基于交通灯的plc控制系统设计(编辑修改稿)

基于交通灯的plc控制系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

N）切换到停止（ STOP）工作状态。 我们把 PLC 这种执行程序的方式成为扫描工作方式。 每扫描完一次程序就构成一个扫描周期。 另外， PLC 对编程器 输出电路 输 入 电 路 中央处理器 （ CPU） 系统程序存储器 用户程序存储器 电源 武汉理工大学《机电传动及控制》课程设计 交通灯的 PLC 控制 4 输出，输出信号的处理与微型机算机不同。 微型机算机对输出、输出信号实时处理。 而 PLC 对输出、输出信号是集中批处理。 PLC 扫描工作方式分为三个阶段：输出采样、程序执行、输出刷新。 (1)输入采样阶段 PLC：在输入采样阶段，先扫描所以输入端子并将各输入端子状态存入对应的输入元件映像寄存器。 此时，输 入元件映像寄存器被刷新，接着进入用户程序执行阶段。 在用户程序执行阶段或输出阶段，输入元件映像寄存器与外界隔离，无论输入端子信号如何变化，输入元件映像积存器始终保持不变，直到下个扫描周期的输入采样阶段才将输入端子的新内容重新写入。 (2)用户程序执行阶段：根据 PLC 梯形图程序扫描规则， PLC 以先左后右，先上后下的步序逐句扫描。 当指令中涉及输入 /输出时， PLC 从输入映像寄存器中读入上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映像寄存器读入对应输出映像寄存器的当前状态。 然后，进行相应的运算，运算结果在存入元件映像寄存器 中。 对元件映像来说，每一个元件的状态会随程序的执行过程而变化。 (3)输出刷新阶段：在所有指令执行完毕后，输出映像寄存器中所有继电器的状态在（通 /断）在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定方式输出驱动外部负载。 对于小型 PLC， I/O 点数较少，用户程序较短，用集中采样集中输出的工作方式，虽然在一定程度上降低了系统的响应速度，但从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。 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。 即使是经武汉理工大学《机电传动及控制》课程设计 交通灯的 PLC 控制 5 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，采用不依赖数学模型的模糊控制方法设计交通灯控制器，能较好地解决这个问题。 另外随着众多高科技技术在日常生活的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日益严重，为保证交通控制的可靠、稳定，选择了 能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的 PLC 是必要的。 随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的交通灯装置远远不能满足当前高度自动化的需要。 可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。 可编程控制器交通灯控制系统的特点： ①脱机手动工作； ②联机自动就地工作； ③上机控制的单周 期运行方式； ④由上位机通过串口向下位机送入设定配方参数实现自动控制； ⑤自动启动、自动停机控制方式。 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。 本系统采用 PLC 是基于以下四个原因： ① PLC 具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在 30 万小时以上； ②编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现； ③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，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的 PLC； 武汉理工大学《机电传动及控制》课程设计 交通灯的 PLC 控制 6 根据交通信号灯系统的要求与特点，我们采 用了德国西门子公司 S7200 型PLC。 西门子 PLC 有小型化、高速度、高性能等特点，是 S7200 系列中最高档次的超小型程序装置。 西门子可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。 本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控制。 第二章 十字路口交通灯设计 设计任务 图 1 为十字路口交通信号灯示意图，共有两组信号灯，其中一组控制直行（大圆），一组控制转弯（小圆）。 当轮到一个 方向开始直行时，控制该方向直行的绿灯亮，指示该方向可以直行，并维持 20s，当通行时间即将结束时，绿灯闪烁 3s以作提示；随后，该方向的黄灯亮 2s，熄灭，通行时间结束，该方向的红灯亮，禁止该方向通行。 同时控制该方向转弯的绿灯亮，指示该方向转弯，转弯时，绿灯维持 15s，当转弯时间即将结束时，绿灯闪烁 3s 以作提示；紧接着，该方向的黄灯亮 2s，熄灭，转弯时间结束；接下来，该方向的红灯亮，禁止该方向转弯。 同时另一方向直行的绿灯亮，轮到另一方向直行了。 如。