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1、毕 业 论 文院 系： 机电学院 班 别： 机电一体化 姓 名： 指导教师： 广东省珠海职业技术学院二O 年 月 日基于PLC 的智能交通控制系统设计摘要： 本文主要介绍了基于三菱FX系列PLC的十字路口智能交通信号灯控制器系统设计，由于交通信号灯控制系统是属于典型的时间顺序控制系统，故本设计采用步进顺序控制指令进行编程控制。关键词：可编程序控制器（PLC），智能交通控制系统，步进顺序控制指令Abstract:This article mainly introduced the intersection based on mitsubishi FX series PLC intelligent
2、 traffic light controller system design, due to the traffic lights control system belongs to the typical time sequence control system, this design USES stepping sequence control instruction in programming control.Key words:Programmable logic controller (PLC), intelligent traffic control system, step
3、ping sequence control instructions目录基于PLC 的智能交通控制系统设计2一、设计简介41.1、可编程序控制器（PLC）41.2、智能交通控制系统41.3、步进顺序控制指令4二、设计分析52.1设计示意图52.2设计要求5三、硬件选择63.1设计I/O硬件选择63.2控制器PLC选型63.3硬件和PLC的I/O接线图7四、程序设计74.1步进顺序控制指令74.2状态流程图84.3PLC程序梯形图9五、结论11六、致谢12一、 设计简介1.1、可编程序控制器（PLC）PLC英文全称Programmable Logic Controller ，中文全称为可编程逻辑
4、控制器，定义是：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是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC。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
5、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。1.2、智能交通控制系统 智能交通控制系统是一个基于现代电子信息技术面向交通运输、车辆控制的服务系统。它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线，为交通参与者提供多样性的服务。说白了就是利用高科技使传统的交通模式变得更加智能化，更加安全、节能、高效率。21世纪将是公路交通智能化的世纪，人们将要采用的智能交通控制系统，是一种先进的一体化交通综合管理系统。在该系统中，车辆靠自己的智能在道路上自由行驶，公路靠自身的智能将交通流量调整至最佳状态，借助于这个系统，管理人员对道路、车辆的行踪将掌握得一清二楚
6、。本文主要通过智能交通信号灯对公路交通流量调整至最佳状态。1.3、步进顺序控制指令在三菱PLC指令系统中，对设备的顺序控制通常采用步进顺序控制程序图来编写，即“状态流程图（SFC）”方法来编程。因为状态流程图中的每一步表示设备运行的每一个工序，程序按顺序控制要求一步步执行，使设备按工序顺序一个个完成。这种编程方法使程序控制逻辑简化、程序直观、易懂、程序设计简单方便。步进控制指令有两条：步进开始指令STL和步进结束指令RET。步进控制指令功能如表1.3所示。表 1.3 步进控制指令功能序号基本指令指令逻辑指令功能1STL状态驱动驱动步进控制程序中的每一个状态的执行2RET步进结束退出步进运行程序
7、二、 设计分析2.1设计示意图 根据交通道路情况，绘制设计示意图，如图2.1所示为十字路口智能交通信号灯控制器系统示意图。图 2.1 十字路口智能交通信号灯控制器系统示意图2.2设计要求前面介绍了交通信号灯控制系统属于典型的时间顺序控制系统，故本设计可以采用步进顺序控制指令进行编程控制。十字路口智能交通信号灯控制器系统设计要求如下：（1）按下启动按钮，十字路口智能交通信号灯控制器系统启动，开始循环工作。（2）按下停止按钮，十字路口智能交通信号灯控制器系统停止工作。（3）根据道路车辆流量，编写十字路口智能交通信号灯控制器系统控制要求，如下表2.2.3所示：表 2.2.3 十字路口智能交通信号灯控
8、制器系统控制要求东西方向信号灯绿灯绿灯黄灯红灯控制时间亮30s闪烁5s亮3s亮38s南北方向信号灯红灯绿灯绿灯黄灯控制时间亮38s亮30s闪烁5s亮3s三、 硬件选择3.1设计I/O硬件选择根据十字路口智能交通信号灯控制器系统的组成，编写I/O硬件表表 3.3.1 十字路口智能交通信号灯控制器系统I/O硬件表输入端I输出端O外接元件输入继电器地址外接元件输出继电器地址按钮（SB0）X0H0（东西方向绿灯*2）Y0按钮（SB1）X1H1（东西方向黄灯*2）Y1H2（东西方向红灯*2）Y2H3（南北方向绿灯*2）Y3H4（南北方向黄灯*2）Y4H5（南北方向红灯*2）Y5注：十字路口智能交通信号灯
9、控制器系统I/O硬件表只列出了控制器系统的I/O硬件，不包括整个控制器的所有硬件。3.2控制器PLC选型 根据表 3.3.1十字路口智能交通信号灯控制器系统I/O硬件表可知，输入点数为2个点，输出点数为6个点，即实际点数为2+6=8个点，根据PLC选型的公式：实际点数+实际点数*（10%15%），得8+8*10%=8.8综上所述，可编程序控制器（PLC）可选择型号为三菱FX1N-10MR。3.3硬件和PLC的I/O接线图图 3.3.3 硬件和PLC的I/O接线图启动按钮SB0接至输入继电器X0端，停止按钮SB1接至输入继电器X1端，东西方向的两个绿灯接输出继电器Y0端，东西方向的两个黄灯接输出
10、继电器Y1端，东西方向的两个红灯接输出继电器Y2端，南北方向的两个红灯接输出继电器Y3端，南北方向的两个绿灯接输出继电器Y4端，南北方向的两个黄灯接输出继电器Y5断。FX1N-Z0MR型号PLC的工作源为AC220V，输入端的L端和N端分别接AC220V的火线和零线，需要注意的是，火线须接熔断器再接入PLC输入端以提供短路保护，由于信号灯的工作电压为AC220V，故输出端的COM端需提供外接AC220V的工作电源，保证信号灯的正常工作。若输出端的信号灯所需工作功率过大，单个输出端的电压无法同时使两个信号灯正常工作，可在输出端先接中间继电器，信号灯再通过中间继电器驱动。四、程序设计4.1步进顺序
11、控制指令FX系列PLC步进顺序控制指令有STL、RET两条，其对应指令助记符名称、功能及可用软元件如图所示指令应用：（1）STL指令，步进开始指令，其功能是从左母线连接步进触点，使左母线向右移动，形成副母线。（2）RET指令，步进结束指令，其功能是使由STL指令所形成的副母线复位。注意：在中断程序与子程序内，不能使用STL指令。在STL指令内不禁止使用跳转指令，但其动作复杂，一般不使用。在状态图编程时，不能从STL指令内母线中直接使用MPS/MRD/MPP指令，只有在LD或LDI指令后才能用MPS/MRD/MPP指令编制程序。根据设计要求可知，十字路口智能交通信号灯控制器系统同时存在多种工作顺
12、序状态，在流程图中，存在多种工作顺序的状态流程图叫分支、汇合流程图。分支流程又分选择性分支和并行分支两种，此处讨论并行分支。当一个程序有多个分支时，各分支之间属于“与”逻辑关系，程序运行时要运行完所有的分支，才能汇合，各程序之间没有选择条件运行时可以不分先后，称为并行分支。并行分支状态流程图的编程原则是先集中进行并行分支处理，再集中进行汇合处理。并行分支编程方法是先进行驱动处理，然后按顺序进行状态转移处理。并行汇合编程方法是先进行汇合前状态的驱动处理，然后按顺序进行汇合状态的转移处理。4.2状态流程图 根据十字路口智能交通信号灯控制器系统控制要求，进行程序状态流程图的编写，其各部分流程详细解释
13、如图4.4.2所示：图 4.4.2 十字路口智能交通信号灯控制器系统程序状态流程图4.3PLC程序梯形图五、结论毕业论文是大学学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的十字路口智能交通信号灯控制器系统设计，我摆脱了单纯的知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图和编程等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。提高是有限的但提高也是全面的，正是
14、这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。这给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。事实上，十字路口智能交通信号灯控制器系统，我采用了一些新的技术和设备有着很多的优越性但也存在一定的不足，这新不足在一定程度上限制了我们的创造力。由于本次论文设计十字路口智能交通信号灯控制器系统有一定的不足之处，故本人提出进一步的改造设想：将道路交通实况通过信息采集技术与交通信号灯相结合，采用计算机数据分析的方式，实时改变交通灯控制系统的信号灯控制时间，以此更加智能化人性化地改善交通状况，由于时间和本人能力水平有限，进一步的改造设想有待完成。六、致谢历时将近1个月的毕业论文终于完成，在论文完成的过程中，我运用大学3年里所学到的知识完成了本次论文，同时也得到了老师，同学还有同行业者的支持和帮助，通过对相关书籍和文献资料的查阅，综合了我所学的专业知识，使得的加强和巩固了理论和实践的专业知识，提高了我的专业水平，在此：感谢珠海职业技术学院给我学习的平台，感谢给予我帮助的各位老师和同学的指导和支持，限于本人时间和专业水平能力，本次论文中难免有一些疏漏之处，恳请各位老师批评指正。12