基于PLC控制的十字路口交通灯设计
摘 要
随着经济社会的发展，当今城市的基础设施处于严重超载状态，尤其交通问题越来越严重，解决交通问题已是城市管理者面对一大挑战，人、车、路三者关系协调程度决定着交通状况的重要因素。而交通灯是人，车，路三者联系的纽带，引入智能控制技术对交通灯进行控制很有必要，传统的交通信号灯控制一般采用电子线路和继电器实现，结构复杂，可靠性低，故障率高,较难实现功能的变更，本文利用可编程控制器PLC作为交通灯系统控制中心，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控制功能强大，使用灵活方便，编程容易，功能扩展方便，结合交通的实际情况阐述了交通控制系统的工作原理，设计出了一种简单实用城市交通灯控制系统方案。与此同时，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。通过实验验证该系统具有较高的稳定性，较高的智能化，便于维护等优点。
关键词：PLC;交通灯;十字路口
Abstract
With the development of economic and social infrastructure of today's state of the city is seriously overloaded , especially the traffic problem is getting worse , to solve the traffic problem is a major challenge facing the city manager , people, vehicles , road decide the relations between the degree of coordination important factor in the transport position . The traffic light is the link people, vehicles , road three links , the introduction of intelligent control technology necessary to control traffic lights , traffic signal control is generally conventional electronic circuits and relays , complex structure, low reliability , the failure rate high , difficult to achieve change function , we use a programmable controller (PLC) as the traffic light system control center , PLC programmable logic controller is a microprocessor -based , integrated computer technology, automatic control technology and communication technology development to a new type of industrial control devices. It has a simple structure, easy programming, high reliability, has been widely used for automatic control of industrial processes and location. According to statistics, the programmable controller is a device for industrial automation applications up to a device . Experts believe that the programmable controller will become one of the primary means of future industrial control and critical infrastructure , PLC, robotics , CAD / CAM will be the three pillars of industrial production.
Due to the use of PLC has strong environmental adaptability characteristics , while its internal timer resources are very rich, the current widespread use of " progressive " signal for precise control , especially for multi- fork can be easily controlled . So now increasingly used in the PLC control system of traffic lights powerful, flexible and easy to use , easy to program , easy functionality expansion , combined with the actual situation of traffic elaborated works traffic control system , designed a simple practical urban traffic light control system solutions . Meanwhile , PLC communication itself also has networking capabilities , will form a road with lights on the unified management of a local area network , you can shorten the waiting time for vehicles to achieve scientific management. Experimental verification of the system has a high stability, high intelligence, ease of maintenance and other advantages .
Keywords: PLC; traffic lights; Crossroads
目 录
引言 1
1 交通灯控制系统概述 2
1.1 智能交通灯系统的发展背景 2
1.1.1英国TRANSYT路面交通控制系统 2
1.1.2澳大利亚SCAT路面控制系统 2
1.1.3英国SCOOT路面控制系统 2
1.1.4日本城市路面控制系统 3
1.2 交通控制存在的问题 3
1.3 本课题的主要研究内容 4
2 PLC功能介绍 4
2.1 PLC的基本概念和基本结构 4
2.1.1 PLC的基本概念 4
2.1.2 PLC的基本结构 4
2.2 PLC的特点和应用领域 6
2.2.1 PLC的特点 6
2.2.2 PLC的应用领域 7
2.3 PLC的工作原理 7
2.3.1输入采样阶段 8
2.3.2.用户程序执行阶段 8
2.3.3.输出刷新阶段 8
2.4 PLC的性能指标和软件系统 9
2.4.1 PLC的性能指标 9
2.4.2 PLC的软件系统 9
2.5 PLC编程语言 10
2.5.1梯形图 10
2.5.2语句表 10
2.6 PLC基本编程指令 12
2.6.1输入输出指令（LD/LDI/OUT） 12
2.6.3 电路块的并联和串联指令（ORB、ANB） 13
2.6.4 程序结束指令（END） 14
2.7 PLC控制系统设计概要 14
2.7.1设计的基本原则和内容 14
2.7.2设计的步骤和实现过程 15
3 交通灯控制系统设计 15
3.1 PLC型号的选定以及可行性分析 15
3.1.1 FX2N-64MR 控制器主要性能指标 16
3.2 设计思路 16
3.3 模拟十字路口交通灯规则设计实物模型设计 18
3.3.1控制要求 18
4 控制系统程序设计 24
4.1 PLC程序流程图设计 24
4.2 PLC程序实现 24
4.2.1 梯形图程序（状态步进形式的梯形图） 26
4.2.2 指令表（梯形图对应的指令语句） 40
5 总结 47
5.1 设计总结 47
5.2 检测和调试 47
5.2.1硬件调试 47
5.2.2软件调试 48
谢 辞 49
参考文献 50
参考文献
[1] 蒋大明 戴胜华. 自动控制原理[M]. 北京: 北京交通大学出版社，2003.3
[2] 刘元扬主编. 自动检测和过程控制[M]. 北京: 冶金工业出版社，2005.8
[3] 李晓辉 薛欣. 计算机辅助设计与绘图[M]. 北京: 清华大学出版社，2006.6
[4] 汪恺主编. 机械设计标准应用手册[M]. 北京: 机械工业出版社，1997.7
[5] 彭荣济. 机械设计手册[M]. 北京: 北京出版社，1999.1
[6] 董杰主编. 机械设计工艺性手册[M]. 北京: 上海交道大学出版社，1991.6
[7] 宋宝玉主编. 机械设计基础[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社，2006.5
[8] 邱公伟主编. 可编程控制器网络通信及应用[M]. 北京: 清华大学出版社，2001.1
[9] 高兆安译. 自动化中的液压机构[M]. 北京: 机械工业出版社，1999.9
[10] 吴宗泽. 机械设计实用手册 [M]. 北京：机械工业出版社，2002.7
[11] 漆汉宏. PLC电气控制技术. [M]. 北京: 机械工业出版社，2012.5
[12] 高春甫. 三菱可编程序控制器应用技术.［M］.北京：机械工业出版社，2010.1
[13] 张华龙. 图解PLC与电气控制入门 [M]. 北京：北京人民邮电出版社，2008.9
[14] LittlerTB,Dr.MorrowDJ.Wavelets for the analysisand compression of powersystem disturbances [J]. IEEETrans. onPowerDelivery，1999，14(2)
[15] AllenGR,CheungR.Integration of protection, control and monitoring functions for transmission and
distribution substations [J].IEEETrans.onPowerDelivery,1998,13(1)
http://www.bysj360.com/html/6486.html
http://www.bysj360.com/html/6469.html
http://www.bysj360.com/html/6483.html
