【導(dǎo)讀】它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。據(jù)統(tǒng)計，可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認為，可編程控制器將成為。由于PLC具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強的特性，同時其內(nèi)部定時器資源十分豐富，可對目前普。遍使用的“漸進式”信號燈進行精確控制，特別對多岔路口的控制可方便地實現(xiàn)。多地將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時間，實現(xiàn)科學(xué)化管理。在實時檢測和自動控制的PLC. 據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善。當今，紅綠燈安裝在各個道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。信號燈，用以指揮馬車通行。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。汽車放行，以免發(fā)生交通事故。車輛滯流，緩解交通擁擠、實現(xiàn)最優(yōu)控制，從而提高了交通控制系統(tǒng)的效率.

　　

【正文】 通現(xiàn)狀，需要有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。而模糊控制恰恰具有這方面的優(yōu)勢。 此系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器 (PLC)對十字路口交通控 制燈實現(xiàn)模糊控制此控制系統(tǒng)的輸入量是指十字路口各方向上車輛數(shù)的動態(tài)變化量。具體由傳感器采集后送入可編程序控制器。在十字路口的四個方向 (E、 S、 W、 N)的近端 J(斑馬線附近 )和遠端 Y(距斑馬線約 100 米處 )各設(shè)置一個傳感器，分別統(tǒng)計通過該處的車輛數(shù)。為了實現(xiàn)模糊控制，需要將綠燈時間分為兩部分：其一是固定的 10 秒作為路口車輛狀態(tài)參數(shù)的采集時間 t1；其二是根據(jù)兩個方 向車輛流量變化進行模糊決策的延時 t2。然后通過傳感器采集后的排隊等候的車輛數(shù)送往 PLC 進行模糊推理運算得出延遲時 t2，最后由 t1 和 t2來實現(xiàn)對十字路口車流量的靈活控制。 PLC 選擇 一、 PLC 機型和容量的選擇步驟與原則 隨著 PLC技術(shù)的發(fā)展， PLC 產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號的 PLC，其結(jié)構(gòu)形式、棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選用 PLC，對于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標有著重要意義。 PLC 的選擇主要應(yīng)從 PLC 的機型、容量、 I/O 模 塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。 PLC 機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點： 合理的結(jié)構(gòu)型式 PLC 主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。 整體式 PLC 的每一個 I／ O 點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式 PLC 的功能擴展靈活方便在 I／O點數(shù)、輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例、 I／ O 模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于 較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 安裝方式的選擇 PLC 系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程 I／ O式以及多臺 PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式。 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠程 I／ O 硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠程 I／ O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠程 I／ O 可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動器和遠程 I／ O 電源；多臺 PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型 PLC，但必須要附加通訊模塊。 相應(yīng)的功能要求 一般小型 (低檔 )PLC 具有邏輯運算、 定時、計數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。 對于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶 A／ D和 D／ A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強型低檔 PLC。 對于控制較復(fù)雜，要求實現(xiàn) PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔 PLC。但是中、高檔 PLC 價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。 響應(yīng)速度要求 PLC 是為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器，不同檔次 PLC 的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的 需要。如果要跨范圍使用 PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應(yīng)該慎重考慮 PLC 的響應(yīng)速度，可選用具有高速 I／ O 處理功能的 PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的 PLC等。 棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 系統(tǒng)可靠性的要求 對于一般系統(tǒng) PLC的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。 機型盡量統(tǒng)一 主要考慮到以下三方面問題： 1)機型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。 2)機型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量 的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。 3)機型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。 二、 PLC 容量的選擇步驟與原則 PLC 的容量包括 I／ O點數(shù)和用戶存儲容量兩個方面。 I／ O點數(shù)的選擇 PLC 平均的 I／ O點的價格還比較高，因此應(yīng)該合理選用 PLC的 I／ O點的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的 I／ O點最少，但必須留有一定的裕量。 通常 I／ O 點數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入、輸出信號的實際需要，再加上 10%~15%的裕量來確定。 存儲容量的選擇 用戶程序所需的存儲容量大小不僅與 PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個有經(jīng)驗的程序員和一個初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時，其程序量可能相差 25%之多，所以對于初學(xué)者應(yīng)該在存儲容量估算時多留裕量。 PLC 的 I／ O 點數(shù)的多少，在很大程序上反映了 PLC 系統(tǒng)的功能要求，因此可在 I／ O點數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲容量后，再加 20%~30%的裕量。 存儲容量 (字節(jié) )＝開關(guān)量 I／ O點數(shù) 10＋模擬量 I／ O通道數(shù) 100 三、本系統(tǒng)選擇的 PLC 本次交通燈設(shè)計用的是來自 OMRON 的 CPM1A30CDRA 可編程控制器。 產(chǎn)品規(guī)格： CPM1A CPU單元 CPM1A 在編程環(huán)境等方面，它不僅具備了以往的小型 PLC 所具有的功能，盡可能使安裝空間最小化，并實現(xiàn)了具有 10 點 100 點輸入輸出點數(shù)的彈性構(gòu)成。而且還可 連接可編程控制終端，創(chuàng)造了尚無前例的靈活運用。它不僅可以替代繼電器控制柜，就是作為小型控制器或在傳感器應(yīng)用中，亦能適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場不同的需求 ， AC 電源輸入，繼電器輸出，能加擴展單元。 棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 可編程控制器 I/O 端口分配 根 據(jù)對交通指揮信號燈系統(tǒng)控制要求分析，系統(tǒng)采用自動控制方式，輸入有系統(tǒng)開啟與停止按鈕信號；輸出有東西方向、南北方向各兩組指示信號和故障指示驅(qū)動信號。由于每一個方向的兩組指示燈中，同種顏色的指示燈同時工作，為了節(jié)省輸出點數(shù)，可采用并聯(lián)輸出方法。由此可知，該系統(tǒng)所需的輸入點數(shù)為 2， 輸出點數(shù)為 7，全部是開關(guān)量，則可將 I//O 分配用 表 68 表示。 表 68 交通指揮燈的 I/O 分配表 輸入元件 輸入地址 輸出元件 輸出地址 開啟按鈕 SB1 南北綠燈 F0 停止按鈕 SB2 南北黃燈 F1 南北紅燈 F2 警燈（故障指示） F3 東西綠燈 F4 東西黃燈 F5 東西紅燈 F6 PLC 的外部接線圖 根據(jù)上述 I/O 表可知， I/O 所需點數(shù)只有 9 點，故選用 CPM2AH 微型 PLC 即可。但本書還是以 CS1 為例，則 PLC 外部輸入輸出的信號接線如 圖 619 所示。其中，每一方向的兩組指示燈中，同種顏色的指示燈并聯(lián)，用 PLC 的同一個輸出點。 COMCOM 000000M 北綠 南綠 北黃 南黃 南紅 北紅 警燈 東綠 西綠 東黃 西黃 西紅 東紅 圖 619 系統(tǒng)的 I/O 接線圖 電源 SB1 SB2 F1 F0 F2 F3 F4 F5 F6 棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 交通燈控制系統(tǒng)軟件件設(shè)計 十字路口交通燈模擬控制時序圖 交通指揮信號燈控制系統(tǒng)工作時，對指揮燈的控制要求按一定時序進行，如圖 618所示。 流程圖 根據(jù)交通燈的實際控制情況，可得出其流程圖如下 ： 啟動 / 停止 南北紅燈 東西綠燈 東西黃燈 東西紅燈 南北綠燈 南北黃燈 圖 618 交通信號燈時序狀態(tài)示意圖 棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 啟動開關(guān) 南北紅燈亮 南北綠燈 南北綠燈閃 14S 10S 4S 東西綠燈亮 東西綠燈閃 東西紅燈亮 10S 4S 14S 東西行人道 南北行人道 結(jié)束 10S 2S 2S 14S 14S 10S 2S 2S 南北主干道 啟動 開關(guān) 東西綠燈亮 東西綠燈閃 東西黃燈亮 東西紅燈亮 東西主干道 南北紅燈亮 南北綠燈亮 南北綠燈閃 南北黃燈亮 結(jié)束 交通燈模擬控制系統(tǒng)流程圖 棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 啟動開關(guān) 按下脈沖開關(guān) 原來控制循環(huán)系統(tǒng) 行人道綠燈點亮，主干道紅燈閃亮 結(jié)束 Y N 啟動開關(guān) 盲人脈沖按鍵控制流程圖 按下脈沖開關(guān) 對應(yīng)方向綠燈點亮?xí)r間延長到 15 秒，另一方向紅燈點亮延長到 15 秒 再次按下啟動開關(guān) 按此次控制方式進行循環(huán) 原來方式控制系統(tǒng) 結(jié)束 Y N Y N 手動控制車流量流程圖 棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 程序梯形圖 根據(jù)對交通信號燈的控制要求及 PLC 控制系統(tǒng)的 I/O 分配的定義，可對 PLC 進行控制程序的設(shè)計，其梯形圖如 圖 620所示。 下面對所設(shè)計的梯形圖作幾點說明： (1) 當按下啟動按鈕， 接通，中間繼電器 接通， ，南北紅燈亮，與此同時， 的常開觸點閉合， ，東西綠燈亮。 (2) 延時 20 秒后， TIM 006 的常閉觸點接通，與該接點串聯(lián)的 TIM 008 的常開接點共同控制產(chǎn)生 秒的鐘脈沖信號，使東西綠燈閃爍 3s（閃爍 6次）。 (3) 經(jīng)過 3 秒后， TIM 007 的常閉接點斷開， 線圈失電，東西綠燈熄滅。此時 TIM 007 的常開接點閉合， ，東西黃燈亮 2s。 (4) 經(jīng)過 2 秒后， TIM 005 的 常閉接點斷開， 線圈失電，東西黃燈滅，這是啟動 TIM 000進入延時。 (5) 延時 25s后， TIM 000的常閉接點斷開， ，南北紅燈滅；同時，TIM 000 的常開接點閉合， ，東西紅燈亮；由于 的常開接點閉合， 線圈得電，南北綠燈亮。 南北綠燈工作 25s 后，系統(tǒng)的工作情況與上述類同。 如果發(fā)生南北、東西綠燈同時亮，則系統(tǒng)出現(xiàn)故障，應(yīng)立即報警處理。當系統(tǒng)需要停止工作時，只要按下停止按鈕即可。 交通燈控制的 PLC梯形圖 如下 棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 東西紅燈工作延時 東西綠燈工作延時 東西黃燈工作延時 南北綠燈閃爍延時 南北紅燈工作 東西綠燈閃爍 東西綠燈工作 東西黃燈工作 000000 380000 000001 380000 002021 380000 TIM 0004 TIM 0000 0250 TIM 0000 TIM 0004 0250 TIM 0006 0200 TIM 0007 0030 002021