【導讀】測日新月益更新。目前，我國許多大中城市的交通壓力都非常大。部分交通路口的信號燈。工作時間不合理，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，加強交通路口的信號燈控制和安全狀況的監(jiān)控是非常重要的。本設計主要設計利用PLC來實現(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，全部指令稱為 NOP。 END 為程序結(jié)束指令， PLC 反復進行輸入處理，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，而直接進行輸出處理。 表 311 NOP、 END 指令 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（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 無動作 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梯形指令 FX2N 系列 PLC 的步進指令時采用步進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。其中步進梯形指令 STL 是利用內(nèi)部狀態(tài)軟元件，在順序程序上進行工序步進控制指令；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步進梯形指令 步進梯形圖開始 1 RET返回 步進梯形圖結(jié)束 1 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 27 步進梯形指令的特點： 步進梯形指令僅對狀態(tài)器 S 有效，但是對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 的置位或復位輸出。 STl 指令與指令 LD 相比 較有一定的特點： 莊毅源自動復位：采用 STL 指令，當狀態(tài)器 Sn接通，轉(zhuǎn)移條件接通時，順序控制轉(zhuǎn)移到狀態(tài)器 Sn相繼狀態(tài)，同時轉(zhuǎn)移源狀態(tài)器 Sn自動復位。 允許雙重輸出：由于 STL 指令具有轉(zhuǎn)移源復位功能，因此 STL 指令允許雙重甚至多種輸出，而不會出現(xiàn)前后矛盾的輸出驅(qū)動。 只控功能：是用 STL 指令，取指令 (LD、 LDI)點移至右邊。使用 RET 指令后，取指令(LD、 LDI)點返回到原來的母線上 步進梯形指令應用注意事項： (1) 狀態(tài)器編號不能重復使用。 (2) STL 觸點斷開時，與其相連的賄賂不動作，一個掃描周期后步再執(zhí)行STL 指令。 (3) 狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程中，在一個掃描周期內(nèi)兩種狀態(tài)同時接通，因此為了避免不能同時接通的一對輸出同時接通，除了在 PLC 外部設置互鎖外，在相應的程序上也應設施互鎖。 (4) 定時器線圈與輸出線圈一樣，也可以在不同狀態(tài)間對同一定時器軟元件編程，但是，響鈴狀態(tài)下對同一定時器編程時，則狀態(tài)轉(zhuǎn)移時定時器線圈不斷開，當前值不能復位，因此需要注意在相鄰狀態(tài)不要對同一定時器編程。 (5) STL 指令后的母線，一旦寫入 LD 或 LDI 指令后，對于不需需要的觸點的指令，必須采用 MPS、 MRD、 MPP 指令編程，或者改變賄賂的驅(qū)動順序。 (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，但由于動作復雜，建議不要使用。 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 28 第四章 交通信號控制系統(tǒng) 設計 十字路口交通燈控制實際情況 如圖 所示 , 十字路口行列方向各設左轉(zhuǎn)道、直行道、人行道的交通信號燈 , 共 28只 ,任何時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 , 為另一路口作放行準備。 分別用東、南、西、北表明四個流向的主車道，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燈。 圖 十字路口交通示意圖 1．交通燈閃亮的過程： 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）主干道均設有左行綠燈 20S，直行綠 燈 40S，黃燈 3S 當南北主干道紅燈點亮時，東西主干道應依次點亮左行綠燈，直行綠燈和黃燈；反之，當東西主干道紅燈點亮時，南北主干道依次點亮左行綠燈，直行綠燈和黃燈。 (2） 南北向和東西向人行道均設有綠燈和紅燈。南北人行道通行綠燈應在東西向 左蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 29 轉(zhuǎn)道綠 燈 滅 后才允許點亮 35 秒 ，然后綠燈閃 5S，其他時間為紅燈；同樣，東西人行道通行綠燈應在南北向 左轉(zhuǎn)道綠燈滅 后才允許點亮 35 秒 ，然后綠燈閃 5S，其它時間為紅燈。 (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、北四個方向均為紅燈；四個方向交通均封鎖 ； (4）按鈕 4—— 按下該啟動按鈕以后，恢復自動循環(huán)控制方式。 流程圖 編寫這個程序的思路是：在啟動按鈕控制的時間內(nèi)，整個控制過程應遵循如圖 所示的流程圖。 圖 自動循環(huán)控制方式流程圖 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 30 可編程控制器選擇 本文采用時序圖設計法，其編程思路如下： 分析 PLC 的輸入和輸出信號，以作為選擇 PLC 機型的依據(jù)之一。在滿足控制要 求的前提下，應盡量減少占用 PLC 的 I/O 點。由上述控制要求可見，由控制開關輸入的啟、停信號是輸入信號。由 PLC 的輸出信號控制各指示燈的亮、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間亮、滅，所以可將同車道同顏色的燈兩兩并聯(lián)，用一個輸出信號控制。同理，東西方向的 14 盞三色燈也照此辦理，因此輸出只占 14 個輸出點。而由表 所示，輸入只占 5 個輸入點。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序圖 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 31 十字路口交通燈模擬控制 時序圖 為了弄清各燈之間亮、滅的時間關系，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序圖。如圖 所示。 、 圖 十字路口交通燈模擬控制時序圖 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 32 可編程控制器 I/O 端口分配 進行 PLC 的 I/O 分配。下面是使用 三凌 FX2N 系列 PLC 時所作的 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 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 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 33 第五章 總結(jié) 難點分析 這種定時控制方式由于采用定時切換紅綠燈，必然會產(chǎn)生下述弊端：即當某條道路的車流量很大，而此時另一條道路可能是空道或者車流量相對少得多的道路，按照這種定時控制方式，車流量很大道路也要等待紅燈而另一條道路無車卻依然按原定時間亮綠燈，這種現(xiàn)象是 未能對道路車輛的實際情況進行實時監(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調(diào)節(jié)紅綠燈的時間長度，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，可采用如下方案進行交通燈控制： 首先，采用電感式傳感器探測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)高速計數(shù)器對車輛脈沖的上升沿進行計數(shù)，并按一定的智能控制原則自動調(diào)節(jié)紅綠燈的時間長度 。 電感式車輛探測傳感器及交通燈布置示意圖見圖 。 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)屬單機控制系統(tǒng)，即一臺 PLC 控制一個十字路口交通燈，主要由車輛探測器、PLC、交通燈等三部分組成 。 同時，考慮到 PLC的投資與系統(tǒng)的適應性等問題，本系統(tǒng)采用小型 PLC為主控制器 。 圖 ，車輛探測器 1的信號輸入 PLC 內(nèi)高速計數(shù)器，用于探測車蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 34 輛通過信號，其距十 字路口的安裝距離可依據(jù)本系統(tǒng)最大計數(shù)車輛確定，一般可取 200—250m。 高速計數(shù)器計數(shù)頻率可達 10kHz,可滿足探測車輛要求 。 由于 PLC內(nèi)高速計數(shù)器只有六個可同時工作，考慮到車輛出口速度一般較慢，車輛探測器 2的車輛通過信號可由 PLC內(nèi)部計數(shù)器計數(shù)，一般每個方向可設三個，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)動交通燈 。 由上可見，本系統(tǒng)結(jié)構簡單，可靠性高，且成本不高，特別適合于交通繁忙，無立交的十字路口 。 當然，本系統(tǒng)也可采用通信聯(lián)網(wǎng)，適合于一條道路上多個十字交 。 [6] 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 35 結(jié)束語 本控制方案 是為實驗開發(fā)制訂的 , 經(jīng)過使用 , 反映良好。由于其逼真的外設、控制要求的多任務性 , 很好地鍛煉了學生的動手能力和理論聯(lián)系實際的能力。如能在外部自由設定亮滅周期 , 取消多點共用同一輸出點可減少故障點 , 那么 , 本控制方案也可用于實際控制。 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 36 參考文獻 [1]宮淑貞 ,王冬青 ,徐世許 ,可編程控制器原理及應用 ,2020,14,人民郵電出版 社 :1168 [2]漆漢宏， PLC電氣控制技術， 2020， 06： 110116 [3]廖常初 ， 一種通用的 PLC順序控制梯形圖設計方法 ， 電氣傳動 ， 1992， 05： 18 [4]徐義亨 ， 可編程控制器 (PLC)的應用技術講座 ， 化工自動化及儀表 ， 1994， 03： 15 [5]孔偉輝 ， 趙忠發(fā) ， 鄭元喜 ， 張駿 ， 劉磊 ， 張?zhí)m嵐 ， PLC 推廣應用綜述 ， 制造業(yè)自動化 ， 1993， 04:17 [6] 張欽哉 ， 國外 PLC 技術發(fā)展趨向 ， 測控技術 ， 1992， 04:15 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 37 致 謝 在這次本科生畢業(yè)設計的完成過程之中，我得到了來自各位老師、朋友和家人的無私的幫助。 感謝我的導師 —— 季晶晶 老師，他為我制定了畢業(yè)設計的課題，并且在我畢業(yè)設計的完成過程之中給予我悉心的指導和無微不至的關懷。 同時他 對工作的責任感和對科研的精神給我留下深刻的印象，這將對我今后的學習和工作起到潛移默化的影響。 同時還 感謝我的家人，他們在我的大學的學習階段不斷地鼓勵我，在我做畢業(yè)設計的階段一直給與我支持與關懷。 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 38 附錄 交通燈程序梯形圖 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 39 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 40 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 41 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 42