十字路口交通信号灯.doc

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1、目 录一引言3二课程设计目的4三课程设计内容4四课程设计方法、步骤和要点44.1 PLC智能化控制交通灯的方法44.2 PLC选择54.3 PLC外部接线图64.4程序梯形图7五程序图12六课程设计中设计的主要电气元器件12七课程设计进度12八课程设计主要技术关键的分析和解决思路等138.1程序调试138.2难点分析13(1)主干道红绿灯的对应关系13(2)交通灯的闪亮13九课程设计注意事项14十推荐参考资料14十一本组成员15致 谢16附：作业照片.17一、引言当今，红绿灯（红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”）安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。随着社会的发展，人

2、们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC 的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC把东西方向或南北方向的车辆按数量规模进行分档，相应给定的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档. 这样就可以实现按车流量规模给定绿灯时长，达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高了交通控制系统的效率。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。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

3、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。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，在现代工业中的作用更加突出。十字交通信号灯课程设计二课程设计目的课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制系统，设计过程，设计要求，应完成的工作内容和具体设计方法，通过设计也有助于完成复

4、习，巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的，电气设计必须满足学校现有的设备，业必须满足生产设备和生产工艺要求，因此，设计之前必须了解设备的用途，结构，操作要求和工艺过程，再次过程中那个从事设计工作的整体观念。三课程设计内容利用提供的材料设计出十字信号交通信号灯四课程设计方法、步骤和要点4.1 PLC智能化控制交通灯的方法传统的十字路口交通控制灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿 灯的延时预先设置好。然而实际上交通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、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

5、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确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交 通现状，需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。而模糊控制恰恰具有这方面的优势。此系统就是应用可编程序控制器(PLC)对十字路口交通控 制灯实现模糊控制传统的十字路口交通控制灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿 灯的延时预先设置好。然而实际上交通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、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确模

6、型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交 通现状，需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。而模糊控制恰恰具有这方面的优势。此系统就是应用可编程序控制器(PLC)对十字路口交通控 制灯实现模糊控制此控制系统的输入量是指十字路口各方向上车辆数的动态变化量。具体由传感器采集后送入可编程序控制器。在十字路口的四个方向(E、S、W、N)的近端J(斑马线附近)和远端Y(距斑马线约100米处)各设置一个传感器，分别统计通过该处的车辆数。为了实现模糊控制，需要将绿灯时间分为两部分：其一是固定的10秒作为路口车辆状态参数的采集时间t1；其二是根据两个方向车辆流量变化进行模糊决策的延时t2。然后通过传感器

7、采集后的排队等候的车辆数送往PLC进行模糊推理运算得出延迟时t2，最后由t1和t2来实现对十字路口车流量的灵活控制。4.2 PLC选择 一、PLC机型和容量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、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

8、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

9、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

10、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。 二、本系统选择的PLC本次交通灯设计用的是来自西门子的PLC。4.3 PLC的外部接线图PLC外部输入输出的信号接线如图所示。其中，每一方向的两组指示灯中，同种颜色的指示灯并联，用PLC的同一个输出点。启动开关南北红灯亮南北绿灯南北绿灯闪

11、14S10S4S东西绿灯亮东西绿灯闪东西红灯亮10S4S14S东西行人道南北行人道结束4.4程序梯形图五程序图六课程设计中设计的主要电气元器件元器件名称元器件型号数量PLCSIEMENS CPU2261继电器OMRON LY2-J6七课程设计进度时间课程设计内容第一天收集材料，方案论证第二天电气原理图的设计，元器件选型和计算第三天设计线路布置图第四-八天接实物并调试第九-十天编写设计说明书并答辩八课程设计主要技术关键的分析和解决思路等8.1程序调试经过设计，想一次性把程序完成是非常难的，开始的时候我们并没有设计黄灯闪烁的功能。直到第一次完成设计并成功运行后，我们才开始编写黄灯闪烁的程序。写程序

12、对我们来说还不是很熟悉，所以还是花了我们不少时间。但最后还是编写好了，并且使得交通信号灯完美成功运行。8.2难点分析其实现场实况车辆的流量是变化的，本设计只是对其路灯起到一个开关的作用，即开关量控制系统。由于所学知识及设备有限，无法对其路灯进行智能化控制，所以在编程时就没把智能控制这一块加上去，再加上编程软件无法下载，在画梯形图方面受到一点阻碍。下面我就对智能化控制路灯作一些原理上的介绍。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。(1)主干道红绿灯的对应关系因为实际的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清它们，这样有利于在编程时简化程序、减少PLC

13、不必要的运算 。 (2)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。九课程设计注意事项在设计过程中，最需要注意的就是红绿灯转换的时间必须对应。十推荐参考资料1电气控制与PLC案例教程， 胡汉文 张鑫主编2PLC应用技术， 弭洪涛主编3可编程控制器原理与实践教程， 王整风 谢云敏主编 十一.本组成员 姓名性别任务粟茂林男接线部分、美化部分钟满意男接线部分黄超男设计程序并画图曾艺昕男接线部分龙梦立男接线部分、收集材料刘询男接线部分、美化部分陈远新男接线部分、固定元器件左良男接线部分致 谢在课程设计完成之际，我首先要感谢我组的指导老师苏欢老师和彭金艳老师，谢谢你们的教导，让我们在课程设计的过程中学到了许多平常课程中学不到的知识，祝两位老师工作顺利，事事顺心。(附)作业照片