蕰川路——月罗路口交通信号灯PLC设计毕业设计.doc

上海电视大学 毕业设计（论文、作业）毕业设计（论文、作业）题目： 蕰川路月罗路口交通信号灯PLC设计 分校（站、点）： 电大宝山分校 年级、专业： 08机电实用（PLC） 教育层次： 专 科 学生姓名： 杨 勇 学 号： 088031011 指导教师： 杨 芸 完成日期： 2011年6 月 目 录内容摘要 一、概述 1二、设计分析1三、蕴川路月罗路口交通信号灯的控制要求 2（一）、交通信号灯的介绍2（二）、交通信号灯的控制要求2（三）、时序图 3（四）、自动控制5（五）、手动控制5四、PLC选型 6五、I/O分配图 7六、接线图 8七、控制程序流程图 9八、控制系统梯形图 10九、控制系统语句表 19十、总结 25参考文献致谢蕴川路月罗路口交通信号灯PLC设计一、概述十字路口交通信号灯的控制，有效地解决了复杂的交通路况问题，保障了行人与车辆的安全，节省了大量的警力资源，维护了正常的交通集序。实现十字路口交通信号灯系统的控制的方法很多，单片机控制系统、PLC可编程控制系统、微机控制系统和继电器控制系统等。我选择了PLC可编程控制系统来作为交通灯的控制系统。因为它可靠性高，抗干扰强，结构简单，编程简单、使用、维护方便，功能强大，还有它的体积小，重量轻，功耗低。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。这些都是为了设计出简单实用的控制系统，来解决当前交通系统拥堵不堪的现状。本次设计是分析了蕴川路一月罗路口这个特定地方来反映出现代城市道路的交通控制与理想问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种合理有效的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。二、设计分析 蕴川路月罗路口，地处上海的北部工业重镇宝山，人流，车流量都非常大，为了解决日益繁忙的交通问题。合理有效的对该路口交通信号灯的控制，使路口各个交通流综合利益的最大化，因此通过现场考察后作为设计时的参考。图2.1蕴川路月罗路口图三、蕴川路月罗路口交通信号灯的控制要求（一）、交通信号灯的介绍随着城市和经济的发展，交通信号灯发挥的作用越来越大，正因为有了交通信号灯，才使车流、人流有了规范，同时，减少了交通事故发生的概率。然而，交通信号灯不合理使用或设置，也会影响交通的顺畅。交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。交通信号灯用于道路平面交叉路口，通过对车辆、行人发出行进或停止的指令，使各同时到达的人、车交通流尽可能减少相互干扰，从而提高路口的通行能力，保障路口畅通和安全。（二）、蕴川路月罗路口交通信号灯的控制要求（1）南北方向红灯全亮103秒，与此同时东西直行绿灯亮60秒，东西人行道绿灯亮60秒，东西右转弯红灯亮，东西左转弯红灯亮；（2）东西直行绿灯亮60秒后开始闪烁，周期为1秒，（亮0.5秒，灭0.5秒）；闪亮3秒；（3）东西直行绿灯闪亮3秒后变成黄灯亮，保持2秒；（4）东西直行黄灯亮2秒后变成东西直行红灯亮，东西人行道红灯亮，东西左转弯黄灯亮，同时东西右转弯绿灯亮，保持15秒；（5）东西右转弯绿灯亮15秒后开始闪烁，周期为1秒，（亮0.5秒，灭0.5秒）；闪亮3秒；（6）东西右转弯绿灯闪亮3秒后变成黄灯亮，保持2秒；（7）东西右转弯黄灯亮2秒后变成东西右转弯红灯亮，东西左转弯绿灯亮，保持15秒；（8）东西左转弯绿灯亮15秒后开始闪烁，周期为1秒，（亮0.5秒，灭0.5秒）闪亮3秒；（9）东西左转弯绿灯3秒后变成红灯亮，（此时东西方向全是红灯亮，保持103秒）；同时南北直行方向红灯灭，南北直行绿灯亮，人行道绿灯亮60秒，同时南北右转弯红灯亮，南北左转弯红灯亮；（10）南北直行绿灯亮60秒后开始闪烁，周期为1秒，（亮0.5秒，灭0.5秒）；闪亮3秒；（11）南北直行绿灯闪亮3秒后变成黄灯亮，保持2秒；（12）南北直行黄灯亮2秒后变成南北直行红灯亮，南北人行道红灯亮，南北左转弯黄灯亮，同时南北右转弯绿灯亮，保持15秒；（13）南北右转弯绿灯亮15秒后开始闪烁，周期为1秒，（亮0.5秒，灭0.5秒）闪亮3秒；（14）南北右转弯绿灯闪亮3秒后变成黄灯亮，保持2秒；（15）南北右转弯黄灯亮2秒后变成南北右转弯红灯亮，南北左转弯绿灯亮，保持15秒；（16）南北左转弯绿灯亮15秒后开始闪烁，周期为1秒，（亮0.5秒，灭0.5秒）闪亮3；（17）南北左转弯绿灯3秒后变成红灯亮，（此时南北方向全是红灯亮，同时东西直行绿灯亮，东西人行道绿灯亮，东西左转弯红灯亮，东西右转弯红灯亮）；(18)循环执行上述程序，完成对红绿灯的控制。(三)、蕴川路月罗路口交通信号灯的控制系统时序图图3.1系统时序图（四）、蕴川路月罗路口交通信号灯的自动控制该程序在三菱的GX Developer编程环境中进行编写，我们所选的PLC型号也是FX2N系列。首先将编写好的程序使用电脑通过PLC编译工具写入PLC，写入时要注意先把PLC原有的程序删除然后在写入操作。没有进行删除操作则PLC里存的较长程序不能被覆盖，将会干扰本次的程序运行。其次将各个接点之间的连接线按照硬件接线图正确连接，且连接牢固以免出现因接线问题影响程序运行。启动PLC后，程序开始运行，监控开始。按下启动按钮SB0，程序进入自动运行，东西方向信号灯与南北方向信号灯同时运行，如此循环往复。图3.2自动运行图（五）、蕴川路月罗路口交通信号灯的手动控制当十字路口车流量较少时，可选择手动控制，控制程序如下按下手动按钮，程序进入S0状态，区间复位指令将S20到S50下的所有状态复位，输出Y001与Y021.M8013为秒脉冲，以1秒钟为周期振荡，为信号灯提供振荡频率。图3.3手动控制图四、PLC的选型根据设计要求得出，需要一个启动按钮SB0与一个停止按钮SB2还有一个手动开关SB1三个输入信号，而东西南北的红绿灯共18组信号灯，另外有4组人行道信号灯。共22个输出信号。为了避免大材小用，而造的资金浪费，同时要保证现实操作的可行性，则选用三菱型号为FX2N-48MR-001的PLC机型。FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2n系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。为大量实际应用而开发的特殊功能开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要，模拟I/O，高速计数器。内置式24V直流电源,24V、400mA直流电源可用于外围设备，如传感器或其它元件。快速断开端子块因为采用了优良的可维护性快速断开端子块，即使接着电缆也可以更换单元。时钟功能和小时表功能在所有的FX2N的PLC中都有实时时钟标准。时间设置和比较指令易于操作。小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息。持续扫描功能为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期。在线程序编辑在线改变程序不会损失工作时间或停止生产运转。RUN/STOP 开关面板上运行/停止开关易于操作。远程维护远处的编程软件可以通过调制解调器通信来监测、上载或卸载程序和数据密码保护使用一个八位数字密码保护您的程序。FX2N-48MR-001的PLC机型，I/0总点数为48点，输入点数为24点（X000到X017）输出点为24点（Y000到Y017），为继电器输出，交流电源、24V直流输入类型。它更具有灵活的配置，除了具有满足特殊需求的大量特殊模块外,6个基本单元中的每个单元可扩展至256个I/O 。有高速运算，基本指令:0.08us/指令，应用指令:1.52至几百us/指令。有突出的寄存器容量，FX2N系列包括8K步内置RAM寄存器,用一个寄存器盒可扩展到16RAM或EEPROM。有丰富的元件资源，3072点辅助继电器,256点计时器,235点计数器,8000数据存储器。满足我设计的需要。为了简约整个系统组件及成本，提高工作可靠性，交通灯选用220VAC为宜，选用其它型号的交通灯，只需加装相应等级电压转换装置即可，同时要特别注意单点负载电流不能超过2A，若高于2A则要采取隔离技术手段。输入端口配置输入设备输入点功能说明SB0X0自动按钮SB1X1手动按钮（自锁）SB2X2停止按钮输出端口配置输出设备输出点功能说明信号灯L0Y0东西直行绿灯信号灯L1Y1东西直行黄灯信号灯L2Y2东西直行红灯信号灯L3Y3东西右转弯绿灯信号灯L4Y4东西右转弯黄灯信号灯L5Y5东西右转弯红灯信号灯L6Y6东西左转弯绿灯信号灯L7Y7东西左转弯黄灯信号灯L10Y10东西左转弯红灯信号灯L11Y11东西人行道绿灯信号灯L12Y12东西人行道红灯信号灯L20Y20南北直行绿灯信号灯L21Y21南北直行黄灯信号灯L22Y22南北直行红灯信号灯L23Y23南北右转弯绿灯信号灯L24Y24南北右转弯黄灯信号灯L25Y25南北右转弯红灯信号灯L26Y26南北左转弯绿灯信号灯L27Y27南北左转弯黄灯信号灯L30Y30南北左转弯红灯信号灯L31Y31南北人行道绿灯信号灯L32Y32南北人行道红灯五、输入输出I/O配置输入端口配置输入设备输入点功能说明SB0X0自动按钮SB1X1手动按钮（自锁）SB2X2停止按钮输出端口配置输出设备输出点功能说明信号灯L0Y0东西直行绿灯信号灯L1Y1东西直行黄灯信号灯L2Y2东西直行红灯信号灯L3Y3东西右转弯绿灯信号灯L4Y4东西右转弯黄灯信号灯L5Y5东西右转弯红灯信号灯L6Y6东西左转弯绿灯信号灯L7Y7东西左转弯黄灯信号灯L10Y10东西左转弯红灯信号灯L11Y11东西人行道绿灯信号灯L12Y12东西人行道红灯信号灯L20Y20南北直行绿灯信号灯L21Y21南北直行黄灯信号灯L22Y22南北直行红灯信号灯L23Y23南北右转弯绿灯信号灯L24Y24南北右转弯黄灯信号灯L25Y25南北右转弯红灯信号灯L26Y26南北左转弯绿灯信号灯L27Y27南北左转弯黄灯信号灯L30Y30南北左转弯红灯信号灯L31Y31南北人行道绿灯信号灯L32Y32南北人行道红灯表5.1 硬件接线表六、交通信号灯控制系统接线图图6.1 硬件接线图七、交通信号灯控制系统流程图图7.1 硬件接线图八、控制系统梯形图九、控制系统指令表十、总 结本系统结构简单，操作方便；可现自动控制，具有一定的智能性；对优化城市交通具有一定的意义。本设计将各任务进行细分包装，使各任务保持相对独立；能有效改善程序结构，便于模块化处理，使程序的可读性、可维护性和可移植性都得到进一步的提高。本设计实现了三种颜色交通信号灯的交替点亮，指挥行人和车辆安全通行。程序中所用到的数据均可以根据实际情况进行设置，修改灵活方便。通过此次设计，使我对于PLC有了更深入地了解，也在原来所学的理论基础上得到了进一步地应用。但由于经验上的不足，有些地方还需要做进一步地改善。毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次作业，他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力；是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业，从老师的角度来说，指导做毕业设计是老师对学生所做的最后一次执手训练。其次，毕业设计的指导是老师检验其教学效果，改进教学方法，提高教学质量的绝好机会。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结，但是真的面对毕业设计时发现自己的想法基本是错误的。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。参考文献：1 阮友德主编.PLC基础实训教程.北京：人民邮电出版社，2007.2 张还等编著.三菱FX系列PLC设计与开发 .北京：机械工业出版社,2009.3 高钦和 主编.可编程控制器应用技术与设计.北京：人民邮电出版社,2001.4 路林吉 主编.PLC应用开发技术与工程实践.北京：人民邮电出版社,1999.5 齐从谦,王士兰 主编.PLC技术及应用.北京：机械工业出版社，2000.6 陈宇 主编.可编程控制器基础及编程技巧.广州：华南理工大学出版社，2000.7 魏志精 主编.可编程控制器应用技术.北京：电子工业出版社，1995.8 周渊深 主编.可编程控制器应用技术.北京：化学工业出版社，2002.9 黄净 主编.电器及PLC控制技术.北京：北京工业出版社，2002.10 廖常初 主编.可编程控制器的编程方法与应用.重庆：重庆大学出版社，2001.11 吴建强，姜三勇 主编.可编程控制器原理及应用.黑龙江：哈尔滨工业大学出版社，199812 廖常初 主编.PLC编程及应用.重庆：重庆大学出版社,2000.13王成福,黄敏，张小杭 .电器及PLC控制技术M.浙江大学出版社,2008.14赵云，王成福.一种高可靠性生产线控制器的设计J，电工技术，2005.15吴志宏 可编程控制器入门及应用实例，中国电力出版社M，2008.16 陈立定、吴玉香、苏开才. 电气控制与可变程序控制器M.华南理工大学出版社，2001.17 王蕊：PLC在交通信号灯控制上的应用，2003年第五期181920致谢三年的课程学习让我学到了很多东西,体验过遭遇挫折的失败感和收获成果的喜悦,在毕业论文即将完成之际,我向曾经帮助和支持我的人们表示衷心的感谢设计的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心帮助。在此我首先要感谢杨芸老师，从设计选题到设计的写作的过程给予了我真诚的鼓励和帮助。杨芸老师指引我的设计写作方向和构架，并对本设计的初稿进行了批阅，指证出了其中出现的错误，使我有了思考的方向，她循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，也使我在设计之外明白了做学问所应有的态度。 同时，也要感谢石秀莉老师在杨芸老师有教学任务的期间对我们进行的指导。在此我向杨老师和石老师的辛勤指导和帮助，呈上我最真诚的谢意。 我还要感谢同学谭修江，杨建兴以及其他给予我帮助的同学，感谢你们对我的帮助和支持。再次感谢在大学传授给我知识以及给我帮助和鼓励的老师、同学和朋友，谢谢您们给予我的一切。