PLC在公路交通系统中的应用.doc

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1、摘 要随着人口快速的增多，交通工具爆炸性的发展，以及道路资源有限性，交通控制就应运而生。在人类的生活、工作环境中，交通工具扮演着极其重要的角色，人们的出行与交通息息相关。为了使人们的生活得到便利，交通灯的控制在现实生活中变的越来越重了。PLC自身具有功能完善、结构模块化、开发容易、操作方便、可靠性高、性能稳定、性价比高等优点。PLC对环境的适应能力强，并且自带定时器功能。所以应用PLC对交通信号灯进行精确的控制，能够有效的解决多岔路口的秩序问题。目前，大多数厂家生产的PLC都自带实时时钟，通过对PLC进行程序设计，可实现对交通灯的全天无人化管理。因为PLC有通信联网功能，通过多台PLC之间通信

2、构成一个网络系统，这个网络系统能够监控、管理同一条道路上所有的信号灯，可以降低管理成本，提高城市道路交通的管理能力，实现科学化管理。本文将介绍道路交通灯的PLC控制设计。本方案所要实现的是模拟十字路口交通灯的运行，并利用PLC对十字路口交通灯进行控制。设计中总共有2个输入点和6个输出点，两个输入是系统的开和关，用代替交通灯的发光二极管的亮、灭和闪烁作为信号的输出。按照控制的要求，利用计算机编程软件编写好科学合理的程序并写入PLC中，PLC按照所写入的程序给出输出并通过外部中间继电器对硬件电路进行相应的逻辑顺序控制，使交通灯按控制要求进行亮、灭和闪烁来完成科学的交通控制要求。 关键词：交通灯；P

3、LC；十字路口；逻辑顺序控制IABSTRACTWith the rapid growth of the population, the transport tools are explosive developing, and the road resources is limited, traffic control is happen. In human life, work environment, transport tools plays a very important role, peoples travel are closely related with traffic. I

4、n order to let peoples lives get convenient, control of traffic lights in real life becomes more and more important. PLC has improved functionality by itself, modular structure, develop easy, convenient operation, high quality, stable performance and cost advantages. PLCs adapt to the environment ea

5、sily with a timer function. Therefore, using the traffic lights PLC precise control can solve the problem of order multiple fork effectively. Now, most brands of PLC is equipped with an internal real-time clock, through set it program all traffic lights can be control well without human. Since the P

6、LC itself has a communication networking capabilities, from a communication system between PTC, this system can monitoring all the light on same road, reduce cost, can shorten the waiting time for vehicles and achieve an scientific management. This article will introduce road traffic lights PLC cont

7、rol design. The program is to simulation of the crossroads of traffic lights and use the PLC to control of the traffic lights at the crossroads. There are two design inputs and six outputs:two inputs is the systems switch, replace the traffic lights with light-emitting diode lights off and blink as

8、the output signal. According to control requirements, in accordance with the use of computer programming software to write good scientific and rational procedures and enter the PLC, PLC in accordance with the procedures given in the input and through the output take an logic circuit corresponding se

9、quence control on external hardware, so it can control the traffic light by bright lights, off and flashing. Key words: traffic lights；PLC；a crossroads；a logical sequence controlII目 录 1 绪论11.1 本研究课题的背景及意义11.2 本研究课题的现状、发展趋势11.3 研究内容与章节安排32 PLC的简介42.1 PLC的基本概念42.2 PLC的特点及应用42.2.1 PLC的特点42.2.2 PLC的应用52

10、.3 PLC的结构及分类62.3.1 PLC的分类62.3.2 PLC的结构72.4 PLC的工作方式及工作过程72.4.1 PLC的工作方式72.4.2 PLC工作过程83 PLC汇编语言93.1 PLC常见的编程语言93.2 PLC的基本指令104 交通灯工作原理134.1 十字路口信号控制的基本理论和方法134.1.1 交通信号灯134.1.2 信号灯的设置134.2 交通信号的控制方式144.3 控制时序144.4 交通灯运行流程图155 软件设计175.1 设计原理175.2 梯形图及指令175.2.1 PLC交通梯形图175.2.2 PLC指令表195.3 I/O分配表216 结果

11、与分析23I7 总结与展望27参考文献28致 谢30II1 绪论1.1 本研究课题的背景及意义在社会经济快速发展的同时，交通问题已经成为城市发展中的重要阻碍。在社会的协调发展中，将把行人，车辆，道路三者之间的关系的处理作为交通管理中重要问题之一。城市交通控制系统主要是对相关的城市交通数据进行监测，同时控制交通信号灯。采用计算机程序软件的综合管理模式去交通疏导，它在现代的城市交通的控制与指挥中，处于重要的地位1。我国经济的飞速发展，城市人口越来越多，居民出行次数和机动车拥有量不断增加，城市道路拥挤、车流量不均衡等问题日趋严重。人们经常会为道路拥挤、交通秩序混乱、出行时间过长等城市交通问题倍感苦恼

12、。在许多的大城市中，例如，北京、天津、广州等地都不同程度的出现交通超负荷运行的现象，这是因为城市的机动车数量不断增加。从二十世纪八十年代的末期开始，这些城市相继不断的修建城市高速公路，在高速公路建设完成的前期，它们很大程度上改善了交通拥挤的现状。不过，由于交通工具数量的增加迅速，以及缺少对高速道路系统的控制和管理，高速道路无法实现原来的目标，发挥其预期的效果。但在构建城市高速道路时，所表现的特点，也可以反映出，高速道路和普通道路共同产生出的交通状况对城市高速道路的交通状况产生了约束。所以，对于如何选择合适的控制方法，在对资金最大限度的利用，来修建的城市高速道路，从而缓解主干道与枝干流，城镇与周

13、边地区的交通拥堵情况的问题，已经成为交通运输管理和城市规划部门重点解决对象。交通信号灯在改善交通秩序方面，起着显著的作用。它的出现，减少了交通事故的发生，提高了道路的通畅能力，使交通压力得到了缓解。为了保证交通道路安全，我们有必要采取科学化的管理系统。可编程控制器PLC控制的交通灯系统，它具有经济适用、功能强，稳定性高的优点。它能改善交通状况，提高十字路口的通行能力。根据交通灯控制系统的工作原理，然后结合现代城市道路交通状况的实际情况，用可编程控制器PLC设计出一种简单合理的城市交通灯系统控制方案，对于我们现实生活有着重要意义2。1.2 本研究课题的现状、发展趋势可编程控制器（Programm

14、able Logic Controller，PLC）的核心是微处理器。它是一种新型工业自动控制设备，完美的将自动控制技术、通信技术和计算机技术等现代科技整合于一体，是将计算机技术应用于工业控制领域的新产品。它相当于一个可编程的存储器，能够在微处理器中进行逻辑运算、顺序控制等一系列的操作指令。它的适应能力强，能够控制各种工业设备以及生产过程。PLC的相关设备的设计，都是按照易于拓展其功能、能够与各种控制系统兼容原则设计的。PLC早期主要应用于工业控制，但随着技术的发展，其应用领域正在不断扩大。随着计算机技术的飞速发展，PLC软硬件水平与规模也发生了质与量的变化，其控制技术也朝着智能化方向不断发展

15、，同时推动了先进制造技术的相应发展。现代PLC已经成为真正的工业控制设备3。PLC技术展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。大多数人认为，PLC将会继续失去市场份额；更有甚者认为，在工业PC面前，PLC将会一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定的市场份额。在全球工业计算机控制领域，围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有PLC，但这种趋势也许不会继续发展下去。随着软件PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展，安装有SoftPLC组态软件和基于工业PC控制系统的市场份额正

16、在逐步得到增长，这些事实使传统PLC供应商在思想上 已经发生了戏剧性的变化，他们必须面对现实，在传统PLC的技术发展与提高方面作出更加开放的高姿态。对于控制软件来讲，这是PLC控制器的核心，PLC供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件，而且对于工业用户表现得非常积极。此外，开放式通信网络技术也得到了突破，其结果是将PLC融入更加开放的工业控制行业。随着PLC 性能价格比的不断提高,一些过去使用专用计算机的场合,也转向使用PLC，PLC 的应用范围在不断扩大。在未来的工业生产中，PLC 技术和机器人以及CAD/ CAM技术将并列成为实现工业生产自动化的三大支柱。PLC 这种新型工业控制

17、装置在工业应用中的重要性和广泛性，能够满足工业生产自动化发展的需求。PLC对交通灯系统的控制，这个毕业设计选题具有重要的现实意义。交通信号灯是随着交通运输行业的发展。交通信号灯成为了不可缺少，不可代替的交通指挥工具。实际应用时, 指示等信号要求的PLC 机I/O (输入/输出) 点较多, 而其可靠性对交通信号灯运行影响不大, 因此可仍保留这部分电路, 即局部替代。但全部PLC化能充分发挥PLC 系统的优势, 其主要表现在：(1)故障率低。继电器机械触点易氧化, 动作寿命有限; 而PLC 系统本身几乎无故障, 外围电路仅配少量安全必须的继电器和必要的接触器。(2)系统简单。继电器系统, 层站越高

18、采用的继电器越多, 而PLC系统加上扩展单元, 无论层站多少, 仅用一个中型控制柜即可。(3)功能性强。复杂电路继电器逻辑不易实现，用PLC 机可设计更多的功能。PLC 机还具备停电记忆功能，可保护断电前的状态。采用PLC可实现交通信号灯常规控制和实现交通信号灯的精确位移控制。PLC可靠性高，程序设计方便灵活随着科学技术的发展及人们对交通信号灯要求的日益提高，在用交通信号灯的改造正朝着实用化、舒适化、美观化等方向发展。经改造后的交通信号灯，由于采用了PLC、变频器等先进元器件及智能控制技术，使原交通信号更好的为大众服务4。1.3 研究内容与章节安排因为PLC对环境的适应能力强，并且自带定时器功

19、能，所以应用PLC对交通信号灯进行精确的控制，能够有效的解决多岔路口的秩序问题。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。同时，PLC本身还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理5。随着社会经济的发展，城市交通问题成为发展的阻碍，越来越引起人们的关注。对交通灯的研究和学习是有重要的现实意义。本文选择三菱可编程控制器FX2N为核心部件，进行硬件接口设计，利用梯形图进行编程，实现了十字路口交通灯控制系统的自动化。本文一共7个章节。第1个章节是关于PLC控制交通灯的背景及意义，以及PLC的现状和发展趋势。第2章主要是可编程控制

20、器PLC的简介，简单的介绍了PLC的出现、特点、结构、应用以及工作方式和工作工程。第3章介绍了PLC的几种主要编程语言和PLC基本指令。第4章是关于PLC硬件设计，介绍了交通的基本原理。第5章是关于PLC交通灯程序设计。第6章主要对仿真出现的结果进行分析。第7章总结本次设计中所学到的知识。2 PLC的简介2.1 PLC的基本概念PLC是可编程控制器（Programmable Logic Controller）的英文简称。它是一种新型工业自动控制电子装置，完美的将自动控制技术、通信技术和计算机技术等现代科技整合于一体，是将计算机技术应用于工业控制领域的新产品。PLC相当于一个可编程的存储器，能够

21、在微处理器中进行逻辑运算、顺序控制、算术运算等一系列的操作指令。它的适应能力强，能够控制各种工业设备以及生产过程。PLC的相关设备的设计，都是按照易于拓展其功能、能够与各种控制系统兼容原则而设计的。2.2 PLC的特点及应用2.2.1 PLC的特点(1)稳定性高，抗干扰能力强 电气控制装置的关键性能是具有高的稳定性。PLC之所有拥有高稳定性，是因为在硬件制造上采用了大规模的集成电路技术、成熟的抗干扰技术、以及高标准的生产工艺。使用PLC进行逻辑控制的系统，相对于使用同规模继电器接触控制的系统更加稳点。因为PLC的使用大幅度的减少了电气接线及开关接点，所以系统的故障也随之降低。除此之外，PLC不

22、仅可以自身检测硬件故障，还可以通过编程对外接设备进行故障自我诊断。当PLC硬件出现故障的时候，PLC可以及时的发出警报信号，当外部电路出现故障的时候，PLC内部的自我诊断程序会检测到故障，而中断系统的运行。这样的双重保障既提高了系统的稳定性，又保护了外部电路。 (2)功能强大，系统完善，适用性强 随着科技的发展，PLC的功能逐渐得到完善，现在已经形成各种规模的系类化产品。PLC还可以根据用户的需要进行专门的程序设计。PLC的结构特殊，可以在各种恶劣的环境的进行工作，所以说PLC适应性强。现代的PLC不仅可以进行逻辑控制，还拥有完善的数据处理功能，可以应用到数字控制领域。由于PLC通讯能力的提高

23、、人机界面技术的进步、以及PLC功能单元的增加，现在的PLC可以应用到各种的工业控制场合，例如：温度控制、CNC、位置控制等各种工业控制中。(3)编程简单，易学易用PLC是专门用于工业控制和工业生产的电子设备。它的用户主要是工厂控制现场的工程技术人员。设计者在设计PLC的时候充分的考虑到了技术人员的技能和习惯，所以PLC的外接口简单明了，它的程序设计所采用语言主要是梯形图和相应的指令。梯形图是一种图形符号，它是一种容易掌握程序语言，它降低了PLC的学习门槛，即使是不熟悉计算机知识和不熟悉电子电路的用户，也可以在短时间学会进行程序设计。(4)设计周期短，维护方便，改造方便因为PLC使用存储逻辑，

24、所以只要在PLC的输入输出的端子接上相应的信号线，不需要像继电器设备中的复杂的硬件接线电路，这样大大的减少了系统复杂性，使控制系统变的简化，所以设计PLC控制系统需要的周期缩短，同时如果设备出现故障，维护的工作量减少。因为存储逻辑代替实际接线，当控制系统功能需要改变的时候，只需要对PLC进行程序改变，即可改变系统的功能。 (5)体积小，重量轻，能耗低 PLC采用芯片集成技术，它的体积非常的小，重量轻，能耗低。这些优点使PLC能够被嵌入到机械设备的内部，从而轻松的实现机电一体化6。2.2.2 PLC的应用由于PLC的功能强大，应用性强，所以PLC被广泛的应用到各个行业中。例如：机械制作、电气、交

25、通运输、汽车制造等等。大致的使用情况归纳如下几类：(1)开关量的逻辑控制 PLC开关量的逻辑控制应用广泛，逐步取代了使用继电器控制系统的传统方法。它的功能不仅仅可以在单台设备中得到实现，也可以在多级的群控设备中达到预期效果。印刷机、组合机床、包装生产线等一些场合中就用到了开关量的逻辑控制。(2)模拟量控制 连续变化的物理量都是模拟量（Analog）。在工业生产过程中，需要把采集到的模拟量（如温度、压力、速度等）转变成能被计算机识别的数字量（Digital）。模拟量和数字量之间的相互转换必须通过DA转换器和AD转换器，现在生产的PLC都配置AD和DA模块，所以PLC能够用于模拟量的控制。 (3)

26、运动控制 PLC运动控制可以适用于圆周运动或者直线运动。早期，PLC运动控制主要通过开关量IO模块与位置传感器相连，然后通过执行机构进行控制。现在一般使用专门的运动控制模块去控制。现在几乎所有的PLC产品都具有运动控制功能。电梯、机器人、机床等都包含PLC的运动控制技术。 (4)过程控制对速度、温度、压力等模拟量的闭环控制叫做过程控制。PLC是可编程控制器，使用PLC进行程序设计可以编制能满足各种要求的控制算法程序，完成闭环控制。在闭环控制系统中常使用PID调节去对系统进行校正，一般的大中型PLC中都配置有PID模块。PLC的过程控制应用广泛，如：冶金、化工，装配等。 (5)数据处理 现代的P

27、LC功能完善。我们可以使用PLC的数学运算、数据转换传送、排序等操作功能来进行数据的采集和分析。PLC工作中数据可以同参考值进行比较，完成相应的操作控制。也可以传送到其他的设备中，还可以导出来进行打印制表。(6)通信网络PLC和PLC及PLC与其他智能设备的信息交换叫做PLC的通信。随着科技的快速发展,工厂自动化进程的加快，PLC的通信变着越来越重要。PLC的各个厂家为了加强通信功能，都在PLC设置专门的通信接口，方便与不同型号的PLC进行信息传递构成网络系统7。2.3 PLC的结构及分类2.3.1 PLC的分类PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类，通常根据其结构的不同、

28、功能的差异和I/O点数的多少进行大致的分类。(1)按结构形式分类根据PLC的结构形式分类可分为单元式、模块式、叠装式。单元式的PLC是把电源、CUP、输入输去端子等都装配在一个机箱中。它的特点是体积小、重量轻、成本低、方便安装和拆卸。但是由于单元式PLC的I/O口点数是一定的，所以不一定能满足特殊控制现场的要求。 模块式PLC是将PLC各组成部分，分别做成若干单独模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或者基板的插座上。大、中型的PLC之所以采用模块式的PLC，是因为它系统配置灵活方便，可以根据不同系

29、统的要求来进行组装、便于系统的拓展和维修。叠装式PLC是将单元式和模块式的特点结合起来，构成所谓的叠装式PLC。叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层的叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做的体积小巧。(2)按功能分类PLC按照功能分类为低等、中等、高等三类。低等PLC主要功能为逻辑运算等基本功能。中等PLC不仅有低等PLC的功能，还拥有数据运算、PID控制等功能，可以用到过程控制中。高等PLC功能完善，有更强的数据处理能力，更强的通信联网功能，还能与其他计算机构综合的控制管理系统。(3)按I/O点数分类为了适应不同工业生

30、产过程的应用要求，可编程控制器能够处理的输入信号数量是不一样的。一般将一路信号看成一个点，将输入点和输出点数的总和称为机器的点。按照点数的多少将PLC分为超小型、小、中、大、超大等五中类型。超小型点数在64点以下，小型点数在64到128点之间，中型点数在128到512点之间，大型点数在512到8192之间，超大型点数在8192以上8。2.3.2 PLC的结构可编程控制器PLC虽然外观各不相同，但是它们的结构基本一致。主要由中央处理器（CPU)、存储器、输入输出器件（IO接口）、电源和编程设备几大部分组成。PLC的结构框图如图1所示：图1 PLC结构框图2.4 PLC的工作方式及工作过程2.4.

31、1 PLC的工作方式可编程控制器PLC的工作原理与计算机的工作原理基本上是相同的。简单的说就是在系统程序管理下，通过运行应用程序完成用户任务。但是个人计算机与PLC的工作方式有所不同，计算机一般采用等待命令的工作方式，然后PLC是在确定工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机，它采用循环扫描的工作方式。系统工作任务管理以及应用程序执行都是以循环扫描的方式完成的。PLC有两种工作状态：运行（RUN）与停止（STOP）。处于停止工作模式时，PLC只进行内部处理和通信服务等内容。当处于运行工作模式时，PLC要进行内部处理、通信操作、输入采样、执行程序和输出处理的操作，然后按上述过程循环扫描工作。PL

32、C的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。循环扫描的工作方式是PLC的一大特点，也可以说PLC是“串行”工作的，这和传统的继电器控制系统“并行”工作有质的区别，PLC的串行工作方式有效的结果了继电器控制系统中触点竞争和时序失配的问题。2.4.2 PLC工作过程PLC的工作过程主要分为内部处理、通信操作、输入采样、程序执行、输出刷新几个阶段。(1)内部处理阶段在这个阶段，当接通电源后，PLC自身会检查各个模块是否正常，并且复位监视定时器，以及完成其他内部准备工作。(2)通信操作阶段通信阶段主要是PLC与各个模块进行信息传递，对编程器输入的命令进行响应，刷新编程器的显示内容等。(3)输入采样

33、阶段在此阶段，PLC将顺序的读入所有输入口的通断状态，并将读入信息存放输入数据暂存器中。(4)程序执行阶段在这个阶段，PLC将读入存在输入数据暂存器中的数据。然后按照顺序一条条的执行程序，并将运行数据的结果存在出去状态暂存区中。(5)输出处理阶段输出处理阶段是PLC执行程序的最后一个阶段。在程序执行完后，PLC将上一阶段存在输出状态暂存器中的结果一次性的传送到各个输出端口，对输出状态进行刷新9。3 PLC汇编语言3.1 PLC常见的编程语言应用程序的编写需要使用可编程控制器生产方提供的语言。但是至今为止还有一种能适合于各种程序控制器的通用编程语言。但是由于各国可编程控制器的发展过程有类似之处，

34、可编程控制器的编程语言及编程工具都大体差不多。一般常见的编程语言有梯形图、指令表、顺序功能图、功能块图等。(1)梯形图梯形图语言是一种以图形符号及其在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，是从继电器电路图演变过来的。梯形图的主要特点自上而下，从左到右的顺序排列，两列垂直线为母线。每一逻辑行，起使左母线。梯形图中采用继电器名称，但不是真实物理继电器称为“软继电器”。每个梯级流过的是概念电流，从左向右，其两端母线设有电源。输入继电器，用于接入信号，而无线圈，输入继电器，通过输入接入的继电器，晶体及晶闸管才能实现。 (2)指令表 指令表也叫语句表，是程序表示方法的一种。它和单片机程序中的汇编语言有点

35、类似，都是由语句指令依照一定的顺序排列而成。一条指令一般可分为两部分，以为助记符，二为操作数。指令表程序和梯形图程序有严格的对应关系。对指令表编程不熟悉的人可先画出梯形图，再转换为语句表。下图是三菱公司的FX2N系列产品的最简单的梯形图例，如图2所示。 图2 三菱启动、停止控制梯形图它有两组，第一组用以实现启动、停止控制。第二组仅一个END指令，用以来结束程序。梯形图与助记符的对应关系：助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系，而梯形图的连线又可把指令的顺序予以体现。一般讲，其顺序为：先输入，后输出（含其他处理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形图就可将其翻译成助记符程序。上图的助记符程序如表1

36、所示。 表1 启动停止控制梯形图的助记符地址指令变量0000LDX0000001ORY0000002ANDX0010003OUTY0000004END反之根据助记符，也可画出与其对应的梯形图。3.2 PLC的基本指令(1)输入输出指令（LD/LDI/OUT）下面把LD/LDI/OUT三条指令的功能、梯形图表示形式、操作元件。以列表的形式加以说明，如表2所示。LD与LDI指令用于与母线相连的接点，此外还可用于分支电路的起点。OUT 指令是线圈的驱动指令，可用于输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态寄存器等，但不能用于输入继电器。输出指令用于并行输出，能连续使用多次。表2 输入输去指令助记符

37、及功能 符号、名称 功能 梯形图 操作组件LD(取)逻辑运算开始的才开触点X、Y、M、S、T、C LDI(取反)逻辑运算开始常闭触点X、Y、M、S、T、C OUT(输出)线圈驱动指令Y、M、S、T、C(2)触点串连指令（AND/ANI）、并联指令（OR/ORI）AND、ANI指令用于一个触点的串联。AND用于常开触点，ANI用于常闭触点。串联触点的数量不限，这两个指令可连续使用。OR、ORI是用于一个触点的并联连接指令。OR为常开触点的并联，ORI为常闭触点的并联。下面把AND/ANI/OR/ORI三条指令的功能、梯形图表示形式、操作元件。以列表的形式加以说明，如表3所示。表3 触点串并联指令

38、助记符及功能 符号（名称） 功 能 梯形图 操作元件 AND（与）常开触点串联连接X，Y，M，T，C,S ANI（与非）常闭触点串联连接X，Y，M，T，C,S OR（或）常开触点并联连接X、Y、M、S、T、C ORI(或非)常闭触点并联连接X、Y、M、S、T、C(3)程序结束指令（END） END为程序结束指令。PLC总是按照指令进行输入处理、执行程序到END指令，进入输出处理工作。表4为指令的功能、梯形图表示形式及操作元件。表4 结束指令助记符及功能 符号（名称） 功 能 梯形图 操作元件 END（结束） 程序结束 无在程序结束处写上END指令，PLC只执行第一步至END之间的程序，并立即输

39、出处理。若不写END指令，PLC将以用户存贮器的第一步执行到最后一步，因此，使用END指令可缩短扫描周期。另外。在调试程序时，可以将END指令插在各程序段之后，分段检查各程序段的动作，确认无误后，再依次删去插入的END指令10。 4 交通灯工作原理4.1 十字路口信号控制的基本理论和方法4.1.1 交通信号灯交通信号灯是用来指挥交通流通行或停止的光色讯号。它是按照事先规定的时间交替变换的，设置在交叉路口和一些特殊路段，用来在时间上给交通流分配通行权，疏导交通秩序的交通指挥工具。交通灯一般是由红、黄、绿三种颜色的灯组成。不同颜色的灯或者同一颜色的灯不同的状态，代表的含义是不同的。基本含义如下：(

40、1)绿灯亮的时候表示车辆、行人可以通行。(2)黄灯亮的时候表示不准通行，但是已经超出停止线的交通流可以继续通行。(3)红灯亮的时候，表示禁止一切交通流的通行。(4)黄灯闪烁时，代表警示，正在行动的车辆和行人需要确保安全的情况下通行。4.1.2 信号灯的设置当路口的车流量达到道路通行承载力的时候，交通灯的合理设置显非常重要。如果交通灯设置的不合理，会浪费设备和资金，造成交通秩序的混乱。交通灯设置的合理，不仅仅可以维护交通秩序，减少交通事故，而且可以节约人们的时间，为人们的出行提供便利。交通灯的设置需要考虑很多因素。根据道路的地形的不同，路口车流量的不同、车流的时间段的差别等，交通灯在设置方面有很

41、大区别。我们要根据具体的交通状况问题具体分析，设置合理的交通信号灯的配时，才能保证交通的畅通，维护交通秩序，节约能源。十字路口的信号灯有两种安装方式。第一种是安装在十字路口中央的空型臂上，另外一种是安装在路口的灯柱上。信号灯的排列方式通常分为两种:水平排列式和垂直排列式是交通灯常见的两种排列方式。水平排列式一般用于路面较宽的道路。信号灯是放置在路边的一侧，依次是红灯、黄灯、绿灯。垂直排列式是信号灯由上至下排列，依次为红灯、黄灯、绿灯。垂直排列式一般在较窄的路口使用。4.2 交通信号的控制方式按照采用的控制装置的不同，信号灯可以分为周期式信号、半感应式信号、全感应式信号三种控制方式。(1)周期式

42、信号。这种信号灯是按照规定的周期运行的，每个周期的时长和相位都是不变的。它的每个灯的时间配置、转换时间、相位都是事先确定的。通常在一个路口都有几种可供选择的方案，在一天中交替使用。(2)半感应式信号。这种信号灯是根据路口的车流状况来运行的。首先是主干道绿灯亮，在次干道没有车辆的时候，主干道的绿灯一直亮。当次干道有车到达，主干道信号灯在一个适当的转换间隔后，立即转换为次干道绿灯，该绿灯要维持到次干道车辆全部通行，或者灯亮时间达到最大预定时间点。半感应式信号灯节约了各个路口的等待时间，合理分配了绿灯在次干道的时间。(3)全感应式信号。这种信号灯的信号的相位有传动检测器来控制。每个相位都规定有最小和

43、最大绿灯时间。在这种控制方式下，周期的长度和绿灯的时间可以根据道路的实际状况进行修改11。4.3 控制时序 交通灯示意图如图3所示，在东西南北两个方向均安装信号灯，两个方向各6个灯，分为红、黄、绿三种颜色。交通信号灯受启动及停止按钮的控制，当按下启动按钮时，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环工作，当按下停止按钮时，系统将停止在初始状态，所有信号灯都熄灭。图3 交通灯示意图控制时序：开关打开后首先东西红灯2持续亮30秒，同时南北绿灯1亮25秒，到25时，南北绿灯1以一秒一次的频率闪烁，闪烁3次后熄灭。南北绿灯2熄灭后，南北黄灯1亮，维持时间为2秒。2秒后，南北黄灯1熄灭，南北红灯1持续亮30是

44、秒，同时东西绿灯2亮25秒。到25秒的时候东西绿灯2开始以一秒一次的频率闪烁，闪烁3次后，东西绿灯2熄灭，接着东西黄灯2亮两秒。之后进入一次循环。图4为交通灯控制时序图。 图4 交通灯控制时序图4.4 交通灯运行流程图流程图可以直观表达系统的运行流程。通过对上述的时序图进行分析，绘制出交通灯正常运行下的流程框图。如图5所示。 图5 PLC交通灯流程图5 软件设计5.1 设计原理本设计是一个关于时序控制的设计。十字路口南北方向及东西方向均设有红、黄、绿三个信号灯，六个灯按照一定的时序循环往复工作。所以设计的是要找出机器器件将灯的状态变化的时间点。通过使用下表为各个器件所实现的功能。表5 各个器件

45、功能器 件名 称实 现 功 能XOOO启动按钮接入键XOO0=ON,绿灯1与红灯2点亮TO绿灯1定时器TO定时25S后，使绿灯1熄灭T1、T2T1、T2构成周期为1秒的振荡器使绿灯1闪动，T1定时0.5S后，绿灯1亮，T2定0.5S后，绿灯1灭C0绿灯1频闪计数器T2为C0计数信号，C0计数3次，绿灯1灭，黄灯1亮T3 黄灯1亮2S定时器T3定时2S后，使黄灯1和红灯2熄灭，红灯1和绿灯2亮T4 绿灯2定时器T4定时25S，使绿灯2灭T5、T6T5、T6构成周期为1秒的振荡器使绿灯2闪动，T5定时0.5S后，绿灯2亮，T6定时0.5S后，绿灯2灭C1 绿灯2频闪计算器T6为C1计数信号，C1计数3次，绿灯2亮，T7 黄灯2亮2S定时器T7定时2S后，使黄灯2和红灯1熄灭，红灯2和绿灯1点亮，一个循环结束5.2 梯形图及指令5.2.1 PLC交通梯形图程序中所使用的是三菱PLC编程。梯形图如图6所示。图6 (a) 交通灯梯形图图6 (b) 交通灯梯形图图6 (c) 交通灯梯形图图6 (d) 交通灯梯形图5.2.2 PLC指令表由上一小节得出相应的指令表。如表6所示。表6 PLC指令表序号指令1指令2 指令30LDX0001ORM1002ANIX0013OUTM1004LDIT75ANDM1006MCN0M1109LDM10010OUTT013LDT014ORC015ANIT2