王建建毕业论文---可编程控制器在智能交通灯中的应用研究

天津机电职业技术学院TIANJINVOCATIONALCOLLEGEOFMECHANICSANDELECTRICITY天津机电职业技术学院天津三浦菱技术助理岗位毕业综合实践报告姓名：王建建专业：应用电子技术班级：应用电子一班学号：200813022指导教师：康雅微2010年12月28日1可编程控制器在智能交通灯中的应用研究摘要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重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加，自80年代后期,许多大城市如北京、上海、南京、天津等出现了交通超负荷运行的情况。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好城市高速道路，缓解交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。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。而可编程控制器(PLC)以微处理器为核心，具有可靠性高，控制功能强，使用灵活方便等优点。特别是由PLC实现的控制系统，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，结构简单，抗干扰能力强，运行稳定可靠，可方便地设置定时时间，编程容易，功能扩展方便，修改灵活等，并且有完善的自诊断和显示功能，维修工作极为简单。本文就是基于可编程控制器在智能交通灯中的应用研究。关键词：可编程控制器；交通灯；应用；2AbstractWiththedevelopmentofsocialeconomy,urbantransportationproblemandhasattractedtheattentionofpeople.People,vehiclesandroadrelationshipcoordination,hasbecomethetransportationmanagementdepartmentneedstosolveoneofimportantissues.Urbantrafficcontrolsystemisdesignedforurbantrafficdatamonitoring,trafficlightcontrolandtrafficpersuationcomputerintegratedmanagementsystem,itisthemodernurbantrafficmonitoringimportantpart.Withtheincreasingamountofurbanautomobiles,sincethelate1980s,manybigcitieslikeBeijing,Shanghai,nanjing,tianjinandotherappearedtrafficoverloadrunningsituation.Therefore,howtouseappropriatecontrolmethod,thebestuseofgoodcityhighway,thetrafficconditioncondition,moreandmorebecometransportationmanagementandurbanplanningdepartmentsurgentlytobesolvedinthemainissues.ThetraditionaltrafficlightcontrolgenerallyUSESelectroniccircuitsandrelayrealization,complicatedstructure,highreliability,lowfailureratearedifficulttoachievefunctionchange.Andprogrammablecontroller(PLC)isamicroprocessorasthecore,withhighreliability,controlfunctionisstrong,useagileconvenienceetc.EspeciallybyPLCcontrolsystem,generallyadoptedaccordingtorelaycontactdevicecontrolsystemelectricalschematicdiagramofladderdiagramlanguageprogramdesign,simplestructure,stronganti-jammingcapability,stableoperation,convenientsettimingtime,programmingeasy,functionexpansioneasier,modify,andflexibilityofaperfectself-diagnosisanddisplayfunction,repairworkisextremelysimple.Thispaperisbasedonprogrammablecontrollerintheresearchontheapplicationofintelligenttrafficlights.Keywords:programmablecontroller,Trafficlights,Applications.3目录一、绪论.....................................................4（一）PLC的产生及发展....................................4（二）PLC的定义及结构....................................51、PLC的定义...........................................72、PLC的结构分类.......................................7（三）PLC的特点及应用领域..............................91、PLC的特点：.......................................102、PLC的应用领域：....................................113、PLC在我国的应用....................................124、PLC的发展趋势......................................13二、十字路口交通控制系统的硬件................................14（一）十字交通灯的设计原理及外部界线图....................15（二）S7-200系统的扩展单元的扩展类型......................16三、软件......................................................17（一）编程语言的形式.....................................19（二）时序流程图和梯形图..................................21四、总结......................................................22参考文献..................................................23致谢..................................................244一、绪论交通信号灯的出现，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。（一）PLC的产生及发展可编程控制器（ProgrammableController）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（ProgrammableLogicController），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PLC。但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即：1、编程方便，现场可修改程序；2、维修方便，采用模块化结构；3、可靠性高于继电器控制装置；4、体积小于继电器控制装置；5、数据可直接送入管理计算机；56、成本可与继电器控制装置竞争；7、输入可以是交流115V；8、输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；9、在扩展时，原系统只要很小变更；10、用户程序存储器容量至少能扩展到4K。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，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可行性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用（二）PLC的定义及结构1.PLC的定义可编程控制器，简称PLC（ProgrammablelogicController）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”2.PLC的结构分类PLC实质是一种专用于工业控制的计算机根据硬件结构的不同，可以将PLC分为整体式模块式和混合式。整体式又叫做单元式或箱体式，它的体积小，价格低，小型的PLC一般采用整体式结构它包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体；大中型PLC一般采用模块式结构，它包括CPU模块、6I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。如图1.1所示：图1.1PLC的基本结构（1）中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢，它按照PLC系统程序赋予的功能