基于PLC的十字路口红绿灯控制论文
《电气控制与PLC技术》课程设计
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十字路口交通灯的PLC控制
摘要
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，在现代工业中的应用更加突出。城市交通灯控制采用的可编程制器具有可靠性高、维护方便，用法简单、通用性强等特点，本文用三菱FX2N的可编程控制器控制十字路口信号灯来说明可编程控制器硬件、软件的设计。解决好公路交通灯控制问题将是保障交通有序、安全、快捷运行的
重要环节。
关键词：交通灯；PLC；FX2N；控制
目录
1 梯形图的设计与编程方法........................................................................................ 2
1.1控制要求 ........................................................................................................... 2 1.2硬件及外围器件 ............................................................................................... 3 1.3I/O分配表 ......................................................................................................... 3 2 程序设计 .................................................................................................................... 4
2.1梯形图 ............................................................................................................... 4 2.2指令表 ............................................................................................................... 6 2.3流程图 ............................................................................................................... 7
2.4电器一览表„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
2.5控制面板元器件布置图接线图„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
2.6顺序功能图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 2.7设计说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 3 设计总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 参考文献 ........................................................................................................................ 9 谢辞 .............................................................................................................................. 11
1 梯形图的设计与编程方法 1.1控制要求
用PLC设计交通灯控制系统，要求如下：按下启动按钮SB1后，依下面顺序运行：南北向绿灯亮20s，东西向红灯亮；20s后，南北绿灯闪烁5次，每隔0.5s一次，在此期间东西向红灯亮；南北绿灯闪5次后熄灭，两个方向黄灯同时亮5s，东西向红灯仍然亮；黄灯亮5s后熄灭，南北向换红灯，东西向换绿灯亮30s；东西向绿灯30s后闪5次，南北向红灯亮；东西向绿灯闪5次后熄灭，两个方向黄灯亮5s，南北向红仍然亮；黄灯亮5s后南北向换绿灯，东西向换红灯。依次循环，按下停止按钮SB2后，本循环结束后停止。
图4 交通信号灯的位置
1.2硬件及外围器件
根据信号灯的控制要求，所有的器件有：三菱FX系列PLC、起动按钮SB1、停止按钮SB2、SB3夜间模式、SB4白夜转换，红黄绿色信号灯各4只，垄断器两只，输入／输出端口接线如图4所示。
图5 PLC外部接线图
起动按钮SB1接输入继电器X0端，停止按钮SB2接于输入继电器Xl端，夜间按钮SB3接输入继电器X0端，白夜转换按钮SB2接于输入继电器Xl端白夜转换，东西方向的绿灯接于输出继电器Y5端，东西方向的黄灯接于输出继电器Y4端，东西方向德红灯接于输出继电器Y3端，南北方向的绿灯接于输出继电器Y2端，南北方向的黄灯接于输出继电器Y1，南北方向红灯
接于输出继电器Y0。将输出端的COM1及COM2用导线相连，输出端的电源为交流220V。如果信号灯的功率较大，一个输出继电器不能带动两只信号灯，可以采用一个输出点驱动一只信号灯，也可以采用输出继电器先带动中间继电器，再由中间继电器驱动信号灯。
1.3I/O分配表
表格 0-1
2 程序设计
梯形图编程是目前使用最为广泛、最受电气技术人员的欢迎的一种编程语言，具有简单、直观、易学易懂的特点。采用常开接点、常闭接点构成组合逻辑电路驱动各类软器件线圈或者功能指令块实现一定的逻辑运算、算术运算或数据的传送、变换与外部输出等功能
图5是PLC的外部接线图，图中SB1、SB2分别为硬件启动按钮与停止按钮SB3、SB4分别为硬件夜间和白夜转换按钮。分别接X1、X2输入继电器。输出继电器Y0~Y5分别接路口各路灯的控制线圈。根据控制要求编写出梯形图，并写出指令表。
2.1梯形图
2.2指令表
2.3流程图
图10 流程图
2.3电器一览表
表格 0-1
2.5控制面板元器件布置图接线图
2.6顺序功能图：
2.7设计说明
按下X0，导通程序开始启动，南北绿灯和东西红灯亮，25秒后南北绿灯开始闪烁两次，南北绿灯转换成黄灯，20秒后南北黄灯灭了，南北红灯和东西绿灯亮，25秒后东西绿灯闪烁两次，东西绿灯灭黄灯亮，20秒后重新开始程序。
3 设计总结
三菱系列FX2N PLC具有可靠性高，抗干扰能力强等优点，可以组成能满足各种控制要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。PLC还具有功能强，适应面广的特点。今天的PLC已经开始用于闭环控制，不仅如此，随着其扩展能力和通信能力的发展，
不仅在交通灯中控制自如，它也越来越多地应用到了复杂的分布式控制系统中。由PLC控制十字路口的指示灯,维护方便,可按需要随意修改指示灯亮的时间,更是体现了城市管理工作的现代化。
PLC用于对交通信号灯的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式“信号灯进行精确控制，特别对于多岔路口的控制可方便地实现。目前大多数品牌的PLC内部均配有实时时钟，通过编程控制可对信号灯实施全天候无人化管理。由于PLC本身具有通讯联网功能，所以将同一条路上的信号灯组成一局域网功进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。城市交通灯控制采用PLC比传统的采用电子线路和继电器具有可靠性高、维护方便、使用简单、通用性强等特点，PLC还可以联成网络，根据实测各十字路口之间的距离、车流量和车速等，合理确定各路口信号灯之间的时差，把N台PLC联网到一台控制电脑上，以方便操作、管理和监控，从而极大地提高城市道路交通管理能力。用PLC控制十字路口的指示灯，维护方便，可按需要随意修改指示灯亮的时间，更体现了城市管理工作的现代话。
在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里老想着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。我趁着做课程设计的同时也对课本知识有了巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
通过这次课程设计我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
参考文献：
【1】廖常初.FX系列PLC编程及应用【M】北京:机械工业出版社,2005.
【2】刘建清.从零开始学电气控制与PLC技术【M】.北京：国防工业出版社，2006. 【3】郁汉琪.电气控制与可编程序控制器应用技术【M】.南京:东南大学出版社,2003. 【4】范次猛.可编控制器原理与应用【M】北京:北京理工大学出版社,2006. 【5】范永胜.电气控制与PLC应用【M】北京:中国电力出版社.2007
谢辞
当我以学子的身份踏入大学校门的那天起，便已注定我将在这里度过人生中最美丽的青春年华。提笔写下“谢辞”，我才惊觉自己即将真正离开，人生亦从此展开新的画卷。尽管不舍，却更珍惜，因为我的生命中有那么多可爱的人值得感激。他们使我的大学生活充满了色彩，无论收获、遗憾，对我来说都是一笔宝贵的财富。
感谢我的指导教师，您从一开始的论文方向的选定，到最后的整篇文论的完成，都非常耐心的对我进行指导。给我提供了大量数据资料和建议，告诉我应该注意的细节问题，细心的给我指出错误，修改论文。谢谢我辅导员老师，从大一到大四是您的悉心教导、孜孜不倦我们才能顺利的完成学业。我要感谢在我四年的学习中无私传授我知识的各位老师，是你们将自己宝贵的财富无私地奉献给了我们，让我们能在学业上有所成绩；是你们让我倍感教师职业的伟大，交给我们知识，又不忘教育我们如何做人！
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