基于PLC交通灯控制系统毕业设计.doc
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1、密级: 学号:109205030008本科生毕业论文(设计)基于PLC的交通灯控制系统设计学 院: 信息工程 专 业: 自动化 _班 级: 09自动本(1)班 学生姓名: _指导老师: _完成日期: _学士学位论文原创性申明本人郑重申明:所呈交的设计(论文)是本人在指导老师的指导下独立进行研究,所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本设计(论文)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名(手写): 签字日期: 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论
2、文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保 密 , 在 年解密后适用本授权书。不保密 。(请在以上相应方框内打“” )学位论文作者签名(手写): 指导老师签名(手写): 签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 摘 要城市交通控制系统在交通监控指挥系统中占很大比重,非常重要,它是一个电脑综合管理的系统,它用于疏导交通,检测交通数据,控制交通信号灯。解决好公路交通灯
3、控制问题将是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。但现在有的交通信号灯不能满足现在社会发展的需要,根本不能够根据实际交通状况进行调节控制。现今PLC(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。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,我将用三菱FX2N系列的可编程控制系统来控制主道和副道组成的十字路口的交通灯,来说明可编程控制器硬件、软件的设计。关键词:PLC(可编程控制器)、三菱FX2N、交通灯、功能特点。Abstract:City traffic control system accounted for a large pr
4、oportion, is very important in traffic monitoring and command system, it is a computer integrated management system, it used to divert traffic detection, traffic data, control of traffic signal lamp. The traffic light control system is important for the traffic order, security, fast operation. But n
5、ow some of the traffic signal lights can not meet the current social development needs, simply can not be adjusted according to actual traffic control. The PLC (programmable logic controller) in industial automation position is extremely important, widely used in various industries. With the develop
6、ment of science and technology, the function of the programmable controller is increasingly perfect, together with the small, low cost, high reliability, application in modern industry is more prominent. City traffic light control system using PLC device has the advantages of high reliability, easy
7、maintenance, the use of simple, universal, traffic lights, I will use the Mitsubishi FX2N series programmable control system to control the composition of the main and side road crossroads, to illustrate the design of the programmable controller hardware, software.Keywords: PLC (programmable logic c
8、ontroller), Mitsubishi FX2N, traffic lights,function characteristics.目 录第1章 绪 论11.1引言11.2 前言1第2章 总体方案设计22.1 设计课题22.2 方案比较22.3 方案论证:3第3章 交通灯控制系统设计113.1 PLC型号选择113.2 硬件设计及I/O分配124.2.1 硬件选择124.2.2 I/O分配124.2.3硬件接线图133.3 十字路口交通信号灯的控制要求143.4 交通灯控制系统时序图153.5 交通灯PLC系统梯形图/指令表164.5.1 交通灯PLC系统梯形图164.5.2 指令表18
9、3.6 PLC接地193.7 程序调试19第4章 总 结23第5章 谢 词24参考文献25第1章 绪 论 1.1 引言交通得到有效果的管制,得益于交通信号灯。它对减少交通事故,提高道路最大车流量,疏导交通有很明显的作用。为达到交通管理的科学和先进性要求,保证了交通道路的管理。实验证明,用PLC实现管制交通灯的控制系统,和这个系统的硬件和软件的设计,可以有效的提高道路的通行能力,疏导交通能力也很强,并且能够简洁,经济的实现。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。科技在发展,PLC的功能越来越强大,又有诸多优点,所以它在现代工业中的作用非常重要。1.2 前言随着社会经济
10、的发展,带来了城市的交通拥挤。因此,现今提高道路通行能力,实现道路交通的科学化管理迫在眉睫。在80年代后期,这些城市都开始建设高速公路,在第一批高速路完工的那段时间,那些路也暂时有效的改善了交通压力。但是,由于路上车越来越多,人们对高速路的系统研究和操作没有很好的认识,所修建的高速路没有达到预期的目的。高速公路在城市结构上的特点,使得交通情况一定会让普通的路和高速路连接处的限制。那么,怎样找到适合的方法去控制,充分利用用了很多心血建造的高速路减轻交通堵塞的状态,变成了政府部门急需解决的问题。道路通交通系统是一个地区、一个城市的主要组成部份,这个系统的运行状况如何,直接反映了一个地区、一个城市的
11、现代化管理水平。在这一系统中,道路不仅仅是易变化的部分,其它组成部分也存在着较大的可变性和随机性。只有对这一系统的组成及其运行机理进行科学客观的分析研究,对能制定出科学有效的管理和控制对策,从而保障系统的有效运行。此前有很多道路路口都是引用很陈旧的控制系统来控制交通灯,往往不能满足道路通行的需要。所以我认为交通灯控制系统很有改进的必要,它需要顺应社会生活的需要。也需要找到功能更强大,应用更方便,性价比更高的控制系统。我们要从实际应用角度去分析各个地方的交通情况,切合实际去设计控制系统来解决这些潜在的问题。第2章 总体方案设计2.1 设计课题设计课题:基于PLC的交通灯控制系统设计。2.2 方案
12、比较方案一:十字路口每个方向各一组红绿灯,共四组。其控制简单方便。当启动PLC时,南北方向绿灯亮20S,同时东西方向红灯亮27S;然后南北方向绿灯闪3次后,南北方向黄灯亮2s,之后南北方向红灯亮并维持27S;此时东西方向红灯仍然保持亮2S后,东西方向绿灯亮并维持20S,然后东西方向绿灯闪3次后,东西方向黄灯亮2S,如此循环。如图:图2.1 十字路口交通灯示意图 方案二:当启动PLC时,前半个循环为东西方向直行左转的红灯亮60S,南北方向人行道绿灯亮60S。在此时段内:前30S内,南北方向左转红灯亮30S,且南北方向直行绿灯亮27S,然后南北方向直行黄灯亮3S。后30S内,南北方向直行红灯亮30
13、S,且南北方向左转绿灯亮27秒,然后南北方向左转黄灯亮3S;后半循环为南北方向人行道红灯亮35S。同时东西方向直行左转绿灯亮32S,且南北方向直行红灯亮35S,南北方向左转红灯亮35S,当东西方向直行左转绿灯32S后,东西方向直行左转黄灯亮3S。如此循环。东西方向人行道为过街天桥。如图:图2.2 十字路口交通灯示意图2.3 方案论证:第一种方案:它只适用于一般小型城市且车流量不大的十字路口,现今它已经无法满足较大城市交通的需要,很容易出现交通堵塞,车辆滞留的现象。这种情况出现太频繁,也是不可能让交警随时都到现场指挥交通的,这样就没有达到红绿灯控制交通的需要。所以这种系统在大城市已经走向淘汰的边
14、缘。第二种方案:它是由主道和副道组成的十字路口,现今的交通状况各式各样,该方案主道(南北方向)设计了左转、直行和右转的三组信号灯。在副道(东西方向)上设计的则是右转一组信号灯,直行和左转为一组双箭头的信号灯。因为主道的车流量较大,工作比较繁忙,因此给予它的通行时间就较长,东西红灯亮60S,南北直行左转信号灯在此期间转换两次,来舒通车流。而东西方向为副道,车流量较小,我给予它的通行时间相对较短,只有35S。此时南北方向都不通车。这样设计避免了主道车辆滞留的情况发生,副道35S通行时间也足够车辆通行了,因为它本来车流量就少。也不用安排紧急情况的控制,即使出现紧急情况的时候,交通灯已经是起不多大作用
15、的了,此时就由交警进行人为的指挥控制。在人行道方面,南北方向上铺设了人行道,方便人们通行,人行道的绿灯也为60S,红灯为35S。人行道信号灯的亮灭也是根据东西方向红灯与绿灯的亮灭来决定的。而东西方向采用了天桥进行人流疏导。避免堵塞主通道的交通,方便车辆通行。2.4 方案选择综上所述,方案一在车流量较小的地方很实用,但是一到大城市车流量很大的地方就不能满足该地区的交通疏导的需要。其优点:设计简单,使用方便,成本低。其缺点:系统过于简单,有些地段不能满足实际情况的需要。方案二为主通道和副通道的汇合十字路口交通灯设计。其优点:简单实用,能满足大部分路口的需要。由于交通路口的形状和规模不一,所采用的信
16、号灯的数量、控制要求不一,控制的复杂程度也不一样,所以我选择的设计思路就是根据车流较大的主道和车流较少的副道相结合的路口,来设计交通灯控制系统,即方案二。还有,现今出现了各个控制系统,如: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。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的现状。第3章 交通灯控制系统设计3.1 PLC型号选择根据设计要求得出,只需一个启动按钮SB1与一个停止按钮SB2两个输入信号,
17、而东西南北的红绿灯共10组信号灯,另外有4组人行道信号灯。共12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-32MR-001的PLC机型。PLC种类中最先进的是FX系列中的FX2N, FX2n系列拥有的特点有下面这些:程式执行更快、最大范围的包容了标准特点,适用世界各地不一样的电源,满足个人需要,和全面补充了通信功能的大量特殊功能模块,它可以把你的工厂的灵活性和控制能力的自动化应用变成最大。为满足不同需要,它为很多实际应用而开发的特别功能开发了每个范围的特别功能模块用来满足不一样的需要。模拟高速计数器和I/O,外围设备可以用24V、400
18、mA直流电源,内置式24V直流电源。因为采用了优良的可维护性快速断开端子块,就算是接了电缆同样可以换单元。小时表功能以及时钟功能在所有的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停止运转生产和损失工作时间。RUN/STOP 开关面板上停止/运行开关操作方便。远程维护较远的编程软件可以用MODEM通信上载,、或卸载程序,监测和数据密码保护使用一个八位数字密码保护您的程序。FX2N-32MR-001的PLC机型,I/0总点数为32点,输入点数为16
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