毕业设计-PLC红绿灯控制系统

目录：

一、引言 (1)

1.1 课题的理论与实际研究意义 (2)

1.2 PLC可编程控制器 (2)

1.3 可编程控制器的发展过程 (3)

1.4 PLC运用于交通灯的优势 (4)

1.5 S7系列可编程控制器 (4)

二、硬件实现框架 (6)

2.1单片机控制系统总体设计方案 (6)

2.1.1 车辆的存在与通过的检测 (6)

2.1.2 用PLC实现智能交通灯控制 (7)

三、设计过程 (9)

3.1 工作原理 (8)

3.2 A、B路口示意图 (9)

3.3 时序图 (10)

3.4 A路口程序实现 (11)

3.4.1 A路口I/O分配表 (11)

3.4.2 A路口控制要求 (11)

3.4.3A路口梯形图设计 (11)

3.5 B路口程序实现 (15)

3.5.1 B路口I/O分配表 (15)

3.5.2 B路口控制要求 (15)

3.5.3 B路口梯形图设计 (16)

四、结束语 (22)

五、参考文献 (22)

关键词：交通探测车流量可编程控制器

一、引言

1.1 课题的理论与实际研究意义

在大、中城市，十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为准则。十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。当前，国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯，它具有固定的“红灯—绿灯”转换间隔，并自动切换。它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。在交通灯的通行与禁止时间控制显示中，通常要么东西、南北两方向各50秒；要么根据交通规律，东西方向60秒，南北方向40秒，时间控制都是固定的。交通灯的时间控制显示，以固定时间值预先“固化”在单片机中，每次只是以一定周期交替变化。但是，实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复杂的，是高度非线性的、随机的，还经常受认为因素的影响。采用定时控制经常造成道路有效应用时间的浪费，出现绿灯方向车辆较少，红灯方向车辆积压。它不顾当前道路上交通车辆数的实际情况变化，其最大的缺陷就在于当路况发生变化时，不能满足司机与路人的实际需要，轻者造成时间上的浪费，重者直接导致交通堵塞。

比如，有的时候东西方向车辆远远多于南北方向的车辆，那么在南北方向的通行时间停留就白白浪费了，而另一方面东西方向的车辆尚不能在规定时间疏散完毕，后面的车辆就必须等待下一轮通行时间显示的到来……又或者两个方向的车辆在下班高峰期间都剧增，而时间设置仍然是先前预设的50秒固定值，由此势必产生交通堵塞，导致城市交通效率的下降。

智能控制交通系统是目前研究方向，也已经取得了不少成果，在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号，其中主要运用GPS全球定位系统等。出于便捷和效果的综合考虑，我们可用如下方案来控制交通路况：制作传感器探测车辆数量来控制交通时长。具体下：在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，即可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。

比较传统的定时交通灯与智能交通控制，可在后者的最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通能行率，较全球定位系统而言成本更低。

1.2 PLC可编程控制器

可编程序控制器（Programmable controller），简称PLC，是近年来发展迅速，应用面广的工业控制装置。它广泛吸收了微电子技术，计算机技术以及通信技术的最新成果，从单机自动化到整条生产线乃至整个工厂的全自动化；从数控机床、工业机器人到分散控制系统；PLC都承担着极其重要的角色。现代企业中应用最广，最实用的自动化设备是PLC及其网络。

可编程序控制器是一种专为在工业环境下应用而设计的计算机控制系统。它采用可编程序的存储器，能够执行逻辑控制、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作功能，并通过开关量、模拟量的输入和输出完成各种机械或生产过程的控制。它具有丰富的输入、输出接口，并且具有较强的驱动能力，其硬件需根据实际需要选配，其软件则需根据控制要求进行设计。

1.3 可编程序控制器的发展过程

PLC是在20世纪60年代后期和70年代初期问世的。开始主要用于汽车制造业，当时汽车生产流水线控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的，汽车的每一次改型都要求生产流水线继电器控制装置重新设计，这样继电器控制装置就需要经常更改设计和安装，为此美国的数字设备公司（DEC）于1969年研制出世界第一台可编程序控制器。此后这项新技术迅速发展，并推动世界各国对可编程序控制器的研制和应用。日本、德国等先后研制出自己的可编程序控制器，其发展过程大致分为以下几个阶段：

第一阶段：功能简单。主要是逻辑运算、定时和计数功能，没有形成系列。与继电器控制相比，可靠性有一定提高。CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器。目前此类产品已无人问津。

第二阶段：增加了数字运算功能，能完成模拟量的控制。开始具备自诊断功能，存储器采用EPROM。此类PLC已退出市场。

第三阶段：将微处理器用于PLC中，而且向多微处理器发展，使PLC的功能和处理速度大大增强，具有通信功能和远程I/O能力。这类PLC仍在部分使用。

第四阶段：能完成对整个车间的监控，可在CRT上显示各种现场图像，灵活方便的完成各种控制和管理操作，可将多台PLC连接起来与大系统连成一体，实现网络资源共享。编程语言除了传统的梯形图、流程图、语句表等以外，还有用于算术运算的BAISC语言以及用于顺序控制的GRAPH语言，用于机床控制的数控语言等。是当前自动化的主流。

目前，为了适应大中小型企业的不同需要，扩大PLC在工业自动化领域的应用范围，PLC