基于plc控制的十字路口交通灯信号系统毕业论文

基于plc控制的十字路口交通灯信号系统毕业论文内容摘要：

机的电刷等通过电磁耦合产生的工频干扰等，都会影响 PLC的正常工作 [ 8]。 尽管 PLC 是专门在现场使用的控制装置，在设计制造时已采取了很多措施，使它对工业环境比较适应，但是为了确保整个系统稳定 可靠 ，还是应当尽量使 PLC有良好的工作环境条件 ， 并采取必要的抗干扰措施。 现代计算机技术 [9]的发展，使得电气控制元件和控制系统有了极大的改观，继电器控制系统的硬件逻辑可由逻辑函数表达式描述，该逻辑函数表达式描述的控制逻辑也可用软件程序来实现， 可 编程序控制器运行软件程序，即 可完成继电器控制系统硬件逻辑的控制功能。 采用计算机技术的可编程序控制器（ PLC）不仅解决了分立元件故障率的问题，也解决了固定控制逻辑的问题，同时，为与计算机联网，实现大规模自动化生产和远程控制提供了可能性，两类系统之间的关系通过逻辑函数联系起来，两者均能完成相同要求的控制功能。 可编程序控制器（ PLC）实际上是工业专用控制计算机，也称工控机。 可编程序控制器（ PLC）具有以下特点： (1） 具有很高的工作可靠性和抗干扰能力 ，通常的平均无故障时间都在 30万以上 ； (2） 编程能力强且 编程简单， 扩充方便，组合灵活 ， 控制功能丰富， 可以将各种控制方便的使用软件来实现 [10]； (3） 可将运行数据直接送入管理计算机，实现联网运行； (4） 抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定，我们选择能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的 PLC[11]； (5） 近年来 PLC 的性能价格比有较大幅度的提高， 使得实际应用成为可能。 这些特点使得可编程序控制器（ PLC）在设备电气控制系统中广泛应用。 可编程序控制器是以微处理器为核心的电子设备，它由中央处理单元（微处理器）、存储器输入输出接口电路和其他一些电路 组成，使用时可把它看作是由定时器、计数器、继电器组成的一个基本控制系统，用以取代常规的电磁继电器控制电路完成某种工艺要求。 PC 内部等效于继电器，具有等效于触头通断功能。 这些继电器称为软继电器或内部继电器，它与普通电磁继电器的结构有本质的区别，即一般的电磁式继电器有铁芯、线圈、动断触头、动合触头，属于硬件和硬件连线逻辑； PC 内的软继电器是靠软件实 5 现的，即编程逻辑，以程序设计实现，而用存储器存贮对应软继电器的接通或断开状态，进行类似硬件继电器的控制。 其工作原理如下： 输入接口电路是用于接收现场设备控制信号的通 道。 现场设备的信号包括操作按钮、限位开关、传感器信号，这些输入信号通过输入接口电路送进 PC，传送的工作过程是：由输入电路把开关量或模拟量信号通过模数变换，变成中央处理单元能够接受和能够作出相应处理的数字信号。 为了提高抗干扰能力，输入接口电路一般由光电耦合电路和微机的输入接口电路组成，而减少了由于输入信号之间电信号直接联系带来的强电干扰问题 [12]。 交通灯控制系统硬件部分主要包括：可编程序控制器、 压轴式 传感器。 目前 可编程序控制器 国内外供货厂商较多， 产品型号也很多，例如欧姆龙系列、西门子系列、三菱系列。 各种可 编程序控制器配备的基本编程语言并被广泛 使用的 主要有三种形式：指令编程语言（ instruction）、 梯形图编程语言 (ladder instruction)、顺序功能图编 程语言 (sequential function chart)[8]。 三菱 FX小型 PLC 在基本逻辑指令之外增加了两条步进 顺控指令，同 时辅之以大量状态元件，可以采用 SFC 语言的状态转移 图 2 FX1n40MR001控制器 图 方式编程 [13]。 三菱系列中的 FX1N系列 [2]是功能很强大的微 型 PLC，可扩展到 128I/O 点，并且能增加特殊功 能模块 或扩展板。 通信和数据链接功能选项使得 FX1N在体积、通信和特殊功能模块和能源控制等重要的应用方面非常完美。 根据 设计的交通灯控制系统 需要所需要元器件的精度、压力，温度等指标以及 PLC 自身的一些功能特点，这次设计 中选用三菱公司生产的 FX1N 系列可编程序控制器。 图 2 所示为交流电源、 24V 直流输入类FX1n40MR001可编程序控制器。 FX1n40MR001 可编程序控制器 有 40 个 I/O 接口、 24 个漏型输入接口、 16个继电器 或 晶体管输 出 接口、尺寸 130*75*90 或 **。 其它功能 主要有 : 1. 内置式 24V 直流电源： 24V、 400mA 直流电源可用于外围设备，如传感器或其它元件； 2. 时钟功能和小时表功能：在所有的 FX1N型号的 PLC 中都有实时时钟标准。 时间设置和比较指令易于操作。 小时表功能对过程跟踪和机器维护提供 了 有价值的信息； 3. 持续扫描功能：为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期； 4. 输入滤波器调节：可以用输入滤波器平整输入信号（在基本单元中 X000 到 X017） ； 5. 元件注解记录功能：元件注解可以记录在程序寄存器中； 6. 在线程序编辑：在线改变程序不会损失工作时间或停止生产运转； 7. RUN/STOP 开关：面板上运行 /停止开关易于操作； 6 8. 远程维护：远处的编程软件可以通过调制解调器通信来监测、上载或卸载程序和数据； 9. 密码保护：使用一个八位数字密码保护您的程序； 10. 交流电源、 24V 直流输入类型； 11. 定位和脉冲输出功能 :一个 PLC 单元中每相能同时输出 2点 100KHz 脉冲。 PLC配备有 7条特殊的定位指令，包括零返回、绝对或相对地址表达方式及特殊脉冲输出控制 ； 12. 通过扩展板或显示模块升级系统 :可 以使用扩展板增加通信功能， 如 RRS232, RS422,RS485 或增加模拟电位器。 显示模块能监控 /编辑定时器、计数器和数据寄存器并能和扩展板连接 ； 13. 网络和数据通信功能 :通过连接扩展板或特殊适配器能实现多种通信和数据链接。 交通灯系统传感器的选择 传感器的种类繁多，不胜枚举。 以被测物理量命名的 传感器有 磁电式传感器、位移传感器、温度传感器 [14]等等，但就本系统控制设计方案的需要，选 用压 轴 式传感器 [4]。 由于我们所需要的传感器信号只要表征车辆在一定的位置上停留的时间长度， 压 轴传感 器是 交通专用传感器 中 的一种， 可用来获取车型分类信息（包括轴数、轴距、轮距、单双轮胎）、高速动态稳重（ WIM）、车速监测、收费站地磅、闯红灯拍照、停车区域监控、交通数据信息采集（道路监控）及机场滑行道等。 (一 )技术参数 ： 1. 芯线： 16线，扁平，编织镀银铜线 ； 2. 压电材料：高压缩性压电共聚物， P（ VDFTRFE） ； 3. 外层护套： 厚的铜管， CDA260， ASTMB58788； 4. 成品尺寸： 宽 厚； 177。 ； 5. 芯线与屏蔽层之间的绝缘电阻：＞ 500Mohm； 6. 压电系数： ≥20pC/N 标称值 ； 7. 无源信号电缆：采用地下 /直埋外层护套的 RG58 型。 电缆外径 ，额定电容为 89pF/m； 8. 输出一致性：传感器长度方向的输出一致性在用于动态称重（ WIM）时为 177。 7% ； 9. 工作温度： 40℃ ～ 80℃ ； 10. 温度灵敏度： %/℃ （取决于封灌材料） ； 11. 输出信号大： 200 公斤轮载，以时速 88 公里行驶时，输出最小 2。