【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 了解決上述問(wèn)題運(yùn)應(yīng)而生。 PLC憑借其高精度、高可靠性及長(zhǎng)壽命為其在交通信號(hào)燈的控制上 提供 了 巨大的發(fā)展空間。 我國(guó)在 “十五 ”規(guī)劃中 就 已明確提出了 “用信息化帶動(dòng)工業(yè)化 ”的發(fā)展計(jì)劃，大量傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化改造將為 PLC控制。 我 國(guó)的工業(yè)發(fā)展及自動(dòng)化應(yīng)用水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比有幾十年的滯后，按目前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)分析，我國(guó)將迎來(lái)一個(gè) PLC市場(chǎng)高速增長(zhǎng)的時(shí)期。 9 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 和單片機(jī)控制的十字路口信號(hào)燈相比，用 PLC進(jìn)行控制主要是考慮 PLC具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源非常豐富，可對(duì)交通燈進(jìn)行精確控制。由于 PLC內(nèi)部均配有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，因此通過(guò) PLC控制可對(duì)交通燈實(shí)施全天候無(wú)人化管 理 。另外因?yàn)?PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，所以可以將同一條道路上的交通燈組成局域網(wǎng)進(jìn)行 的 統(tǒng)一調(diào)度管理，這樣 就 可以縮短車(chē)輛等候時(shí)間， 進(jìn)而 實(shí)現(xiàn)科學(xué)化 管理。 正是由于 PLC較之單片機(jī)及其它控制的種種優(yōu)點(diǎn)，以 PLC取代城市現(xiàn)有的交通燈控制方法是勢(shì)在必行的。 城市的交通系統(tǒng)是一種時(shí)刻變化且非線(xiàn)性的系統(tǒng)。以往的交通控制方面的研究多傾向于實(shí)際操作的考慮而非基于理論控制的方法。近年來(lái)，隨著眾多研究控制理論的學(xué)者教授的參與，城市交通的自動(dòng)控制領(lǐng)域方面的研究出現(xiàn)了新的思路和方法，人工智能是新的研究方法之一。 人工智能是將 PLC控制與智能化計(jì)算機(jī)結(jié)合，利用模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的技術(shù)進(jìn)行十字路口交通信號(hào)燈控制能夠取得比定時(shí)控制更為有效的結(jié)果。這是今后的交通信號(hào)燈的主要研究 方向。將模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制兩者結(jié)合起來(lái)用于十字路口交通信號(hào)燈的控制將很有可能成為今后交通信號(hào)燈控制研究的重點(diǎn)，所以對(duì)其進(jìn)行一次系統(tǒng)全面的研究是十分必要的。 課題研究的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)主要研究了基于 PLC 的十字路口交通信號(hào)燈 控制。十字路口信號(hào)燈系統(tǒng)的具體構(gòu)成元素包括：東、西、南、北方向四個(gè) 主干道直行“紅綠黃”燈。 當(dāng)按下按鈕后，東西方向的綠燈亮 5 秒，閃爍 2 秒后滅，黃燈亮 2 秒后滅，然后紅燈亮 9 秒后滅，如此循環(huán) 。而對(duì)東西方向綠燈、紅燈、黃燈亮?xí)r，南北方向的紅燈亮9 秒后滅，接著綠燈亮 5 秒，閃 2 秒，黃燈亮 2 秒后滅，如此循環(huán)。 本設(shè)計(jì)的研究技術(shù)路線(xiàn)如圖所示： 10 設(shè)計(jì)技術(shù)路線(xiàn) 研究了解信號(hào)燈的工作原理和動(dòng)作規(guī)律 查閱相關(guān)資料并選擇適合本課題的技術(shù) 確定 PLC 的技術(shù)路線(xiàn) 實(shí)現(xiàn) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求并設(shè)計(jì)出PLC 的控制程序 依照自己的設(shè)計(jì)做出總體布局設(shè)計(jì) 完成 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 繪制 編寫(xiě)畢業(yè)論文 11 第 2 章 控制系統(tǒng)總體方案與技術(shù)要求 系統(tǒng)的基本要求 信號(hào)燈的基本構(gòu)成 十字路口交通的具體的交通燈分布如圖所示，在十字路口的東、西、南、北方向裝有主干道直行“紅綠黃”燈 。 交通燈分布 12 1. 南北主干道 南北主干道的交通燈有 3個(gè)，分別是直行紅燈、直行綠燈和直行黃燈。 2. 東西主干道 東西主干道的交通燈也是 3個(gè)，分別是直行紅燈、 直行綠燈和直行黃燈。 基本控制要求 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的要求是能夠?qū)崿F(xiàn)南北和東西方向 6組燈交替點(diǎn)亮的 正常循環(huán)運(yùn)行 。 交通信號(hào)燈的正常循環(huán)運(yùn)行邏 輯流程圖如圖所示，具體控制要求如下： （ 1） 按下啟動(dòng)按鈕后，交通信號(hào)燈系統(tǒng)開(kāi)始工作。先亮南北方向紅燈和東西方向的綠燈，再亮東西方向紅燈和南北方向綠燈，然后再亮南北方向紅 燈和東西方向的 綠燈，如此一直循環(huán)運(yùn)行。 （ 2） 東西 向主干道直行綠燈先亮 5s， 然后閃爍 2s， 再亮直行黃燈 2s，然后是直行紅燈亮 9s；同時(shí)南北向紅燈先亮 9s，其次綠燈亮 5s， 然后閃爍 2s， 再亮直行黃燈 2s， 依次循環(huán) 。 13 交通燈正常循環(huán)運(yùn)行流程圖 的結(jié)構(gòu)及原理 PLC 的 分類(lèi) 1. 按 I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量可分為： （ 1） 小型 PLC； （ 2） 中型 PLC； （ 3） 大型 PLC 2. 按結(jié)構(gòu)型式可分為： （ 1） 整體式 PLC； （ 2） 模塊式 PLC； （ 3） 疊裝式 PLC 3. 按功能可分為： （ 1） 低檔機(jī)； （ 2） 中檔機(jī)； （ 3） 高檔機(jī) PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理 可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)主要由微處理器、存儲(chǔ)器、電源、 I/O接口電路、擴(kuò)展接口、外設(shè)接口和編程器等構(gòu)成。 PLC接受了來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的控制信號(hào)后經(jīng)過(guò)中央處理元件處理后送入驅(qū)動(dòng)受控元件進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)象的操作控制。 PLC分為整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)，整體式 PLC包括 CPU板、 I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊以及電源等。所有這些元素組合成為一個(gè)不可拆解的整體。模塊式 PLC包括 CPU模塊、電源模塊、內(nèi)存、機(jī)架等，這些硬件設(shè)施可以按不同的排列組合形成一定功能開(kāi)始 南北直行 綠燈 閃 2s 南北直行 紅燈亮 9S 南北直行 綠燈亮 5s 南北直行 黃燈亮 2s 東西直行綠燈亮 5s 東西直行綠燈 閃 2s 東西直行 黃燈亮 2s 東西直行紅燈亮 9s 14 的模板。 PLC工作時(shí)主要是取指令及執(zhí)行指令以完成一定的功能，其內(nèi)部工作過(guò)程大致可分為如下階段： (1)輸入采樣階段 在此階段 中 ， PLC以?huà)呙?的 方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后， 立即 轉(zhuǎn)入用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩 個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的 數(shù)據(jù)和狀態(tài) 也不會(huì) 因此而 改變。 (2)程序執(zhí)行階段 在用戶(hù)程序執(zhí)行階段， PLC總是按 照 由上而下的順序依次地掃描用戶(hù)程序(梯形圖 )。在掃描 一條梯形圖 的同 時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的 控制線(xiàn)路，并按 照 先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線(xiàn)路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算 得出 的結(jié)果，刷新該邏輯線(xiàn)圈在系統(tǒng) RAM存儲(chǔ)區(qū)中 所 對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者 是 刷新該輸出線(xiàn)圈在 I/O映象 中 所 對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)； 又 或者 是 確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 （ 3） 輸出刷新 階段 當(dāng)掃描用戶(hù)程序結(jié)束后， PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間， CPU按照 I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的 數(shù)據(jù)和狀態(tài)來(lái) 刷新所有的輸出鎖存電路， 和外接電路， 再經(jīng)輸出放大 電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè) 。 PLC設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的控制要求 如何 充分發(fā)揮 PLC 的功能，最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的控制要求， 這 是設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)的首要 目標(biāo) ，這也是設(shè)計(jì)中最 為 重要的一條原則。要求設(shè)計(jì)