基于plc的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

11（此文檔為 word格式，下載后您可任意編輯修改！ ）二○一一屆學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）存檔編號(hào)： 煙臺(tái)大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目智能交通燈設(shè)計(jì)（英文）thedesignofintelligenttrafficlights學(xué) 院： 煙臺(tái)大學(xué)文經(jīng)學(xué)院專(zhuān) 業(yè)： 車(chē)輛工程姓 名： 張?jiān)缹W(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師： 徐天驕2015年05月日摘要PLC可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)， 綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、 自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過(guò)程和位置的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專(zhuān)家認(rèn)為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一， PLC、機(jī)器人、 CADCA將M成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。由于 PLC具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，可對(duì)目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號(hào)燈進(jìn)行精確控制，特別對(duì)多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來(lái)越多地將 PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。同時(shí)， PLC本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車(chē)輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。關(guān)鍵字：交通燈 PLC通訊科學(xué)管理 漸進(jìn)式交通燈梯形圖AbstractTheprogrammableprefaceinPLCcontroller isakindofnewindustrycontrolsthedevice,itregardmicroprocessorasthefoundation,synthesizingthecalculatortechnique,automaticcontroltechniquetodevelopwiththecommunicationtechnique.Itsimple, theplaitdistanceisconvenient,dependableadvantage,alreadyextensiveusedfortheindustryprocesswiththeautomaticcontrol ofthe positioninside.Accordingtothecovariance,theprogrammablecontrollerisakindofequipmentsthatindustryautomatetoequiptheinsidetheapplicationatmost.Theexpertthinks,theprogrammablecontrollerwillbecomethemainmeansthataftertimeindustrycontrolwiththeoneoftheimportantfoundationequipmentses,thePLC,robot,CADCAMwillbecomethreemajorofpillarthatindustryproduce.BecausethePLCadaptabilityinenvironmentinusage,itsinnerpartsettlesatthesametimethemachineresourcesisabundantvery,cantocurrentwidespreadusageof"enterthetypegradually"thesignalbeaconproceedstheprecisioncontrols,specialtheoscularcontrolinamanybranchroadscanrealizesexpediently.SothatisappliedthePLCmoreandmorenowintransportationlightsysteminside.Atthesametime,PLCstillinternetfunction,constitutethesameofthesignalbeaconontheroadathebureauareanetproceedstounifytoadjustamanagement,canshortenthevehiclegothroughwaitingtime,realizingscientificmanagement.Keywords:Thetransportationlight，PLC,Communication，scientificmanagemen，tenterthetypegradually第一章 緒論···························································1引言································································1智能交通燈國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r·········································1本課題的主要研究?jī)?nèi)容 ·············································2第二章 PLC的功能介紹 ··············································4PLC的基本概念和基本結(jié)構(gòu) ·········································4PLC的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域 ··············································6PLC的工作原理 ·····················································7PLC的性能指標(biāo)和軟件體TOC\o"1-5"\h\z統(tǒng)········································ 9第三章 基于 PLC的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ·················12PLC型號(hào)的選定以及可行性分析 ····································12\o"CurrentDocument"光 電 計(jì) 數(shù) 器 與 選型·················································12光電計(jì)數(shù)器的鋪設(shè) ·················································13\o"CurrentDocument"設(shè) 計(jì) 思路···························································14IO地址的分配 ····················································17交通燈各種情況的時(shí)序分析 ········································18主程序的設(shè)計(jì) ······················································19運(yùn)行與調(diào)試 ························································30第四章 總結(jié)與展望 ··················································31參考文獻(xiàn) ································································32致謝······································································33第一章緒論引言目前，我國(guó)許多大中城市的交通壓力都非常大。部分交通路口的信號(hào)燈工作時(shí)間不合理，交通違章或肇事記錄不確切。所以，改善與提高現(xiàn)有的交通系統(tǒng)的工作效率，加強(qiáng)交通路口的信號(hào)燈控制和安全狀況的監(jiān)控是非常重要的。交通燈控制系統(tǒng)的發(fā)展有著悠久的歷史，伴隨著人類(lèi)工業(yè)文明的發(fā)展，汽車(chē)以及其他各種交通工具呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。各種交通工具的大量使用使得人們的出行更加方便，但隨之而來(lái)的是交通的壓力越來(lái)越大，各個(gè)路口對(duì)于對(duì)于交通指揮系統(tǒng)的需求大量增加。早在 1868年，全世界第一臺(tái)煤氣是紅綠兩色照明燈由英國(guó)工程師納伊特安裝在了倫敦威斯特敏斯特街口，它可以控制車(chē)輛的通行，但是不久，這種交通燈便消身匿跡了，原因是由于一場(chǎng)爆炸事故。盜了 1914年左右，交通燈又重新出現(xiàn)了，美國(guó)的克利夫蘭制造了一款由電力驅(qū)動(dòng)的交通燈，它被安裝在了紐約和芝加哥等地，這種交通燈的概念已經(jīng)和現(xiàn)在大致相同。 1926年，自動(dòng)化控制的交通燈得到利用，這為現(xiàn)代城市交通奠定了基礎(chǔ)。 1968年，聯(lián)合國(guó)《道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定》對(duì)交通燈的各種意義做出了明確的規(guī)定，綠燈行，綠燈車(chē)道的車(chē)輛可直行可左拐可右拐，如果前面有禁止標(biāo)志的則除外。并且左右拐彎的車(chē)輛必須讓直行車(chē)輛和行人先行。紅燈停，紅燈車(chē)道的車(chē)輛不準(zhǔn)超過(guò)人行道。黃燈等一等，黃燈車(chē)道的車(chē)輛必須減速，但車(chē)輛已十分接近停車(chē)線(xiàn)而不能安全停車(chē)時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。交通燈的使用大大緩解了交通壓力，使得城市的擁堵顯現(xiàn)得到了一定程度的緩解，使人們的出行現(xiàn)狀得到了改善。但是隨著當(dāng)今經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車(chē)的擁有量不斷上升，傳統(tǒng)的交通燈系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越不能滿(mǎn)足交通壓力的需求。在這樣的背景下，本次論文設(shè)計(jì)的任務(wù)主要是設(shè)計(jì)一款能根據(jù)路面車(chē)流量的變化，進(jìn)而調(diào)整交通燈讀秒時(shí)間的交通燈系統(tǒng)，從而改善路面交通壓力，同時(shí)也可以節(jié)約交通資源。智能交通燈國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，最早可以追溯到 20世紀(jì)七八十年代的一系列車(chē)輛導(dǎo)流系統(tǒng)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。 1991年美國(guó)通過(guò)“地面交通效率法”（ ISTEA），俗稱(chēng)“冰茶法案”，從此美國(guó)的IVHS研究開(kāi)始進(jìn)入宏觀運(yùn)作階段。 1994年，美國(guó)將IVHS更名為 ITS。之后，之后，歐洲、日本等也相繼加入了這一行列。經(jīng)過(guò)30年的發(fā)展，美國(guó)、歐洲、日本成為世界 ITS研究的三大基地。美國(guó)是當(dāng)今世界在 ITS開(kāi)發(fā)領(lǐng)域發(fā)展最快的國(guó)家，它從上個(gè)世紀(jì) 80年代開(kāi)始，先后開(kāi)展了與智能汽車(chē)技術(shù)相關(guān)的 PATH、 IVI、VII和CVHAS等國(guó)家項(xiàng)目1995年3月美國(guó)交通部正是出版了“國(guó)家智能交通系統(tǒng)項(xiàng)目規(guī)劃” ，明確規(guī)定了智能交通系統(tǒng)的 7大領(lǐng)域和 29個(gè)用戶(hù)服務(wù)功能目前 7大領(lǐng)域包括：出行和交通關(guān)系系統(tǒng)、出行需求管理系統(tǒng)、公共交通運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)、商用車(chē)輛運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、應(yīng)急管理系統(tǒng)、先進(jìn)的車(chē)輛控制和安全系統(tǒng)。日本于上個(gè)世紀(jì) 90年代初就制定了大力發(fā)展智能交通系統(tǒng)的國(guó)家愛(ài)戰(zhàn)略，其中智能汽車(chē)作為只鞥交通的重要組成部分，也得到了深入研究。日本政府主導(dǎo)的先進(jìn)安全汽車(chē) ASV項(xiàng)目已于 2000年取得初步實(shí)用化成果。我國(guó)ITS的發(fā)展起步較晚， 70年代以來(lái)，從國(guó)外引進(jìn)、消化了一些項(xiàng)目，并進(jìn)行了一些 ITS或類(lèi)ITS基礎(chǔ)項(xiàng)目的研究和應(yīng)用。 70年代中至 80年代初，主要是進(jìn)行城市交通信號(hào)控制試驗(yàn)研究， 80年代中至 90年代初，在一些大城市引進(jìn)和消化城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一些（高速）公路監(jiān)控系統(tǒng)、高等級(jí)公路電子收費(fèi)系統(tǒng)和路邊信息服務(wù)系統(tǒng)。 90年代中以來(lái)，開(kāi)始研究部門(mén) ITS發(fā)展戰(zhàn)略和 GIS、GPS、EDI在交通中的應(yīng)用等，重視交通信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，公路和橋梁管理用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和道路交通量和氣象數(shù)據(jù)采集等經(jīng)過(guò)多年的努力，也已取得明顯的進(jìn)展。本課題的主要研究?jī)?nèi)容此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)的交通燈基礎(chǔ)之上，通過(guò) PLC進(jìn)行編程，設(shè)計(jì)出一款能夠根據(jù)車(chē)流量的變化來(lái)智能化調(diào)整交通燈讀秒時(shí)間的交通燈控制系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的的初期設(shè)想是在十字路口東西南北各個(gè)方向上安裝光電計(jì)數(shù)器，以此來(lái)統(tǒng)計(jì)各個(gè)路口的車(chē)流量，再將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中央控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)，智能化的判斷各個(gè)交通路口的擁堵情況，從而通過(guò) PLC控制系統(tǒng)來(lái)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整紅綠燈的讀秒時(shí)間。并且在此基礎(chǔ)之上，若交通燈路口遇到特殊車(chē)輛或者緊急情況，該系統(tǒng)也能切換到人工控制模式，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)通控制，從而保證路面交通的正常運(yùn)行。此系統(tǒng)不僅成本低，維護(hù)方便，而且能在最大程度上緩解交通壓力，節(jié)約交通資源。本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)利用 PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的控制與監(jiān)控。通過(guò)交通中心的主機(jī)根據(jù)具體城市各路口的需要控制各個(gè)十字路口的 PLC，從而控制十字路口交通燈的變化，以及對(duì)各個(gè)路口的安全狀況進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控機(jī)動(dòng)車(chē)是否違章、是否肇事，并把記錄的結(jié)果存儲(chǔ)、上傳和處理。本設(shè)計(jì)的上位機(jī)采用 PC機(jī)，通過(guò)安裝在十字路口的監(jiān)控設(shè)備以及移動(dòng)電子監(jiān)控設(shè)備，對(duì)各個(gè)十字路口的安全狀況進(jìn)行監(jiān)控。下位機(jī)采用德國(guó)西門(mén)子的S7-200系列的 CPU226做主機(jī)，配以擴(kuò)展模塊 EM222。設(shè)計(jì)中采用 S7-200編程軟件進(jìn)行編程。采用順序功能圖與梯形圖相結(jié)合的方法設(shè)計(jì)程序。實(shí)現(xiàn)對(duì)城市十字路口的合理控制與監(jiān)控。第二章 PLC的功能介紹PLC的基本概念和基本結(jié)構(gòu)PLC的基本概念PLC問(wèn)世以來(lái)，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì) NEM(ANationalElectricalManufactoryAssociation )經(jīng)過(guò)四年的調(diào)查工作，于 1984年首先將其正式命名為 PC(ProgrammableController)，并給 PC作了如下定義：“PC是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置， 它使用了可編程序的記憶體儲(chǔ)存指令。用來(lái)執(zhí)行諸如邏輯，順序，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過(guò)數(shù)字或類(lèi)似的輸入輸出模塊，以控制各種機(jī)械或工作程序。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行PC之功能著，亦被視為 PC，但不包括鼓式或類(lèi)似的機(jī)械式順序控制器?！币院髧?guó)際電工委員會(huì) (IEC)又先后頒布了 PLC標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿,并在1987年2月通過(guò)了對(duì)它的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。”總之，可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。PLC的基本結(jié)構(gòu)中央處理器（ CPU）CPU是PLC的核心部件， CPU模塊在 PLC中相當(dāng)于大腦和心臟，是整個(gè) PLC控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。它的主要功能如下：⑴接受和儲(chǔ)存用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)⑵掃描現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，存入數(shù)據(jù)區(qū)⑶檢測(cè)和診斷電源， PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤⑷從存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)指令解釋后，去開(kāi)啟或關(guān)閉相關(guān)控制電路，完成相關(guān)的邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算。⑸根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，刷新相關(guān)標(biāo)識(shí)位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器表的內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)輸出控制，制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。PLC中采用的 CPU一般有三大類(lèi)：通用處理器、單片機(jī)芯片和微處理器。其中小中型 PLC一般采用微處理器或單片機(jī)，而大型的 PLC大多采用高速位片式處理器。檔次越高， PLC的位次也越多，運(yùn)行的速度越快，功能也會(huì)更強(qiáng)大。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器一般分兩種：系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶(hù)存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的是系統(tǒng)程序，它是由廠家開(kāi)發(fā)固化好了的，用戶(hù)不能更改， PLC要在系統(tǒng)程序的管理下運(yùn)行。用戶(hù)存儲(chǔ)器中存放的是用戶(hù)程序和運(yùn)行所需要的資源， IO寄存器的值作為條件決定著存儲(chǔ)器中的程序如何被執(zhí)行，從而完成復(fù)雜的控制功能。常用的存儲(chǔ)器類(lèi)型有 CMOSRA、MEPRO、MEEPROM由于系統(tǒng)程序用來(lái)管理. PLC系統(tǒng)，用戶(hù)不能直接存儲(chǔ)，因此 PLC產(chǎn)品中所說(shuō)的存儲(chǔ)類(lèi)型及其容量，是指用戶(hù)程序存儲(chǔ)器而言。 PLC中所配用的用戶(hù)存儲(chǔ)器的容量大小有較大差別，小型的在 8K以下，大型的可以達(dá)到 256K.輸入輸出（ IO）模塊輸入模塊和輸出模塊簡(jiǎn)稱(chēng) IO模塊，他是聯(lián)系外部設(shè)備和 CPU模塊的橋梁。PLC的對(duì)外功能， 主要是通過(guò)各種 IO接口模塊與外界聯(lián)系的， 按IO點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， IO模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。 IO模塊集成了 PLC的IO電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)，輸出模塊用來(lái)送出 PLC運(yùn)算后得出的控制信息，并通過(guò)機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)控制。 PLC有多重 IO模塊，常見(jiàn)的有數(shù)字 IO模塊、模擬量IO模塊、快速響應(yīng)模塊，高速計(jì)數(shù)模塊和 PID控制模塊等。電源PLC配有開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源，用來(lái)將外部供電電源轉(zhuǎn)換成供 PLC內(nèi)部的 CPU、存儲(chǔ)器和 IO接口等電路工作所需的直流電源。 PLC使用 AC220V電源或 DC24V電源。內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為各模塊提供不同等級(jí)的直流電源。小型的 PLC可以為輸入電路和外部的電子傳感器（例如接近開(kāi)關(guān)）提供 DC24V電源，驅(qū)動(dòng) PLC負(fù)載的直流電源一般由用戶(hù)提供。小型 PLC的電源往往和 CPU單元合為一體，大中型 PLC都有專(zhuān)門(mén)的外部電源部件，驅(qū)動(dòng) PLC負(fù)載的直流電源一般由用戶(hù)提供。為防止 PLC內(nèi)部重要數(shù)據(jù)的丟失， PLC還帶有鋰電池作為后備電源。編程器編程器用來(lái)生成用戶(hù)程序，一般分為手持式編程器和圖形編程器。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入好編輯指令表程序，因此又叫做指令編輯器。它的體積小，價(jià)格便宜，一般用來(lái)給小型的 PLC編程，或者用與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)。圖形編程器既可以用指令語(yǔ)句進(jìn)行編程，又可以用梯形圖編程；既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程，操作方便、功能強(qiáng)?，F(xiàn)在，很多 PLC都可以用計(jì)算機(jī)作為編程工具，在計(jì)算機(jī)上直接生成和編輯梯形圖或指令表，并可以實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)換。最重要的是這種程序可以存盤(pán)或者打印，也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳送。其他外部設(shè)備PLC還包含有一些其他的外部設(shè)備，如合適磁帶機(jī)、打印機(jī)、 EPROM寫(xiě)入器等。打印機(jī)計(jì)算機(jī)盒式磁帶機(jī)條碼掃描儀輸出設(shè)備輸入設(shè)備圖2-1PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域PLC的特點(diǎn)1、高可靠性1）所有的 IO接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與 PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用 R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為 10~20ms.（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。（5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況， CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。（7）大型 PLC還可以采用由雙 CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。2、豐富的 IO接口模塊PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開(kāi)關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的 IO模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開(kāi)關(guān)；接近開(kāi)關(guān)；傳感器及變送器；電磁線(xiàn)圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人 -機(jī)對(duì)話(huà)的接口模塊 ;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。3、采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。 PLC的各個(gè)部件，包括 CPU，電源， IO等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶(hù)的需要自行組合。4、編程簡(jiǎn)單易學(xué)PLC的編程大多采用類(lèi)似于繼電器控制線(xiàn)路的梯形圖形式， 對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專(zhuān)門(mén)知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。5、安裝簡(jiǎn)單，維修方便PLC不需要專(zhuān)門(mén)的機(jī)房， 可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。 使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與 PLC相應(yīng)的 IO端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶(hù)了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶(hù)可以通過(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。2.2.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)關(guān)量的邏輯控制。取代傳統(tǒng)的繼電器，不僅可以控制單臺(tái)設(shè)備，也可以控制多機(jī)群及自動(dòng)化流水線(xiàn)，這是它應(yīng)用的最廣泛的領(lǐng)域。模擬量與過(guò)程控制?？梢詫?duì)溫度、壓力、流量、液位等模擬量進(jìn)行控制，還可以用于位置控制、速度控制以及過(guò)程控制等。運(yùn)動(dòng)控制。 PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或者直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的控制， 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)， PLC廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人等。數(shù)據(jù)處理?？梢赃M(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)換、排序、查表等一系列操作，也可以通過(guò)通信設(shè)備傳輸?shù)絼e的設(shè)備。通信聯(lián)網(wǎng)。通過(guò)雙絞線(xiàn)或者同軸電纜等可實(shí)現(xiàn) PLC與PLC之間或者 PLC與計(jì)算機(jī)之間的信息交換。易于建立工廠的自動(dòng)化辦公網(wǎng)絡(luò)。PLC的工作原理CPU不斷的執(zhí)行用戶(hù)的程序和任務(wù)的語(yǔ)句， 這一過(guò)程稱(chēng)為掃描。 一個(gè)掃描的周期包括輸入、執(zhí)行、處理、自診斷、輸出等過(guò)程。這一過(guò)程的運(yùn)行時(shí)循環(huán)往復(fù)不斷經(jīng)行的。它的過(guò)程如圖 2-2所示。PLC由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分組成。 再硬件系統(tǒng)滿(mǎn)足要求， 軟件系統(tǒng)已經(jīng)編制好的情況下，它會(huì)不斷的執(zhí)行軟件系統(tǒng)以及預(yù)設(shè)好的指令代碼。掃描周期和用戶(hù)程序不是一個(gè)概念，掃描周期包括用戶(hù)程序。即使用戶(hù)程序不執(zhí)行，掃描周期也在繼續(xù)，只是這一過(guò)程不再包含用戶(hù)程序、輸入、輸出這三個(gè)方面。自診斷測(cè)試掃描。 PLC的自監(jiān)視過(guò)程不僅可以保障設(shè)備還可以實(shí)時(shí)的反映故障。時(shí)間監(jiān)視器完成這種自監(jiān)視。當(dāng)一個(gè)掃描周期開(kāi)始時(shí)， PLC中的硬件計(jì)時(shí)器會(huì)自動(dòng)的更新。而用戶(hù)可以根據(jù)自己的需要來(lái)修改 WD，它的數(shù)值在T 100到200，而且設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)標(biāo)志位來(lái)處理錯(cuò)誤的結(jié)果。與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的掃描。大型有網(wǎng)絡(luò)的 PLC有網(wǎng)絡(luò)掃描過(guò)程，而小型的PLC則沒(méi)有這種掃描過(guò)程。 PLC與PLC之間以及 PLC與計(jì)算機(jī)之間可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)寬帶來(lái)進(jìn)行通信。用戶(hù)程序掃描。只要機(jī)器是正常運(yùn)行的，那么，該掃描過(guò)程會(huì)移植存在。用戶(hù)可以通過(guò)軟件來(lái)根據(jù)自己的需要來(lái)有目的的控制這一過(guò)程。掃描過(guò)程的時(shí)間與用戶(hù)程序的長(zhǎng)短有著密切的關(guān)系。讀輸入與寫(xiě)輸出掃描。同樣，只要機(jī)器是正常運(yùn)行的，這一過(guò)程貫穿于整個(gè)掃描過(guò)程。并且該過(guò)程同樣是可控的。如果 CPU要處理程序，它不從及既不從輸入點(diǎn)讀取，也不直接送到輸出點(diǎn)。而是通過(guò)計(jì)算機(jī)內(nèi)部的輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。輸入映像寄存器控制輸入值，而輸出映像寄存器則保存運(yùn)算的結(jié)果。在一個(gè)掃描過(guò)程中，輸入點(diǎn)的狀態(tài)會(huì)被所入到輸入映像寄存器，而一樣，輸出映像寄存器的指會(huì)被所入到相應(yīng)的輸出點(diǎn)。未來(lái)滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工和運(yùn)作的要求， PLC支持 IO接口可受用戶(hù)控制的特點(diǎn)。用戶(hù)可以鎖定或者開(kāi)鎖 IO接口，而且鎖定后， IO接口的掃描過(guò)程便不再運(yùn)行。這一過(guò)程的好處是，可以有效的節(jié)約 IO端口的掃描時(shí)間，提高效率。在讀輸入階段， CPU對(duì)各個(gè)輸入端子進(jìn)行掃描， 通過(guò)輸入電路將各輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入輸入映像寄存器中。 緊接著轉(zhuǎn)入用戶(hù)程序執(zhí)行階段， CPU按照先左后右、先上后下的順序?qū)γ織l指令進(jìn)行掃描， PLC在執(zhí)行用戶(hù)程序時(shí)會(huì)事先參考輸入映像寄存器和輸出映像寄存器，最后將結(jié)果傳送到輸出映像寄存器中。程序執(zhí)行時(shí)，就算輸入子端變化，這一個(gè)工作周期，輸入寄存器也不會(huì)改變，只是會(huì)在下一個(gè)周期被讀入。同樣，輸出鎖存器會(huì)鎖定輸出映像寄存器，通過(guò)輸出電路，這一結(jié)果會(huì)被輸出。由上述分析得出循環(huán)掃描有如下特點(diǎn)：⑴掃描過(guò)程周而復(fù)始地進(jìn)行，讀輸入、寫(xiě)輸出和用戶(hù)程序是否執(zhí)行是可控的。⑵輸入映像寄存器的內(nèi)容是設(shè)備驅(qū)動(dòng)的，在程序執(zhí)行過(guò)程中的一個(gè)工作周期內(nèi)輸入映像寄存器的值保持不變， CPU采用集中輸入的控制思想， 只能使用輸入映像積存的值來(lái)控制程序的執(zhí)行。⑶程序執(zhí)行完后的輸出映像寄存器的值決定了下一個(gè)掃描周期的輸出值，而在程序執(zhí)行階段，輸出映像寄存器的值即可以作為控制程序執(zhí)行的條件，同時(shí)又可以被程序修改用于存儲(chǔ)中間結(jié)果或下一個(gè)掃描周期的輸出結(jié)果。此時(shí)的修改不會(huì)影響輸出鎖存器的現(xiàn)在輸出值，這是與輸入映像寄存器完全不同的。⑷對(duì)同一個(gè)輸出單元的多次使用、修改次序會(huì)造成不同的執(zhí)行結(jié)果。由于輸出映像寄存器的值可以作為程序執(zhí)行的條件，所以程序的下一個(gè)掃描周期的集中輸出結(jié)果是與編程順序有關(guān)的，即最后一次的修改決定了下一個(gè)周期的輸出值，這是編程人員要注意的問(wèn)題。各個(gè)電路和不同的掃描階段會(huì)造成輸入和輸出的延遲，這是 PLC的主要缺點(diǎn)。各PLC廠家為了縮小延遲采取了很多措施， 編程人員應(yīng)對(duì)所使用型號(hào)的 PLCPLC選型時(shí)的重要指標(biāo)。PLC的性能指標(biāo)和軟件系統(tǒng)PLC的性能指標(biāo)編程語(yǔ)言及指令功能 .。PLC常用的編程語(yǔ)言有梯形圖、語(yǔ)言表、流程圖等。對(duì)于特定廠家生產(chǎn)的 PLC，其編程語(yǔ)言不同，若 PLC可用多種語(yǔ)言編程，則其可移植性較好。 PLC的指令條數(shù)和綜合性指標(biāo)能夠反映出該 PLC的功能強(qiáng)弱。2.IO點(diǎn)數(shù)。IO點(diǎn)數(shù)是指系統(tǒng)所能接入和輸出的總的最大數(shù)量。通常用 IO點(diǎn)總數(shù)表示 IO開(kāi)關(guān)量，而用 IO通道數(shù)表示模擬量。用戶(hù)程序儲(chǔ)存容量。用戶(hù)程序儲(chǔ)存容量是指存放用戶(hù)程序的儲(chǔ)存器的容量，用字節(jié) K表示。對(duì)于一般的邏輯操作指令，一條指令占一個(gè)字節(jié)，而對(duì)于計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和位移等則要占用兩個(gè)字節(jié)，數(shù)據(jù)操作通常要占用 2~4個(gè)字節(jié)。掃描速度。指執(zhí)行 1024條基本指令用時(shí)。內(nèi)部寄存器的配置與容量。輔助繼電器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位寄存器、特殊繼電器等都叫做內(nèi)部寄存器。這些內(nèi)部寄存器可用于存放各種數(shù)據(jù)，內(nèi)部寄存器的大小與多少直接影響用戶(hù)編程的靈活與方便。其他的功能。例如輸入與輸出方式、特殊功能模塊、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能、高數(shù)計(jì)數(shù)、遠(yuǎn)程 IO能力和監(jiān)控功能等。2.4.2PLC的軟件系統(tǒng)PLC的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)是相輔相成的，就像一個(gè)人的骨骼和血肉一樣。骨骼是支撐整個(gè)身軀的硬性指標(biāo)，沒(méi)有骨骼其他的就無(wú)從說(shuō)起，而血肉也是一個(gè)人正?；顒?dòng)所必須的。 PLC的軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)程序和用戶(hù)程序。系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序是由 PLC生產(chǎn)廠家提供，并且固化在 EPROM中，用戶(hù)不能直接讀取。系統(tǒng)程序由管理程序、編譯程序、標(biāo)準(zhǔn)程序三個(gè)部分組成。管理程序用于對(duì)PLC輸入、輸出、運(yùn)算等操作的時(shí)間順序的管理，規(guī)定數(shù)據(jù)和程序的存放地址。編譯程序則是把程序語(yǔ)言翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的程序。標(biāo)準(zhǔn)模塊程序由多個(gè)獨(dú)立的程序模塊組成，每個(gè)程序模塊完成一種獨(dú)立的功能。根據(jù)要完成不同的共組來(lái)選擇不同的功能模塊。用戶(hù)程序用戶(hù)程序是指根據(jù)不同的工作要求，用戶(hù)用 PLC程序語(yǔ)言編制的應(yīng)用程序，以實(shí)現(xiàn)各種控制要求。小型的 PLC很簡(jiǎn)單，整個(gè)程序不用分段，按順序編制。但是大型的 PLC的用戶(hù)程序很復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化用戶(hù)編程的難度，可以把用戶(hù)程序劃分為程序模塊，通過(guò)模塊的組合來(lái)組成一個(gè)大的完整的用戶(hù)程序。用戶(hù)程序的模塊：⑴組織模塊。用于控制主程序的運(yùn)行方式及個(gè)組織模塊的組織關(guān)系。⑵程序模塊。按電氣控制的要求，把不同的控制內(nèi)容劃分為程序段。⑶功能模塊。用來(lái)描述特定功能的程序模塊。它的使用使得 PLC超出了傳統(tǒng)的順序邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能。⑷步進(jìn)模塊。用于步進(jìn)順序操作。⑸數(shù)據(jù)模塊?？捎脕?lái)存放數(shù)據(jù)，可以是固定的數(shù)據(jù)或者是可變的數(shù)據(jù)，類(lèi)似于寄存器。第三章基于 PLC的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC型號(hào)的選定以及可行性分析本設(shè)計(jì)擬采用三菱 FX2―64MR―001型PLC,此型號(hào)是 PLC家族中最先進(jìn)的PLC之一。 它具有一些顯著的特點(diǎn)： 最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、 程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各個(gè)國(guó)家不同的電源以及滿(mǎn)足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，因此在選定的過(guò)程中，他有著廣泛的選定范圍。它的各方面參數(shù)如下：IO總數(shù)為64、輸入數(shù)目為 32、輸出數(shù)目為 32、型號(hào)為漏型。 采用 24V、400mA直流電源， 它優(yōu)良的快速斷開(kāi)端子塊使得接著線(xiàn)纜也可以更換單元， 并且它的遠(yuǎn)程維護(hù)功能使得遠(yuǎn)處的編程軟件可通過(guò)調(diào)制解調(diào)器通信來(lái)監(jiān)測(cè)、上載和卸載程序和數(shù)據(jù)。與其他 PLC相比，本 PLC價(jià)格便宜，功能齊全，除了有著速度、邏輯、定位等優(yōu)越之處而且還安裝簡(jiǎn)單，維修方便。本設(shè)計(jì)中的十字路口東西南北四個(gè)方向各有一個(gè)光點(diǎn)計(jì)數(shù)器來(lái)統(tǒng)計(jì)通過(guò)車(chē)子的輛數(shù)，再加上啟動(dòng)開(kāi)關(guān)和停止開(kāi)關(guān)總共需要 6個(gè)輸入接口。而東西南北每個(gè)方向各有紅綠黃燈一個(gè)，一起總共有交通信號(hào)燈 12個(gè)，也就是需要 12個(gè)輸出接口。據(jù)此看來(lái)，選擇三菱FX2―64MR―001型PLC完全能夠滿(mǎn)足要求。光電計(jì)數(shù)器與選型光電計(jì)數(shù)器的原理光電計(jì)數(shù)器是通過(guò)光感應(yīng)器將物理信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)進(jìn)而進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的一種器械，現(xiàn)在市面上的觀點(diǎn)感應(yīng)器種類(lèi)繁多，其基本原理如圖：

3-13-1光電計(jì)數(shù)器的基本原理信號(hào)產(chǎn)生：由發(fā)光二極管將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成光信號(hào)，有電流經(jīng)過(guò)時(shí)會(huì)發(fā)出光來(lái)。信號(hào)采集：發(fā)光二極管的 PN節(jié)處通過(guò)管殼的玻璃窗口能夠接受外部光源從而將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。信號(hào)處理：對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和整形。數(shù)字顯示：通過(guò)十進(jìn)制計(jì)數(shù)芯片將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成可讀的數(shù)字。光電計(jì)數(shù)器的電路圖如下：圖3-2光電計(jì)數(shù)器的電路圖光電計(jì)數(shù)器的電路圖如下：圖3-2光電計(jì)數(shù)器的電路圖光電計(jì)數(shù)器的選擇普通的光電開(kāi)關(guān)在市面上種類(lèi)繁多，而且價(jià)格便宜，基于本設(shè)計(jì)對(duì)于光電計(jì)數(shù)器的要求較高，要求光電計(jì)數(shù)器在各種氣象條件下均能保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，并且使用壽命長(zhǎng)，無(wú)需經(jīng)常更換。在參考市面上各種光電計(jì)數(shù)器的性能指標(biāo)以及相對(duì)經(jīng)濟(jì)性的情況下，本設(shè)計(jì)擬采用樂(lè)清市柳市普邦接近開(kāi)關(guān)廠生產(chǎn)的NI35-CP40-FZ3X2型號(hào)光電開(kāi)關(guān)， 該開(kāi)關(guān)采用最常用的無(wú)接觸檢測(cè)解決方案。 即接近傳感器是電感型的，即通過(guò)電磁波，來(lái)感應(yīng)經(jīng)過(guò)傳感器檢測(cè)面附近的金屬物體。該鏟平采用專(zhuān)用的 IC，抗干擾能力強(qiáng)，并且檢測(cè)距離是普通產(chǎn)品的 1.5到2倍。該產(chǎn)品的抗噪能力強(qiáng)，漏電流為 0.6mA，殘留電壓 3.5V以下。接近開(kāi)關(guān)與電纜接近部位采用強(qiáng)化電纜使其彎曲度和使用壽命是一般開(kāi)關(guān)的 9倍以上。別且該開(kāi)關(guān)內(nèi)部還內(nèi)置過(guò)壓，過(guò)流，反接保護(hù)電路。

圖3-3NI35-CP40-FZ3X2型光電開(kāi)關(guān)光電計(jì)數(shù)器的鋪設(shè)通過(guò)對(duì)路面車(chē)流量長(zhǎng)期的觀測(cè)，以及對(duì)數(shù)據(jù)經(jīng)行分析，最終和小組成員討論出將光電計(jì)數(shù)器安裝在距離十字路口 30米出較為合適。通過(guò)光電計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)，可以統(tǒng)計(jì)出在路口為紅燈時(shí)光電計(jì)數(shù)器到十字路口交叉口處這一段范圍內(nèi)的車(chē)輛數(shù)。進(jìn)而完成對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)工作。十字路口的情況以及光電計(jì)數(shù)器的鋪設(shè)狀況如圖：3-4十字路口光電計(jì)數(shù)器的鋪設(shè)情況設(shè)計(jì)思路正常時(shí)序時(shí)：交通燈控制系統(tǒng)的控制要求如下一個(gè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，當(dāng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)開(kāi)始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。倘若要所有信號(hào)燈熄滅，則關(guān)閉啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。南北綠燈和東西綠燈不能同時(shí)亮，如果同時(shí)亮則信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)該停止運(yùn)行，并報(bào)警。南北紅燈亮維持 25S。在南北紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮， 東西綠燈持續(xù)亮20S。到 20S時(shí)，東西綠燈閃爍 3S，之后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮2S后熄滅。到 2S時(shí)，當(dāng)東西黃燈熄時(shí)，東西紅燈亮。同時(shí)，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。東西紅燈亮維持 30S。南北綠燈亮 25S。然后南北綠燈閃爍 3S，熄滅。同時(shí)在南北綠燈熄滅的時(shí)候，南北黃燈亮 2S后熄滅，這時(shí)南北紅燈，東西綠燈。周而復(fù)始。設(shè)計(jì)思路的流程圖如下：南北的車(chē)流量小于東西的車(chē)流量南北的車(chē)流量大于東西的車(chē)流量南北的車(chē)流量小于東西的出流量南北的車(chē)流量大于東西的車(chē)流3-5設(shè)計(jì)流程圖TOC\o"1-5"\h\z燈和東西方向的紅燈亮的過(guò)程中， 東西南北各個(gè)方向的計(jì)數(shù)器持續(xù)計(jì)數(shù)。 30s后將南北方向的計(jì)數(shù)器讀數(shù)相加得到數(shù)據(jù) N1，東西方向的計(jì)數(shù)器讀數(shù)相加得到數(shù)據(jù)D1，將南北方向的數(shù)據(jù) N1和東西方向的數(shù)據(jù) D1，進(jìn)行比較倘若 N1>＝ D1，則南北方向的綠燈繼續(xù)持續(xù) 30s，東西方向的紅燈繼續(xù)持續(xù) 30s，這一過(guò)程中計(jì)數(shù)器在上一個(gè) 30s的基礎(chǔ)上持續(xù)累加。 30s后，南北方向的計(jì)數(shù)器讀數(shù)相加得到數(shù)據(jù) N2，東西方向的計(jì)數(shù)器讀數(shù)相加得到讀數(shù) D2，將南北方向的數(shù)據(jù) N2與東西方向的數(shù)據(jù) D2經(jīng)行比較， 倘若 N2>＝ D2，則南北方向的綠的繼續(xù)持續(xù) 30s東西方向的紅燈繼續(xù)持續(xù) 30s。30s后，南北方向的綠燈閃爍 3s，3s后綠燈變?yōu)辄S燈，在這一過(guò)程中，東西方向依然保持為紅燈，且持續(xù)時(shí)間為 5s。5s過(guò)后，南北方向自動(dòng)變?yōu)榧t燈，而東西方向自動(dòng)變?yōu)榫G燈，且東西南北四個(gè)方向的計(jì)數(shù)器都要清零。東西方向的綠燈持續(xù) 30s，南北方向的紅燈持續(xù) 30s，且 30s后將東西方向的車(chē)流量與南北方向的車(chē)流量進(jìn)行比較，比較的結(jié)果如上，如此循環(huán)往復(fù)。而且在上面的第一次比較過(guò)程中，倘若南北方向的車(chē)流量小于東西方向的車(chē)流量，即 N1<D1，則南北方向的綠燈閃爍 3s，3s后南北方向的綠燈變?yōu)辄S燈，黃燈持續(xù)的時(shí)間為 2s，此時(shí)東西方向的紅燈持續(xù) 5s。5s過(guò)后南北方向的黃燈變?yōu)榧t燈，東西方向的紅燈變?yōu)榫G燈，并且東西南北各個(gè)方向的計(jì)數(shù)器清零。30s之后又繼續(xù)比較南北方向與東西方向的車(chē)流量，比較結(jié)果如上，并且循環(huán)往復(fù)。上面第二次的比較結(jié)果和第一次的比較結(jié)果相似，依次循環(huán)往復(fù)。在比較南北方向的車(chē)流量與東西方向的車(chē)流量的過(guò)程中，要保持車(chē)流量大的一方通行的時(shí)間盡量長(zhǎng)一些。 但是每一方向的持續(xù)通行的總時(shí)間也不能長(zhǎng)于 95s，每一方向通行的最短時(shí)間不因短于 35秒。并且不管對(duì)于那一方向，在有綠燈變?yōu)榧t燈這一過(guò)程中， 綠燈必須持續(xù)閃爍 3s，且黃燈必須持續(xù) 2s。倘若綠燈沒(méi)有變，計(jì)數(shù)器的讀數(shù)應(yīng)該是在前一個(gè) 30s的基礎(chǔ)上相加而得來(lái)的。綠燈每變?yōu)榧t燈一次，東西南北各個(gè)方向的計(jì)數(shù)器讀數(shù)應(yīng)該清一次零。在這里由于時(shí)間和技術(shù)的限制，沒(méi)有具體討論人行道的計(jì)數(shù)方式，但是南北人行道的通行時(shí)間和南北方向車(chē)道的通行時(shí)間是一致的，相同，東西方向的人行道和東西方向車(chē)道的通行時(shí)間也具有一致性。實(shí)際上，還可以通過(guò)計(jì)數(shù)器來(lái)統(tǒng)計(jì)各個(gè)人行道的人流量來(lái)更加精確的計(jì)算各個(gè)通道的通行時(shí)間，但是這里涉及到的計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，而且實(shí)現(xiàn)的成本也比較高，在此設(shè)計(jì)中尚不做考慮。基于現(xiàn)在各大城市的車(chē)流量越來(lái)越大，城市越來(lái)越擁堵，再設(shè)計(jì)中我們還考慮到若能將城市各大路口的車(chē)流量數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來(lái)，由中央計(jì)算機(jī)統(tǒng)一分析和調(diào)控各個(gè)路口的讀秒時(shí)間，那樣緩解交通壓力的效果坑定會(huì)更加明顯。但是這項(xiàng)計(jì)劃的投資肯定是巨大的，在此僅僅是提及一下思路，希望在以后的城市規(guī)劃中可以看到。IO地址的分配圖3-6IO地址的分配在此設(shè)計(jì)過(guò)程中東西南北每個(gè)方向各有紅綠黃三個(gè)交通信號(hào)燈，因此交通信號(hào)燈的總數(shù)為 12個(gè)，也就是輸出端口必須有 12個(gè)。而東西南北每個(gè)方向各有一個(gè)光電計(jì)數(shù)器，加上啟動(dòng)按鈕和停止按鈕，也就是輸入端口必須有 6個(gè)。本設(shè)計(jì)采用三菱 FX2―64MR―001型PLC，如圖所示， 該接線(xiàn)的輸入采用 220V的交流，而輸出則采用 12V的直流端口分配為：輸入設(shè)備輸入點(diǎn)接口輸出設(shè)備輸出點(diǎn)接口啟動(dòng)按鈕X0南北方向綠燈（ 2個(gè)）Y1北方計(jì)數(shù)器輸入X1南北方向黃燈（ 2個(gè)）Y2南方計(jì)數(shù)器輸入X2南北方向紅燈（ 2個(gè)）Y3西方計(jì)數(shù)器輸入X3東西方向綠燈（ 2個(gè)）Y4東方計(jì)數(shù)器輸入X4東西方向黃燈（ 2個(gè)）Y5停止按鈕X5東西方向紅燈（ 2個(gè)）Y6交通燈各種情況的時(shí)序分析根據(jù)上面的設(shè)計(jì)可以知道， 每一次當(dāng)一個(gè)方向的綠燈持續(xù) 30s，另一個(gè)方向的紅燈持續(xù) 30s后會(huì)經(jīng)行一次判斷，判斷的結(jié)果有兩種，而在經(jīng)過(guò)另一個(gè) 30s后會(huì)進(jìn)行另一次判斷，判斷的結(jié)果又有兩種。由于第一種情況與第二種情況之間有著遞進(jìn)的關(guān)系，因此可以分析出總共的可能情況有三種：開(kāi)始時(shí)南北方向?yàn)榫G燈，東西方向?yàn)榧t燈，經(jīng)過(guò) 30s后，南北方向綠燈閃爍，再變?yōu)辄S燈，接著變?yōu)榧t燈，而東西方向則變?yōu)榫G燈。開(kāi)始時(shí)南北方向?yàn)榫G燈，東西方向?yàn)榧t燈，經(jīng)過(guò) 30s后，南北方向依然為綠燈，東西方向依然為紅燈；再經(jīng)過(guò) 30s后，南北方向的綠燈開(kāi)始閃爍，接著變?yōu)辄S燈，在變?yōu)榧t燈，而東西方向則變?yōu)榫G燈。開(kāi)始時(shí)南北方向?yàn)榫G燈，東西方向?yàn)榧t燈，進(jìn)過(guò) 30s后，南北方向依然為綠燈，東西方向依然為紅燈；在經(jīng)過(guò) 30s后，南北方向還是綠燈，東西方向還是紅燈；在經(jīng)過(guò)第三個(gè) 30s后，南北方向的綠燈開(kāi)始閃爍，接著變?yōu)辄S燈，再變?yōu)榧t燈，而東西方向則由紅燈變?yōu)榫G燈。如此分析下來(lái)，這三次情況之間有著高度的相似性，且每一次情況與上一次之間有著一定的聯(lián)系，程序循環(huán)執(zhí)行，根據(jù)不同的比較結(jié)果可以對(duì)交通燈讀秒時(shí)間進(jìn)行智能的控制，有效的控制十字路口的車(chē)流量?，F(xiàn)就第二種情況對(duì)交通燈經(jīng)行時(shí)序分析，分析結(jié)果如下：圖3-7各交通燈路口的時(shí)序情況主程序的設(shè)計(jì)3-3-OUTY001TOC\o"1-5"\h\zLD T6ANI T7OUTY002LD T7OR Y003ANI T0OUTY003LD T7OR Y004ANI T2OUT Y004LD T7CALLP11LD M2OR Y001ANI T6AND T10OUT Y001LDT6ANIT7OUTY002LDT7ORY003ANIT0122123124125126127128129130131132133134135136139140141142143144145146147148149150151152OUTY003OUTY004OUTY004LDT7LDT7153154155158159160163164167168169171176181186191192195196199200203204207208215216223224TOC\o"1-5"\h\zLD T7CALLP11LD T7ANI T11OUT T10 K5LD T10OUT T11 K5FENDP10LDPX000MOV K0 D1MOV K0 D2MOV K0 D3MOV K0 D4LD X001INCP D1LD X002INCP D2LD X003INCP D3LD X004INCP D4LDT1ADDD1 D2 D5LDT1ADDD3 D4 D6P11225225RSTD1TOC\o"1-5"\h\z228 RST D2231 RST D3234 RST D4237END238在此次程序的設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮到幾個(gè)問(wèn)題，第一是關(guān)于各個(gè)交通信號(hào)燈之間的聯(lián)鎖及互鎖，例如，南北方向的綠燈與東西方向的紅燈應(yīng)該是聯(lián)鎖的關(guān)系，及假設(shè)南北方向的綠燈亮，則東西方向的紅燈必須亮，南北方向的綠燈與東西方向的綠的不能同時(shí)亮。假設(shè)南北方向的綠燈閃爍，則接下來(lái)南北方向的黃燈必須亮，及南北方向的綠燈與南北方向的黃燈應(yīng)該是聯(lián)鎖的關(guān)系。與此相同，東西方向與南北方向應(yīng)該有相同的聯(lián)鎖關(guān)系。第二個(gè)應(yīng)該是關(guān)于子程序調(diào)用的問(wèn)題，因?yàn)樵诖顺绦蛑杏性S多部分是相同的，例如第一次比較之后與第二次比較之后都曾在南北綠燈閃爍 3s，3s后南北的綠燈變?yōu)辄S燈， 黃燈持續(xù) 2s后變?yōu)榧t燈，且計(jì)數(shù)器清零，東西方向變?yōu)榫G燈的情況。因此在程序編制過(guò)程中，會(huì)考慮到將此程序模塊化，到要用是可以直接調(diào)用。另外一個(gè)例子是，第一次比較與第二次比較過(guò)程中都牽涉到寄存器的調(diào)用問(wèn)題，也同樣可以將此程序模塊化，直接調(diào)用。第三個(gè)是關(guān)于計(jì)數(shù)器清零的問(wèn)題，每當(dāng)一邊的燈由綠燈變?yōu)辄S燈再變?yōu)榧t燈的過(guò)程中，計(jì)數(shù)器都應(yīng)該清零。而在此之前的時(shí)間，計(jì)數(shù)器都應(yīng)該是累計(jì)計(jì)數(shù)的。3.8運(yùn)行與調(diào)試本系統(tǒng)第一次在三菱軟件編程系統(tǒng)中模擬運(yùn)行時(shí)，沒(méi)有達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)的效果。但是經(jīng)過(guò)我們小組的討論與分析之后，將數(shù)據(jù)與程序結(jié)構(gòu)做出了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。調(diào)整之后再次運(yùn)行時(shí)，本系統(tǒng)基本上能夠模擬十字路口交通燈的運(yùn)行狀態(tài)，在輸入十字路口車(chē)流量的模擬信號(hào)后，系統(tǒng)能夠做出預(yù)期設(shè)計(jì)的反映。能夠根據(jù)十字路口的車(chē)流量情況適當(dāng)?shù)恼{(diào)整交通信號(hào)燈的讀秒時(shí)間。第四章設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)接近尾聲，針對(duì)本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)初衷和設(shè)計(jì)的過(guò)程，有許許多多值得我們反思和要注意的地方。本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)初衷是設(shè)計(jì)出一款有別于現(xiàn)在一般普通交通燈控制系統(tǒng)的智能交通燈控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在普通交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是在預(yù)先人工設(shè)置參數(shù)的基礎(chǔ)上循環(huán)的交換南北兩方向的交通燈讀秒時(shí)間。它的讀秒時(shí)間是固定的，讀秒的周期也是固定的，最重要的是它不能根據(jù)路面的車(chē)流量智能的調(diào)整紅綠燈的讀秒時(shí)間。而對(duì)于本設(shè)計(jì)，它是立足于基本交通燈的設(shè)計(jì)思路之上，將基本交通燈控制系統(tǒng)稍作改變，從而實(shí)現(xiàn)交通智能控制的控制系統(tǒng)。它通過(guò)鋪設(shè)在交通路口的光電計(jì)數(shù)器，能夠?qū)崟r(shí)的讀取路面的查流量信息，通過(guò)控制系統(tǒng)加以分析，能夠智能的調(diào)整交通信號(hào)燈的讀秒時(shí)間。本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路是通過(guò)將交通控制時(shí)間加以細(xì)分，分段進(jìn)行比較。在不同的時(shí)間段通過(guò)光電計(jì)數(shù)器的輸入數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)的比較南北兩車(chē)道的車(chē)流量，并根據(jù)比較的結(jié)果來(lái)選擇通行的時(shí)間。這種設(shè)計(jì)的好處是不僅能夠有效的緩解路面的交通壓力，控制車(chē)流量，而且可以節(jié)約大量的交通資源，做到交通資源合理利用。本設(shè)計(jì)能夠在一定程度上緩解交通的壓力，但是本設(shè)計(jì)也存在一定的缺陷。例如，如果能將幾個(gè)交通路口的車(chē)流量數(shù)據(jù)集中起來(lái)，做到數(shù)據(jù)共享，從而根據(jù)幾個(gè)交通路口的數(shù)據(jù)來(lái)智能的控制交通燈，那么這樣的話(huà)，緩解車(chē)流量的效果會(huì)更加明顯，效果會(huì)更加好，智能化程度會(huì)更高。同時(shí)，本設(shè)計(jì)是通過(guò)光電計(jì)數(shù)器來(lái)統(tǒng)計(jì)車(chē)輛數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行比較的。如果能統(tǒng)計(jì)出出流量來(lái)進(jìn)行比較，那么將會(huì)更加接近實(shí)際的情況，控制的效果也會(huì)更好。但是這樣的話(huà)設(shè)計(jì)的難度會(huì)大大的增加，這里由于設(shè)計(jì)的時(shí)間原因，只做討論。最后，我們小組根據(jù)設(shè)計(jì)的相關(guān)硬件要求，大約估算了一下施工成本。與現(xiàn)在的交通燈控制系統(tǒng)相比，本設(shè)計(jì)的控制成本也不算高，和當(dāng)前控制成本相差無(wú)幾。由于它的設(shè)計(jì)思路是在原交通控制燈的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)，這使得對(duì)于本系統(tǒng)的維護(hù)和操作也是比較方便的，不必進(jìn)行特殊的培訓(xùn)和指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)彭樹(shù)生.PLC單片機(jī)原理及應(yīng)用 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