PLC十字路口红绿灯大学本科方案设计书

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1、封面作者： PanHongliang仅供个人学习引言交通信号灯的出现，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

2、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。第一章 交通信号控制系统1 十字路口交通灯控制实际情况南北主干道直行绿27S直行绿闪3S左转绿10S左转绿闪3S黄2S红45S东西人行道红45S绿27S绿闪3S红60S东西主干道红45S直行绿27S直行绿闪3S左转绿10S左转绿闪3S黄2S 南北人行道绿 27S 绿闪 3S 红 60S循环控制方式交通灯变化顺序表（单循环周期 90 秒）1. 1南北向（列）和东西向（行）主干道均设有直行绿灯27S,直行绿灯闪亮3S,左行绿灯10S,左转绿闪3S,黄灯2S和红灯45S。当南北主干道红灯点亮 时，东西主干道应依次点亮直行绿灯

3、，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮 和黄灯；反之,当东西主干道红灯点亮时,南北主干道依次点亮直行绿灯,直 行绿灯闪,左转绿灯,左转绿灯闪亮和黄灯。1. 2 南北向和东西向人行道均设有通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿灯 应在南北主干道直行绿灯点亮时点亮,当南北主干道直行绿灯闪亮时南北行人 道绿灯也要对应闪亮,其它时间为红灯。东西人行道通行绿灯于东西主干道直 行绿灯点亮时点亮,当东西主干道直行绿灯闪亮是东西行人道绿灯也要对应闪 亮,其它时间为红灯。2 结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验在 PLC 交通灯模拟模块中,主干道东西南北每面都有 3 个控制灯,分别 为：禁止通行灯（亮时为红色）准备

4、禁止通行灯（亮时为黄色）直通灯（亮时为绿色）另外行人道东西南北每面都有 2 个控制灯 ,分别为： 禁止通行灯（亮时为红色）直通灯（亮时为绿色） 结合十字路口交通灯实际情况设计交通灯模拟控制系统如下： 当交通灯系统启动开关接通时,2. 1南北向（列）和东西向（行）主干道均设有绿灯10S，绿灯闪亮2S（亮0.1灭0.1）,黄灯2S和红灯14S。当南北主干道红灯点亮时，东西住干道 应依次点亮绿灯,绿灯闪亮,黄灯,反之,当东西主干道红灯点亮时,南北主 干道依次点亮绿灯,绿灯闪,黄灯。2. 2 南北向和东西向行人道均设为通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通 行绿灯应在南北主干道绿灯点亮时点亮,当南北主干道绿

5、灯闪亮和黄灯点亮时 南北行人道绿灯也要对应闪亮,其它时间为红灯。东西行人道通行绿灯于东西 主干道绿灯点亮是点亮,当东西主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时东西行人道绿灯 也要对应闪亮,其它时间为红灯。2. 3 除此之外另设两个功能脉冲,使用 10 个开关。实现让盲人可以方 便通过十字路口和手动控制车流量。其中 8 个安装在人行道的两边当东西方向 行走的盲人要过马路的时候，按下脉冲开关东西向行人道绿灯亮起，南北向主 干道红灯闪亮，延迟 10 秒恢复原来的控制系统。南北向脉冲开关对应东西向功 能相同，另外两个脉冲开可以控制车流量，当东西向主干道等待车量较多的时 候，按下东西向控制脉冲开关，东西向主干道延长绿

6、灯点亮时间到 15 秒。东西 向行人道绿灯也要对应延长。南北向脉冲开关对应东西向功能相同。3流程图第三章可编程控制器程序设计1 可编程控制器选择 本次交通灯设计用的是来自 OMRON 的 CPM1A-30CDR-A 可编程控制器 产品规格： CPM1A CPU 单元 CPM1A 在编程环境等方面，它不仅具备了以往 的小型PLC所具有的功能，尽可能使安装空间最小化，并实现了具有10点-100点输入输出点数的弹性构成。而且还可连接可编程控制终端，创造了尚无前例 的灵活运用。它不仅可以替代继电器控制柜，就是作为小型控制器或在传感器 应用中，亦能适应生产现场不同的需求AC 电源输入，继电器输出，能加扩

7、展单元2 十字路口交通灯模拟控制时序图3 可编程控制器 I/O 端口分配启动开关0000停止开关0001东西主干道绿灯1000东西主干道黄灯P1001东西主干道红灯1002南北主干道绿灯1003南北主干道黄灯1004南北主干道红灯1005东西行人道绿灯1100东西行人道红灯1101南北行人道绿灯1102南北行人道红灯1103东西向绿灯延迟控制按钮0004南北向绿灯延迟控制按钮0005东西盲人脉冲按钮0003南北盲人脉冲按钮00024程序梯形图5程序设计0LD 00001OR 203002AND-NOT 00013AND-NOT200004OUT 203005LD 203006AND-NOT20

8、0017AND-NOT202038OUT 203019LD 2030110OR TIM 00511OR TIM 02712OR 2000013AND-NOT TIM 00214AND-NOT2010315AND-NOT 000116OUT 2000017TIM 000 #10018TIM 001 #12019TIM 002 #14020LD TIM 00221OR 2000122OR TIM 01823AND-NOT TIM 00524AND-NOT 000125AND-NOT2020326OUT 200127TIM 003 #10028TIM 004 #12029TIM 005 #14030

9、LD 000431OR 2010032AND-NOT 000033AND-NOT 000534AND-NOT 000135OUT 2010036LD 2010037AND 2010538OUT 2010239LD TIM 00540OR TIM 02741OUT 2010542LD 2010243OR 2010344AND-NOT 000145AND-NOT TIM 01846OUT 2010347TIM 016 #15048TIM 017 #170(49TIM 018 #19050LD 000551OR 2020052AND-NOT 000153AND-NOT 000054AND-NOT 0

10、004：55OUT 2020056LD TIM 00257LD TIM 01858OUT 2020559LD TIM 2020060AND 202050OUT 2020262LD 2020263OR 2020364AND-NOT 000165AND-NOT 02766OUT 2020367TIM 025 #15068TIM 026 #17069TIM 027 #19070LD 2000071AND-NOT TIM 00072LD 20103；73AND-NOT TIM 01674OR LD75AND-NOT 000176OUT 2000277LD TIM 00078AND-NOT TIM 00

11、1LD TIM 01680AND-NOT TIM 01781OR LD82AND-NOT2000483AND-NOT 000184OUT 20003；85TIM 006 #00286LD TIM 00687OR TIM 00888OR TIM 01089OR TIM 00990OR 20004；91AND-NOT TIM 00792AND-NOT 000193OUT 2000494TIM 007 #00295LD 2000296OR 20003AND-NOT 000198AND-NOT2000999OUT 1000100LD TIM 001101AND-NOT TIM 002102LD TIM

12、 017M03AND-NOT TIM 018104OR LD105AND-NOT20009106AND-NOT 0001107OUT 1001108LD 20000109AND-NOT TIM 002110LD 20103111AND-NOT TIM 018112OR LD113AND-NOT20009114AND-NOT 0001M15OUT 1103116LD20000117AND-NOT TIM 002118LD 20103119AND-NOT TIM 018120OR LD121AND-NOT20103122AND-NOT 0001123OUT 20015124LD 20015125O

13、R 20014126AND-NOT 0001127OUT 1005128LD 20001129AND-NOT TIM 003130LD 20203131AND-NOT TIM 025132OR LD133AND-NOT 0001134OUT 20005135LD TIM 003136AND-NOT TIM 004137LD TIM025138AND-NOT TIM 026139OR LD140AND-NOT20004141AND-NOT 0001142OUT 20006143TIM 008 #002144LD 200051 145OR 20006146AND-NOT20013147AND-NO

14、T 0001148OUT 1003149LD TIM 004150AND-NOT TIM 005I 151LD TIM 026152AND-NOT TIM 027153OR LD154AND-NOT 0001155AND-NOT20013156OUT 1101I 157LD 20001158AND-NOT TIM 005159LD 20203160AND-NOT TIM 027161OR LD162AND-NOT20013(163AND-NOT 0001164OUT 1101165LD 20001166AND-NOT TIM 005167LD 20203168AND-NOT TIM 027I

15、169OR LD170AND-NOT 0001171AND-NOT20009172OUT21000173LD 21000174OR 20011175AND-NOT 0001176OUT 1002177LD TIM 001178AND-NOT TIM 002179LD TIM 017180AND-NOT TIM 018181OR LD182AND-NOT20004183AND-NOT 0001184OUT 20007185TIM 009 #002186LD TIM 004187AND-NOT TIM 005188LD TIM 026189AND-NOT TIM 027190OR LD191AND

16、-NOT20004192AND-NOT 0001193OUT 20008194TIM 010 #2195LD 20007196OR 20003197OR 20002198OR 20013199AND-NOT 0001200OUT 1100201LD 20008202OR 20005203OR 20006204OR 20009205AND-NOT 0001206OUT 1102207LD 0002208OR 20009209AND-NOT TIM 011210OUT 20009211TIM 011 #100212LD 20009213AND-NOT20010214OUT 20011215TIM

17、012 #010216LD TIM 012217OR TIM 015218OR 20010219AND-NOT TIM 013220OUT 20010221TIM 013 #010222LD 0003223OR 20013224AND-NOT TIM 014225OUT 20013226TIM 014 #100227LD 20013228AND-NOT20010229OUT 20014230TIM 015 #010231END215216217218219220221222223224225第四章总结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。1.1行人道红绿灯

18、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 。1 . 2盲人脉冲按键按下时要实现功能的同时不影响和它没关系的主干道 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1 3 手动车流控制按键

19、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灯东西红灯。这就涉及到了一个请求和 响应的关系。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

20、）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。2 调试错误与修改方法经过设计，想一次性把程序完成是非常难的，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

21、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，你肯定能学到有用的动 西。3 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 灯方向却排

22、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

23、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100M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

24、通过传感器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收获与体会经过一个多月的艰苦奋斗，设计成果终于要出来了，我才松了一口气，俗 话说：万事开头难。”这话一点也不假，回想当初确定这个，还是挺茫然的。 不知怎下手。最后采用了先采集资料、进行实际考察后设计的方法。查找资料也是一件繁琐的事情，虽说网上有资料但要找到一些真正有用的 资料也不是一件容易的事，需要耐心查找。好了终于到了设计的时候了，花了整整十几天，终于完成了设计，不过调 试的时候却发现结果和想的有所不同，通过监控和修改才得出了需要的设计。 这次的设计让我们增长了实

25、践技能，还增加了有关交通知识，这些对于我们真 是受益匪浅。最后，我们觉得，不见风雨，怎么能见彩虹呢？我把体会用十个 字概括：天下无难事，只怕有心人一次又一次的学习，探索又，我们慢慢地在体会，研究和感悟，终于开始 领会到将近成功的那一份喜悦，从撰写开报告，查找资料，程序设计，到整理 每一个次的调试，我们学会了细心和耐心，也品尝到了酸、甜、苦、辣，无数 的成功与失败更加肯定了我们的研究成果。兴趣是自发形成的，而默契是慢慢 培养出来的。当前的社会，科技迅速发展，知识更新速度大大加快，只有我们 共同去探索，用自己的双手去征服每一片天空，用我们新的力量去打造一片创 新的领域。版权申明本文部分内容，包括文

26、字、图片、以及设计等在网上搜集整理。版权为潘宏亮个人所有This article in eludes some parts, in cludi ng text,pictures, and desig n. Copyright is Pan Hon glia ngs pers onalown ership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关 法律的规定，不得侵犯本网站及相关权利人的合法权利。除此以 外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人的书面许可，并支付报酬。Users may use the

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