基于PLC控制的交通灯系统.doc

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1、 基于PLC的交通灯控制系统 第 1 章 绪论1.1 城市的现状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。城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京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

2、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。1.2 智能交通灯国内外发展状况智能交通系统的发展，最早可以追溯到20世纪七八十年代的一系列车辆导流系统新技术的开发和应用。1991年美国通过“地面交通效率法”（ISTEA），俗称“冰茶法案”，从此美国的IVHS研究开始进入宏观运作阶段。1994年，美国将IVHS更名为ITS。之后，之后，欧洲、日本等也相继加入了

3、这一行列。经过30年的发展，美国、欧洲、日本成为世界ITS研究的三大基地。美国是当今世界在ITS开发领域发展最快的国家，它从上个世纪80年代开始，先后开展了与智能汽车技术相关的PATH、IVI、VII和CVHAS等国家项目1995年3月美国交通部正是出版了“国家智能交通系统项目规划”，明确规定了智能交通系统的7大领域和29个用户服务功能目前7大领域包括：出行和交通关系系统、出行需求管理系统、公共交通运营系统、商用车辆运营系统、电子收费系统、应急管理系统、先进的车辆控制和安全系统。日本于上个世纪90年代初就制定了大力发展智能交通系统的国家爱战略，其中智能汽车作为只鞥交通的重要组成部分，也得到了深

4、入研究。日本政府主导的先进安全汽车ASV项目已于2000年取得初步实用化成果。我国ITS 的发展起步较晚，70年代以来，从国外引进、消化了一些项目，并进行了一些ITS或类ITS基础项目的研究和应用。70年代中至80年代初，主要是进行城市交通信号控制试验研究，80年代中至90年代初，在一些大城市引进和消化城市交通信号控制系统，实现了一些（高速）公路监控系统、高等级公路电子收费系统和路边信息服务系统。90年代中以来，开始研究部门ITS发展战略和GIS、GPS、EDI在交通中的应用等，重视交通信息网络的建设，公路和桥梁管理用基础数据库和道路交通量和气象数据采集等经过多年的努力，也已取得明显的进展。1

5、.3 研究目的和意义在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的安全提供了强有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。 传统的十字路口交通控制灯，通常的做法是：事先经过车辆流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而，实际上车辆流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的方案，仍然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准

6、确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，更为现实的需要是能有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。目前，大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，采用固定时间的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现空等现象，影响了道路的畅通。为此，需要一种新型的控制方法才能较好地解决这个问题。智能交通系统（ITSIntelligent Transport Systems）ITS是一个跨学科、信息化、系统化的综合研究体系，其主要内容是：将先进的人工智能技术、自动控制技术、计算机技术、信息与通讯技术及电子传

7、感技术等有效的集成，并应用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。交通控制系统是ITS研究的一个重要方面。由于交通系统具有较强的非线性、模糊性和不确定性，是一个典型的分布式非线性系统，而且具有多种信息来源、多传感器的特点，用传统的理论与方法很难对其进行有效的控制。把先进的智能控制技术、信息融合技术、智能信息处理技术与交通管理技术结合起来，代表着城市交通信号控制系统发展的方向。智能交通的发展是现代社会经济发展的客观要求，交通运输是国民经济和现代社会发展的基础。由于现代社会城市化速度越来越快、国民经济的高速增长、全球经济的一体化进程加

8、快、个人旅行与休闲时间的不断增加以及人们对交通需求越来越高，智能交通便成为现代社会经济发展的客观要求。1.4 主要研究内容由于城市的高速发展，交通障碍也随之增加，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。本课题主要应用传感器与plc相结合，以车辆等待绿灯的滞留数来确定该该方向是否繁忙。如下图1以南北向

9、为例，每当车辆进入十字路口必先经过检测器1和3，检测器就会发生2个脉冲给PLC，PLC对检测器1和3的计数就可得到车辆进入候车入口的总数和Y。车辆继续往前就会经过检测器2和4，同样检测器2和4也会发出2个脉冲给PLC，PLC对检测器2和4脉冲的计数就会得到车辆驶出候车入口的总数和X，那么Y(进入总量)-X（驶出总量）=Z1(南北向车辆滞留数),同样，东西方向，PLC通过对检测器脉冲的计数就可得到滞留量Z2。图1 十字路口传感检测器布置设Z1-Z220，则南北方向繁忙，东西一般，南北直行绿灯时长加5s,南北左转绿灯时长加5s，东西红灯时长加10s。Z1-Z2-20，则东西方向繁忙，南北一般，东西

10、直行绿灯时长加5s，东西左转绿灯时长加5s，南北红灯时长加10s。-20=Z1-Z2=20，则设为一般情况，控制灯正常闪亮。表1 绿灯时长控制东西南北绿灯时长繁忙一般繁忙正常东西直行绿灯加5s,东西左转绿灯加5s一般南北直行绿灯加5s,南北左转绿灯加5s正常以上车辆的计数和车流量的比较及绿灯时间长度控制全部由PLC完成。各检测器时刻检测车辆，在一个红绿灯周期中，每当东西或南北绿灯亮之前，PLC都要依据脉冲的计数判定东西、南北的车流规模，然后根据以上简述的智能控制原则，调整绿灯时长。图2 感应控制的原理框图第 2 章 系统总体方案设计2.1 交通灯控制设计要求描述1、按下开关S1后，交通灯白天模

11、式工作，南北红灯亮10s，同时东西绿灯先平光亮5s，再闪烁亮3s，然后东西黄灯亮2s；总共10s结束后，东西红灯亮10s，同时南北绿灯平光亮5s，再闪烁亮3s，然后南北黄灯亮2s，依次循环下去，在此过程中，数码管跟随红灯亮的10s开始显示时间的减少，一直的循环。2、白天时，按下开关S3，提前进入夜间模式，当此时按S2时，交通灯控制系统可以关断，但夜间模式时按S4键进入不了强制通行状态，因夜间一般不会出现强制通行的任务。3、白天模式时、按下S4，交通灯进入强制通行状态，交通灯所有红灯亮，并且，数码管显示全为8，象征吉利，此时一般是有大的领导来的时候，要一路同行时使用。当通行完毕后按S1即可恢复正

12、常。4、当过一段时间，白天模式进行60s后，自动进入夜间模式，夜间模式持续30s时，自动转为白天模式，在夜间模式时，只能有黄灯闪烁，按任意按钮都没有作用，只要是PLC通电，夜间模式就能执行。保证夜间不管是什么情况，总能保证夜间模式的执行。白天正常工作时红黄绿灯亮灭对应时间如下：东西信号绿灯亮绿灯闪黄灯红灯亮时间5s3s2s10s南北信号红灯亮绿灯亮绿灯闪黄灯亮时间10s5s3s2s数码管显示数字显示由90递减数字显示由90递减夜间模式只能黄色灯闪，不能关闭。30s后转为白天模式，再60s转为夜间模式强制通行强制所有红灯亮，同时数码管显示8.按X0恢复正常。2.2交通灯的路况画出模拟图北 南东西

13、2.1交通指挥灯示意图绿 黄红绿黄红红黄绿绿红黄 2.2 方案论证与比较方案一：PLC控制交通灯此方案选用松下FP-1C40作为核心控制器。PLC可编程控制器核心是一台微型计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有高可靠性丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力；它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程;该控制系统由启动按钮、复位按钮、PLC控制器件、东西通道的灯指示与计时、南北通道的灯指示与计时、定时器组成。它采用模块化结构，编程简单，安装简单，维修方便

14、。如图所示是PLC硬件系统结构框图输入电路电源ROMCPURAM输出电路编程器或外围设备图1.4.1 系统结构框图方案二：FPGA控制方式 此方案采用FPGA作为主控器，采用状态设计，每来一个时钟1Hz脉冲倒计时数码减一和箭头指示；用500HZ的时钟频率扫描数码管显示, 用12MHZ时钟分频成两个时钟频率。FPGA除了完成交通灯控制、存储和显示功能外，还可进行人机交互，实现定时器延时可调。交通灯控制系统的原理框图如图1.5.2所示。它主要由箭头指示、倒计时显示、语音提示、FPGA控制器、键盘、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码

15、器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。状态转换过程：表1.4.1 状态转换过程状态直行灯（南北）左转灯（南北）直行灯（东西）左转灯（东西）有效状态时间红黄绿红黄绿红黄绿红黄绿S010010010000160S110010011000140S210010000100130S31001100110010S410000110000115S51101100100015S600100110000145S70110111000015控制器译码器定时器甲车道信号灯秒脉冲发生器乙车道信号灯 图1.4.2交通灯控制系统的原理框图方案三：单片

16、机8255扩展方式此方案采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P1口设置红、绿灯指示；红绿灯循环点亮，倒计时显示（交通灯信号通过PA口输出，显示时间直接通过8255的PC口输出至双位数码管）；车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可能过双位数码管显示。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。总体方框1.4.3下：8031系统处理显示时间8255A扩展CPU的并行接口锁存键盘设置时间参数交通灯红外对管及记录车流量红外对管检测信号输入 图1.4.3 总体方框图方案四：单片机 74LS164扩展方

17、式本设计采用MSC-51系列单片机AT89S51和串入并出移位寄存器74LS164作为主要控制器件。只需用普通I/O口模拟时钟和数据传送口即可对74LS164进行送数控制。根据实际交通灯控制系统本设计共需12个普通I/O口，留有大量I/O口来扩充其他创新设计和优化设计。方案比较：方案一该设计采用PLC控制器件作为系统的控制核心，模块化结构，编程简单，安装简单由于PLC可靠性高，抗干扰能力强，适应性好，功能完善，接中多样，程序简单。方案二该设计采用FPGA（现场可编程逻辑门阵列）作为系统的控制核心，由于FPGA具有强大的资源，使用方便灵活，易于能扩展进行功，特别是结合了EDA，可以达到很高的效率

18、，系统的多个部件如分频器电路，定时器电路，译码器电路等，都可以集成到一块芯片上，大大减小了系统的体积，并且提高了系统的稳定性，但硬件设计复杂成本较高，适合大型系统设计和实际应用系统设计。方案三该电路本设计采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，单片机技术比较成熟，开发过程中可以利用的资源和工具丰富、价格便宜、成本低。但此方案占用硬件资源多、调试过程复杂。方案四采用单片机 74LS164扩展方式。此方案通用性强，硬件设计容易，编程简单，功能强大，也可日后扩展其他功能模块，但电路图过于复杂，设计难度大，调试过程复杂。综合比较后，确定采

19、用第一种方案设计。第3章 交通灯控制系统硬件设计3.1 plc的简介PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程. “PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通

20、过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”3.1.1 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： 符号 功 能 梯形图表示 操作元件 LD（取） 常开触点与母线相连 X，Y，M，T，C,S LDI（取反）常闭触点与母线相连 X，Y，M，T，C,SOUT（输出） 线圈驱动 Y，M，T，C，S,F 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

21、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。 X000 Y000 地址 指令 数据 0000 LD X000 0001 OUT Y0002 触点串连指令（AND/ANDI）、并联指令（OR/ORI） 符号（名称） 功 能 梯形图表示 操作元件 AND（与） 常开触点串联连接 X，Y，M，T，C,S ANDI（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，T，C，S ORI（ 或非） 常闭触点并联连接 X，Y，M，T，C，S AND、ANDI指令用于一个触点的串联，但串

22、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。 X001 X002 Y001 地址 指令 数据 0002 LD X001 X003 0003 ANDI X002 0004 OR X003 0005 OUT Y001 3 电路块的并联和串联指令（ORB、ANB） 符号（名称） 功 能 梯形图表示 操作元件 ORB（块或） 电路块并联连接 无 ANB（块与） 电路块串联连接 无 含有两个以上触点串联连接的电路称为“串联连接块”，串联电路块并联连接时，支路的起点以LD或LDNOT指令开始，而支路的终点要用ORB指令。ORB指令是一种独立指令，其后不带操作元件号，

23、因此，ORB指令不表示触点，可以看成电路块之间的一段连接线。如需要将多个电路块并联连接，应在每个并联电路块之后使用一个ORB指令，用这种方法编程时并联电路块的个数没有限制；也可将所有要并联的电路块依次写出，然后在这些电路块的末尾集中写出ORB的指令，但这时ORB指令最多使用7次。将分支电路（并联电路块）与前面的电路串联连接时使用ANB指令，各并联电路块的起点，使用LD或LDNOT指令；与ORB指令一样，ANB指令也不带操作元件，如需要将多个电路块串联连接，应在每个串联电路块之后使用一个ANB指令，用这种方法编程时串联电路块的个数没有限制，若集中使用ANB指令，最多使用7次。 ANB X000

24、X002 X003 Y006 X001 X004 X005 ORB X006 X003 地 址 指 令 数 据 0000 LD X000 0001 OR X001 0002 LD X002 0003 AND X003 0004 LDI X004 0005 AND X005 0006 OR X006 0007 ORB 0008 ANB 0009 OR X003 0010 OUT Y006 4 程序结束指令（END）符号（名称） 功 能 梯形图表示 操作元件结束 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，并立即输出处理。若不写END指令，PLC

25、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。 其他的一些指令，如置位复位、脉冲输出、清除、移位、主控触点、空操作、跳转指令等，同学们可以参考一些课外书，在这里我们不详细介绍了。下面同学们可练习由梯形图写出与之对应的助记符形式的指令。并由后面的GPP软件传输到PLC中，实时运行。3.1.2 PLC的结构PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/

26、O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。PLC的基本结构框图如下：接口部件输出输入接口部件 中央处理单元 CPU板 接受 驱动 现场信号 受控元件 电 源 部 件3.2 PLC机型的选择步骤与原则随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、

27、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。 PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点：1、合理的结构型式PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。 整体式PLC的每一个IO点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小 一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便在IO点数、输入点数与输出点数的比例、IO模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。2、安装方式的选择 PLC系统的安装方式分为集中式、远程IO式以及多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程

28、IO硬件，系统反应快、成本低；远程IO式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程IO可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程IO电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通讯模块。3、相应的功能要求 一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。 对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带AD和DA转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。 对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选

29、用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。4、响应速度要求 PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速IO处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。5、系统可靠性的要求 对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。6、机型尽量统一 主要考虑到以下三方面问题： 1)机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管

30、理。 2)机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。 3)机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。3.3 PLC容量的选择步骤与原则 PLC的容量包括IO点数和用户存储容量两个方面。1、IO点数的选择 PLC平均的IO点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的IO点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的IO点最少，但必须留有一定的裕量。 通常IO点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10%15%的裕量来确定。2、存储容量的选择 用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能

31、实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25%之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。 PLC的IO点数的多少，在很大程序上反映了PLC系统的功能要求，因此可在IO点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加20%30%的裕量。 存储容量(字节)开关量IO点数10模拟量IO通道数1003.4 本系统选择的PLC本次交通灯设计用的是FP-1C40可编程控制器。由于实验室的PLC是松下FP-1C40可编程控制器，所以为了方便演示而选择的。3.5可编程控制器I/O端口分配根据对交通指挥信号灯系统控制设计分析，系统采用自动控制方式，

32、输入有系统白天模式按钮，白天关闭系统按钮，夜间模式按钮，白天强制通行按钮，输出有东西方向、南北方向各两组指示信号。由于每一个方向的两组指示灯中，同种颜色的指示灯同时工作，为了节省输出点数，可采用并联输出方法。当夜间模式时有显示正处于夜间模式的指示灯，当处于白天模式时有处于白天模式的指示灯，当处于强制通行时，有处于强制通行模式的指示灯。由此可知，该系统所需的输入点数为4，输出点数为16。全部是开关量，则可将I/O分配用表3-1和表3-2表示表3-1 输入口地址分配表输入口地址分配表白天工作开按钮S1X0白天工作关按钮S2X1夜间模式按钮S3X2强制通行按钮S4X4表3-2输出口地址分配表输出口地

33、址分配表东西红灯Y0数码管a段Y8东西黄灯Y1数码管b段Y9东西绿灯Y2数码管c段YA南北红灯Y3数码管d段YB南北黄灯Y4数码管e段YC南北绿灯Y5数码管d段YD显示强制通行Y6数码管f段YE显示夜间模式Y7显示白天工作YF表33 PLC外部接线图 Y0X0 Y1X1 X2 Y2X3 Y3COM Y4Y8 Y9 Y5YA Y6YB YC Y7 YD YFYE COM1AGBCDEF东西红灯东西绿灯东西黄灯南北红灯南北绿灯南北黄灯强制同行夜间显示白天显示电源数码管端口白天开S1白天关S2夜间开S3强制通行S4图3-1,PLC外部接线图第四章 模拟交通灯控制系统软件设计4.1 时序图交通等正常白

34、天工作时，对指挥灯的控制要求按一定时序进行，如下：启动/南北红灯东西绿灯东西黄灯东西红灯南北绿灯南北黄灯图3.2 交通信号灯时序状态示意图夜间模式时，只有每个路口的黄灯交替闪烁。4.2 继电器、定时器、计数器、寄存器功能分配表如附件4所示。4.3 流程图根据交通灯工作的实际控制情况，可得出其流程图如图附5所示,。4.4 程序梯形图根据对交通信号灯的控制要求及PLC控制系统的I/O分配的定义，可对PLC进行控制程序的设计，其梯形图如附件6所示。下面对所设计的梯形图作几点说明：(1) 当按下S1按钮，白天模式指示灯YF亮，Y0接通10s，东西红灯亮10s，数码管由9每秒递减至0， 同时Y5接通亮，

35、南北绿灯亮5s，闪烁3s，之后Y4接通南北黄灯亮2s。之后，南北黄灯灭，数码管由9每秒递减至0， Y3接通，南北红灯亮10s，同时，Y2接通，东西红灯变为绿灯亮5s，闪3s，然后，Y1接通。东西黄灯亮2s。(2) 白天时，按下S3，进入强制通行状态，Y0和Y3保持接通，东西南北红灯一直亮。(3) 白天时，按下S2，可以进入夜间模式，Y1和Y4同时间隔通电，南北黄灯闪烁，再按其他键可以返回其他状态。(4) 白天时，按下S1，关闭整个系统，但时间照样走(5) 夜间时执行夜间模式，Y1和Y4同时间隔通电，东西南北黄灯闪烁，同时按其它键都没有关闭或更换模式的功能。 第五章 系统的软硬件调试5.1、硬件

36、调试接通电源，检查松下FP-1C40型可编程控制器是否可以正常工作，接头是否接触良好，然后把其与电脑的通信口连接。电脑与PLC连接正确之后，再连接交通灯的外接电路，将数码管和模拟交通连接，并连上电源线。通过下载程序，调试电路是否正确。5.2、软件调试打开FPSOFT软件，按要求输入梯形图，看软件是否与PLC可编程控制器正常连接，下载此梯形图到PLC可编程控制器，进行下一步的运行调试。5.3、运行调试进行通电测试，看电源是否正常工作，主要测试点电压电流是否正常，如不正常可分析具体电路和模块，一一排解直到工作电压正常；测试主要芯片电源引脚是否达到正常工作电压。确保成功完成硬件调试的整个过程后。进行

37、软硬件调试，先分模块调试，然后整机调试。确保子程序模块正常的情况下，调试整机系统。PLC系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件错误是在软件调试中被发现和纠正的。但通常是先排除明显的硬件故障以后，再和软件结合起来调试以进一步排除故障。可见硬件的调试是基础，如果硬件调试不通过，软件设计则是无从做起。本文结合作者在单片机开发过程中体会，讨论硬件调试的技巧。第6章 总结6.1 难点分析 本程序在设计过程遇到了一些难点我把它整理了一下发现有以下几个问题。6.1.1行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系 因为实际的红绿灯控制中行人道的红绿灯和主干道的红绿灯是有这一定的对应关系的，所以在编程前一定要理

38、清它们，这样有利于在编程时简化程序、减少PLC不必要的运算。6.1.2盲人脉冲按键 盲人在东西南北的行人道同时通过十字路口的情况不会经常出现，可以说是非少的，如果我们要把盲人脉冲分开东西控制和南北控制使他不影响和它没关系的主干道就可以使车辆行走更加通顺减少车辆堵塞的情况。要实现这样的功能就要在脉冲按键按下时不影响他们的计时程序只在对应的主干道红绿灯输出程序上进行插入常闭继电器以此把输出程序断开。6.1.3手动车流控制按键的控制方式 手动车流控制按键是对相应的主干道绿灯延长的进行控制，但不能使它在按下时使改变当时的红绿灯显示情况，如现在是南北红灯东西绿灯时按下南北绿灯延长按键就不能使它变成南北绿

39、灯东西红灯。这就涉及到了一个请求和响应的关系。6.1.4交通灯的闪亮 交通灯绿灯在实际运行中是要经过闪烁的，所以在设计程序中也要加入这个功能，参考了一些PLC的交通灯程序介绍时发现PLC中有一些继电器可以实现闪烁这些继电器也就是PLC内部的功能继电器，这是一种硬件实现功能的方法，虽然程序可以减少但比较死板闪烁频率不能控制。由于对PLC内部的功能继电器不太熟悉（不同型号的PLC内部功能继电器编号也不一样）我想了一个用程序实现的方法（程序段在第86条第94条指令之间），此方法可以说是软件实现功能的方法，虽然程序加长了但闪烁频率可以控制比较灵活。6.2调试错误与修改方法 经过设计，想一次性把程序完成

40、是非常难的，在调试中就出现了不少的错误。刚开始的时候把程序写进去然后运行却发现有些灯亮不起来而且在完成了一个周期后就循环不起来了。那时真的不知道从哪里入手，只好一条一条地检查才发现了一条指令把常闭写成了输出真正的输出口就没有收到信号了。灯虽然是亮了但仍然循环不起来。从梯形图又仔细的看了一次却看不出什么问题出来。突然想起来编程器还可以进行监控于是再在运行的同时进行监控，于是发现了在程序的第一周期一切都运行正常但再运行下去的时候第二周期就再没有反应了，包括里面的辅助继电器，最后发现原来是程序前面没有并上完成这个循环的继电器号。后来就这样把加上其他功能出现的错误也找出来了。虽然找错误是一个枯燥无味的工作，但只要你耐心的去做的话，你肯定能学到