613352349毕业设计(论文)PLC十字路口交通灯控制系统.doc
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1、毕 业 设 计(论文)(说 明 书)题 目: 姓 名: 编 号: 平顶山工业职业技术学院 年 月 日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 (论文) 任 务 书姓名 专业 任 务 下 达 日 期 年 月 日设计(论文)开始日期 年 月 日设计(论文)完成日期 年 月 日设计(论文)题目: A编制设计 B设计专题(毕业论文) 指 导 教 师 系(部)主 任 年 月 日平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)答辩委员会记录 系 专业,学生 于 年 月 日进行了毕业设计(论文)答辩。设计题目: 专题(论文)题目: 指导老师: 答辩委员会根据学生提交的毕业设计(论文)材料,根据学生答辩情况,经答辩委员会讨
2、论评定,给予学生 毕业设计(论文)成绩为 。答辩委员会 人,出席 人答辩委员会主任(签字): 答辩委员会副主任(签字): 答辩委员会委员: , , , , , , 平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)评语第 页共 页学生姓名: 专业 年级 毕业设计(论文)题目: 评 阅 人: 指导教师: (签字) 年 月 日成 绩: 系(科)主任: (签字) 年 月 日毕业设计(论文)及答辩评语: 摘 要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。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
3、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。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性,同时其内部定时器资源十分丰富,可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制,特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。同时,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。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。本文选择三菱可编程控制器FX2n为核心部件,着重
4、进行硬件接口设计,利用梯形图和语句表进行编程,实现了十字路口交通灯控制系统的自动化。关键词: PLC,交通控制,自动化ABSTRACTThe programmable preface in PLC controller is a kind of new industry controls the device, it regard microprocessor as the foundation, synthesizing the calculator technique, automatic control technique to develop with the communicatio
5、n technique .It has the construction simple, the plait distance is convenient, high etc. in dependable advantage, already extensive used for the industry process with the automatic control of the position inside. According to the covariance, the programmable controller is a kind of equipments that i
6、ndustry automate to equip the inside the application at most. The expert thinks, the programmable controller will become the main means that aftertime industry control with the one of the important foundation equipments, the PLC, robot, CAD/ CAM will become three major of pillar that industry produc
7、e. Because the PLC has to the strong characteristic in adaptability in environment in usage, its inner part settles at the same time the machine resources is abundant very, can to current widespread usage of enter the type gradually the signal beacon proceeds the precision controls, special the oscu
8、lar control in a many branch roads can realizes expediently. So that is applied the PLC more and more now in transportation light system inside. At the same time, PLC still have the communicationinternet function, constitute the same of the signal beacon on the road of bureau area net proceeds to un
9、ify to adjust a management, can shorten the vehicle go through waiting time, realizing scientific management.This paper chooses Mitsubishi PLC FX2n as the main components, focus on the hardware interface design, make use of the ladder diagram and the sentence form to carry out a program, the realiza
10、tion of the traffic lights at the crossroads automation control system.Keyword: PLC, traffic control,Automation目 录第1章 绪论11.1交通灯设计背景11.2研究目的和意义21.3本文的主要内容3第2章 可编程控制器(PLC)42.1 PLC基本概念4 2.2 PLC的发展历程 52.3 PLC的发展趋势62.4 PLC的特点及应用领域、分类及程序语言72.5 PLC的硬件结构112.6 PLC的工作原理222.7 本章小结24第3章 多工作方式交通灯系统设计253.1控制要求253
11、.2系统设计方案分析263.2.1系统设计状态图273.2.2系统设计时序图293.2.3系统设计主程序流程图303.3硬件设计313.4 软件设计313.4.1系统的梯形图323.4.2系统的语句表353.5 本章小结37第4章 系统检测与调试384.1检测与调试384.2本章小结39设计总结与体会39参考文献40谢 辞41附录一 FX2N型PLC软元件表42第1章 绪论 1.1交通灯设计背景1858年,在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红,蓝两色的机械扳手式信号灯,用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年,英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上,安
12、装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成,红色表示“停止”,绿色表示“注意”。1869年1月2日,煤气灯爆炸,使警察受伤,遂被取消。1914年,电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成,安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”,绿灯亮表示“通行”。 1918年,又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯,一种是把压力探测器安在地下,车辆一接近红灯便变为绿灯;另一种是用扩音器来启动红绿灯,司机遇红灯时按一下嗽叭,就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时,它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一
13、段时间,推迟汽车放行,以免发生交通事故。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。1968年,联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号,面对绿灯的车辆可以直行,左转弯和右转弯,除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号,面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号,面对黄灯的车辆不能越过停车线,但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。 1.2研究目的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
14、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系统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道路,在高速道路建设完成的初期,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与普通道路耦合处交通状况的制约
15、。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、城区同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。如何改善交通灯控制系统,使其适应现在的交通状况,成为研究的课题。 传统的十字路口交通控制灯,通常的做法是:事先经过车辆流量的调查,运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而,实际上车辆流量的变化往往是不确定的,有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的方案,仍然会发生这样的现象:绿灯方向几乎没有什么车辆,而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的,统计
16、的方法已不能适应迅猛发展的交通现状,更为现实的需要是能有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。目前,大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的,采用固定时间的控制方法,经常造成道路有效利用时间的浪费,出现空等现象,影响了道路的畅通。为此,采用不依赖数学模型的模糊控制方法设计交通灯控制器,能较好地解决这个问题。另外随着众多高科技技术在日常生活的普遍应用,城市空中各种电磁干扰日益严重,为保证交通控制的可靠、稳定,选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC是必要的。随着科学技术的日新月异,自动化程度要求越来
17、越高,原有的交通灯装置远远不能满足当前高度自动化的需要。可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品;充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制;充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点,采用标准化、模块化、系统化设计,配置灵活、组态方便。可编程控制器交通灯控制系统的特点:脱机手动工作;联机自动就地工作;上机控制的单周期运行方式;由上位机通过串口向下位机送入设定配方参数实现自动控制;自动启动、自动停机控制方式。近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高,使得实际应用成为可能。本系统采用PLC是基于以下三个原因:PL
18、C具有很高的可靠性,通常的平均无故障时间都在30万小时以上;编程能力强,可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现;抗干扰能力强,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;根据交通信号灯系统的要求与特点,我们采用了日本三菱公司FX2n型PLC。三菱PLC有小型化、高速度、高性能等特点,是FX2n系列中最高档次的超小型程序装置。三菱可编程控制器指令丰富,可以接各种输出、输入扩充设备,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序控制器(PLC)对十字路口交通
19、控制灯实现控制。 1.3本文的主要内容 第一章,回顾交通灯的发展历史,阐述研究交通灯的目的和意义!随着社会经济的发展,交通管制的要求越来越高,采用可编程程序控制器来代替中间继电器和过程控制的微型机,设计开发了交通灯控制系统,才会满足稳定可靠的交通控制系统需求。第二章,叙述了可编程程序控制器的产生、发展、应用的历程,通过论述可编程程序控制器的各种优点、卓越性能、结构、原理,有一个感性的总体认识。第三章,结合交通灯控制系统的要求,进行硬件、程序设计,从主要部件的选择、流程的分析、程序思路的产生来完成本次设计任务。第四章,通过对系统的调试和检测,再进行系统性梳理,将隐藏的不足之处加以修正和完善,确保
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