237 END
238
次程序设计程中需考虑问题第关交通信号灯间联锁互锁例南北方绿灯东西方红灯应该联锁关系假设南北方绿灯亮东西方红灯必须亮南北方绿灯东西方绿时亮假设南北方绿灯闪烁接南北方黄灯必须亮南北方绿灯南北方黄灯应该联锁关系相东西方南北方应该相联锁关系第二应该关子程序调问题程序中许部分相例第次较第二次较南北绿灯闪烁3s3s南北绿灯变黄灯黄灯持续2s变红灯计数器清零东西方变绿灯情况程序编制程中会考虑程序模块化直接调外例子第次较第二次较程中牵涉寄存器调问题样程序模块化直接调第三关计数器清零问题边灯绿灯变黄灯变红灯程中计数器应该清零前时间
计数器应该累计计数
38 运行调试
系统第次三菱软件编程系统中模拟运行时没达预期设计效果组讨分析数程序结构做出适调整调整次运行时系统基够模拟十字路口交通灯运行状态输入十字路口车流量模拟信号系统够做出预期设计反映够根十字路口车流量情况适调整交通信号灯读秒时间
第四章 设 计 总 结
设计接尾声针设计设计初衷设计程许许值反思注意方设计设计初衷设计出款现般普通交通灯控制系统智交通灯控制系统现普通交通灯控制系统设计思路预先工设置参数基础循环交换南北两方交通灯读秒时间读秒时间固定读秒周期固定重根路面车流量智调整红绿灯读秒时间
设计立足基交通灯设计思路基交通灯控制系统稍作改变实现交通智控制控制系统通铺设交通路口光电计数器够实时读取路面查流量信息通控制系统加分析够智调整交通信号灯读秒时间设计设计思路通交通控制时间加细分分段进行较时间段通光电计数器输入数实时较南北两车道车流量根较结果选择通行时间种设计处仅够效缓解路面交通压力控制车流量节约量交通资源做交通资源合理利
设计够定程度缓解交通压力设计存定缺陷例果交通路口车流量数集中起做数享根交通路口数智控制交通灯样话缓解车流量效果会更加明显效果会更加智化程度会更高时设计通光电计数器统计车辆数进进行较果统计出出流量进行较会更加接实际情况控制效果会更样话设计难度会增加里设计时间原做讨
组根设计相关硬件求约估算施工成现交通灯控制系统相设计控制成算高前控制成相差设计思路原交通控制灯基础改进系统维护操作较方便必进行特殊培训指导
参 考 文 献
[1] 彭树生PLC单片机原理应机械工业出版社200211
[2] 王晓军编程控制器原理应化学工业出版社201094
[3] 杜荔编微机原理接口清华学出版社201131
[4] 曹克澄单片机原理应第二版机械工业出版社200911
[5] 龚捷接口技术化学工业出版社200911
[6] 韩九强传感器检测技术清华学出版社201091
[7] 泉城市交通信号控制基础冶金工业出版社201111
[8] 周蔚吾道路交通信号灯控制设置技术手册知识产权出版社200911
[9] 高钦编程控制器应技术设计民邮电出版社200471
[10] 路林吉PLC应开发技术工程实践民邮电出版社200948
[11] 陈立定电气控制编程控制器华南理工学版社20062
[12] 衍庆编程控制器原理应技巧第二版化学工业出版社200311
[13] 廖常初编程控制器编程方法应重庆学出版社200121
[14] 廖常初PLC梯形图程序设计方法技巧电工技术出版社20049
[15] 廖常初PLC梯形图书许控制设计法序功图电子技术杂志2001第11期
[16] 廖常初PLC梯形图序控制设计法电子技术杂志2001第10期
[17] 吴建强编程控制器原理应哈尔滨工业学出版社2011712
[18] 邱公伟编程网络通讯应清华学出版社20003
[19] 郑凤翼轻松解读三菱FX2N系列PLC原理应机械工业出版社201110
致 谢
历3月分析设计组讨种样方案终款基PLC智交通灯控制系统设计总算尘埃落定回首3月点点滴滴许许感受涌心头刚开始时候遇问题里特感谢导师XX老师徐老师早期准备工作期方案选定具体程序设计极帮助通徐老师早期资料分析次设计整体框架概解构成步设计走基础次XX老师设计程中方案出许许建议改进方案整体程序编程程中整程序知识解XX老师资料极帮助少走许弯路
次历笔宝贵财富次设计学生活段路程设计告毕学生活接尾声回首设计程回首历种种算四年学生活画完整句号许干年次回首日子时候会会心笑
设计者：
日期：2015年 月 日
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