基于PLC的智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計

1、畢業(yè)論文院系：機電學院班別：機電一體化姓名：指導(dǎo)教師：廣東省珠海職業(yè)技術(shù)學院二O年月日基于PLC的智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計摘要:本文主要介紹了基于三菱FX系列PLC的十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)設(shè)計，由于交通信號燈控制系統(tǒng)是屬于典型的時間順序控制系統(tǒng)，故本設(shè)計采用步進順序控制指令進行編程控制。關(guān)鍵詞：可編程序控制器（PLC）,智能交通控制系統(tǒng)，步進順序控制指令A(yù)bstract:ThisarticlemainlyintroducedtheintersectionbasedonmitsubishiFXseriesPLCintelligenttrafficlightcontrollersystemd

2、esign,duetothetrafficlightscontrolsystembelongstothetypicaltimesequencecontrolsystem,thisdesignUSESsteppingsequencecontrolinstructioninprogrammingcontrol.Keywords:controlsystem,steppingProgrammablelogiccontroller(PLC),intelligenttrafficsequencecontrolinstructions目錄基于PLC的智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計21、 設(shè)計簡介41.1、 可編程序控

3、制器（PLC41.2、 智能交通控制系統(tǒng)41.3、 步進順序控制指令42、 設(shè)計分析52.1、 設(shè)計示意圖52.2、 設(shè)計要求53、 硬件選擇63.1、 設(shè)計I/O硬件選擇63.2、 控制器PLC選型63.3、 硬件和PLC的I/O接線圖7四、程序設(shè)計74.1 步進順序控制指令74.2 狀態(tài)流程圖84.3 PLC程序梯形圖9五、結(jié)論11六、致謝12設(shè)計簡介1.1、 可編程序控制器（PLC）PLC英文全稱ProgrammableLogicController，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，

4、執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。1.2、 智能交通控制系統(tǒng)智能交通控制

5、系統(tǒng)是一個基于現(xiàn)代電子信息技術(shù)面向交通運輸、車輛控制的服務(wù)系統(tǒng)。它的突出特點是以信息的收集、處理、發(fā)布、交換、分析、利用為主線，為交通參與者提供多樣性的服務(wù)。說白了就是利用高科技使傳統(tǒng)的交通模式變得更加智能化，更加安全、節(jié)能、高效率。21世紀將是公路交通智能化的世紀，人們將要采用的智能交通控制系統(tǒng)，是一種先進的一體化交通綜合管理系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，車輛靠自己的智能在道路上自由行駛，公路靠自身的智能將交通流量調(diào)整至最佳狀態(tài)，借助于這個系統(tǒng)，管理人員對道路、車輛的行蹤將掌握得一清二楚。本文主要通過智能交通信號燈對公路交通流量調(diào)整至最佳狀態(tài)。1.3、 步進順序控制指令在三菱PLC指令系統(tǒng)中，對設(shè)備的順

6、序控制通常采用步進順序控制程序圖來編寫，即“狀態(tài)流程圖（SFC）”方法來編程。因為狀態(tài)流程圖中的每一步表示設(shè)備運行的每一個工序，程序按順序控制要求一步步執(zhí)行，使設(shè)備按工序順序一個個完成。這種編程方法使程序控制邏輯簡化、程序直觀、易懂、程序設(shè)計簡單方便。步進控制指令有兩條：步進開始指令STL和步進結(jié)束指令RET。步進控制指令功能如表1.3所不。表1.3步進控制指令功能序號基本指令指令邏輯指令功能1STL狀態(tài)驅(qū)動驅(qū)動步進控制程序中的每一個狀態(tài)的執(zhí)行42RET步進結(jié)束退出步進運行程序設(shè)計分析2.1設(shè)計示意圖根據(jù)交通道路情況，繪制設(shè)計示意圖，如圖系統(tǒng)示意圖。2.1所示為十字路口智能交通信號燈控制器汽車

7、圖2.1十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)示意圖2.2設(shè)計要求前面介紹了交通信號燈控制系統(tǒng)屬于典型的時間順序控制系統(tǒng)，故本設(shè)計可以采用步進順序控制指令進行編程控制。十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)設(shè)計要求如下：(1)按下啟動按鈕，十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)啟動，開始循環(huán)工作。(2)按下停止按鈕，十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)停止工作。(3)根據(jù)道路車輛流量，編寫十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)控制要求，如下表2.2.3所示：表2.2.3十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)控制要求東四方向信號燈綠燈綠燈黃燈紅燈控制時間亮30s閃爍5s亮3s亮38s南北方向信號燈紅燈綠燈綠燈黃燈控制時間亮38s

8、亮30s閃爍5s亮3s硬件選擇3.1 設(shè)計I/O硬件選擇根據(jù)十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)的組成，編寫I/O硬件表表3.3.1十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)I/O硬件表輸入端I輸出端O外接兀件輸入繼電器地址外接兀件輸出繼電器地址按鈕（SB0）X0H0（東四方向綠燈*2）Y0按鈕（SB1）X1H1（東四方向黃燈*2）Y1H2（東四方向紅燈*2）Y2H3（南北方向綠燈*2）Y3H4（南北方向黃燈*2）Y4H5（南北方向紅燈*2）Y5注：十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)I/O硬件表只列出了控制器系統(tǒng)的I/O硬件，不包括整個控制器的所有硬件。3.2 控制器PLC選型根據(jù)表3.3.1十字路口智能交通

9、信號燈控制器系統(tǒng)I/O硬件表可知，輸入點數(shù)為2個點，輸出點數(shù)為6個點，實際點數(shù)+實際點數(shù)*8+8*10%=8.8綜上所述，可編程序控制器（即實際點數(shù)為2+6=8個點，根據(jù)PLC選型的公式:（10%15%）,得:PLC）可選擇型號為三菱FX1N-10MR。3.3 硬件和PLC的I/O接線圖SBOSB1HOHlH2H3H4H5圖3.3.3硬件和PLC的I/O接線圖啟動按鈕SB0接至輸入繼電器X0端，停止按鈕SB1接至輸入繼電器X1端，東西方向的兩個綠燈接輸出繼電器Y0端，東西方向的兩個黃燈接輸出繼電器Y1端，東西方向的兩個紅燈接輸出繼電器丫2端，南北方向的兩個紅燈接輸出繼電器丫3端，南北方向的兩個

10、綠燈接輸出繼電器Y4端，南北方向的兩個黃燈接輸出繼電器Y5斷。FX1N-Z0MR型號PLC的工作源為AC220V,輸入端的L端和N端分別接AC220V的火線和零線，需要注意的是，火線須接熔斷器再接入PLC輸入端以提供短路保護，由于信號燈的工作電壓為AC220V,故輸出端的COM端需提供外接AC220V的工作電源，保證信號燈的正常工作。若輸出端的信號燈所需工作功率過大，單個輸出端的電壓無法同時使兩個信號燈正常工作，可在輸出端先接中間繼電器，信號燈再通過中間繼電器驅(qū)動。四、程序設(shè)計4.1 步進順序控制指令FX系列PLC步進順序控制指令有STL、RET兩條，其對應(yīng)指令助記符名稱、功能及可用軟元件如圖

11、所示助記符、名稱功能可用軟元件程序弘STL步序動作開始S1RET步序動作結(jié)束無1指令應(yīng)用：(1) STL指令，步進開始指令，其功能是從左母線連接步進觸點，使左母線向右移動，形成副母線。(2) RET指令，步進結(jié)束指令，其功能是使由STL指令所形成的副母線復(fù)位。注意：在中斷程序與子程序內(nèi)，不能使用STL指令。在STL指令內(nèi)不禁止使用跳轉(zhuǎn)指令，但其動作復(fù)雜，一般不使用。在狀態(tài)圖編程時，不能從STL指令內(nèi)母線中直接使用MPS/MRD/MPP指令，只有在LD或LDI指令后才能用MPS/MRD/MPP指令編制程序。根據(jù)設(shè)計要求可知，十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)同時存在多種工作順序狀態(tài)，在流程圖中，存

12、在多種工作順序的狀態(tài)流程圖叫分支、匯合流程圖。分支流程又分選擇性分支和并行分支兩種，此處討論并行分支。當一個程序有多個分支時，各分支之間屬于“與”邏輯關(guān)系，程序運行時要運行完所有的分支，才能匯合，各程序之間沒有選擇條件運行時可以不分先后，稱為并行分支。并行分支狀態(tài)流程圖的編程原則是先集中進行并行分支處理，再集中進行匯合處理。并行分支編程方法是先進行驅(qū)動處理，然后按順序進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理。并行匯合編程方法是先進行匯合前狀態(tài)的驅(qū)動處理，然后按順序進行匯合狀態(tài)的轉(zhuǎn)移處理。4.2 狀態(tài)流程圖根據(jù)十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)控制要求,部分流程詳細解釋如圖4.4.2所示：-M8002SOS21-HY0)

13、甯T0K300進行程序狀態(tài)流程圖的編寫，其各0)38SCOS2IT1K50)S32工。綠燈閃爍跖,I1-76口州湖幫05(17誨次間隔0一寸31&-T7T8C1K5)綠燈閃爍55,閃爍5次,心每次間隔o.5s01K5)紅燈黃燈亮354K380門清除C1計數(shù)Q0綠燈亮3QST4圖4.4.2十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)程序狀態(tài)流程圖4.3 PLC程序梯形圖nM8002_|_TSFTSO11ALL口3rsnSO?4助0IIX001_IZ_rsFTS21二11JU1JrsFTS31J10ISTLS2111ApnnniK300/TOT0rsPTs霓11IfiPSTLK5<T|19)T2

14、11SFTS23)rsTLSS426K5)/yoon)K5/rn)T2II_C0IIrsFTS24)1111)SIL55S31H003&350(T563617172T5SETSTLS32S32(YOMK300(T6T6SETSILS33S33K5(T7T7OSETS3410STL534K579(JW)(Y004K5CC一T8C1一|1|SETS35T8Cl一|?ETS3396-iTLS3597(Y005一K30(T9五、結(jié)論畢業(yè)論文是大學學習階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整的十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)設(shè)計，我擺脫了單純的知識學習狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉

15、了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖和編程等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計讓我積累了無數(shù)實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強的溝通力和理解力。這給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。事實上，十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)，我采用了一些新的技術(shù)和設(shè)備11有著很多的優(yōu)越性但也存在一定的不足，這新不足在一定程度上限制了我們的創(chuàng)造力。由于本次論文設(shè)計十字路口智能交通信號燈控制器系統(tǒng)有一定的不足之處，故本人提出進一步的改造設(shè)想：將道路交通實況通過信息采集技術(shù)與交通信號燈相結(jié)合，采用計算機數(shù)據(jù)分析的方式，實時改變交通燈控制系統(tǒng)的信號燈控制時間，以此更加智能化人性化地改善交通狀況，由于