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A宁波工程学院毕业设计设计（论文）题目：PLC功能图编程在交通信号灯控制中的应用学院名称：电子与信息工程学院专业：计算机控制技术班级：计控091班学号：09301120129姓名：宋旭凯指导教师：吴家芬B毕业设计(论文)开题报告设计（论文）题目：PLC功能图编程在交通信号灯控制中的应用学院名称：电子与信息工程学院专业：计算计控制班级：计控091姓名：宋旭凯学号09301120129指导教师：吴家芬职称定稿日期：2012年5月11日CPLC功能图编程在交通信号灯控制中的应用一、课题研究背景21世纪微机技术已经并继续在改变世界。以微机技术为基础的可编程控制器也正在改变着工厂自动控制的面貌。近20年来，随着科学技术的迅猛发展，可编程控制器以其可靠性极高、能经受恶劣环境的考验、使用极方便的巨大优越性，迅速占领工业自控领域，成为工业自动控制的首选产品与机器人、CAD/CAM并成为工业生产自动化的三大支柱[1]。1.1PLC简史可编程控制器（ProgrammableController）缩写为PC，为了与个人计算机的PC（PersonalComputer）相区别，有时在PC中认为的增加了L（Logical）而写成PLC。20世纪20年代，人们把各种继电器、定时器、接触器及其触电按一定的逻辑关系连接起来著称控制系统，控制各种设备，这是传统的继电气控制系统。由于结构简单、容易掌握，在一定范围内能满足控制要求，因而使用面积很广，在工业控制领域一直占有主导地位。随着工业的发展，设备和生产过程越来越复杂。复杂的系统可能使用成百上千个式样的继电器，并用成千上万根导线以复杂的方式连接起来，执行相应的复杂的控制任务。作为单台装置，继电器本身是比较可靠的。但是，对于复杂的控制系统，继电器控制存在以下两个缺点：一是可靠性差，排除故障困难。而是灵活性差，总体成本较高。现代社会要求制造业对市场作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，传统继电器控制系统已经成为实现这一目标的障碍。美国通用汽车公司（GM）为了改变这一状况，在1986年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出著名的“GM十条”招标指标。这十条指标提出了将继电器控制系统的简单易懂、使用方便的优点与计算机的功能完善、灵活性和通用性好的优点结合起来，将继电器硬连线逻辑控制转变为是算计软逻辑控制的设想。1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC,在美国通用汽车自动装配线上试用，并获得成功。这一新型工业控制装置的出现，受到了世界各国的高度重视[2]。2.1PLC交通灯的来源及现状交通信号灯的出现，使得交通得以有效管制，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。但是随着交通量的增长和缺乏对高速道路的系统研究控制，高速道路并没有充分发挥预期的作用。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会受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。如何采用合适的控制方法，缓解主干道与匝道，城市周边地区交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的问题。为了实现交通道路的有效管理，力求交通管理先进性、科学化政府花了很大精力对交通灯进行研究和改善，利用PLC技术对交通灯进行逻辑控制，此控制系统实现简单、经济，能够有效的疏导交通，调整交通灯的时间控制和变换频率以及工作时间的控制，从而提高交通路口的通行能力，使交通更加通畅与安全。二、国内外研究现状D随着计算机技术和自动控制技术的发展，以及交通流理论的不断发展完善，交通运输组织与优化理论、技术的不断提高，国内外逐步形成了一批高水平有实效的城市道路交通控制系统。目前设计交通灯的方案有很多，有应用CPLD设计实现交通信号灯控制器方法;有应用PLC实现对交通灯控制系统的设计;有应用单片机实现对交通信号灯设计的方法。例如：澳大利亚的SCAT系统，采取分层递阶式控制结构。其控制中心备有一台监控计算机和一台管理计算机，通过串行数据通讯线路相连。地区级的计算机自动把各种数据送到管理计算机。监控计算机连续地监视所有路El的信号运行、检测器的工作状况。地区主控制器用于分析路段控制器送来的车流数据，确定控制策略，并对本区域各路口进行实时控制。SCATS系统充分体现了计算机网络技术的突出优点，结构易于更改，控制方案较易变换。英国的SCOOT系统，SCOOT是由英国道路研究所在TRANSYT系统的基础上采用自适应控制方法于1980年提出的动态交通控制系统。SCOOT是为方案生成的控制系统，是通过安装在交叉口每条进口车道最上游的车辆检测器所采集的车辆信息，进行联机处理，从而形成控制方案，并能连续实时调整周期、绿信比和相位差来适应不同的交通流。国内应用和研究城市交通控制系统的工作起步较晚，国家一方面进行以改善城市市中心交通为核心的技术研究；另一方面采取引进与开发相结合的方针，建立了一些城市道路交通控制系统。虽然取得了较好的效果，但我国实际情况决定了需要对这些系统进行改进，比如：需要完善信号控制，现有的信号控制系统还存在一定的局限性。需要合理解决混合交通流问题。现有信号控制系统对自行车流大多是与机动车同时开始，容易造成交通流冲突[3][4]。三、课题研究的意义随着社会经济的发展，城市交通问题引起越来越多的人的关注，交通问题成为制约我国经济发展的一个大问题，因为我国人口较多，所以大部分城市都会出现交通拥堵现象,特别是一些大城市。随着社会的发展，一个城市的交通是否便捷是衡量其是否具有发展潜力的重要指标，随着城市车辆的不断增加，大部分城市的交通出现了超负荷运行的情况，所以交通问题已经成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。因此城市纷纷修建了高速道路，然而，随着私家车和机车的不断增多，导致交通量快速的增长，所以高速道路并没有发挥出其预期的作用，所以如何采用合适的控制方法，最大限度的利用好城市高速道路，缓解主干道，还有城区同周边地区的交通拥堵现象，已经成为交通部门亟待解决的重要问题。可见改善城市交通灯控制系统是很重要的一件事情。再者随着电气工业的发展，PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器，PLC产业一定会有一个美好的未来[4]。四、设计要求1、用一个启动开关控制系统的开启与关闭，且开启时，先南北红灯亮，东西绿灯亮，关闭时E所有信号等均灭。2、南北的绿灯和东西的绿灯不能同时亮，如果同时亮是，信号系统关闭并报警。3、南北红灯亮25秒，同时东西绿灯亮，并维持20秒。到20秒时东西绿灯闪烁3秒后熄灭，同时黄灯亮维持2秒，到2秒时，东西黄灯熄灭，同时红灯亮，南北红灯熄灭，绿灯亮。4、东西红灯亮30秒，同时南北绿灯亮25秒，然后闪3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯口亮，东西绿灯亮。5、运行时重复上述步骤。五、方法及预期目的1、方法：在大量查阅国内外有关参考文献的基础上，对现在国内外的基于PLC对十字路口交通灯的技术进行研究，并汲取其现有的研究成果，分析其技术发展的趋势。通过进行仿真，对十字路口交通灯系统存在的问题进行分析并解决。2、预期目的：（1）实现相关的系统仿真。（2）完成英文资料的翻译。（3）完成毕业论文。六、时间安排1、2011年2月~3月查阅并掌握PLC设计方法；2、2011年3月中旬提交开题报告；3、2011年3月下旬~4月上旬学习相关仿真软件；4、2011年4月上旬~4月中旬完成十字交通信号灯控制系统的软件仿真；5、2011年4月中旬~5月上旬英文资料翻译；6、2011年5月上旬~6月上旬完成毕业论文、答辩。七、主要参考文献：参考文献[1]钟肇新,范建东,冯太合.可编程控制器原理及应用.华南理工大学出版社,2008[2]郁汉琪.电气控制与可编程序控制器应用技术（第二版）.东南大学出版社,2009[3]赵凯．城市智能交通信号控制系统．西北工业大学，2001[4]徐继峰．智能交通信号控制系统的设计与研究.北京工商大学，2006[5]田淑珍.S7-200PLC原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2009[6]互联网.西门子PLC编程手册[DB/OL].[7]互联网.西门子PLCS7-200系统配套手册[DB/OL]毕业设计(论文)文献综述设计（论文）题目：PLC功能图编程在交通信号灯控制中的应用学院名称：电子与信息工程学院专业：计算计控制班级：计控091姓名：宋旭凯学号09301120129指导教师：吴家芬职称定稿日期：2012年5月11日GPLC在十字路口交通灯控制系统中的应用摘要：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。可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在该设计中，还引入EDA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】：十字路口、交通灯、PLC随着社会经济的发展，城市交通拥堵问题越来越引起们的关注，我国北京、上海等大城市出现了交通超负荷运行的现象。城市交通信号灯的控制是实现城市交通缓解的重要手段。可编程控制器（PLC：ProgrammablelogicController）技术是一种将传统继电器技术、计算机技术和通信技术相融合的新型控制系统，具有可靠性高、抗干扰能力强、通用性强、维护操作方便等优点，在工业设计中得到广泛的应用，本论文利用PLC技术对交通灯进行逻辑控制。1.PLC简介PLC是一种数字运算操作的电子智能系统，通过采用可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC是一台专为工业应用而设计的计算机。当前，PLC的种类非常繁多，但其组成结构和工作原理都基本相同。采用PLC进行设计，H是按照预定算法进行输入/输出转换，并将这个转换给予物理实现，并应用于多个领域。PLC采用了典型的计算机结构，主要由CPU、存储器、电源和输入/输出接口电路等组成。当PLC投入运行后，其工作过程一般分为输入采样阶段、用户程序执行阶段和输出刷新阶段三个阶段完成，在整个运行期间PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述3个阶段。本系统设计采用了西门子PLC的S7-200系列，具有体积小、速度快、具有网络通信能力、功能更强、可靠性更高的优点。2.基于PLC的十字路口交通灯控制系统设计2.1设计要求十字路口的信号灯共分为东、西、南、北四组灯组和报警灯，其中每个灯组均包含绿、黄、红灯。交通灯由一个按钮控制其启动，一个按钮控制其停止。规则如下：东西红灯亮，并维持30秒。当东西红灯亮时，南北绿灯也亮，维持25S后，南北绿灯闪烁3S后熄灭，然后南北黄灯亮2S后熄灭，接着南北红灯亮，东西绿灯亮。南北红灯亮，并维持30S。当南北红灯亮时，东西绿灯也亮，维持25