【導(dǎo)讀】測(cè)日新月益更新。目前，我國(guó)許多大中城市的交通壓力都非常大。部分交通路口的信號(hào)燈。工作時(shí)間不合理，交通違章或肇事記錄不確切。所以，改善與提高現(xiàn)有的交通系統(tǒng)的工作。效率，加強(qiáng)交通路口的信號(hào)燈控制和安全狀況的監(jiān)控是非常重要的。本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)利用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的控制。

　　

【正文】 、 END 指令 NOP 為空操作指令。將程序全部清除時(shí)，全部指令稱為 NOP。 END 為程序結(jié)束指令， PLC 反復(fù)進(jìn)行輸入處理，程序執(zhí)行和輸出處理，在程序的最后寫入 END 指令，則 END 以后的其余程序不再執(zhí)行，而直接進(jìn)行輸出處理。 表 311 NOP、 END 指令 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 助記符，名稱 功能 回路表示和可用軟元件 程序步 NOP 空操作 無(wú)動(dòng)作 1 END 結(jié)束 輸入輸出處理以及返回到 0 步 1 三菱 FX2N 系列 PLC 可變程序控制器步進(jìn)梯形指令 FX2N 系列 PLC 的步進(jìn)指令時(shí)采用步進(jìn)梯形圖編制順序控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖程序指令，它包括 STL 和 RET 兩條指令。其中步進(jìn)梯形指令 STL 是利用內(nèi)部狀態(tài)軟元件，在順序程序上進(jìn)行工序步進(jìn)控制指令；返回 RET 指令是表示狀態(tài)流程 結(jié)束，用于返回主程序的指令。其助記符、名稱、功能、梯形圖表示、可用軟元件及所占程序不經(jīng)數(shù)如表 311 所示。 表 312 STL、 RET 指令 助記符，名稱 功能 回路表示和可用軟元件 程序步 STL步進(jìn)梯形指令 步進(jìn)梯形圖開(kāi)始 1 RET返回 步進(jìn)梯形圖結(jié)束 1 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 步進(jìn)梯形指令的特點(diǎn)： 步進(jìn)梯形指令僅對(duì)狀態(tài)器 S 有效，但是對(duì)于用作一般輔助繼電器的狀態(tài)器 S，則不能采用 STL 指令，而只能采用基本指令。在 STL 指令后，只能采用 SET 和 RET 指令作為狀態(tài)器 S 的置位或復(fù)位輸出。 STl 指令與指令 LD 相比 較有一定的特點(diǎn)： 莊毅源自動(dòng)復(fù)位：采用 STL 指令，當(dāng)狀態(tài)器 Sn接通，轉(zhuǎn)移條件接通時(shí)，順序控制轉(zhuǎn)移到狀態(tài)器 Sn相繼狀態(tài)，同時(shí)轉(zhuǎn)移源狀態(tài)器 Sn自動(dòng)復(fù)位。 允許雙重輸出：由于 STL 指令具有轉(zhuǎn)移源復(fù)位功能，因此 STL 指令允許雙重甚至多種輸出，而不會(huì)出現(xiàn)前后矛盾的輸出驅(qū)動(dòng)。 只控功能：是用 STL 指令，取指令 (LD、 LDI)點(diǎn)移至右邊。使用 RET 指令后，取指令(LD、 LDI)點(diǎn)返回到原來(lái)的母線上 步進(jìn)梯形指令應(yīng)用注意事項(xiàng)： (1) 狀態(tài)器編號(hào)不能重復(fù)使用。 (2) STL 觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，與其相連的賄賂不動(dòng)作，一個(gè)掃描周期后步再執(zhí)行STL 指令。 (3) 狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程中，在一個(gè)掃描周期內(nèi)兩種狀態(tài)同時(shí)接通，因此為了避免不能同時(shí)接通的一對(duì)輸出同時(shí)接通，除了在 PLC 外部設(shè)置互鎖外，在相應(yīng)的程序上也應(yīng)設(shè)施互鎖。 (4) 定時(shí)器線圈與輸出線圈一樣，也可以在不同狀態(tài)間對(duì)同一定時(shí)器軟元件編程，但是，響鈴狀態(tài)下對(duì)同一定時(shí)器編程時(shí)，則狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)定時(shí)器線圈不斷開(kāi)，當(dāng)前值不能復(fù)位，因此需要注意在相鄰狀態(tài)不要對(duì)同一定時(shí)器編程。 (5) STL 指令后的母線，一旦寫入 LD 或 LDI 指令后，對(duì)于不需需要的觸點(diǎn)的指令，必須采用 MPS、 MRD、 MPP 指令編程，或者改變賄賂的驅(qū)動(dòng)順序。 (6) 在中斷程序與子程 序內(nèi)部能采用 STL 指令。 (7) STL 指令內(nèi)不禁止使用跳轉(zhuǎn)指令，但由于動(dòng)作復(fù)雜，建議不要使用。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第四章 交通信號(hào)控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 十字路口交通燈控制實(shí)際情況 如圖 所示 , 十字路口行列方向各設(shè)左轉(zhuǎn)道、直行道、人行道的交通信號(hào)燈 , 共 28只 ,任何時(shí)刻三色燈中綠燈亮允許通行 , 紅燈亮表示禁止通行 , 黃燈亮用以表示路口內(nèi)滯留車輛才可通過(guò) , 為另一路口作放行準(zhǔn)備。 分別用東、南、西、北表明四個(gè)流向的主車道，用 A、 B、 P 分別表示各主車道的左轉(zhuǎn)車道、直行車道以及人行道。用 a、 b、 p 分別表示左轉(zhuǎn)、直行、右 轉(zhuǎn)和人行道的交通信號(hào)燈。 圖 十字路口交通示意圖 1．交通燈閃亮的過(guò)程： 南北主干道： 左轉(zhuǎn)綠（ 20S） 直行綠（ 40S）黃（ 3S） 紅 （ 23S） 南北人行道： 紅（ 23S） 綠 (40S) 綠閃（ 5S） 東西主干道： 紅（ 66S） 左轉(zhuǎn)綠 （ 20S） 直行綠 （ 40S）黃（ 3S） 東西人行道： 紅（ 23S） 綠（ 40S） 綠閃（ 5S） 2．自動(dòng)循環(huán)控制方式 交通燈變化順序表（單循環(huán)周期 132 秒） （ 1） 南北向（列）和東西向（行）主干道均設(shè)有左行綠燈 20S，直行綠 燈 40S，黃燈 3S 當(dāng)南北主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r，東西主干道應(yīng)依次點(diǎn)亮左行綠燈，直行綠燈和黃燈；反之，當(dāng)東西主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r，南北主干道依次點(diǎn)亮左行綠燈，直行綠燈和黃燈。 (2） 南北向和東西向人行道均設(shè)有綠燈和紅燈。南北人行道通行綠燈應(yīng)在東西向 左蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 轉(zhuǎn)道綠 燈 滅 后才允許點(diǎn)亮 35 秒 ，然后綠燈閃 5S，其他時(shí)間為紅燈；同樣，東西人行道通行綠燈應(yīng)在南北向 左轉(zhuǎn)道綠燈滅 后才允許點(diǎn)亮 35 秒 ，然后綠燈閃 5S，其它時(shí)間為紅燈。 (1）按鈕 1—— 按下該按鈕以后，則南北向均為綠燈，東西向均為紅燈。封鎖東西向交通； (2）按鈕 2—— 按下該按鈕以后，則南北向均為紅燈，東西向均為綠燈。封鎖南北向交通； (3）按鈕 3—— 按下該按鈕以后，則東、西、南、北四個(gè)方向均為紅燈；四個(gè)方向交通均封鎖 ； (4）按鈕 4—— 按下該啟動(dòng)按鈕以后，恢復(fù)自動(dòng)循環(huán)控制方式。 流程圖 編寫這個(gè)程序的思路是：在啟動(dòng)按鈕控制的時(shí)間內(nèi)，整個(gè)控制過(guò)程應(yīng)遵循如圖 所示的流程圖。 圖 自動(dòng)循環(huán)控制方式流程圖 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 可編程控制器選擇 本文采用時(shí)序圖設(shè)計(jì)法，其編程思路如下： 分析 PLC 的輸入和輸出信號(hào)，以作為選擇 PLC 機(jī)型的依據(jù)之一。在滿足控制要 求的前提下，應(yīng)盡量減少占用 PLC 的 I/O 點(diǎn)。由上述控制要求可見(jiàn)，由控制開(kāi)關(guān)輸入的啟、停信號(hào)是輸入信號(hào)。由 PLC 的輸出信號(hào)控制各指示燈的亮、滅。在圖 中，南北方向的三色燈共 14 盞，同車道同顏色的燈在同一時(shí)間亮、滅，所以可將同車道同顏色的燈兩兩并聯(lián)，用一個(gè)輸出信號(hào)控制。同理，東西方向的 14 盞三色燈也照此辦理，因此輸出只占 14 個(gè)輸出點(diǎn)。而由表 所示，輸入只占 5 個(gè)輸入點(diǎn)。則十字路口交通燈模擬控制電路圖如圖 所示。 圖 十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 十字路口交通燈模擬控制 時(shí)序圖 為了弄清各燈之間亮、滅的時(shí)間關(guān)系，根據(jù)控制要求，可以先畫出各方向各車道的三色燈的工作時(shí)序圖。如圖 所示。 、 圖 十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 可編程控制器 I/O 端口分配 進(jìn)行 PLC 的 I/O 分配。下面是使用 三凌 FX2N 系列 PLC 時(shí)所作的 I/O 分配如表 所示： (所有右轉(zhuǎn) 綠燈為 Y0，紅燈為 Y21) 表 41 I/O 分配 輸入 啟動(dòng) 停止 按鈕 1 按鈕 2 按鈕 3 按鈕 4 X0 X5 X1 X2 X3 X4 輸出 南北 左轉(zhuǎn)道 直行道 人行道 綠 黃 紅 綠 黃 紅 綠 紅 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 輸出 東西 左轉(zhuǎn)道 直行道 人行道 綠 黃 紅 綠 黃 紅 綠 紅 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17 Y20 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 第五章 總結(jié) 難點(diǎn)分析 這種定時(shí)控制方式由于采用定時(shí)切換紅綠燈，必然會(huì)產(chǎn)生下述弊端：即當(dāng)某條道路的車流量很大，而此時(shí)另一條道路可能是空道或者車流量相對(duì)少得多的道路，按照這種定時(shí)控制方式，車流量很大道路也要等待紅燈而另一條道路無(wú)車卻依然按原定時(shí)間亮綠燈，這種現(xiàn)象是 未能對(duì)道路車輛的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控所造成的 。 顯然，這樣的交通燈控制系統(tǒng)效率較低，無(wú)法依據(jù)道路與季節(jié)變化情況改變控制方式，容易造成交通擁擠，也浪費(fèi)人力、物力 。 [5] 因此，從提高交通控制系統(tǒng)的效率出發(fā)，有必要尋求一種具有智能的交通控制系統(tǒng) 。它能夠依據(jù)道路與季節(jié)變化情況改變方式或自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)間長(zhǎng)度，最大限度地減少十字路口的車輛滯流現(xiàn)象，有效的緩解交通擁擠、實(shí)現(xiàn)交通控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制 。 為此，可采用如下方案進(jìn)行交通燈控制： 首先，采用電感式傳感器探測(cè)車輛的流量以得到車輛脈沖，然后把這一脈沖輸入到 PLC； 考慮到車輛脈沖的頻率，采用 PLC 內(nèi)高速計(jì)數(shù)器對(duì)車輛脈沖的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，并按一定的智能控制原則自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)間長(zhǎng)度 。 電感式車輛探測(cè)傳感器及交通燈布置示意圖見(jiàn)圖 。 通路口的智能控制 。 圖 十字路口傳感器及交通燈布置示意圖 該系統(tǒng)屬單機(jī)控制系統(tǒng)，即一臺(tái) PLC 控制一個(gè)十字路口交通燈，主要由車輛探測(cè)器、PLC、交通燈等三部分組成 。 同時(shí)，考慮到 PLC的投資與系統(tǒng)的適應(yīng)性等問(wèn)題，本系統(tǒng)采用小型 PLC為主控制器 。 圖 ，車輛探測(cè)器 1的信號(hào)輸入 PLC 內(nèi)高速計(jì)數(shù)器，用于探測(cè)車蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 輛通過(guò)信號(hào)，其距十 字路口的安裝距離可依據(jù)本系統(tǒng)最大計(jì)數(shù)車輛確定，一般可取 200—250m。 高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)頻率可達(dá) 10kHz,可滿足探測(cè)車輛要求 。 由于 PLC內(nèi)高速計(jì)數(shù)器只有六個(gè)可同時(shí)工作，考慮到車輛出口速度一般較慢，車輛探測(cè)器 2的車輛通過(guò)信號(hào)可由 PLC內(nèi)部計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，一般每個(gè)方向可設(shè)三個(gè)，分別為左轉(zhuǎn)、前行、右轉(zhuǎn) 。 另外，采用繼電器輸出的 PLC可直接驅(qū)動(dòng)交通燈 。 由上可見(jiàn)，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，且成本不高，特別適合于交通繁忙，無(wú)立交的十字路口 。 當(dāng)然，本系統(tǒng)也可采用通信聯(lián)網(wǎng)，適合于一條道路上多個(gè)十字交 。 [6] 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 結(jié)束語(yǔ) 本控制方案 是為實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)制訂的 , 經(jīng)過(guò)使用 , 反映良好。由于其逼真的外設(shè)、控制要求的多任務(wù)性 , 很好地鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。如能在外部自由設(shè)定亮滅周期 , 取消多點(diǎn)共用同一輸出點(diǎn)可減少故障點(diǎn) , 那么 , 本控制方案也可用于實(shí)際控制。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 參考文獻(xiàn) [1]宮淑貞 ,王冬青 ,徐世許 ,可編程控制器原理及應(yīng)用 ,2020,14,人民郵電出版 社 :1168 [2]漆漢宏， PLC電氣控制技術(shù)， 2020， 06： 110116 [3]廖常初 ， 一種通用的 PLC順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法 ， 電氣傳動(dòng) ， 1992， 05： 18 [4]徐義亨 ， 可編程控制器 (PLC)的應(yīng)用技術(shù)講座 ， 化工自動(dòng)化及儀表 ， 1994， 03： 15 [5]孔偉輝 ， 趙忠發(fā) ， 鄭元喜 ， 張駿 ， 劉磊 ， 張?zhí)m嵐 ， PLC 推廣應(yīng)用綜述 ， 制造業(yè)自動(dòng)化 ， 1993， 04:17 [6] 張欽哉 ， 國(guó)外 PLC 技術(shù)發(fā)展趨向 ， 測(cè)控技術(shù) ， 1992， 04:15 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 致 謝 在這次本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成過(guò)程之中，我得到了來(lái)自各位老師、朋友和家人的無(wú)私的幫助。 感謝我的導(dǎo)師 —— 季晶晶 老師，他為我制定了畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題，并且在我畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成過(guò)程之中給予我悉心的指導(dǎo)和無(wú)微不至的關(guān)懷。 同時(shí)他 對(duì)工作的責(zé)任感和對(duì)科研的精神給我留下深刻的印象，這將對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作起到潛移默化的影響。 同時(shí)還 感謝我的家人，他們?cè)谖业拇髮W(xué)的學(xué)習(xí)階段不斷地鼓勵(lì)我，在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的階段一直給與我支持與關(guān)懷。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 附錄 交通燈程序梯形圖 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 42