毕业设计论文基于PLC的交通灯控制系统设计.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）基于PLC的交通灯控制设计摘 要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。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。解决好十字路口交通灯控制问题将是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。城市交通灯控制采用的可编程制器具有可靠性高、维护方便，用法简单、通用性强等特点。本设计用三菱FX2N的可编程序控制器控制十字路口信号灯来说明可编程序控制器硬件、软件的设计，说明了一个四车道并人行道的十字路口（凯旋路与解放路交叉口）的控制情况，分析了该控制系统的工作原理，描述了系统的硬件组成，介绍了南北、东西直行车道，南北、东西左转车道，南北、东西人行车道的工作过程，对PLC的选型、I/O点的确定及交通灯的变化过程等方面进行了详细分析，利用PLC控制红黄绿灯变化来控制交通，且在各个方向安装PLC显示器。在此基础上，给出了控制系统软件设计的端子接线图、流程图、功能图、梯形图及指令表。关键词：交通灯，可编程序控制器，软件设计，梯形图Design of the Traffic Lights Control Based on the PLC ABSTRACTProgrammable Logic Controller's position in industrial automation is very important, widely used in various industries. PLC programmable logic controller based on microprocessor-based, integrated computer technology, automatic control technology and communication technology from a new type of industrial control devices. Solve the problem of signal-controlled intersection will be the protection of traffic orderly, safe, efficient operation of the important part. Urban traffic control system using programmable devices with high reliability, easy maintenance, are easy to use, versatile and so on. Mitsubishi FX2N with the design of programmable logic controller to control the intersection signal light that programmable logic controller hardware and software design, shows a four-lane and sidewalk intersections (Kaixuan with Ponceau Road intersection) control, analyzes the working principle of the control system, describes thesystem hardware components, introduces the North and south, East and West straight lane, north-south east-west left turn lanes, north and south, things were working process of the carriageway on the PLC's selecvtion, I/ O points and traffic lights to determine changes in other aspects of the process of a detailed analysis, the use of PLC control changes to control red, yellow, green transportation, and installation of PLC display in all directions. On this basis, given the flow chart control system software design, functional diagram, terminal wiring diagram, ladder and instruction list.KEY WORDS: Traffic lights, Programmable logic controller, Software design, Ladder6目录前言1第1章 概论21.1 引言21.1.1 PLC的发展背景21.1.2交通灯的发展及现状41.1.3本课题主要研究内容6第2章交通灯方案的设计72.1交通灯的设计方案72.1.1交通灯控制系统的要求72.1.2交通灯控制系统的设计方案72.2交通灯的布置72.2.1南北方向交通灯的布置72.2.2东西方向交通灯的布置82.3交通灯系统的控制要求92.3.1交通灯的控制实际情况92.3.2南北方向交通灯的控制要求102.3.3东西方向交通灯的控制要求112.4交通灯控制时序图12第3章 交通灯的硬件设计133.1 控制要求133.2 硬件及外围元器件133.2.1按钮选择133.2.2交通灯的选择133.2.3 数码管的选择14第4章 交通灯的软件设计154.1 PLC的选择154.1.1 I/O接口的确定154.1.2 PLC的选择164.1.3端子接线图174.2 交通灯的流程图184.2.1直行车道流程图184.2.2左转车道流程图194.2.3人行道流程图204.3交通灯的程序设计214.3.1交通灯的流程图214.3.2交通灯的梯形图234.3.2指令表27结论29谢 辞30参考文献31前言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。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，然而，高速道路没有充分发挥出预期的作用。所以，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。十字路口的红绿灯指挥着行人和车辆的安全运行,实现红绿灯的自动指挥能使交通管理工作得到改善,也是城市交通管理工作自动化的重要标志之一。可编程序控制器(PLC) 是一种新型的通用的自动控制装置,它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体,是专能加强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。因此,本文介绍了三菱公司的PLC 产品来实现交通灯的自动控制。基于PLC的交通信号灯的出现，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，用可编程序控制器实现交通灯管制的控制系统，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-64MR。采用PLC进行控制主要是考虑PLC具有很强的环境适应性，同时其内部定时器资源非常丰富，可对交通灯进行精确控制。由于PLC内部均配有实时时钟，因此通过PLC控制可对交通灯实施全天侯无人管理。另外因为PLC具有通信联网功能，所以可以将同一条道路上的交通灯组成局域网进行统一调试管理，这样可以缩短车辆等侯时间，实现科学化管理。 第1章 概论1.1 引言1.1.1 PLC的发展背景可编程序控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程序控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PC或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序控制器，简称PC，但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。是60年代末发明的工业控制器件，是美国数字公司(DEC )为美国通用公司(GM)研制开发并成功应用于汽车生产线上，可编程序控制器自此诞生。随着计算机技术的飞速发展，PLC软硬件水平与规模也发生了质与量的变化，其控制技术也朝着智能化方向不断发展，同时推动了先进制造技术的相应发展。现代PLC已经成为真正的工业控制设备。最初，PLC主要是用在生产线控制和大型机械的控制上。但不久，西德的西门子(SIEMENS)公司、BBC公司就开始研制PLC，当时主要是用于轧钢机、升降设备等大型设备上。70年代初，日本的OMRON也推出了他们的PLC。三菱、日立、富土、东芝、横河、日电等公司也先后加入了PLC制造者的行列。70年代中期，美国和西德首先出现了微电脑化的小型PLC。20世纪80年代至90年代中期是PLC发展最快的时期。PLC发展至今，已有30多年的历史。伴随着半导体技术、计算机技术、通讯技术的发展，工业控制领域已有了翻天覆地的变化，PLC亦在不断发展变化中，PLC正朝着新的技术发展。近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的PLC应用系统中，PLC往往是作为一个核心部件来使用，仅PLC方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。可编程序控制器（PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，成为了现代工业控制的三大支柱之一。PLC是一种数字式运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术等操作指令，并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC具有可靠性高，抗干扰能力强等优点，PLC的平均无故障运行时间（又称平均故障间隔时间MTBF）已经高达几十万小时。其次，PLC具有通用性强，使用方便的特点。由于PLC产品的系列化和模块化，PLC配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，可以组成能满足各种控制要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件方面的设计工作只是确定PLC的硬件配置和I/O的外部接线。一个控制对象的硬件配置确定以后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。PLC还具有功能强，适应面广的特点，现代PLC不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺控等功能，数值运算和数据处理等功能。因此，它既可对开关量进行控制，也可以对模拟量进行控制，既可控制一台生产机械、一条生产线，也可控制一个生产过程。PLC还具有通信联网的功能，可与上位计算机构成分布式控制系统。用户只需根据控制的规模和要求，适当选择PLC的型号和硬件配置，就可以组成所需的控制系统。PLC编程一般采用易于理解和掌握的梯形图语言及面向工业控制的简单指令编制程序，非常形象直观，在了解了PLC简单工作原理和它的编程技术后，就可以结合实际需要进行应用设计，进而将PLC用语实际控制系统中，此外，PLC还具有使用和编程方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠，在实际运用中设施施工周期短等特点，是一种用于工业自动化控制的理想工具。今后，PLC将主要朝着以下两个方向发展:一个是向超小型专用化和低价格方向发展;另一个是向高速多功能和分布式自动化网络方向发展。总的趋势如下：1.可编程控制技术的标准化2.CPU处理速度进一步加快3.可编程控制技术的智能化4.系统的开放性和兼容性5.通用性和专业化的结合6.可靠性进一步提高7.控制系统分散化8.控制与管理功能一体化 1.1.2交通灯的发展及现状交通信号灯的出现，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。城市道路交通自动控制系统的发展是以城市交通信号控制技术为前导，与汽车工业并行发展的。在各个其发展阶段，由于交通的各种矛盾不断出现，人们总是尽可能的把各个历史阶段当时的最新成果应用到交通控制中来，从而促进了交通自动控制技术的不断发展！早在1850年，城市交叉口不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的关注。世界上第一台交通自动信号灯的诞生，拉开了城市交通控制的序幕，1868年，英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤气照明灯，用来控制交叉路口马车的通行，但一次煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪。1914年及稍晚一些时候，美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯，它们采用电力驱动，与现在意义上的信号灯已经相差无几。1926年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯，这是城市交通自动控制的起点。1917年，在美国盐湖市开始使用联动式信号系统，把六个交叉路口作为一个系统，以人工方式加以集中控制。1922年，美国休斯顿市建立了一个同步系统，它以一个交通亭为中心控制十二个交叉路口。1928年，上述系统经过改进，形成“灵活步进式”定时系统，由于它简单、可靠、价格便宜，很快在美国推广普及。这种系统以后不断改进、完善，成为当今的协调控制系统。 20世纪30年代初，美国最早开始用车辆感应式信号控制器，之后是英国，当时使用的车辆检测器是气动橡皮管检测器。车辆感应控制器的特点是它能根据检测器测量的交通流量来调整绿灯时间的长短，使绿灯时间更有效地被利用，减少车辆在交叉口的时间延误，比定时控制方式有更大的灵活性。计算机技术的出现为交通控制技术的发展注入了新的活力，1952年，美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机网的配时方案自动选择式信号灯控制，而加拿大多伦多市于1964年完成了计算机控制信号灯的实用化，建立了一套由IBM650型计算机控制的交通信号协调控制系统，成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通控制系统的城市。这是道路交通控制技术发展的里程碑。 目前城市交通控制研究的新发展主要体现在城市交通网络的区域交通信号灯和城市快速公路叉道口的控制上。在近百年的发展中，道路交通信号控制系统经历了无感应控制到有感应控制、手动控制到自动控制再到智能控制、单点控制(点控)到干线控制(线控)再到区域控制和网络控制(面控)的过程。其实,用这三色作为交通讯号和人的视觉机能结构和心理反应有关。颜色也有活动 (activity)的含意，要表达热或剧烈的话，最强是红色，其次是黄色。绿色则有较冷及平静的含意。因此，人们常以红色代表危险，黄色代表警觉，绿色代表安全。而且，由于红光的穿透力最强，其他颜色的光很容易被散射，在雾天里就不容易看见，而红光最不容易被散射，即使空气能见度比较低，也容易被看见，不会发生事故。所以我们用红色表示禁止。 随着交通的不断发展和汽车化进程的加快，交通拥挤加剧，交通事故频发，交通环境恶化，已经成为引人注目的城市问题之一。交通问题不仅是发展中国家，就在发达国家也是一个令人困扰的严重问题。众所周知，缓解交通拥挤的最直接和最有效办法是提高路网的通信能力。但无论哪个国家的大城市，不可能无限制地修建道路，不论是资金因素还是土地因素，都限制了道路的无节制增长。因此，不可能通过无限制地修建道路难满足日益增长的交通需求。与此同时，通过限制车辆增加削减交通需求也因受到客观因素的制约而无法取得满意的结果。事实上，由于交通系统是一个相当复杂的大系统，无论单独从车辆方面考虑还是从道路方面考虑，都很难从根本上解决问题。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，缓解主干道车流量繁忙的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门待解决的主要问题。 1.1.3本课题主要研究内容本设计主要针对于城市繁忙十字路口的交通灯控制，旨在实现避免交通堵塞造成的不必要的麻烦与事故，很方便、很快捷的控制车辆、行人出行安全。按照城市交通控制的需要，本设计讨论了用FX2N PLC实现自动控制、手动控制2种控制方式，通过PLC控制交通灯的变化和时间显示。正常工作控制，对南北直行车道、人行道，东西直行车道、人行道，南北左转车道，东西左转车道进行控制，按照绿灯亮，绿灯闪，黄灯亮，红灯亮循环控制！非正常工作时，采用手动控制，保证交通灯的正常使用，保证十字路口的行人、车辆安全！洛阳理工学院毕业设计（论文）第2章交通灯方案的设计2.1交通灯的设计方案2.1.1交通灯控制系统的要求交通灯控制系统应具有手动和自动方式为了防止突发事件，交通灯应具有手动和自动方式。手动和自动的转换由按钮开关来控制，当停止按钮按下时，启动手动控制，交通灯可以手动调节。当启动按钮按下时，手动控制失效，由自动控制系统控制交通灯，PLC动作输出信号控制交通灯三色灯的变化。2.1.2交通灯控制系统的设计方案交通的控制系统的方案：1.深入了解和分析交通灯的控制情况。2.交通灯控制系统的硬件设计。3.确定I/O设备。根据交通灯控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯等。4.根据I/O点数选择合适的PLC类型。5.分配I/O点数，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。6.交通灯控制系统的流程图。7.设计交通灯系统的梯形图、程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图程序，这是整个交通灯系统设计的核心工作。2.2交通灯的布置2.2.1南北方向交通灯的布置十字路口交通灯示意图如图所示。在十字路口的南北方向装有主干道“红绿黄”灯、人行道“红绿黄”，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。具体的交通灯的布置如下：南北主干道的交通灯有个，分别是左转红灯、左转绿灯、左转黄灯、直行红灯、直行绿灯和直行黄灯。南北人行道的交通灯有个，分别是红灯、绿灯和黄灯。2.2.2东西方向交通灯的布置十字路口交通灯示意图如图2-所示。在十字路口的东西方向装有车道“红绿黄”灯、人行道“红绿黄”，其中车道的“红绿黄”灯又分为左转“红绿黄”灯和直行“红绿黄”灯。具体的交通灯的布置如下：东西车的交通灯有个，分别是左转红灯、左转绿灯、左转黄灯、直行红灯、直行绿灯和直行黄灯。南北人行道的交通灯有个，分别是红灯、绿灯和黄灯。其中南北直行车道红黄绿灯可与南北人行道红黄绿灯可分别并联，同理，东西直行车道红黄绿灯可与东西人行道红黄绿灯可分别并联；南北方向的直行车道红黄绿灯可分别并联，左转车道的红黄绿灯可分别并联；同理，东西方向的直行车道红黄绿灯可分别并联，左转车道的红黄绿灯可分别并联。共计36个交通灯，但是设计时可以把南北方向的两组直行灯、左转灯、人行灯看做一组灯，即南北直行灯、南北左转灯、南北人行灯，同理可以把东西方向的两组直行灯、左转灯、人行灯看做一组灯，即东西直行灯、东西左转灯、东西人行灯，可看作是18个交通灯。图2-1 交通灯布置图2.3交通灯系统的控制要求2.3.1交通灯的控制实际情况见表2-1 交通灯工作情况表1.南北直行车道：直行绿灯亮 25S、直行绿灯闪3S、直行黄灯亮2S 、直行红灯亮 45S；2.南北左转车道：左转红灯亮 30S、左转绿灯亮10S、左转绿灯闪3S、左转黄灯亮2S、左转红灯亮15S；3.南北人行道：绿灯亮25S、绿灯闪3S、黄灯亮3S 、红灯亮30S；4.东西直行车道：直行红灯亮 30S、直行绿灯亮25S、直行绿灯闪3S 、直行黄灯亮 2S；5.东西左转车道：左转红灯亮 45S、左转绿灯亮10S、左转绿灯闪3S、左转黄灯亮2S；6.东西人行道：红灯亮30S、绿灯亮25S、绿灯闪3S、黄灯亮2S；7循环控制方式；8.交通灯变化顺序表（单循环周期60S）。表2-1 交通灯工作情况表直行信号直行绿灯亮直行绿灯闪直行黄灯亮直行红灯亮南时间（s）253230左转信号左转红灯亮左转绿灯亮左转绿灯闪左转黄灯亮左转红灯亮时间（s）30103215人行信号人行绿灯亮人行绿灯闪人行黄灯亮人行红灯亮时间（s）253230北直行信号直行红灯亮直行绿灯亮直行绿灯闪直行黄灯亮东时间（s）302532左转信号左转红灯亮左转绿灯亮左转绿灯闪左转黄灯亮时间（s）451032人行信号人行红灯亮人行绿灯亮人行绿灯闪人行黄灯亮时间（s）302532西2.3.2南北方向交通灯的控制要求1.南北方向直行车道南北方向直行车道设有直行绿灯27S，直行绿灯闪3S，直行黄灯2S和直行红灯30S。当南北直行车道绿灯亮时，东西直行车道应依次直行红灯亮30S，直行绿灯亮25S，直行绿灯闪3S，直行黄灯亮2S；反之，当东西直行车道绿灯亮时，南北直行车道直行红灯亮30S，直行绿灯亮25S，直行绿灯闪3S，直行黄灯亮2S。2.南北方向左转车道南北方向左转车道设有左转绿灯10S，左转绿灯闪3S，左转黄灯2S和左转红灯45S。当南北左转车道绿灯亮时，东西左转车道应依次左转红灯亮45S，左转绿灯亮10S，左转绿灯闪3S，左转黄灯亮2S；反之，当东西左转车道绿灯亮时，南北左转车道左转红灯亮45S，左转绿灯亮10S，左转绿灯闪3S，左转黄灯亮2S。3.南北方向和东西方向人行车道南北方向人行车道设有人行绿灯27S，人行绿灯闪3S，人行黄灯2S和人行红灯30S。当南北人行车道绿灯亮时，东西人行车道应依次人行红灯亮30S，人行绿灯亮25S，人行绿灯闪3S，人行黄灯亮2S；反之，当东西人行车道绿灯亮时，南北人行车道人行红灯亮30S，人行绿灯亮25S，人行绿灯闪3S，人行黄灯亮2S。2.3.3东西方向交通灯的控制要求1.东西方向直行车道东西方向直行车道设有直行绿灯27S，直行绿灯闪3S，直行黄灯2S和直行红灯30S。当东西直行车道绿灯亮时，南北直行车道应依次直行红灯亮30S，直行绿灯亮25S，直行绿灯闪3S，直行黄灯亮2S；反之，当南北直行车道绿灯亮时，东西直行车道直行红灯亮30S，直行绿灯亮25S，直行绿灯闪3S，直行黄灯亮2S。2.东西方向左转车道东西方向左转车道设有左转绿灯10S，左转绿灯闪3S，左转黄灯2S和左转红灯45S。当东西左转车道绿灯亮时，南北左转车道应依次左转红灯亮45S，左转绿灯亮10S，左转绿灯闪3S，左转黄灯亮2S；反之，当南北左转车道绿灯亮时，东西左转车道左转红灯亮45S，左转绿灯亮10S，左转绿灯闪3S，左转黄灯亮2S。3.东西方向人行车道东西方向人行车道设有人行绿灯27S，人行绿灯闪3S，人行黄灯2S和人行红灯30S。当东西人行车道绿灯亮时，南北人行车道应依次人行红灯亮30S，人行绿灯亮25S，人行绿灯闪3S，人行黄灯亮2S；反之，当南北人行车道绿灯亮时，东西人行车道人行红灯亮30S，人行绿灯亮25S，人行绿灯闪3S，人行黄灯亮2S。4.结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验在PLC交通灯模拟模块中，车道东西南北每面都有3个控制灯，分别为：禁止通行灯 （亮时为红色）准备禁止通行灯 （亮时为黄色）直通灯 （亮时为绿色）另外行人道东西南北每面都有3个控制灯,分别为：禁止通行灯 （亮时为红色）准备禁止通行灯 （亮时为黄色）直通灯 （亮时为绿色）2.4交通灯控制时序图由交通灯的控制要求，可模拟交通灯的控制过程，如图2-2，图2-2交通灯控制时序图第3章 交通灯的硬件设计3.1 控制要求信号灯既要受启动及停止按钮的控制，也要受自动及手动按钮控制。当按下启动按钮时，信号灯系统开始工作，如果按下自动按钮，信号灯自动系统开始工作并周而复始地循环工作，如果按下手动按钮，信号灯需要手动操作，才能正常运行。当按下停止按钮时，系统将停止在初始状态，所有信号灯都熄灭。3.2 硬件及外围元器件3.2.1按钮选择根据交通灯的控制要求，选用控制按钮。控制按钮主要用于远距离操作具有电磁线圈的电器，如继电器，也用于在控制电路中发布指令好执行电器连锁。控制按钮一般有按钮、复位弹簧、触头和外壳灯部分组成。本设计中，选用LA20-11,共四个，SB1、SB2、SB3、SB4。3.2.2交通灯的选择世界上第一台交通自动信号灯的诞生，拉开了城市交通控制的序幕，1868年，英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤气照明灯，用来控制交叉路口马车的通行，但一次煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪。1914年及稍晚一些时候，美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯，它们采用电力驱动，与现在意义上的信号灯已经相差无几。而今，世界上大多国家采用的是LED交通灯，和传统交通灯相比，二者使用的光源不同，作用几乎相同，但是LED光源更节能，环保，寿命长，LED寿命一般是传统光源的10倍以上，用电量是传统光源的十分之一。LED(Lighting Emitting Diode)即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载电流发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、白色的光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。LED被称为第四代照明光源和绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。本设计中交通灯选用LED照明灯，由于时间显示器即数码管，也用LED灯，为避免重复，十八盏交通灯命名为HL1- HL18。3.2.3 数码管的选择时间显示器核心就是数码管，数码光是一种半导体发光器件，其基本单位是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳极数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一个形成公共阳极（COM）的数码管，共阳极数码管在应用时将公共极COM接到+5V。共阴极数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一个形成公共阴极（COM）的数码管，共阴极数码管在应用时将公共极COM接到地线。8字上沿与下沿的距离比外型高度小，通常用英寸来表示，范围一般在0.25- 20英寸。本设计中选用七段数码管，2位位能的数码管，共8个。东西、南北可并联，可命名为LED1- LED7，LED8- LED14。14 第4章 交通灯的软件设计4.1 PLC的选择4.1.1 I/O接口的确定本设计中，输入输出见表4-1：PLC的输入有开关按钮，分别是启动按钮SB1，停止按钮SB2，自动按钮SB3，手动按钮SB4，共4个输入点，对应PLC输入端为X000，X001，X002，X0003。PLC的输出有18盏交通灯，分别为南北直行绿黄红灯，南北人行绿黄红灯，南北左转绿黄红灯，东西直行绿黄红灯，东西人行绿黄红灯，东西左转绿黄红灯，HL1- HL18,共12个输出点，对应PLC输出端为Y000，Y001，Y002，Y003，Y004，Y005，Y006，Y007，Y008，Y009，Y010，Y011。PLC的另一部分输出时数码管，十位数码管显示，个位数码管显示，LED1- LED7，LED8- LED14，共十四个输出点，对应PLC输出端为Y012-Y018，Y019-Y025。表4-1I/0接口分配表输入信号输出信号启动按钮SB1X000南北直行绿灯HL1，人行绿灯HL2 Y000南北直行绿灯HL3，人行绿灯HL4 Y001南北直行绿灯HL5，人行绿灯HL6 Y002南北左转绿灯HL7 Y003南北左转绿灯HL8 Y004南北左转绿灯HL9 Y005停止按钮SB2X001东西直行绿灯HL10，人行绿灯HL11 Y006东西直行绿灯HL12，人行绿灯HL13 Y007东西直行绿灯HL14，人行绿灯HL15 Y008东西左转绿灯HL16 Y009东西左转绿灯HL17 Y010东西左转绿灯HL18 Y011自动手动SB3SB4、X002X003十位数码管显示LED1-LED7 Y012-Y018个位数码管显示LED8-LED14 Y019-Y0254.1.2 PLC的选择PLC的机型选择：1.合理的结构型式2.安装方式的选择3.相当的功能要求4.响应速度的要求5.系统可靠性的要求PLC的容量的选择：1.I/O点数通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10%-15%的备用量来确定。2.用户存储容量需要的用户存储容量的大小由用户程序的长短来决定。一般按下式估算，再按实际需要留适当的余量（20%-30%）来选择。存储容量=开关量I/O点总数×10+模拟量通道数×100根据以上PLC选择原则，本设计选用三菱系列的FX2N-64MR PLC，其输入端接收来自各个路口的开关按钮，输出接十字路口的红绿信号交通灯。交通灯的选择:选用红、黄、绿发光二极管作为信号灯。FX2N系列拥有无以匹及的速度、高级的功能、逻辑选件以及定位控制等特点，FX2N是从16到256路输入/输出的多种应用的选择方案。价格便宜，功能齐全，比起其他PLC有着速度、逻辑、定位等优越之处。安装简单，维修方便。FX2N-64MR的I/O总数64，输入/输出各32个，输入类型为漏型，输出类型为继电器或晶体管。FX2N通过储存的程序周期运转。4.1.3端子接线图端子接线图，如图4-1，图4-1端子接线图4.2 交通灯的流程图4.2.1直行车道流程图如图4-2，当南北直行车道绿灯亮时，东西直行车道应依次直行红灯亮30S，直行绿灯亮25S，直行绿灯闪3S，直行黄灯亮2S；反之，当东西直行车道绿灯亮时，南北直行车道直行红灯亮30S，直行绿灯亮25S，直行绿灯闪3S，直行黄灯亮2S。图4-2直行车道流程图4.2.2左转车道流程图如图4-3，当南北左转车道绿灯亮时，东西左转车道应依次左转红灯亮45S，左转绿灯亮10S，左转绿灯闪3S，左转黄灯亮2S；反之，当东西左转车道绿灯亮时，南北左转车道左转红灯亮45S，左转绿灯亮10S，左转绿灯闪3S，左转黄灯亮2S。图4-3左转车道流程图4.2.3人行道流程图如图4-4，当南北人行车道绿灯亮时，东西人行车道应依次人行红灯亮30S，人行绿灯亮25S，人行绿灯闪3S，人行黄灯亮2S；反之，当东西人行车道绿灯亮时，南北人行车道人行红灯亮30S，人行绿灯亮25S，人行绿灯闪3S，人行黄灯亮2S。图4-4人行道流程图4.3交通灯的程序设计4.3.1交通灯的流程图如图4-5，交通灯控制系统的功能图，按下按钮X000以后，选择自动按钮X002，程序开始循环启动，南北直行人行绿灯亮，计时器T0启动，当计时25S时间后，T0常开触点闭合，常闭触点断开，南北直行人行绿灯灭。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3次，通过T1常开触点使南北直行人行绿灯按0.5S闪烁3次。计数器C0到达3次后，常开触点闭合，南北直行人行黄灯亮，南北直行人行绿灯灭，此时T3计时，2S后，南北直行人行红灯亮，此时T4计时，30S后，南北直行人行绿灯亮，依次循环工作。按下按钮X000以后，选择自动按钮X002，程序开始循环启动，东西直行人行红灯亮，计时器T5启动当计时30S时间后，T5常开触点闭合，常闭触点断开，东西直行人行红灯灭，东西直行人行绿灯亮，计时器T6开始工作，25S后，T6常开触点闭合，常闭触点断开，东西直行人行绿灯灭，T7开始工作，0.5S后T7常开触点闭合,T8启动，0.5S后T8常开触点闭合,计数器C1计数1。如此循环3次，通过T7常开触点使东西直行人行绿灯按0.5S闪烁3次。计数器C1到达3次后，常开触点闭合，东西直行人行黄灯亮，东西直行人行绿灯灭，此时T9计时，2S后，东西直行人行红灯亮，依次循环工作。按下按钮X000以后，选择自动按钮X002，程序开始循环启动，南北左转红灯亮，计时器T10启动当计时30S时间后，T10常开触点闭合，常闭触点断开，南北左转红灯灭，南北左转绿灯亮，计时器T11开始工作，10S后，T11常开触点闭合，常闭触点断开，南北左转绿灯灭，T12开始工作，0.5S后T12常开触点闭合,T13启动，0.5S后T13常开触点闭合,计数器C2计数1。如此循环3次，通过T12常开触点使南北左转绿灯按0.5S闪烁3次。计数器C2到达3次后，常开触点闭合，南北左转黄灯亮，南北左转绿灯灭，此时T14计时，2S后，南北左转红灯亮，计时器T15开始工作，15S后，南北左转红灯亮，依次循环工作。按下按钮X000以后，选择自动按钮X002，程序开始循环启动，东西左转红灯亮，计时器T16启动当计时45S时间后，T16常开触点闭合，常闭触点断开，东西左转红灯灭，东西左转绿灯亮，计时器T17开始工作，10S后，T17常开触点闭合，常闭触点断开，东西左转绿灯灭，T18开始工作，0.5S后T18常开触点闭合,T19启动，0.5S后T19常开触点闭合,计数器C3计数1。如此循环3次，通过T18常开触点使东西左转绿灯按0.5S闪烁3