【正文】 0 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 題 目： PLC 控制交通信號(hào)燈方案 設(shè)計(jì) 系 部：工業(yè)自動(dòng)化系 專 業(yè)：電氣工程與自動(dòng)化 姓 名： 指導(dǎo)老師： 1 目 錄 摘 要 5 引 言 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第一部分 課題背景 6 一、 交通信號(hào)燈自動(dòng)控制發(fā)展的歷史 6 二、 PLC 的應(yīng) 用與未來發(fā)展 8 1. PLC 的國(guó)內(nèi)外狀況 8 2. PLC 未來展望 9 3. 本文的主要工作 11 第二部分 PLC 的基礎(chǔ)知識(shí)和工作原理 11 一、 PLC 的基礎(chǔ)知識(shí) 11 1. PLC 的概述 11 2. PLC 的定義 11 3. PLC 的結(jié)構(gòu) 12 4. PLC 的特點(diǎn) 19 二、 PLC 的工作原理 20 1. PLC 的掃描工作方式及分時(shí)處理 20 2. I/O 滯后時(shí)間 21 3. PLC 與繼電器控制電路工作原理的差別 22 第三部分 PLC 十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 一、 設(shè)計(jì)選題 23 2 二、 系統(tǒng)流程圖 23 三、 硬件設(shè)計(jì) 27 1. 輸入 /輸出分配表 27 2. 外部接線圖 28 四、 軟件設(shè)計(jì) 29 1. 梯形圖 29 2. 指令表 32 3. 狀態(tài)波形圖 35 第四部分 元件的選用及調(diào)試運(yùn)行 37 一、 PLC 的選用 37 1. PLC 的選用 37 2. PLC 使用中需要注意的問題 38 二、 傳感器的使用 42 1. 感應(yīng)線圈（電感式傳感器） 42 2. 電路 42 3. 傳感器的鋪設(shè) 43 4. 車流量的計(jì)量 43 三、 數(shù)碼管的使用 44 1. 驅(qū)動(dòng)方式 45 2. 主要參數(shù) 46 3. 數(shù)碼管應(yīng)用 46 4. 常見問題 46 3 四、 觸摸屏的介紹 47 1. 觸摸屏的定義與簡(jiǎn)介 47 2. 觸摸屏 的工作原理 48 48 3. 觸摸屏的分類 49 4. 觸摸屏發(fā)展趨勢(shì) 52 五、 PLC 的檢查調(diào)試及 所遇問題的解決 52 1. 接線檢查 52 2. 設(shè)備檢查 53 3. 試運(yùn)行過程 54 4. 所遇問題及解決方法 54 第五部分 設(shè)計(jì)總結(jié) 55 致 謝 56 參考文獻(xiàn) 56 4 摘 要 近年來隨著科技的飛速發(fā)展， PLC 的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月異更新。它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工 業(yè)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一， PLC、機(jī)器人、 CAD∕ CAM 將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。由于 PLC 具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，客隊(duì)目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號(hào)燈進(jìn)行精確控制，特別對(duì)多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多的將 PLC 應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。同時(shí)， PLC 本身還具有通訊連網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制的 PLC5 應(yīng)用系統(tǒng)中， PLC 往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅PLC 方面還不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。十分形象的顯示出了 PLC 在交通燈系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。 【關(guān)鍵字】： PLC 交通燈 程序 設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 5 引 言 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)城市里的十字路口交通系統(tǒng)大都采用定時(shí)來控制(不排除繁忙路段或高峰時(shí)段用交警來取代交通燈的情況 )，這樣必然產(chǎn)生如下弊端 :當(dāng)某條路段的車流量很大時(shí)卻要等待紅燈，而此時(shí)另一條是空道或車流量相對(duì)少得多的道卻長(zhǎng)時(shí)間亮的是綠燈 ，這種多等少的尷尬現(xiàn)象是未對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控所造成的，不僅讓司機(jī)乘客怨聲載道，而且對(duì)人力和物力資源也是一種浪費(fèi)。 因此如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市交通道路，解決城區(qū)主干道與支道的交通擁堵現(xiàn)象，越來越多的成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的問題，且尤為需要一種能夠根據(jù)車流量的變化情況自適應(yīng)的控制交通燈時(shí)間的長(zhǎng)短。這也是我們本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)突破問題。 目前，有多種對(duì)十字路口交通燈的改良設(shè)計(jì)。 智能控制交通系統(tǒng)是目前研究的方向，也已經(jīng)取得不少成果，在少數(shù)幾個(gè)先進(jìn)國(guó)家已采用智能方式來控 制交通信號(hào)，其中主要運(yùn)用 GPS 全球定位系統(tǒng)等 。有一種利用 PLC 和傳感器的配合，較好的解決了車流量的不均衡、不穩(wěn)定的問題，也解決了本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)問題。因此十字路口交通燈控制的設(shè)計(jì)存在非常廣闊的前景。 出于便捷和效果的綜合考慮，我們可用如下方案來控制交通路況 :制作傳感器探測(cè)車輛數(shù)量來控制交通燈的時(shí)長(zhǎng)。具體如下 :在入路口的各個(gè)方向附近的地下按要求埋設(shè)感應(yīng)線圈，當(dāng)汽車經(jīng)過時(shí)就會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，環(huán)狀絕緣電線的電感開始減少，即可檢測(cè)出汽車的通過，并將這一信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)作為可編程控制器的控制輸入，并用PLC 計(jì)數(shù)，按一 定控制規(guī)律自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)長(zhǎng)。 比較傳統(tǒng)的定時(shí)交通燈控制與智能交通燈控制，可知后者的最大優(yōu)點(diǎn)在于減緩滯流現(xiàn)象，也不會(huì)出現(xiàn)空道占時(shí)的情形，提高了公路交通通行率，較全球定位系統(tǒng)而言成本更低。 6 第一部分 課題背景 一、 交通信號(hào)燈自動(dòng)控制發(fā)展的歷史 城市道路交通自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展是以城市交通信號(hào)控制技術(shù)為前導(dǎo)，與汽車工業(yè)并行發(fā)展的。在其各個(gè)發(fā)展階段，由于交通的各種矛盾不斷出現(xiàn)，人們總是盡可能地把各個(gè)歷史階段當(dāng)時(shí)的最新科技成果應(yīng)用到交通自動(dòng)控制中來，從而促進(jìn)了交通自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展。 早在 1850 年，城 市交叉口處不斷增長(zhǎng)的交通就引發(fā)了人們對(duì)安全和擁堵的關(guān)注。世界上第一臺(tái)交通自動(dòng)信號(hào)燈的誕生，拉開了城市交通控制的序幕， 1868年，英國(guó)工程師納伊特在倫敦威斯特敏斯特街口安裝了一臺(tái)紅綠兩色的煤氣照明燈，用來控制交叉路口馬車的通行，但一次煤氣爆炸事故致使這種交通信號(hào)燈幾乎銷聲匿跡了近半個(gè)世紀(jì)。 1914 年及稍晚一些時(shí)候，美國(guó)的克利夫蘭、紐約和芝加哥才重新出現(xiàn)了交通信號(hào)燈，它們采用電力驅(qū)動(dòng)，與現(xiàn)在意義上的信號(hào)燈已經(jīng)相差無(wú)幾。 1926 年英國(guó)人第一次安裝和使用自動(dòng)化的控制器來控制交通信號(hào)燈，這是城市交通自動(dòng)控制的起點(diǎn)。 早期的交通信號(hào)燈使用 “ 固定配時(shí) ” 方式實(shí)行自動(dòng)控制，這種方式對(duì)于早期交通流量不大的情況曾起過一定的作用。但隨著汽車工業(yè)的發(fā)展、交通流量增加、隨機(jī)變化增強(qiáng)，采用以往那種單一模式的 “ 固定配時(shí) ” 方中國(guó)智能交通網(wǎng)式已不能滿足客觀需要，于是一種多時(shí)段多方案的信號(hào)控制器開始出現(xiàn)并逐步取代了傳統(tǒng)的只有一種控制方案的控制器。除了多時(shí)段多方案定時(shí)控制的使用，為了避免各交叉路口之間 “ 各自為政 ” 的孤立控制方式對(duì)交通流造成的頻繁停車，還必須把相鄰的交叉路口作為一個(gè)系統(tǒng)來統(tǒng)一地加以控制。 1917 年，在美國(guó)鹽湖市開始使用聯(lián)動(dòng)式信號(hào)系統(tǒng)， 把六個(gè)交叉路口作為一個(gè)系統(tǒng)，以人工方式加以集中控制。 1922 年，美國(guó)休斯頓市建立了一個(gè)同步系統(tǒng)，它以一個(gè)交通亭為中心控制十二個(gè)交叉路口。 1928 年，上述系統(tǒng)經(jīng)過改進(jìn)，形成 “ 靈活步進(jìn)式 ” 定時(shí)系統(tǒng) 。由于它簡(jiǎn)單、可靠、價(jià)格便宜，很快在美國(guó)推廣普及。這種系統(tǒng)以后不斷改進(jìn)、完善，成為當(dāng)今的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。 20 世紀(jì) 30 年代初，美國(guó)最早開始用車輛感應(yīng)式信號(hào)控制器，之后是英國(guó)， 7 當(dāng)時(shí)使用的車輛檢測(cè)器是氣動(dòng)橡皮管檢測(cè)器。車輛感應(yīng)控制器的特點(diǎn)是它能根據(jù)檢測(cè)器測(cè)量的交通流量來調(diào)整綠燈時(shí)間的長(zhǎng)短，使綠燈時(shí)間更有效地被利用，減少車輛在 交叉口的時(shí)間延誤，比定時(shí)控制方式有更大的靈活性。車輛感應(yīng)控制的這一特點(diǎn)刺激了車輛檢測(cè)器技術(shù)的發(fā)展。繼氣動(dòng)橡皮管式檢測(cè)器之后，雷達(dá)、超聲波、光電、地磁、電磁、微波、紅外以及環(huán)形線圈等檢測(cè)器相繼問世。當(dāng)今在城市道路交通自動(dòng)控制、交通監(jiān)測(cè)和交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，應(yīng)用最廣的是環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器。超聲波檢測(cè)器主要在日本等少數(shù)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。 計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)為交通控制技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力， 1952 年，美國(guó)科羅拉多州丹佛市首次利用模擬計(jì)算機(jī)和交通檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)交通信號(hào)機(jī)網(wǎng)的配時(shí)方案自動(dòng)選擇式信號(hào)燈控制，而加拿大多倫 多市于 1964 年完成了計(jì)算機(jī)控制信號(hào)燈的實(shí)用化，建立了一套由 IBM650 型計(jì)算機(jī)控制的交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，成為世界上第一個(gè)具有電子數(shù)字計(jì)算機(jī)城市交通控制系統(tǒng)的城市。這是道路交通控制技術(shù)發(fā)展的里程碑。 伴隨著城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)的迅速發(fā)展。人們認(rèn)識(shí)到，要更好地提高城市管理水平，不僅僅依靠硬件設(shè)備的更新和改進(jìn)，還必須同時(shí)在控制邏輯和方法上有所突破，即城市交通的區(qū)域協(xié)調(diào)控制。傳統(tǒng)的城市道路交通控制指的是區(qū)域交叉口信號(hào)燈控制，而城市交通的區(qū)域協(xié)調(diào)控制，是在整個(gè)城市范圍內(nèi)對(duì)交通進(jìn)行控制，這 無(wú)論是從理論角度還是實(shí)踐角 度，都是一個(gè)極其復(fù)雜的大系統(tǒng)控制問題 。 國(guó)外對(duì)城市區(qū)域交通控制的研究，開始于 20