PLC交通信号灯控制系统模拟设计

南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）基于PLC交通信号灯控制系统的模拟设计卞巧云班级09电气一专业电气自动化教学系机电系指导老师陈群完成时间年月日至年月日南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）基于PLC交通信号灯控制系统的的模拟设计I摘要：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，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。本次设计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。关键词：PLC，交通灯，可编程控制器南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）基于PLC交通信号灯控制系统的的模拟设计II目录摘要........................................................................................................................I1交通信号灯控制系统.....................................................................................11.1交通信号灯的作用和意义............................................11.2十字路口交通信号灯的控制情况.....................................11.2.1十字路口交通灯布置图.....................................................................................................21.2.2控制系统的要求.................................................................................................................31.3结合十字路口交通灯的路况分析.....................................72PLC控制系统的设计......................................................................................72.1PLC的选择.........................................................72.2十字路口交通灯控制系统时序图......................................72.3I/O地址分配.......................................................92.4PLC的外部接线....................................................122.5程序设计.........................................................142.5.1正常运行程序...................................................................................................................142.5.2急车强通控制程序...........................................................................................................212.5.3显示部分的程序...............................................................................................................232.5.4早晚切换及校时...............................................................................................................263交通灯模拟运行.............................................................................................283.1硬件调试.........................................................283.2软件调试.........................................................28结束语.................................................................................................................30致谢........................................................................................错误!未定义书签。参考文献.............................................................................................................32附录程序.............................................................................................................33南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）基于PLC交通信号灯控制系统的的模拟设计11交通信号灯控制系统1.1交通信号灯的作用和意义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指挥中最重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京，上海，南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速公路，在高速公路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。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受高速道路和普通道路耦合出交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道，城区与周边地区的交通拥堵状况，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。根据交通等工艺控制要求和特点，我们采用了日本三菱公司FX2N型的PLC。三菱PLC有小型化，高速度，高性能等特点，三菱可编程控制器指令丰富，可以接各种输入，输出扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程控制器（PLC）对十字路口交通控制等实现控制。本系统采用PLC是基于以下四个原因：（1）PLC具有很高的可靠性，抗干扰能力。通常的平均无障碍时间都在30万小时以上；（2）系统设计周期短，维护方便，改造容易，功能完善，实用性强；（3）干扰能力强，具有硬件故障的自我检查功能，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC；（4）近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，是的实际应用成为可能。1.2十字路口交通信号灯的控制情况南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）基于PLC交通信号灯控制系统的的模拟设计21.2.1十字路口交通灯布置图十字路口将交通灯示意图如图1.1所示。在十字路口的东、西、南、北方向装有主干道“红绿黄”灯、人行道“红绿黄”灯，其中主干道的“红绿黄”灯又分为左转“红绿黄”灯和直行“红绿黄”灯，在东西方向和南北方各设一组通行时间显示器，按倒计时的方式显示通行和停止时间。采用红绿双色七段数码管，通行时（绿灯亮、闪，黄灯亮时）显示绿色数字，停止时显示红色数字。（1）南北主干道南北主干道的交通灯有6个，分别是左转红灯、左转绿灯、左转黄灯、直行红灯、直行绿灯、直行黄灯。（2）东西主干道东西主干道的交通灯也有6个，分别是左转红灯、左转绿灯、左转黄灯、直行红灯、直行绿灯、直行黄灯。（3）南北人行道南北人行道的交通灯有3个，分别是红灯、绿灯、黄灯。（4）东西人行道东西人行道的交通灯也有3个，分别是红灯、绿灯、黄灯。（5）南北主干道和南北人行道南北主干道和南北人行道共用一组时间显示器，一共2个七段数码管。（6）东西主干道和东西人行道东西主干道和东西人行道共用一组时间显示器，一共也是2个七段数码管。南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）基于PLC交通信号灯控制系统的的模拟设计31.2.2控制系统的要求交通灯控制系统的要求是能实现“正常循环运行”和“急车强通控制”两种控制方式。（1）正常循环运行交通灯正常循环运行的逻辑流程图如图1.2所示。具体控制要求如下：①按下启动按钮后，交通灯控制系统开始工作。先是南北方向绿灯和东西方向红灯亮，再亮东西方向绿灯和南北方向红灯，然后再亮南北方向绿灯和东西方向红灯，这样一直循环运行；②南北向和东西向主干道均有左转绿灯，持续亮10s，左转黄灯，持续亮2s，左转红灯持续亮78s；左转绿灯灭的同时直行绿灯亮持续30s，绿灯闪亮3s，黄灯2s和红灯45s。当南北主干道红灯亮时，东西主干道应依次点亮左转绿灯，直行绿等，绿灯闪亮和黄灯；反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮左转绿灯，直行绿灯，绿灯闪亮和黄灯；③南北向和东西向人行道均设有绿灯、黄灯、红灯。人行道上的“红黄绿”灯与同方向主干道上的直行“红黄绿”灯运行方式相同。北南西东图1.1十字路口交通灯的布置图主干道人行道南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）基于PLC交通信号灯控制系统的的模拟设计4否否是图1.2交通灯正常循环运行流程图南北方向直行绿灯亮南北方向左转绿灯亮亮10s南北方向左转黄灯亮否否否是否亮30S东西方向左转黄灯亮东西方向直行绿灯亮直行绿灯闪烁否否否东西方向左转红灯亮亮2S亮78s东西方向左转红灯亮亮45S东西方向黄灯亮亮2S亮45S亮30S闪烁3S否否否否是是是是东西方向左转绿灯亮南北方向黄灯亮南北方向直行红灯亮亮2S南北方向左转红灯亮直行绿灯闪亮闪亮3S亮78S亮2S亮45S否是是开始按启动按钮否是南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）基于PLC交通信号灯控制系统的的模拟设计5（2）急行强通控制急车强通控制的逻辑流程图如图1.3所示。具体控制要求如下：①急车强通控制受强通开关控制。无急车时，按正常循环时序控制，有急车来时，打开急车强通开关，不管原来信号状态如何，一律强制让急车来车方向的绿灯亮，直到急车通过为止，断开急车强通开关，信号的状态立即转为急车放行方向的绿灯闪亮3s。随后按在正常时序控制。②急车强通信号只能响应一条路上的来车，若两条交叉的路（东西或南北）先后都来车，则响应先来的一方，随后再响应另一方。（3）在晚上23点至次日早上6点，所有黄灯开始闪烁，6点后切换到正常循环运行。南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）基于PL