基于S7-200PLC的铁路与公路口护栏控制系统设计
PLC课题铁路与公路交叉口护栏自动控制系统
PLC课题铁路与公路交叉口护栏自动控制系统姓名：学号：班级：目录一、任务要求 (3)二、系统总体方案 (3)三、PLC型号选择及其他PLC元器件分配 (4)四、PLC控制系统硬件接线图 (5)五、程序框图和梯形图 (6)5.1程序框图 (6)5.2梯形图 (7)六、心得体会 (10)铁路与公路交叉道口护栏自动和手动控制系统设计一、任务要求任意方向火车来，压住预告传感器时，将道口两侧道路右侧前进方向封锁，同时发出警告，让道口区内的车辆快速通过。
延时一段时间后（可用SMB28调整），将道口两侧道路左侧前进方向封锁，封锁全部道口。
火车通过后，压住前方预告传感器时，解除封锁。
并有手动操作模式。
试列出输入输出分配表，画出PLC 硬件接线图，列出PLC程序清单及注释。
二、系统总体方案1、此自动控制系统是通过火车触动传感器和plc来实现的。
2、当火车驶入道口，位于两侧的传感器将会检测到火车从而发出信号到plc。
plc根据程序设定对应输出，使护栏关闭右侧公路路面。
汽车可以顺利驶出道口。
3、计时器开始计时，经过2s后，护栏全部关闭。
4、当火车驶出道口经过传感器，传感器发出信号到plc，plc对应输出，解除封锁。
5、切换到手动时，按下右面公路封闭按钮，右面公路关闭。
6、按下左面公路关闭按钮，右面公路关闭。
7、按下接触封锁按钮，封锁解除。
铁道口传感器分布图三、PLC型号选择及其他PLC元器件分配四、PLC控制系统硬件接线图图1-2（ plc控制系统硬件接线图）五、程序框图和梯形图5.1程序框图图5-1 自动控制程序框图图5-2 手动控制程序框图5.2梯形图实验结果：1、输入编写的梯形图，按照plc硬件接线图连线。
传感器由点触开关代替。
2、按下SB1，L1放出警告，同时L2、L3灯亮，护栏关闭右侧公路面。
3、经过2s，L4、L5灯亮，护栏封锁全部路面。
4、按下SB2，L6、L7、L8、L9灯亮，L1、L2、L3、L4、L5复位。
基于S7-200PLC交通信号灯控制系统的设计
摘要自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进。
设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。
可编程控制器(PLC)以微处理器为核心，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，编程容易，功能扩展方便，修改灵活,而且结构简单，抗干扰能力强。
西门子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更是符合交通灯控制系统的要求与特点，能够方便地联网通信。
本文选择西门子可编程控制器S7-200为核心部件，着重进行硬件接口设计，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AbstractSince the birth of traffic lights, its internal control system have continually been improved. Also began to design methods varied, so that traffic lights become more intelligent.The PLC with microprocessor as the core, widely adopt ladder diagram language base on the relay contactor control system electrical schematic in programming, so that they are easy to program , to expand the functions and to amend, they have simple structure and strong anti-interference ability .Siemens PLC rich instruction, can take a variety of exports、imports expanded, the analog input devices and communications equipment is more in line with the traffic light control system with the characteristics, to facilitate networking and communications.This paper chooses Siemens PLC S7-200 as the main components, focus on the hardware interface design , make use of the ladder diagram and the sentence form to carry out a programming , the realization of the traffic lights at the crossroads automation control system.Keywords: PLC traffic control Automation目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2研究目的和意义 (1)1.3本文的主要工作 (2)第2章可编程程序控制器（PLC） (3)2.1 PLC概述 (3)2.1.1 PLC的发展历程 (3)2.1.2 PLC的发展趋势 (4)2.1.3 PLC的应用 (5)2.2 PLC的硬件结构 (6)2.3 PLC的工作原理 (7)2.4本章小结 (8)第3章系统设计 (9)3.1控制要求 (9)3.2系统设计方案分析 (9)3.3硬件设计 (13)3.3.1 PLC的选型 (13)3.3.2 PLC的地址分配 (13)3.3.3 PLC的接线形式 (14)3.4 系统程序设计 (15)3.4.1系统的梯形图 (15)3.4.2语句表 (19)3.4.3系统程序分析 (20)3.5 本章小结 (21)第4章系统检测与调试 (22)4.1检测与调试 (22)4.2本章小结 (22)结论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录１S7-200PLC的CPU的I/O规范 (26)附录２S7-200PLC的CPU的输入规范 (27)附录３S7-200PLC的CPU的输出规范 (28)第1章绪论1.1课题背景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。
S7-200PLC课程设计1
《可编程控制器》课程设计指导书（西门子S7-200）PLC课程设计选题：设计一停车场车位控制设计二病床呼叫系统设计三自动双层停车场控制设计设计四自助洗车机控制设计设计五机械手臂搬运加工流程控制设计六自动售货机的控制设计设计七十人投票机设计设计八电子计算器设计设计九电动机顺序启动/停止控制设计十三相电热器控制设计十一三部电动机启动停止控制程序设计设计十二两部抽水机控制程序设计设计十三绕线转子电动机正逆转控制程序设计设计十四三相感应电动机定时正逆转设计十五附直流剃车三相感应目电动机Y-△启动控制程序设计设计十六台车呼叫控制设计十七摇臂钻床控制器设计十八液压传动组合机床控制设计十九PLC在注塑机控制中的应用设计二十PLC在MB322型联合烫剪机上的应用设计二十一自动喷泉的PLC控制设计二十二四层电梯模型的PLC控制设计二十三小车多方式运行的PLC控制设计二十四装瓶流水线的PLC控制设计二十五自动旋转检测的PLC控制设计二十六步进电机的PLC控制设计二十七交流电机的PLC控制设计二十八基于软PLC的步进电机控制设计二十九基于软PLC的交通信号灯控制设计三十基于软PLC的多种液体混合控制一、PLC控制系统设计概要学习PLC的最终目的是能把它应用到实际控制系统中去。
对于初学者来说，不知如何入手设计一个控制系统。
若遇到实际的工业控制项目，需采用PLC控制，往往不知所措。
本指导书将课程设计的选题提供给大家，就是通过自己所学的电气控制及PLC的基础知识以及PLC的基本实验的体会，来进行分析综合、全面地考虑问题，联系实际，设计一个经济、实用及可靠的控制系统。
（一）、PLC控制系统设计的基本原则在PLC控制系统设计时，应遵循以下基本原则：1、大限度地满足被控对象的控制要求。
设计前，应深入现场进行调查研究，搜索资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。
2、在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便。
基于S7—200PLC技术的机车升降平台控制系统设计
员 提 供 了一 套 安 全 、 方便 、 快捷的操作系统 ， 实 现 了机 电 液 一 体化 技 术 在 铁 路 接 触 网 作 业 车 系统 良好 应 用 。
关键词 ： 接 触 网作 业 车 ； 作业平台 ； Ｐ Ｌ Ｃ； 触 摸 屏
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｈ１ ３ ７ ． ５ １ 文献 标 识 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ８ — ０ ８ １ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ４ １ — ０ ４
Ｏ 引言
中 国铁路 近 年来 飞 速发 展 ， 高速 铁路 大 规模 建 设 。 目前 线 路 曲线 超 高 由原 来 的 最 高 １ ５ ０ ｍ ｍ 已提 高 到 超 高最大为 ２ ０ ０ ｍｍ（ 见图 １ ） 。 开发 适 合 高 速铁 路 施 工要 求 的 接 触 网 作 业 车 ．满 足 高 速 铁 路 外 轨 超 高 接 近 ２ ０ ０ ａｍ 的情 况下 安 全使 用 的产 品显 得极 为 迫切 。传统 ｒ 的 升 降旋 转平 台在 曲线 线路 外 轨 超 高 的情 况下 ，车身 会倾 斜 ， 固定 在其 上 的立柱 平 台 随之 也 跟着倾 斜 （ 见 图 ２ ） ， 升 降平 台地 板 面距 轨 面最 高达 ６ ． ８ ｍ， 外 轨 超高 最 大 达２ ０ ０ ｍ ｍ， 等 同于倾 斜 角 ７ ． ９ 。 ， 作 业人 员 的安全 受 到很 大 的威 胁 ， 特别是遇到下雪 、 冰 冻 的 恶 劣 气候 条 件 ， 作 业人 员 无 法 正常 工 作 。另 一方 面 立柱 平 台在外 轨 超 高 倾 角很 大 的情 况 下 ， 立柱升降 、 平 台 旋 转带 载作 业 时 ， 机构 功 能实 现 的可靠性 降 低 。
４１
作者简介 ： 侯 云辉 （ １ ９ ８ ６ 一 ） ， 男， 山西大同人 ， 硕士研究生 ， 研 究 方 向 为 机 电 液 一体 化 。
S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计
题目：十字路口交通灯设计姓名：李朝国班级：11机管班学校：黔南职院指导老师：李高国完成时间：2014年5月摘要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，也是交通管理工作自动化的重要标志之一。
解决好公路交通灯控制问题是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。
PLC是一种新型的通用的自动控制装置。
PLC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，是专门为工业控制而设计的，具有功能强、运用灵活、可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、编程简单，使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列有点。
本设计是用PLC来实现对十字路口交通信号灯的控制，其控制方法是采用西门子的S7-200系列CPU222型号PLC对东西南北的红、黄、绿灯实现有规律的循环闪亮，以达到对交通信号灯的控制。
控制程序包括梯形图(LAD)和指令表(STL)。
仿真测试用的是S7-200汉化版的仿真软件进行仿真，最终经过多次调试实现了我们所需的全部设计要求。
关键词：PLC控制系统、梯形图、交通灯目录第一章 PLC概述 (1)1.1 PLC的硬件结构 (1)1.2 PLC的工作原理 (1)1.3 S7-200的概述 (1)第二章交通信号灯 (3)第三章方案设计 (4)3.1控制要求 (4)3.2系统设计方案分析 (4)3.3 交通灯状态图 (5)3.4 主程序流程图： (6)第四章硬件设计 (7)4.1 硬件选择 (7)4.2 PLC的I/O分配表 (7)4.3 PLC的硬件接线图： (8)第五章软件设计 (8)5.1 十字路口交通信号灯梯形图 (9)5.2 指令表 (11)第六章程序仿真 (1)第七章设计总结 (4)参考文献 (5)第一章 PLC概述可编程序控制器（Programmabie Logic Controller,缩写PLC）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。
基于PLC的铁道路口报警系统设计
系统概述
厂区火车频繁通过公路，一般通过公 路道口时的运行速度在20 km/h 以内，而行 人和汽车在通过铁路时的速度在5 km/h 以 内。铁路两侧10 m 之外为安全距离，人和 汽车通过铁轨并到达安全区域，需要的时 间约为10 s，而在此时间内，火车的前进距 离约为40 m。因此， 本系统将探测器安装 在距离公路 80 m 的位置。 。
参考文献
[1] 朱亮，李元秀，王者堂，等. 微机联锁控制的铁路道口报 警系统设计与应用[J]. 中国安全科学学报，2010，20(12)： 116-121. [2] 雷亚平，肖洪祥，匡晚成，等. 基于GPS 和GPRS 的铁 路道口报警系统的研究[J]. 中国仪器仪表，2007(9)：3133. [3] 黄平平. 基于单片机的铁路道口报警系统的研究与设计[D]. 呼和浩特：内蒙古工业大学，2007. [4] 廖常初. PLC 编程及应用[M]. 北京：机械工业出版社， 2005：4. [5] 常慧玲. 传感器与自动检测[M]. 北京：电子工业出版社， 2009：130.
系统概述
当火车及货物车辆从左侧经过1,2 探测器或从右侧经 过4,3 探测器时，探测器将相关的开关信号传输给PLC， PLC 按预定的程序执行驱动，开启并闪烁公路上的报警红 灯，同时喇叭发出报警声音。由于公路两边的探头之间距 离为160 m，如火车以5 km/h 的速度行驶的话，需要2 min，因此报警提示时间为2min，提示火车在距离公路80 m附近，即将通过公路，行人和车辆应停止通过铁路。在 2 min 之内，如果火车驶离安全距离，灯光和声音将自动 停止；如果没有驶离安全距离，说明火车不会通过公路， 将长时间停留在铁轨，2 min 后报警将停止，行人和车辆 可通过铁路
报警装置设备安装示意图
基于S7-200_PLC_十字路口交通灯的控制系统设计
基于s7-200 plc的十字路口交通信号灯控制系统设计1 设计主要内容及要求1.1 设计目的：编程序控制器（PLC）于20世纪60年代在美国诞生，在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高工业装备电气自动化水平的重要设备和强大支柱。
因此，PLC技术已成为电气自动化专业技能型人才必不可少的重要技能，通过实践，可以帮助学生加深对理论知识消化吸收，提高PLC编程技能。
1.2 基本要求信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。
当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。
南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。
到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。
在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。
到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。
东西红灯亮维持30秒。
南北绿灯亮维持25秒，然后闪亮3秒后熄灭。
同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。
要求完成以下项目：1、画出交通信号灯时序状态示意图2、画出交通灯的控制流程图3、完成可编程控制器I/O端口分配和外部接线图4、完成十字路口交通信号灯PLC控制梯形图编程1.3 发挥部分自由发挥2 设计过程及论文的基本要求：2.1 设计过程的基本要求（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选；（2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份；（3）报告的电子档需全班统一存盘上交。
2.2 课程设计论文的基本要求（1）参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。
项目齐全、不许涂改，不少于4000字。
图纸为A4，所有插图不允许复印。
（2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。
铁路与公路交叉口自动控制系统设计的论文
. . . .铁路与公路交叉口自动控制系统设计XXXX专业名称：自动化指导教师：XXXX 讲师. . . .摘要本设计是护栏自动控制系统。
是由超声波传感器和振动传感器来控制的。
设计中采用了T/R40-16超声波传感器和ZD25振动传感器检测火车信号。
护栏的升降采用三相异步电动机启动。
三级减速外啮合齿轮传动减速器。
控制系统选用FX1N PLC控制。
利用限位开关对护栏位置控制。
栏木机上还装有电磁摩擦制动器，保证护栏可以处在水平和垂直两个极限状态，同时还具备与时制动功能，可使栏杆保持在任何状态。
当机车通过交叉口若干分钟以前，公路段上红灯亮，警铃响，护栏自动下降。
当机车离开时，公路段上绿灯亮，护栏升起，行人与汽车通过。
关键词：可编程控制器限位行程开关交叉口. . . .AbstractThe automatic control system is designed guardrail. By the ultrasonic sensor and a vibration sensor control. Design uses ultrasonic sensors and ZD25 T/R40-16 vibration sensor detects a train signal. Fence MoveMents using three-phase asynchronous Motor starting. Three external gear drive gear reducer. FX1N PLC control systeM used to control. The use of liMit switches for position control fence. The Machine is also equipped with an electroMagnetic field of wood friction brake to ensure that the fence can be in both the horizontal and vertical liMits of the state, also has braking function in tiMe, in any state can reMain railing.When the locoMotive through the intersection a few Minutes ago, the red light on Highway police rang, fence autoMatic (Manual) declined. When the locoMotive left on Highway green light, fence rises, pedestrians and cars pass.Keywords:PrograMMable, Controller, crossings目录摘要IAbstractII目录III1 绪论11.1 本文研究的背景与意义11.2 研究现状11.3 本文研究的容与安排52 PLC可编程控制器52.1 可编程序控制器的定义52.2 PLC的结构62.3 PLC的基本工作原理82.4 PLC控制系统与电器控制系统的区别93.5 本章小结103设计方案与器件选型103.1 设计方案103.2 元器件选择123.2.1 PLC选型123.2.2超声波传感器选择123.2.3振动传感器选择133.2.4 电动机选择153.3 本章小结154 控制系统硬件设计164.1 控制系统主电路设计164.2 PLC控制设计174.2.1 PLC的I/O分配174.2.2 PLC接线194.3 本章小结195 软件设计205.1 编程软件205.2 程序设计流程图215.3 系统主要梯形图225.4 本章小结24总结24致25参考文献251 绪论自动控制技术从20世纪上半叶形成发展至今，已广泛用于众多领域，控制理论的很多思想和方法不仅应用在工程技术中，而且已渗透进医学、生物学甚至社会、经济的方面，自动控制在现代化建设中起着越来越重要的作用，控制理论研究的深入和计算机技术的迅速发展，使一些控制系统已实现数字化、智能化、计算机化和集成化，从而使控制系统功能更强性能更忧、体积更小、运行更可靠。
基于S7—200 PLC交通灯控制系统的设计
基于S7—200 PLC交通灯控制系统的设计【摘要】可编程控制器（PLC）因其结构紧凑，使用方便，具有很强的适应性等优点，在交通灯控制领域应用广泛。
通过用可编程控制器（S7-200 PLC）控制交通灯模拟工作，详细叙述了交通灯的PLC控制系统的设计方法。
主要介绍了交通灯的PLC控制系统的设计要求，列出了具体的输入输出地址，并给出了系统梯形图的设计。
该PLC控制系统在对交通灯的模拟控制中取得了良好的效果，完全满足本系统提出的控制要求。
【关键词】S7-200 PLC；交通灯；程序Abstract：Programmable logic controller（PLC）because of its compact structure，convenient use，strong adaptability，widely used in traffic lights control.Through the use of programmable logic controller（S7-200 PLC）to control the traffic light simulation work，described in detail the design method of PLC traffic lights control system.Mainly introduces the design requirements of PLC traffic lights control system，a list of input and output address specific，and gives the design of ladder diagram of the system.The PLC control system has achieved good results in the simulation to control the traffic lights control system，fully meet the requirements.Keywords：S7-200 PLC；traffic lights；program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。
S7—200PLC在铁路道口自动信号安全警报系统的应用
S7—200PLC在铁路道口自动信号安全警报系统的应用
秦怀阳
【期刊名称】《电气自动化》
【年(卷),期】1999(021)005
【摘要】一、软件应用背景及功能宝钢是中国特大型现代化的钢铁联合企业,1985年投产以来,又继续进行了二,三期工程的建设。
一期工程建成后不久就将道口人员全部减去,道口房全部拆除,一部分道口采用了安全道口警报装置(到目前为止已设置道口警报装置的共有22处)。
随着宝钢二,三期工程规模的扩大,铁路道口已达80处。
还有58处道口既无人看守也无道口安全警报措施。
从多年实践经验来看,由于宝钢的管理比较严密,凡使用道口安全警报装置的22处道口,基本上杜绝了交通事故,但没有设置道口警报的道口,安全情况令人担忧。
【总页数】3页(P50-52)
【作者】秦怀阳
【作者单位】复旦大学
【正文语种】中文
【中图分类】U284.151
【相关文献】
1.基于S7—200PLC与MCGS控制的循环水管道自动除污系统 [J], 王延盛
2.S7—200PLC在电容器多参数自动分拣中的应用 [J], 董奇;王鸿钰
3.S7—200PLC在遥控器自动检测中的应用 [J], 王化宁
4.西门子S7—200PLC在X62W型铣床控制系统中的应用 [J], 朱平哲
5.西门子S7—200PLC在格法玻璃熔窑换向过程中的应用 [J], 袁希亮
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基于S7-1500的铁路道口控制系统
在南北
、
东 西 两 个 方 向 的 公 路 图 ３
同 时 东 西 方 向 有 单 向２
．
控 制 系 统框 图
均有右 行
、
直 行 和 左 行３ 个 车 道 车 流
。
，
３ ＰＬ
Ｃ 硬 件 实现
、
通 行 的 铁 路 控 制 器 由 Ｔ Ｐ ７ ００
工 业 ＰＣ
、
西 门子
１
５ ００
系 列 Ｐ ＬＣ 实 现
市 政 道 路 与 铁 路 交 叉 路 口 交 通 案例 其 实 际 情 况 如 图
丨
米处
。
，
分 别设 有 火 车 探 测 器
一
台
；
控 制 器设置 在道 口 值班 室
火 车 探 测器
、
整个交 通控 制 系 统有控 道 口 栏杆 等
４
所示
。
制器
－
、
交 通 指示 灯
。
、
部 分组 成
一
南北 方 向 绿 灯
ｒ
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ｉ
ｎ ９
Ｔ５
１
１
師 純 红 灯
＞
１
０
．
２
基于PLC技术的信号交叉口道闸栅栏设置方法
第１０卷㊀第６期Ｖｏｌ．１０Ｎｏ．６㊀㊀智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ㊀㊀２０２０年６月㊀Ｊｕｎ．２０２０㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９５－２１６３（２０２０）０６－０２３４－０５中图分类号：Ｕ４９１文献标志码：Ａ基于ＰＬＣ技术的信号交叉口道闸栅栏设置方法韩㊀蕊１，张㊀丽２，李陆君３，亓洋洋４，张㊀智５（上海工程技术大学航空运输学院，上海２０１６００）摘㊀要：城市道路信号交叉口行人及非机动车闯红灯现象普遍，往往造成交通事故且伤亡严重㊂针对该问题，目前尚缺乏有效的解决方案，基于ＰＬＣ技术对信号交叉口处道闸栅栏设置方法进行研究㊂结合交叉口的交通状况和几何特征，确定栅栏形式设计㊁设置地点以及开启时间㊂利用ＰＬＣ编程软件ＴＩＡＶ１３ＳＰ１编写各项程序段，实现道闸栅栏与信号灯的协同控制㊂对交叉口设置道闸栅栏的效果和市民接受程度进行了调查分析㊂研究表明，道闸栅栏设置具有设置方便㊁容易普及㊁效果好㊁认可度高等优势，可以为信号交叉口的管理提供新思路和新方法㊂关键词：交叉口；闯红灯；道闸栅栏；ＰＬＣ；协同配时ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｅｔｔｉｎｇＭｅｔｈｏｄｏｆＧａｔｅＦｅｎｃｅａｔＳｉｇｎａｌｉｚｅｄＩｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＰＬＣＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＨＡＮＲｕｉ１，ＺＨＡＮＧＬｉ２，ＬＩＬｕｊｕｎ３，ＱＩＹａｎｇｙａｎｇ４，ＺＨＡＮＧＺｈｉ５（ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｉｒＴｒａｎｓｐｏｒｔ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６００，Ｃｈｉｎａ）ʌＡｂｓｔｒａｃｔɔＩｔｉｓｃｏｍｍｏｎｆｏｒｐｅｄｅｓｔｒｉａｎｓａｎｄｎｏｎ－ｍｏｔｏｒｖｅｈｉｃｌｅｓｔｏｒｕｎｒｅｄｌｉｇｈｔｓａｔｕｒｂａｎｒｏａｄｓｉｇｎａｌｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈｏｆｔｅｎｌｅａｄｓｔｏｔｒａｆｆｉｃａｃｃｉｄｅｎｔｓａｎｄｓｅｒｉｏｕｓｃａｓｕａｌｔｉｅｓ．Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅｒｅｉｓｓｔｉｌｌｎｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｔｐｒｅｓｅｎｔ．ＢａｓｅｄｏｎＰＬＣｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｓｅｔｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｇａｔｅｆｅｎｃｅａｔｔｈｅｓｉｇｎａｌｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｒａｆｆｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｇｅｏｍｅｔｒｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｆｏｒｍｄｅｓｉｇｎ，ｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｏｐｅｎｉｎｇｔｉｍｅｏｆｔｈｅｆｅｎｃｅｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．ＰＬＣｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅＴＩＡＶ１３ＳＰ１ｗａｓｕｓｅｄｔｏｗｒｉｔｅｅａｃｈｐｒｏｇｒａｍｓｅｇｍｅｎｔｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｇａｔｅｂａｒｒｉｅｒａｎｄｓｉｇｎａｌｌａｍｐ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔａｎｄｐｕｂｌｉｃａｃｃｅｐｔａｎｃｅｄｅｇｒｅｅｏｆｉｎｓｔａｌｌｉｎｇｇａｔｅｆｅｎｃｅａｔｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｇａｔｅｆｅｎｃｅｈａｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｓｅｔｔｉｎｇ，ｅａｓｙｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ，ｇｏｏｄｅｆｆｅｃｔａｎｄｈｉｇｈｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｎｅｗｉｄｅａｓａｎｄｎｅｗｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｔｈｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｓｉｇｎａｌｉｚｅｄｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ．ʌＫｅｙｗｏｒｄｓɔｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ；ｒｕｎａｒｅｄｌｉｇｈｔ；ｇａｔｅｆｅｎｃｅ；ＰＬＣ；ｔｉｍｉｎｇ哈尔滨工业大学主办专题设计与应用●作者简介：韩㊀蕊（１９９６－），女，硕士研究生，主要研究方向：交通运输规划与管理；张㊀丽（１９８０－），女，博士，副教授，主要研究方向：交通运输规划与管理；李陆君（１９９３－），男，硕士研究生，主要研究方向：及时定位与地图构建技术；亓洋洋（１９９６－），女，硕士研究生，主要研究方向：航空运输系统建模与优化；张㊀智（１９９５－），女，硕士研究生，主要研究方向：载运工具运用工程㊂收稿日期：２０２０－０３－１６０㊀引㊀言信号交叉口闯红灯现象普遍㊂由于不同方向的机动车流㊁非机动车流及行人流在交叉口交汇，交叉口的交通组织显得尤为复杂㊂目前中国很多交通参与者安全意识薄弱， 中国式 过马路具有凑数成团的集体效应，大众常对红绿灯视而不见㊂行人及非机动车横穿马路㊁闯红灯等不安全行为较为普遍，且不易管理与控制㊂闯红灯造成的交通事故伤亡严重㊂统计表明，涉及行人或非机动车的事故占总事故数的比例较高㊂２０１８年，杭州市涉及电动车的道路事故１２００余起，造成２５０人死亡，占道路交通事故死亡总人数近三成［１］㊂据上海交警发布的统计数据显示，２０１８年，电动自行车闯红灯㊁乱穿马路和逆行导致的交通死亡人数同比增长１０．２％，而交通事故死亡人数同比增长２３．８％㊂中国每年有５３％的致人死亡交通事故是由行人和非机动车过马路闯红灯引起的㊂相关研究㊂有很多关于阻止行人和车辆闯红灯的研究㊂１８５８年，伦敦的主要街道上安装了红色和蓝色的机械扳手灯，用来引导马车㊂这是世界上第一个红绿灯㊂今天，各种新的理论和技术层出不穷㊂就行人而言，梁宇基于视频监控㊁人脸识别和大数据分析，提出了行人闯红灯自动报警显示系统［２］㊂张帆等以计划行为理论为框架，采用问卷调查的方法研究外卖配送员闯红灯的行为㊂研究发现，只有交通环境对其闯红灯行为意向有显著影响［３］㊂陈晓红等设计了单一入口放行模式下十字路口行人嵌套相位，以减少车辆和行人的延误［４］㊂在车辆方面，裴莹莹利用三帧差分法和阈值分割法提出了一种有效的红灯检测算法［５］㊂韩宝睿等研究了前车遮挡后车视线造成闯红灯的具体原理，并构建了两种不误闯红灯的条件跟驰模型［６］㊂刘岩等引入临界距离的概念，将机动车闯红灯的行为类型分为了３类，并用Ｚ检验法探究了３类闯红灯行为的特征［７］㊂切入点㊂目前，关于行人闯红灯的研究大多集中在行人闯红灯的原因和行为特征上㊂行人安全可以通过设置行人专用相位和闯红灯预警系统来提高，但这些都不能完全消除闯红灯行为㊂同时，许多技术被用来捕捉机动车闯红灯的行为，而对非机动车闯红灯的研究并不多㊂因此，本文基于ＰＬＣ技术，研究在信号交叉口设置栅栏以防止行人和非机动车闯红灯的方法㊂在分流岛上设置栅栏，当红灯亮时，这些栅栏就会关闭，强制阻止行人及非机动车闯红灯行为，避免与机动车相撞，从而减少交通事故的发生和人员的伤亡㊂１㊀交叉口栅栏设置方法１．１㊀整体思路结合城市道路典型交叉口的交通状况和几何特征，确定栅栏形式设计㊁设置地点以及开启时间㊂在确定配时方案的基础上，利用ＰＬＣ编程软件ＴＩＡＶ１３ＳＰ１编写各项程序段，实现栅栏与信号灯的协同控制㊂１．２㊀栅栏设置地点与样式本文所提出的栅栏适用于拥有导流岛的十字交叉口㊂栅栏安装在导流岛上以便于在红灯时，对行人及非机动车进行阻拦㊂如图１所示㊂栅栏在十字交叉口的整体布局情况如图２所示㊂绿灯时栅栏开启，允许行人及非机动车通过，如图３所示㊂１．３㊀配时方案交通信号灯有自己的配时系统，要实现栅栏与信号灯的联动，必须要清楚信号灯的绿灯时长㊁红灯时长㊂本文拟定的模型中，十字交叉口共有４个相位，分别为南北方向直行㊁南北方向左转㊁东西方向直行㊁东西方向左转㊂正常配时时，南北方向直行绿灯时长设为２０ｓ，南北方向左转绿灯时长设为１５ｓ，东西方向直行绿灯时长设为２０ｓ，东西方向左转绿灯时长设为１５ｓ㊂此外，在绿灯变为红灯的间隙，设置黄灯亮３ｓ以起到提醒作用㊂整体的配时方案如图４所示㊂图１㊀设置在导流岛上的栅栏Ｆｉｇ．１㊀Ａｆｅｎｃｅｏｎａｄｉｖｅｒｓｉｏｎｉｓｌａｎｄ图２㊀栅栏整体布局Ｆｉｇ．２㊀Ｏｖｅｒａｌｌｌａｙｏｕｔｏｆｆｅｎｃｅ图３㊀栅栏抬起Ｆｉｇ．３㊀Ｔｈｅｒａｉｓｅｄｆｅｎｃｅ南北左转红灯东西直行绿灯东西直行黄灯东西左转绿灯东西左转黄灯东西左转红灯南北直行绿灯南北直行黄灯南北左转绿灯南北左转黄灯南北直行红灯启动东西直行红灯59s20s64s15s3s3s3s59s15s3s 20s64s图４㊀配时方案Ｆｉｇ．４㊀Ｔｉｍｉｎｇｐｌａｎ５３２第６期韩蕊，等：基于ＰＬＣ技术的信号交叉口道闸栅栏设置方法１．４㊀栅栏与信号灯的联动利用ＰＬＣ技术强大的控制能力㊁扩展能力和通信能力，实现交叉口栅栏与交通信号灯的协调运行系统㊂可编程逻辑控制器（ＰＬＣ）是工业控制的核心部分，可以严格执行逻辑操作㊁顺序控制㊁定时㊁计数和算术运算等面向用户的指令，通过数字或模拟输入输出控制各类机械或生产过程㊂ＰＬＣ作为控制系统的核心设备，不仅具有用户自定义的逻辑设计和程序执行功能，而且在通信㊁抗干扰和稳定性方面也有突出的表现［８］㊂在本文中，ＰＬＣ系统承接了原交叉口的全部控制任务，实现了交通灯与栅栏的协同工作㊂本文将ＰＬＣ的ＩＰ地址设置为１９２．１６８．１．１１３，ＨＭＩ的ＩＰ地址设置为１９２．１６８．１．１１４㊂两者通过双绞线连接，进行数据传输㊂利用ｓ７－１２００编程软件ＴＩＡＶ１３ＳＰ１编写相应的控制程序，实现系统功能㊂编程软件组态如图５所示㊂主要操作界面如图６所示㊂图５㊀编程软件组态Ｆｉｇ．５㊀Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ图６㊀主要操作界面Ｆｉｇ．６㊀Ｍａｉｎｏｐｅｒａｔｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅ㊀㊀本文的编程不仅考虑了正常配时，还考虑了交通高峰以及绿色通道的情况㊂有时，当某一方向的交通流量较大时，需要增加该方向的绿灯时间，以保证车辆及行人通行顺畅㊂该模型假设南北方向交通流较大㊂当启动高峰配时模式时，南北方向的直行绿灯时长由原来的２０ｓ变为３０ｓ，南北方向左转的绿灯时长由原来的１５ｓ变为１０ｓ，东西方向直行绿灯时长由原来的２０ｓ变为１５ｓ㊂绿色通道的目的是让一些特殊的车辆和人员更快速㊁更安全地通过十字路口㊂例如，紧急救护车㊁消防车㊁临时高考车辆等㊂在该模型中，假设南北方向直行行驶的车辆及行人可以享受绿色通道㊂当启动绿色通道模式时，南北方向直行的绿灯一直亮着，此时只有南北方向直行的车辆及行人可以通行㊂另外，该模型还设有倒计时牌，用以提醒市民等待时间㊂由于篇幅限制，本文只展示部分程序代码，６３２智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１０卷㊀如下所示：ＩＦ＂ＧＶＬ＂．ＡＬＬＴｉｍｅ＝０ＯＲ＂ＦｉｒｓｔＳｃａｎ＂ＯＲ＂ＧＶＬ＂．ＳｔｏｐＯＲ＂ＧＶＬ＂．ＨＯＴＴｉｍｅＯＲ＂ＧＶＬ＂．ＣＯＬＤＴｉｍｅＴＨＥＮ＂ＧＶＬ＂．ＡＬＬＴｉｍｅ：＝１２＋＂ＧＶＬ＂．＂Ｎ－ＳＬｉｎｅＴｉｍｅ＂＋＂ＧＶＬ＂．＂Ｎ－ＳＬｉｆｔＴｉｍｅ＂＋＂ＧＶＬ＂．＂Ｅ－ＷＬｉｎｅＴｉｍｅ＂＋＂ＧＶＬ＂．＂Ｅ－ＷＬｉｆｔＴｉｍｅ＂；＃＂Ｎ－ＳＬｉｎｅ＂：＝１２＋＂ＧＶＬ＂．＂Ｎ－ＳＬｉｆｔＴｉｍｅ＂＋＂ＧＶＬ＂．＂Ｅ－ＷＬｉｎｅＴｉｍｅ＂＋＂ＧＶＬ＂．＂Ｅ－ＷＬｉｆｔＴｉｍｅ＂；＃＂Ｎ－ＳＬｉｆｔ＂：＝９＋＂ＧＶＬ＂．＂Ｅ－ＷＬｉｎｅＴｉｍｅ＂＋＂ＧＶＬ＂．＂Ｅ－ＷＬｉｆｔＴｉｍｅ＂；＃＂Ｅ－ＷＬｉｎｅ＂：＝６＋＂ＧＶＬ＂．＂Ｅ－ＷＬｉｆｔＴｉｍｅ＂；ＥＮＤ＿ＩＦ；２㊀栅栏设置效果评价２．１㊀栅栏可有效减少交通冲突在没有栅栏的情况下，行人和非机动车很容易无视交通灯的存在，在交叉口随意穿行，车辆与行人冲突点较多，安全隐患大㊂而设置栅栏后，可以强制阻拦行人及非机动车，防止其闯红灯，从而保障安全㊂以本模型为例，设置栅栏前后冲突点的变化如图７和图８所示㊂图７展示的是南北方向直行绿灯开启时的情形，图８展示的是南北方向左转绿灯开启时的情形㊂同理，可以得出东西方向时的情形，这里不予赘述㊂图７㊀栅栏开启前＆栅栏开启后（南北方向直行绿灯）Ｆｉｇ．７㊀Ｂｅｆｏｒｅ＆ａｆｔｅｒ（Ｇｒｅｅｎｌｉｇｈｔｉｎｓｔｒａｉｇｈｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）图８㊀栅栏开启前＆栅栏开启后（南北方向左转绿灯）Ｆｉｇ．８㊀Ｂｅｆｏｒｅ＆ａｆｔｅｒ（Ｔｕｒｎｌｅｆｔａｔａｇｒｅｅｎｌｉｇｈｔ）㊀㊀由图７㊁８可知，安装栅栏后，在整个交通信号灯周期内，冲突点一共减少了１６个，说明此栅栏有助于减少交通事故㊂２．２㊀群众接受程度调查为了解群众对道闸栅栏的看法及认可度，在网上发布问卷链接进行问卷调查㊂本次调查共收到１６７份有效问卷㊂统计发现，６２．８７％的被调查者拥有驾照，说明大部分人知悉交通规则，但是１５５人表示自己在充当行人及非机动车驾驶者过马路时有过闯红灯行为，说明大部分人安全意识薄弱㊂３１．１４％的被调查者是私家车车主，其中超８６％的车主表示非常支持栅栏的设置㊂总的来看，６３％的被调查者表示能接受栅栏的存在，９％的人采取观望态度，２８％的人表示不能接受栅栏的存在，设置该栅栏的认可度整体较高，可以考虑将其作为交叉口管理的一种手段㊂３㊀结束语非机动车和行人是交通中的弱势群体㊂随着私家车的增多，为了避免行人和非机动车闯红灯造成的交通事故，开发一种新的装置㊂提出在分流岛上设置栅栏，利用ＰＬＣ技术实现了栅栏与交通灯的协（下转第２４２页）７３２第６期韩蕊，等：基于ＰＬＣ技术的信号交叉口道闸栅栏设置方法表１㊀四组ＵＣＩ数据集Ｔａｂ．１㊀ＦｏｕｒｓｅｔｓｏｆＵＣＩｄａｔａｓｅｔｓ数据集名称属性维数类别数目样本总数Ｉｒｉｓ４３１５０Ｗｉｎｅ１３３１７７Ｓｅｅｄ７３２１１ＰａｇｅＢｌｏｃｋｓ１１５５４７２表２㊀３种方法的迭代次数Ｔａｂ．２㊀Ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｒｅｅｍｅｔｈｏｄｓ算法迭代次数ｋ－ｍｅａｎｓＵｋ－ｍｅａｎｓ加权ｋ－ｍｅａｎｓＩｒｉｓ８５３Ｗｉｎｅ１１１０８Ｓｅｅｄ１０８７ＰａｇｅＢｌｏｃｋｓ３５２２１６表３㊀３种方法的聚类精度Ｔａｂ．３㊀Ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｒｅｅｍｅｔｈｏｄｓ算法聚类精度／％ｋ－ｍｅａｎｓＵｋ－ｍｅａｎｓ加权ｋ－ｍｅａｎｓＩｒｉｓ８８．６７８９．２１９０．０５Ｗｉｎｅ５７．３２７０．０６７０．２１Ｓｅｅｄ８７．６３８９．０４８９．０１ＰａｇｅＢｌｏｃｋｓ７３．８１７９．５５８０．０３表４㊀３种方法的收敛时间Ｔａｂ．４㊀Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｔｉｍｅｏｆｔｈｒｅｅｍｅｔｈｏｄｓ算法收剑时间／ｍｓｋ－ｍｅａｎｓＵｋ－ｍｅａｎｓ加权ｋ－ｍｅａｎｓＩｒｉｓ２６．４７１９．２１１５．３５Ｗｉｎｅ３２．３２２９．５６２５．８１Ｓｅｅｄ２８．１２３２３．３４４２２．５６１ＰａｇｅＢｌｏｃｋｓ４６９．９８１３１５．９５５２２１．８１３㊀㊀在保证更好聚类精度的前提下，对于这四组不同的数据集，该算法收敛速度提高得更明显㊂从表２ 表４的实验仿真结果可以看出，该算法对四组ＵＣＩ数据集进行聚类，能够获得较好的聚类结果㊂算法对目标函数的欧氏距离判别公式增加了权值，使得一些异常点与聚类中心间的欧氏距离增加，算法的每次迭代更接近真实数据的划分，分布不明显且难以分类的数据更有利于聚类，提高了聚类精度，减少了算法的迭代次数，加快了收敛速度㊂５㊀结束语本文提出了一种基于差分进化的加权ｋ－ｍｅａｎｓ算法，并进行了实验仿真和结果分析㊂采用差分进化算法优先选择初始聚类中心，在保证聚类中心选择多样性的前提下，使初始聚类中心的选择更接近最终聚类中心；根据每个样本参与聚类的重要性，给出每个样本通过权值得到加权欧氏距离，增加了数据属性间的差异，降低了异常点对聚类结果的影响㊂同与其他算法比较，该算法选择的初始聚类中心更接近最终的聚类中心，保证聚类精度的同时提高了计算效率㊂参考文献［１］王康．ｋ＿ｍｅａｎｓ聚类算法的改进研究及其应用［Ｄ］．大连理工大学，２０１４．［２］李荟娆．Ｋ＿ｍｅａｎｓ聚类方法的改进及其应用［Ｄ］．东北农业大学，２０１４．［３］董明刚，王宁，程小辉．改进的组合差分进化优化算法［Ｊ］．计算机仿真，２０１３，３０（１）：３８９－３９２．［４］欧陈委．Ｋ－均值聚类算法的研究与改进［Ｄ］．长沙理工大学，２０１１．［５］刘莉莉．Ｋ＿均值聚类算法的研究与改进［Ｄ］．曲阜师范大学，２０１５．［６］姜立强，强洪夫．带基向量种群的改进差分进化算法［Ｊ］．计算机工程，２０１２，３８（３）：９－１１．［７］刘莉莉，曹宝香．基于差分进化算法的Ｋ－Ｍｅａｎｓ算法改进［Ｊ］．计算机技术与发展，２０１５（１０）：８８－９２．［８］乔艳霞，邹书蓉，张洪伟．基于Ｋ－ｍｅａｎｓ的改进差分进化聚类算法［Ｊ］．四川理工学院学报（自然科学版），２０１４（９）：６４－６７．（上接第２３７页）同工作，可以有效地防止非机动车和行人闯红灯，从而减少交通事故的发生和人员伤亡㊂ＰＬＣ技术编程简便，开发周期短，可以很简单地进行代码移植以及安装，可同时实现多个交叉口信号灯与栅栏的协同作用㊂当机动车在交叉口发生碰撞时，栅栏可以在一定程度上保护导流岛上的行人㊂栅栏配合信号灯，可实现高峰配时㊁绿色通道等功能㊂如果将该项目应用于现实生活中，可以有效减少行人和非机动车闯红灯造成的交通事故，减少直接经济损失㊂参考文献［１］杨一凡，吴崇远．看完２０１８年杭州电动车交通事故大数据，就知道戴安全头盔有多重要［Ｎ／ＯＬ］．钱江晚报，２０１９－０１－２３．ｈｔｔｐｓ：／／ｂａｉｊｉａｈａｏ．ｂａｉｄｕ．ｃｏｍ／ｓ？ｉｄ＝１６２３４３６５６７２３３５９３１５０＆ｗｆｒ＝ｓｐｉｄｅｒ＆ｆｏｒ＝ｐｃ．［２］余亮．一种行人闯红灯自动预警及显示曝光系统［Ｊ］．有色冶金设计与研究，２０１９，４０（３）：２７．［３］张凡，吕卉焘，沈小燕，等．计划行为理论下外卖配送员闯红灯行为研究［Ｊ］．中国安全科学学报，２０１９，２９（５）：１．［４］陈小红，张协奎．单进口放行方式下交叉口行人嵌套相位设计［Ｊ］．广西大学学报（自然科学版），２０１８，４３（３）：１２１１．［５］裴莹莹．基于视频图像处理的车辆闯红灯违章的检测方法研究［Ｄ］．长春：吉林大学，２０１８．［６］韩宝睿，丁莉莎，李颖，等．前车遮挡造成的后车误闯红灯机理及信号灯设置研究［Ｊ］．重庆交通大学学报（自然科学版），２０２０，３９（１）：２３．［７］刘岩，付川云．机动车闯红灯行为类型划分及特征分析［Ｊ］．昆明理工大学学报（自然科学版），２０１８，４３（４）：１１５．［８］杨金龙．桥式起重机控制系统研究与应用［Ｄ］．天津：天津大学，２０１７．２４２智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１０卷㊀。
plc的毕业论文题目
1. 基于FX2N—48MRPLC的交通灯控制2。
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三相异步电动机正反转控制17。
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铁路与公路交叉口护栏自动控制系统
PLC课题铁路与公路交叉口护栏自动控制系统姓名：学号：班级：目录一、任务要求 (3)二、系统总体方案 (3)三、控制系统主电路设计 (4)四、PLC型号选择及其他PLC元器件分配 (5)五、PLC控制系统硬件接线图 (6)六、程序框图和梯形图 (7)6.1程序框图 (7)6.2梯形图 (8)七、心得体会 (10)八、参考资料 (10)一、任务要求本设计是护栏自动控制系统。
是由超声波传感器和振动传感器来控制的。
设计中采用了压力传感器检测火车信号。
护栏的升降采用三相异步电动机启动。
三级减速外啮合齿轮传动减速器。
控制系统选用FX1N PLC控制。
利用限位开关对护栏位置控制。
栏木机上还装有电磁摩擦制动器，保证护栏可以处在水平和垂直两个极限状态，同时还具备及时制动功能，可使栏杆保持在任何状态。
当机车通过交叉口若干分钟以前，公路段上红灯亮，警铃响，护栏自动（手动）下降。
当机车离开时，公路段上绿灯亮，护栏升起，行人及汽车通过。
二、系统总体方案在铁路和公路的交叉口处，汽车、行人的各自交通皆应受交叉口护栏的开启、关闭的控制。
以及指示灯、响铃的提示。
这种控制和提示可以用PLC去完成。
自动控制系统中，选用超声波传感器和振动传感器共同检测机车到来的信息。
采用两种传感器共同检测可以降低系统的误动作。
确保交通的安全和车辆的畅通。
当机车要通过交叉口若干分钟之前，传感器得到信号后。
PLC控制声光报警器。
此时，公路段上红灯亮、警铃响。
系统向机车司机及行人提示，机车要通过交叉口，公路段要关闭。
PLC控制电动机得电，电动机转动，护栏下降。
当机车离开时，振动传感器得到信号后。
PLC控制电动机反转、护栏升起。
其结构如图1.1所示。
图1.1 交叉口布置图图中A1、B1的位置距道口2公里，A2、B2的位置距道口1公里。
在铁路和公路的交叉口处，汽车、行人的各自交通皆应受交叉口护栏的开启、关闭的控制。
以及指示灯、响铃的提示。
这种控制和提示可以用PLC去完成。
基于PLC的十字路口护栏系统设计
基于PLC的十字路口护栏系统设计徐晖【期刊名称】《新乡学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)006【摘要】This study attempted to solve the problem of inefficient control over pedestrians and non-motor vehicles in the city. Now the motor vehicles have been well managed, while the pedestrians and non-motor vehicles have not been managed with efficiency. We set up an automatic guardrail system. When the lights turned red, the system could lay down the fence to stop pedestrians; when the lights turned green, it could rise automatically. With MCGS and PLC, this system could be remotely controlled and debugged manually, thus to solve the problem of breaking traffic rules.%针对城市交通中对行人和非机动车的有效管控较为缺乏的现状，设计了基于PLC控制的十字路口护栏系统。
系统配备了基于MCSG的组态设备，支持远程监控、手动调试，并易于与现有交通灯系统进行融合，可在红灯亮时自动放下护栏，有效避免行人及非机动车闯红灯、扰乱交通的现象。
【总页数】3页(P59-61)【作者】徐晖【作者单位】安徽机电职业技术学院电气工程系，安徽芜湖241000【正文语种】中文【中图分类】TP271+.4【相关文献】1.基于PLC的十字路口交通灯控制系统设计 [J], 石瑶;张光旭;张吻吻2.基于PLC的十字路口交通灯智能控制系统设计 [J], 赵剑波;李璐;李炳金;刘伟;林炳学3.基于MCGS与西门子PLC的十字路口交通监控系统设计 [J], 池行强4.基于PLC的十字路口交通灯智能控制系统设计 [J], 赵剑波; 李璐; 李炳金; 刘伟; 林炳学5.基于PLC的十字路口护栏系统设计 [J], 徐晖因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
PLC在公路护栏清洗车上的应用
PLC在公路护栏清洗车上的应用摘要：为实现高速公路护栏的全自动清洗，在原有简易护栏清洗车的的基础上研制新一代护栏清洗车，比较研究了各种方案的选择配置，可编程控制器PLC 的应用及程序的设计,最后进行了路用效能的比对和价值分析。
关键词：护栏清洗；全自动；PLC应用；程序设计0 引言随着国民经济的发展，高等级公路里程越来越长，而公路护栏的清洗却相对滞后，脏乱的护栏影响了公路的美观，影响了城市的整体形象，但这种现状也给公路护栏清洗设备的发展壮大提供了良好的契机,目前此类设备国内无成型产品,从国外进口则价格高昂,我单位决定在原有由小型汽油发动机通过皮带传动驱动悬臂式刷苗进行护栏清洗的简易设备的基础上研制开发新一代全自动护栏清洗车。
结合当前公路护栏清洗的实际情况，提出了以下研制要求：清洗效果良好（清洗后的护栏能达到干净、整洁）；在不改变行车方向的情况下，左右两侧护栏都能清洗，即能实现双向清洗；环保、噪音小、节水，每个工作日加水不多于两次，效率高（每个工作日实际工作距离不少于30公里）；全自动操作，全部工序都能设现自动化，可以由操作人员在驾驶室独立完成，做到人机对话；安全设施齐全，整体美观、大方。
1 方案的选择：(1) 新一代护栏清洗车总的控制结构组成采用电气控制方式发电机（动力源）+(2) 控制方式的选择在目前的工业系统中有两种最基本的控制方式，一种是接线程序控制，一种是存贮程序控制。
接线程系控制系统最大的缺点就是控制程序的修改必须通过改变接线来实现。
所谓存贮器程序控制是指支配控制系统工作的程序存放在存贮器中，系统要完成的控制任务是通过存贮器中的程序来实现的，这样的系统称为存贮程序控制系统。
其程序是由程序语言表达的，因此又称软件程序，可编程控制器和单片机都属于存贮程序控制器。
根据新一代护栏清洗车的研制要求，决定采用存贮程序控制系统。
(3) 控制器的选择在目前工业生产中，对于较复杂的控制系统，常采用单片机或可编程控制器。
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编号：1151401110课程设计（2011级本科）题目：基于S7-200PLC铁路与公路口护栏控制设计学院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名：龚登峰指导教师：张静职称：副教授完成日期：2014 年6 月30 日二○一四年六月《电气控制与PLC技术》课程设计任务书目录一设计的目的及意义 (4)二总体方案设计 (5)1.1设计原理 (5)1.2护栏工作时序图 (5)三硬件设计 (6)3.1 PLC型号的选择 (6)3.2 PLC容量选择 (6)3.3 I/O模块的选择 (7)3.4 输入输出地址定义 (7)3.5 PLC 控制系统硬件接线图 (8)3.6 道路传感器分布图 (8)四软件设计 (9)4.1 工作过程 (9)4.2程序设计流程图 (9)4.3程序梯形图 (9)五仿真调试图 (11)六总结 (13)七参考文献 (14)一设计的目的及意义在现代社会和经济活动中，计算机技术、自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，电梯已经成为城市物质文明的一种标志。
特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。
随着高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期,电梯控制技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。
本设计根据铁路与公路交叉口处行车的需要，设计了一套护栏自动控制系统。
该系统采用振动传感器检测火车信号，护栏的升降采用三相异步电动机启动，控制系统选用西门子公司的S7-200系列小型PLC, 在运行状态时,当火车通过叉口若干秒以前,根据传感器传来的信号启动PLC控制系统,来完成公路段上红灯亮,警铃响,并关闭护栏。
当火车离开若干秒后, 根据传感器传来的信号打开护栏,公路段绿灯亮,行人及汽车通过。
通过控制电机的正转与反转来完成护栏的打开与关闭。
二总体方案设计1.1设计原理当机车通过交叉口若干分钟之前，传感器接收到信号，铁路调度工作人员根据接车要通过的信号，及时启动交叉口PLC控制系统。
此时，铁路路基上的绿灯亮，公路段上的红灯亮，警铃响，系统向汽车司机和行人提示，机车要通过交叉口，公路段要关闭，叉道口上护栏电机A 、B同时启动，护栏运动。
当护栏移动到位后，公路段全部封闭，双向行程形状开关动作，电动机A、B便停止动作，超声波常开触点闭合，传感器发射超声波，数分钟后，机车通过叉道口。
在通过时，超声波传感器一边发射超声波，一边接受超声回波。
机车通过后，接收的回波中断，超声波开关的常闭触点断开，铁路路基上的绿灯便切换为黄灯，公路段上的红灯也切换为黄灯，警铃停响，电动机A、B同时反转，护栏回撤，护栏回到原位后，限位行程开关便再次动作，铁路路基黄灯变为红灯，公路段黄灯切换为绿灯，公路段车辆、人、等便被放行。
1.2护栏工作时序图图1-1三硬件设计3.1 PLC型号的选择机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比。
具体应考虑因素如下：（1）结构合理对于工艺过程比较固定、环境条件好、维修量较小的场合，选用单元式结构的PLC；否则，选用模块式结构的PLC。
（2）功能强弱适当对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用低档的PLC。
对于以开关量控制为主、带少量模拟控制的工程项目，可选用含有A/D转换的模拟量输入模块和含有D/A转换的模拟量输出模块，以及具有加减乘除运算和数据传输功能的低档PLC。
对于控制比较复杂、控制功能要求较高的工程项目，如要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等，可根据控制规模及复杂的程度，选用中挡或高档机。
其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统和整个工厂的自动化等。
当系统的各个控制对象分布在不同地域时，应根据各部分的具体要求来选择PLC，以组成一个分布式的控制系统。
（3）机型统一选用PLC时，尽量要做到机型统一。
由于同一机型的PLC，其模块可互为备用，以便备件的采购和管理；另外，功能及编程方法统一，有利于技术人员的培训；其外部设备通用也有利于资源共享。
若配备了上位计算机，可把各独立系统的多台PLC联成一个多级分布控制系统，相互通信，集中协调管理。
3.2 PLC容量选择PLC容量包括两个方面：一是I/O点数；二是用户存储器的容量（字数）。
（1）I/O点数是基础I/O点数可以衡量PLC规模的大小。
准确统计被控制对象的输入信号和输出信号的总数并考虑今后调整和扩充，在实际统计I/O点数基础上，一般应加上10%-20%的备用量。
多数小型PLC为单元式，具有体积小，价格便宜等优点，适于工艺过程比较稳定，控制要求比较简单的系统。
模块式结构的PLC采用主机模块与输入模块、功能模块组合使用的方法，比单元式方便灵活，维修更快模块、判断与处理故障快速方便，适用于工艺变化较多，控制要求复杂的系统。
（2）用户存储器容量的估算根据经验，在选择存储容量时，一般按实际需要的10%-25%考虑裕量。
用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。
因此，在程序设计之前只能粗略的估算。
根据经验，每个I/O点及有关功能器件占用的内存大致如下：开关量输入所需存储器字数 = 输入点数×10开关量输出所需存储器字数 = 输出点数×8定时器/计数器所需存储器字数 = 定时器/计数器×2模拟所需存储器字数 = 模拟量通道数×100通信接口所需存储器字数 = 接口个数×300根据存储器的总字数再加上一个裕量。
3.3 I/O模块的选择PLC是一种控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程，它的工业环境是工业生产现场。
PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。
通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制器对被控制对象进行控制的依据。
同时控制器有通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给工业生产过程中的被控设备，驱动各种执行机构来实现控制。
外部设备或生产过程中的信号电平各种各样，各种机构所需的信息电平也不相同，而PLC的CPU所处理的信息只能是标准电平，所以I/O接口模块还需实现这种转换。
PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需要经过一定距离。
为了确保这些信息的正确无误，PLC的I/O接口模块都具有较好抗干扰能力。
根据实际需要，PLC相应有许多种I/O 接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块及模拟量输出模块，可以根据实际需要进行选择使用。
3.4 输入输出地址定义根据以上通过查阅手册选择S7-200 CPU224基本单元（14入/10 出）1台。
3.5 PLC 控制系统硬件接线图CPU224图1-23.6 道路传感器分布图图1-3四软件设计4.1 工作过程当机车到达时，传感器接收到讯号，开关I0.0闭合，I0.1断开，警铃响，护栏下降，公路段绿灯亮3s，公路段和铁路段黄灯亮，2s后公路段红灯亮，铁路段黄灯亮，护栏由于限位开关停止运行，公路段停止运行，机车通过。
当即车通过后，传感器接收讯号断开，开关I0.0断开，I0.1闭合，警铃停响，公路段和铁路段黄灯亮,护栏上升，2s后公路段绿灯亮，铁路段红灯亮，护栏由于限位开关停止运行公路段运行。
4.2程序设计流程图图1-44.3程序梯形图五仿真调试图本次系统仿真程序运行效果如图所示机车到达前机车到达机车通过后六总结PLC顺应时代的发展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，日趋完美的人机界面、完备的通信设备、和成熟的现场总线通信能力会更好地适应各种工业控制场合的需求，将在我国交叉口护栏自动控制系统自动化建设中发挥越来越大的作用，交叉口护栏自动控制系统省去了危险的，存在众多安全隐患的人工劳动，节省了人工手动操作，方便了实际需要，促进社会进步与发展。
通过PLC课程设计，我学习到机械可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，通过这次设计实践。
我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。
在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。
能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。
对于自己所存在的不足，在以后的学习中不断完善，不断总结，以提高自己的能力，为以后的学习和工作奠定了良好的基础。
七参考文献【1】张晓峰.电气控制与可控制技术与应用.北京: 国防工业出版社.2010【2】张晓峰，高斌.电气自动化实验教程. 北京: 国防工业出版社.2010【3】许翏，王淑英.电气控制与PLC应用.北京:机械工业出版社.2009【4】马小军，束长宝，王阿根.可编程控制器及其应用.南京:东南大学出版社.2007 【5】连建华.可编程控制器实验指导书.武汉：华中科技大学武昌分校机电学院.2011 【6】郁汉祺，盛党红，邓东华.电气控制与可编程控制器应用技术.南京：东南大学出版社.2003电气控制与PLC课程设计成绩评定表指导教师签字：年月日。