基于PLC的交通信号灯的设计

仅供个人参考不得用于商业用途目录1引言……………………………………………………………………………………12交通灯控制要求………………………………………………………………………22.1十字路口交通灯控制要求………………………………………………………22.2工作时序…………………………………………………………………………23PLC控制交通灯的设计………………………………………………………………33.1系统硬件设计………………………………………………………………………33.2系统软件设计………………………………………………………………………64设计说明及扩展……………………………………………………………………174.1有关时间显示……………………………………………………………………174.2加入左转弯黄灯、红灯等的说明………………………………………………194.3交通灯的智能控制………………………………………………………………194.4程序调试及模拟…………………………………………………………………22结论……………………………………………………………………………………23致谢……………………………………………………………………………………24参考文献………………………………………………………………………………25仅供个人参考不得用于商业用途1引言交通灯的出现，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，试用可编程控制器实现交通灯管制，以便使该系统简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。本设计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。PLC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，PLC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。可编程控制器（简称PLC）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。PLC是在继电器控制逻辑基础上，与3C技术(Computer、Control、Communication)相结合，不断发展完善的。目前已从小规模单机顺序控制，发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialusePLC具有以下特点：1可靠性高，抗干扰能力强；2通用性高，使用方便；3程序设计简单，易学，易懂；4采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便；5系统设计周期短；6安装简便，调试方便，维护工作量小；7对生产工艺改变适应性强，可进行柔性生产；实现路口交通灯系统的控制方法很多，可以用标准逻辑器件、可编程序控制器PLC、单片机等方案来实现。其中用标准逻辑器件来实现电路在很大程度上要受到逻辑器件如门电路等的影响，调试工作极为不易。现在交通信号灯控制一般采用单片机控制，单片机能完成交通灯一般的控制过程，其功能比传统继电器控制电路要强大的多，但可靠性不够高，控制功仅供个人参考不得用于商业用途能还不够完善。PLC是专为工业自动化控制设计的，在面向对象控制这一块，其控制功能的强大是无法比拟的，通过多种多样的扩展模块，可以做到外部接线简化、内部工作的高可靠性，另外PLC易学易懂，虽然价格比单个CPU贵，但性价比高。也可以说PLC是一个技术成熟、工作可靠的单片机应用系统。由于稳定性高，抗干扰能力强，它在工业控制方面得到了广泛的应用。有鉴于此，我选择了用可编程控制器PLC来实现系统功能的设计。在PLC的应用中，大部分是逻辑控制。这是早期PLC最基本的功能。随着PLC技术的不断发展，PLC的功能变得越来越强大，现在的PLC，除传统的逻辑控制外，还具有数据的运算、传送等通讯功能。同样，在PLC的编程应用中，大部分是逻辑控制的实例，使用数据传送功能编程的例子比较少。交通灯的控制，是PLC应用中比较典型的例子，如果只是控制东西向,南北向红灯、黄灯、绿灯的变化，则该程序只是一个简单的逻辑控制程序。而时下比较流行的交通灯控制是既有灯的变化，也有时间的显示。这种显示让通过十字路口的司机、行人非常清楚灯变化的时间，从而规范自己的行为。2．交通灯控制要求2.1十字路口交通灯控制要求(1)南北向（列）和东西向（行）主干道均设有直行绿灯25S，直行绿灯闪亮5S，左行绿灯5S，左转绿闪5S，黄灯5S和红灯55S。当东西主干道红灯点亮时，应依次点亮南北主干道左转绿灯(此时南北红灯亮)，左转绿灯闪亮,直行绿灯(此时南北红灯灭)，直行绿灯闪和黄灯,接着东西方向左转绿灯(此时南北红灯亮)，左转绿灯闪亮，东西主干道绿灯点亮，绿灯闪亮和黄灯点亮。(2)半夜只亮黄灯（0.5S亮，0.5S暗）。(3)要求能有时间显示。2.2工作时序表2.1交通灯工作时序东西信号红灯绿灯绿灯闪黄灯时间55s25s5s5s信号左转弯灯左转弯灯闪时间5s5s南北信号左转弯灯左转弯灯闪时间5s5s信号红灯绿灯绿灯闪黄灯红灯仅供个人参考不得用于商业用途时间10s25s5S5S45s3PLC控制交通灯的设计3.1系统硬件设计本系统采用三菱FX2N-64MRPLC作为控制器。有32个输入点，32个输出点，继电器输出。有启动按钮，停止按钮，半夜开关各一个。东西南北红灯、绿灯、黄灯、左转弯灯各一盏，共计16盏。各有数码管两个，共计八个。3.1.1I/O点数确定（1）输入点数确定两个按钮需两个输入点，一个转换开关需两个输入点，共计4个输入点。其他输入点先预留，以便实现扩展功能。（2）输出点数确定因东、西方向及南、北方向交通灯可并联，所以16盏灯共用8个输出点。东、西、南、北方向数码管可并联，8个数码管共用14个输出点（若东西与南北各自显示不同的时间，需再加14个输出点）。一共需22个输出点。3.1.2PLC的选择因需4个输入点，22个输出点，再考虑实际应用时应有10%的余量，所以综合多种因素选择三菱FX2N-64MRPLC。3.1.3PLCI/O分配表3.1I/O地址分配编程元件地址作用输入继电器X0启动按钮X1停止按钮X2/X3选择白天/夜晚工作输出继电器Y0南北左转弯灯Y1南北绿灯Y2南北黄灯Y3南北红灯Y4东西左转绿灯Y5东西绿灯仅供个人参考不得用于商业用途Y6东西黄灯Y7东西红灯3.1.4其他编程元件地址分配表3.2其他编程元件地址分配编程元件地址PV值作用辅助继电器M0白天工作M1程序循环启动M2夜晚工作M10存储D0、K0比较结果M11存储D0、K0比较结果M12存储D0、K0比较结果M20存储计时触发M30存储计时触发M40存储计时触发M50存储计时触发M60存储计时触发定时器T05S南北左转灯亮时间T10.5s南北左转灯闪烁T20.5s南北左转灯闪烁T325S南北绿灯亮时间T40.5S南北绿灯闪烁T50.5S南北绿灯闪烁T65S东西左转灯亮时间T70.5S东西左转灯闪烁T80.5S东西左转灯闪烁T925S东西绿灯亮时间T100.5S东西绿灯闪烁T110.5S东西绿灯闪烁T120.5S夜晚黄灯闪烁T130.5S夜晚黄灯闪烁T150.1S同步时间调整T201S1S脉冲T3045S计时45S计数器C05南北左转灯闪烁次数C25南北绿灯闪烁次数C45东西左转弯灯闪烁次数C65东西绿灯闪烁次数C105时间显示个位变化次数C202程序运行1个周期C301程序运行半个周期仅供个人参考不得用于商业用途3.1.5PLC外部接线图Y10～Y16COM5COM4COM3Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0COM2COM1Y20～Y26FX2-64MR左转弯灯绿灯黄灯红灯左转弯灯绿灯黄灯红灯DC12VX0东西方向南北方向GNDGNDAC220VCOM南北方向东西方向X1X2X3图3-1PLC外部接线图仅供个人参考不得用于商业用途3.2系统软件设计3.2.1系统流程图：仅供个人参考不得用于商业用途图3-2系统流程图3.2.2时序图：启动开关南北左转灯亮东西黄灯闪夜晚工作选择南北黄灯闪白天工作选择南北左转灯闪南北绿灯亮南北绿灯闪南北黄灯亮东西左转灯亮东西左转灯闪东西绿灯亮东西绿灯闪东西黄灯亮东西红灯亮南北红灯亮南北红灯亮南北黄灯闪结束5s5s25s5s5s5s5s25s5s5s55s10s45s5s仅供个人参考不得用于商业用途图3-3工作时序图时序图说明:表3.3时序图符号说明3.2.3梯形图：R-EW东西红灯L-SN南北左转弯灯G-SN南北绿灯Y-SN南北黄灯R-SN南北红灯L-EW东西左转弯灯G-EW东西绿灯Y-EW东西黄灯仅供个人参考不得用于商业用途M0M2M1Y0T0T1T2C0X0X1M0X2M0C20X0X1X3M2M1T0T1M1K50K5K5T0T2C0T1T2K5仅供个人参考不得用于商业用途Y1T3T4T5C2Y2Y3Y4C0T3T4C0K250T3T5C2T4T5K5K5K5C2C30M2T12M1C0C30C30T6T7仅供个人参考不得用于商业用途T6T7T8C4Y5T9T10T11C6Y6C30K50T6T8C4T7K5K5K5T8C4T9T10C4K250T9T11C6K5T10T11K5C6M2T12K5仅供个人参考不得用于商业用途T12T13Y7RSTC0RSTC2RSTC4RSTC6RSTC20RSTC30T15FNC12K4D0MOVM2T13T12K5K5C4M1M1M1C10K1M0C10仅供个人参考不得用于商业用途T20FNC73D0K2Y10SEGDPFNC25D0DECPFNC10D0K0M10CMPFNC12K9D0MOVPRSTC10C10C20C30C10T20M0C10K10M0M2M12X1C10M12K5K2C10C10K1仅供个人参考不得用于商业用途FNC12K4D1MOVT30FNC224K50T30LD=PLFM20FNC12K3D1MOVFNC224K150T30LD=PLFM30FNC12K2D1MOVFNC224K250T30LD=PLFM40FNC12K1D1MOVX0T15M60M0T30K450M20M30M40仅供个人参考不得用于商业用途图3-4程序梯形图FNC224K350T30LD=PLFM50FNC12K0D1MOVFNC73D1K2Y10SEGDFNC224K450T30LD=PLFM60RSTM12FNC40D0D1ZRSTFNC40Y0Y27ZRSTENDM50M0X1仅供个人参考不得用于商业用途说明：开关X0、白天选择开关按下以后，程序开始循环启动。南北红灯点亮，南北左转绿灯点亮，计时器T0启动，当计时5S时间到，T0常开触点闭合、T0常闭触点断开，南北左转弯绿灯灭。计时器T1开始工作，0.5S后T1常开触点闭合。T2启动。0.5S后T2常开触点闭合。计数器C0计数1。如此循环5次，通过T1常开触点使南北左转弯灯按0.5S闪烁5次。计数器C0到达5次后，常开触点闭合，南北绿灯点亮，南北红灯灭。定时器T3开始工作，按照上面同样的方法使南北绿灯闪烁5次。当计数器C2到达5次，南北绿灯灭，南北黄灯亮。当半周期时，计数器C30的常开触点闭合，南北黄灯灭，南北红灯亮，东西左转弯绿灯灯亮。接下去的东西灯情况与南北灯类似，不再赘述。3.2.4指令表：表3.4指令语句表0LDX000108OUTC6K51ORM0111LDC62ANIX001112LDM23ANDX002113ANDT124OUTM0114ORB5LDX000115OUTY0066ORM2116LDIC47ANIX001117ANDM18ANDX003118OUTY0079OUTM2119LDIM110LD