plc控制系统设计论文

职业技术学院毕业设计开题报告题目：基于PLC交通信号灯控制系统设计系别：电子电气工程系专业：机电一体化班级： 1 3机电二班姓名：戴伟强学号：13158020102123指导教师：唐林2015年 4 月02日职业技术学院毕业设计中期检查表系：电子电气工程系专业：机电一体化填表日期：2015年5月15日注：1本表由教师填写，交系保存备查；2．本表仅供参考，各系根据检查需要，可对检查容进行必要的调整。

教研室主任：职业技术学院Sichuan Vocational and Technical College毕业设计鉴定表题目基于PLC的交通信号灯控制系统设计所属系部电子电气工程系所属专业机电一体化所属班级13机电2班学号13158020102123 学生戴伟强指导教师唐林起讫日期 2015.04.02——2015.6.20职业技术学院教务处制职业技术学院毕业设计任务书审核后发给学生，最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。

职业技术学院学生毕业设计答辩情况记载表职业技术学院毕业设计综合评定表职业技术学院毕业设计题目：基于PLC交通信号灯控制系统设计系别：电子电气工程系专业：机电一体化班级： 13级机电二班姓名：戴伟强学号：13158020102123指导教师：唐林完成时间：2015年06月摘要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。

人，车，路三者的关系的协调，已经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，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，它们也曾有效的改善了交通状况。

然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速公路的系统的研究和控制，高速道路没有充分的发挥出预期的作用。

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和普通道路耦合出交通状况的制约。

所有，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，缓解主干道和匝道，城区与周边地区的交通拥堵现状，越来越成为交通运输管理和城市规划部门额待解决的主要问题。

关键词：可编程控制器，交通信号灯，可靠性高目录引言 (14)1、交通灯信号控制系统 (16)1.1十字路口交通灯控制实际情况 (16)1.2结合十字路口交通灯的路况模拟实验 (16)2、系统方案论证 (18)2.1PLC的特点 (18)2.2PLC控制交通灯的优点 (20)3、系统硬件设计 (20)3.1系统的输入/输出信号及PLC选型 (20)3.2十字路口交通灯模拟控制时序图 (20)3.3可编程控制器I/O口分配 (22)3.4PLC的外部接线图 (23)4、系统软件设计 (23)4.1流程图 (23)4.2程序梯形图 (24)4.3指令表 (28)5、结论 (31)参考文献 (32)引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。

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、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。

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。

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。

用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。

分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。

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。

随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。

1、交通灯信号控制系统1.1十字路口交通灯控制实际情况A.南北主干道：直行绿27S、直行绿闪3S、左转绿10S、左转绿闪3S、黄2S、红45S；B.东西人行道：红45S、绿27S、绿闪3S、红60S；C.东西主干道：红45S、直行绿27S、直行绿闪3S、左转10S、左转绿10S、左转绿闪3S、黄2S；D.南北人行道：绿27S、绿闪3S、红60S；E.循环控制方式；F.交通灯变化顺序表（单循环周期90秒）1、南北向（列）和东西向（列）主干道南北向（列）和东西向（列）主干道均设有直行绿灯27S，直行绿灯闪亮3S，左行绿闪3S，黄灯2S和红灯4S。

当南北主干道红灯点亮时，东西主干道应依次点亮直行绿灯，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮和黄灯；反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮直行绿灯，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮和黄灯。

2、南北向和东西向人行道南北向和东西向人行道均设有通行绿灯和禁行红灯。

南北人行道通行绿灯应在南北主干道直行绿灯点亮时点亮，当南北主干道直行绿灯闪亮时南北人行道绿灯也要应对闪亮，其他时间为红灯。

东西人行道通行绿灯于东西主干道直行绿灯点亮时，当东西主干道直行绿灯闪亮是东西人行道绿灯也要相对闪亮，其他时间为红灯。

1.2 结合十字路口交通灯的路况模拟实验在PLC交通灯模拟模块中，主干道东西南北每面都有3个控制灯，分别为：●禁行通行灯（亮时为红色）●准备禁行通行灯（亮时为黄色）●直通行（亮时为绿色）另外人行道东西南北每面都有2个控制灯，分别为;●禁止通行灯（亮时为红色）●直通灯（亮时为绿色）结合十字路口交通灯实际情况设计交通灯模拟控制系统如下:当交通灯系统启动开关接通时。

1、南北向（列）和东西向（列）主干道南北向（列）和东西向（行）主干道均设有绿灯10S，绿灯闪亮2S（亮1灭1），黄灯2S和红灯14S。

当南北主干道红灯点亮时，东西主干道依次点亮绿灯，绿灯闪亮，黄灯，反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮绿灯，绿灯闪，黄灯。

2、南北向和东西向人行道南北向和东西向人行道均设为绿灯和禁行红灯。

南北人行道通行绿灯应在南北在主干道绿灯点亮时点亮，当南北主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时南北人行道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。

东西人行道通行绿灯于东西主干道绿灯点亮时点亮，当东西主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时东西人行道绿灯也要对应闪亮，其他时间为红灯。

图1 交通灯示意图2、系统方案论证2.1 PLC的特点PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。

PLC与普通微机一样，以通用或专用CPU作为字处理器，实现通道(字)的运算和数据存储，另外还有位处理器(布尔处理器)，进行点(位)运算与控制。

PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。

(1)可靠性:对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。

A. PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。

B. PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了MTBF，降低了MTTR使可靠性提高。

C. PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。

D. PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。

采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。

E.在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。

例如，采用可靠性的元件:采用先进的工艺制造流水线制造;对干扰的屏蔽、隔离和滤波等;对电源的断电保护;对存储器容的保护等。

F. PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。

例如，采用软件滤波;软件自诊断;简化编程语言等。

(2)易操作性，PLC的易操作性表现在下列几个方面:A、操作方便对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。

大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作。

编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。

更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。

更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。

B、编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。

对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。

采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。

C、维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。

当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。

(3)灵活性，PLC的灵活性表现在以下几个方面:A.编程的灵活性。

PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。

编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。

B.扩展的灵活性。

PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。

它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制围的扩展。

C.操作的灵活性。

操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。

2.2 PLC控制交通灯的优点PLC控制交通灯的优点有：(1)在交通灯控制系统中采用PLC，用软件实现对其运行的自动控制，可靠性大大提高。

(2)控制系统结构简单，外部线路简化。

(3)PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。

(4)PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。

(6)更改控制方案时不需改动硬件接线。

3、系统硬件设计3.1 系统的输入/输出信号及PLC选型根据I/O信号数量、类型以及控制要求，选择日本三菱公司的FX2N-32MR型PLC，其16个输入端子和16个输出端子能够很好的满足控制要求。

FX2N 型机具有以下几方面的优点：(1)专用于开关量控制，其体积小，安装起来节省空间；(2)其功能较强，具有2kHz的高速计数器，可作为定位控制的标准硬件使用;在指令方面，具有编码、译码、数据转换、可逆计数等功能。