【正文】 總是保持綠燈，事實上分配到次干路的 綠燈時間可充分利用，所有“多余的”綠燈時間則都分配給主干路。這種信號的周期長、相位、綠燈時間、轉(zhuǎn)換時間等都是事先確提定的。常用于路面較寬的道路。 2. 2 信號燈的設置 當交叉路口的交通量接近路口的通行能力時，考慮在交叉路口設置交通信號控制。交通信號燈用輪流顯示不同燈色來指揮交通的通行或停止 。 實踐證明 , 有了這些措施加上高性能的 PLC 機 , 整機產(chǎn)品能夠適應強電磁干擾、高溫、粉塵、電壓波動等惡劣環(huán)境。輸入分為開關量或模擬量 , 輸出為繼電器、可控硅、晶體管等形式。如歐姆 龍單元式 PLC 機的輸入點數(shù)比輸出多 , I/O 端子是組裝式的可方便地與主機分離 。第二步掃描用戶程序，根據(jù)本周期輸入信號的狀態(tài)和上周期輸出信號的狀態(tài)，對用戶程序逐條進行掃描運算，將運算結(jié)果逐一填入輸出緩沖區(qū)。使學生受到 PLC系統(tǒng)開發(fā)的綜合訓練，達到能夠進行 PLC系 統(tǒng)設計和實施的目的。 ITS 主要包括先進交通管理系統(tǒng)（ ATMS ）、先進的交通信息系統(tǒng)（ ATIS ）、先進的車輛系統(tǒng)（ AVCS ）、先進的公共運輸系統(tǒng)（ APTS ）和商用車輛運輸系統(tǒng)（ CVOS ）等等。改造后收到的社會效益和經(jīng)濟效益十分明顯，致使交通信號燈改造的發(fā)展勢頭很猛，普及也很快。 而 PLC 系統(tǒng)本身幾乎無故障 , 外圍電路僅配少量安全必須的繼電器和必要的接觸器。 隨著 PLC 性能價格比的不斷提高 ,一些過去 使用專用計算機的場合 ,也轉(zhuǎn)向使用PLC， PLC 的應用范圍在不斷擴大。可編程序控制器及其有關設備 ,都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴充其功能的原則設計的。摘 要 本畢業(yè)設計為交通信號燈的 PLC控制系統(tǒng)設計。 PLC 自 產(chǎn)生至今只有 30 多年的歷史 ,卻得到了迅速發(fā)展和廣泛應用 ,成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。在未來的工業(yè)生產(chǎn)中 ,PLC 技術和機器人以及CAD/ CAM技術將并列成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱。 (2) 系統(tǒng)簡單 : 繼電器系統(tǒng) , 層站越高采用的繼電器越多 , 而 PLC系統(tǒng)加上擴展單元 , 無論層站多少 , 僅用一個中型控制柜即可。 綜上所述，本畢 業(yè)設計選題以交通信號燈的 PLC控制系統(tǒng)作為畢業(yè)設計課題。 ATMS 是利用計算機和通信技術將交通管理系統(tǒng)和車輛作為整體的系統(tǒng)，其主要目標是是實現(xiàn)城市道路與市際高速公路綜合網(wǎng)絡的一體化管理。 本次設計的主要任務及目的是：設計一個應用 PLC對交通信號燈模型進行控制的模擬系統(tǒng)。第三階段輸出刷新，將刷新過的輸出緩沖區(qū)各輸出點狀態(tài)通過輸出接口電路全部送到 PLC的輸出端子。 而富士同等型號的 I/O 點數(shù)一般相等 , I/O 端子是固定的。 (4) 工作電壓 : 交流 100～ 240V , 直流 24V 等。 程序編制的簡單方法是把原繼電器線路圖直接變成梯形圖 , 但繼電器受其觸點數(shù)限制使一些優(yōu)化電路無法實現(xiàn)。 隨著信號燈的發(fā)展，各國使用的信號燈存在不同的差別，各自給信號燈賦予不同的含義。信號燈設得合理、正確，能較充分地發(fā)揮道路的交通效益，如設置不當，非但浪費了設備和資金，并且會對交通造成不良后果。 垂直排列式 從上往下依次是紅、黃、綠燈。信號通過 規(guī)定的周期運行，每個周期的周期長和相位都恒定不變。 全感應式信號。 2. 4 城市道路智能交通信號控制系統(tǒng) 智能交通信號控制系統(tǒng)是城市道路交通管理系統(tǒng)中對交叉路口、行人過街，以及環(huán)路出入口采用信號控制的子系統(tǒng)。最長周期長度一般不超過 120 秒。這里稱時間對“錯開”為相位差。當車輛由路口 4 沿道路駛向路口 1 時， B3 是路口 3信號和路口 4信號當相對相位差 。 智能交通信號控制的核心 智能交通信號控制系統(tǒng)的核心是控制模型算法軟件，是貫穿規(guī)劃設計在內(nèi)的信號控制策略的管理平臺，體現(xiàn)著交通管理者的控制思想，它包括信號控制系統(tǒng)將起到的作用和地位。 1974 — 1977 年是 PLC 的發(fā)展中期。一般由程序控制的數(shù)字電子設備產(chǎn)生的故障常有兩種：一種是軟故障，由于外界惡劣環(huán)境，如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓等引起的未損壞系統(tǒng)硬件的暫時性故障，另一種是由多種因素而導致元器件損壞所引起的故障，稱為硬故障。 由于采取 了以上抗干擾措施， PLC的可靠性、抗干擾能力大大提高，可以承受幅值為 1000V、上升時間為 1ns、脈沖寬度為 1us的干擾脈沖。因此維修極為方便 。最近我國引進的生產(chǎn)設備和自動生產(chǎn)線絕大多數(shù)都是采用可編程控制器作為核心控制部件的。 4. 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的 PLC具有整數(shù)四則運算、矩陣運算、函數(shù)運算、字邏輯運算、求反、循環(huán)、移位、浮點數(shù)運算等運算功能，和數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，也可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。目前， PLC以廣泛應用于工業(yè)控制各個領域，而且產(chǎn)品更新速度快，有的更新?lián)Q代周期僅為 3~5年。在結(jié)構(gòu)上，一些小型 PLC也采用了模塊式結(jié)構(gòu)，用戶可以根據(jù)需要配置系統(tǒng)大小，使用戶可以方便地構(gòu)成易于擴展、靈活經(jīng)濟的最小控制系統(tǒng)。到 20s時，東西綠燈閃亮，綠燈閃亮周期 1s（亮 ,熄 ）；綠燈閃亮 3s后熄滅，東西黃燈亮，并維持 2s。 TIM000接通 計時，TIM006同時接通計時， 01002接通，南北紅燈亮，同時由 01002使 01004接通，東西綠燈亮。 當 TIM003 計滿 2s 時，斷開 01001，南北黃燈熄滅。 Petri 網(wǎng)以模型系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為作為研究目標，它著眼于系統(tǒng)中可能發(fā)生的各種狀態(tài)變化以及變化之間的關系，系統(tǒng)中狀態(tài)的變 化通過變遷的實施來完成。 在用 Petri網(wǎng)建模后，就可以對系統(tǒng)進行特性分析，以檢查實際系統(tǒng)的特性。在實際系統(tǒng)設計中，必須使網(wǎng)絡中的每個位置在任何狀態(tài)下的標記數(shù)小于位置的容量，這樣才能保證系統(tǒng)的正常運行。這種網(wǎng)的每一個位置要么有一個標記，要么沒有標記。 4． 2． 2控制過程模型的正 確性校驗 Petri網(wǎng)系統(tǒng)的性質(zhì)是過程模型結(jié)構(gòu)正確性定義和正確性驗證的基礎， Petri網(wǎng)的主要性質(zhì)包括可達性、有界性和活性 。根據(jù)上述條件，可得出過程模型結(jié)構(gòu)正確性的結(jié)論：當交互過程轉(zhuǎn)化得到的 Petri網(wǎng)模型是活的、有界和標記守恒的，那么這個交互過程是正確的。但，使用計算機的人員技術水平要高， 一般應具有一定的計算機專業(yè)知識。 PLC 梯形圖軟件的設計采用模塊化設計。它是將結(jié)構(gòu)稱 PLC 的各個 部分按功能做成獨立模塊，如電源模塊、 CPU 模塊、 I/O 模塊、各個功能模塊等，然后安裝同一底板或框架上。大型 PLC 的軟、硬件功能極強。性能比 S5 大有提高。如歐姆龍單元式 PLC機的輸入點數(shù)比輸出多， I/O端子是組裝式的可方便地與主機分離；而富士同等型號的 I/O點數(shù)一般相等， I/O端子是固定的。 基于以上四方面的考量，設計中選用日本 OMRON公司的 CPM1A系列 PLC。表 3為 I/O擴展單元的規(guī)格。輸入繼電器區(qū)有 10個通道 000~009，其中 000、 001通道用于 CPU單元輸入通道，002~009通道用于 CPU單元鏈接的擴展單元的輸出通道。每個通道有 16個繼電器，編號為 00~15，共有 320個繼電器。當電源斷點時，定時器復位，計數(shù)器保持斷電 前的狀態(tài)。此次設計我們選用 CPM1A20CDTD。 梯形圖如下： 南北綠燈閃爍環(huán)節(jié) TIM001計滿 25s，其一常開接點起動 TIM002計時開始，一常閉斷開南北綠燈，而另一常開與 25502一起使南北綠燈閃爍。李老師在本人準備論文期間，對論文的結(jié)構(gòu)、學術觀點、資料組織、論點論證等方面提出了大量的寶貴意見。李老師對論文的質(zhì)量嚴格把關，從論述方法的有效性到論文的措辭，甚至到標點符號都一絲不茍的審查，以確保 論文的完整性和嚴謹性。 梯形圖如下： 復位環(huán)節(jié) 當 TIM003計滿 2s時，斷開 01001，南北黃燈熄滅。安下啟動鈕后， 20200 接通且自鎖。并只能以字為單位使用，不能以位為單位使用。 輔助記憶繼電器區(qū) (AR)有 16個通道 AR00~AR15。 特殊輔助器區(qū)共有 24個通道 232~255， SR區(qū)和 IR區(qū)實際上是 PC的同一數(shù)據(jù)區(qū)， SR區(qū)的通道在 IR區(qū)之后順序編號， IR和 SR的區(qū)別在于前者供用戶使用，而后者由系統(tǒng)使用。 CPM1A的通信單元 RS232C通信適配器、 RS422通信適配器和 CompoBus/S I/O鏈接單元等。 CPM1A系列 PLC是歐姆龍公司生產(chǎn)的小型整體式可編程控制器，有多種型號的 CPU供選擇；具有豐富的特殊 I/O單元，它的性能價格比很高，適用于小規(guī)模機器控制。單元式 I/O結(jié)構(gòu)固定，而模塊式 I/O點可靈活配置。 ● 日本三菱公司的 PLC也是較早推到我國來的。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構(gòu)成三級通訊網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。 (2) 按 I/O 點數(shù)分類可分為小、中、大型 PLC[7] ● 小型 PLC的 I/O 點數(shù)一般在 128點以下，其特點是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個硬件融為一體，除了開關量 I/O 以外，還可以連接模擬量 I/O 以及其他各種特殊功能模塊。且在編程時要注意各條指令間的邏輯關系 ,梯形圖中的內(nèi)部輔助繼電器和定時器統(tǒng)一分配編號 ,除了列出 I/O 分配表外 ,還應列出內(nèi)輔功能分配表，充分利用 PLC提供的指令。 4． 4 總體方案的確定 比較 PLC 和繼電器， PLC 只需修改程序便可適應工藝變更，控制速度快，可靠性強，可擴展性強，壽命長，容易安裝調(diào)試，因此用 PLC 控制系統(tǒng)。固根據(jù)信號燈轉(zhuǎn)換交互過程的正確性定義可得出，圖 1所示的信號燈轉(zhuǎn)換的交互過程模型的是正確的。從圖 4可看出，南北方向信號燈的轉(zhuǎn)換與東西方向信 號燈的轉(zhuǎn)換形成相互的交互過程，從過程模型結(jié)構(gòu)考慮，一個正確的交互過程應滿足以下條件： ⑴ 交互過程開始后必須能正確結(jié)束，即交互過程是可達的； ⑵ 交互過程中不能出現(xiàn)死鎖； ⑶ 從“開始任務”開始直到“終止任務”結(jié)束的任何可達狀態(tài)，交互過程的網(wǎng)系統(tǒng) 中資源庫所不會有殘留標記，也不會發(fā)生活鎖。 6) 守恒性：守恒性在一個 Petri網(wǎng)系統(tǒng)中，標記被用來描述系統(tǒng)資源，對這類Petri網(wǎng)，守恒性是一個重要性質(zhì)，要使代表資源的標記在 Petri網(wǎng)運行中既不會增加也不會減少，最簡單的方法就是網(wǎng)中總標記數(shù)保持恒定。一個 Petri網(wǎng)被稱為活的，僅當從Ｍ 0可達的任一標識出發(fā)，都可以通過執(zhí)行某一變遷序列而最終實施任何一個變遷。按照 Petri網(wǎng)的實施規(guī)則，有效轉(zhuǎn)移的實施將改變標記的分布 (產(chǎn)生新的標識 )。 Petri網(wǎng)包括四種基本元素：標記（ token）、位置Ｐ、變遷 T和弧 F。TIM004 的常閉接點使 TIM000 斷開復位，隨后 TIM004 自動亦被復位。 當 TIM007計滿 3s后，其常開接點使 TIM005計時開始，其另一個常閉接點斷開東西 綠燈閃爍電路，而一常開接點則使 01005 接通，東西黃燈亮。（ 5）東西紅燈亮維持 30s，南北綠燈亮維持25s。 3．網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更開放、通信功能更完善 隨著通信網(wǎng)絡技術、現(xiàn)場總線技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的飛速發(fā)展， PLC的冗余網(wǎng)絡、局域網(wǎng)絡技術日趨成熟，并向統(tǒng)一、通用的開放網(wǎng)絡發(fā)展，不同品牌 PLC的互操作性將大大提高，工業(yè)以太網(wǎng)、過程控制的對象鏈接和嵌入（ OPC）和互聯(lián)網(wǎng)技術將在 PLC系統(tǒng)中大量應用。它們采用有高速 運算能力的高性能 16位和 32位微處理器，而且常常采用多處理器結(jié)構(gòu)，并吸收以連續(xù)量處理為主的集散控制系統(tǒng)（ DCS）的優(yōu)點，熱備冗余系統(tǒng)更高速、可靠，進一步增強科學計算、數(shù)據(jù)處理能力和聯(lián)網(wǎng)能力，網(wǎng)絡更開放，有很高的運行速度并能方便地與微機以及其他控制器構(gòu)成控制、管理系統(tǒng)和計算機集成過程系統(tǒng)（ CIPS）等。 5. 機器人控制 機器人作為工業(yè)過程自動生產(chǎn)線中的重要設備，已成為未來工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱之一。開關量邏輯控制可以用于單臺設備，也可以用于自動生產(chǎn)線，其應用領域已遍及各行各業(yè)，甚至深 入到民用和家庭中。因此，它既可對開關量進行控制，也可對模擬量進行控制；既可以控制單臺設備，也可以控制一條生產(chǎn)線或全部生產(chǎn)工藝過程 . 5. 體積小、能耗低 以西門子中小型 PLC S7300為例， CPU 314模塊可以擴展為 512點開關量， 64路模擬量，其外形尺寸為 80mm*125mm*130mm，重量僅 ,消耗功率 8W。通過閱讀 PLC的使用手冊或短期培訓，電氣技術人員可以很快熟悉梯形圖語言，并用來編制一般的用戶程序。此外， PLC 采用了如下一系列的硬件和軟