【正文】 理問題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實(shí)際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的城市交通燈控制系統(tǒng)的 PLC 設(shè)計(jì)方案。為了實(shí)現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進(jìn)性、科學(xué)化。所以采用有效的方法控制交通燈是勢(shì)在必行的。 隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的消費(fèi)水平不斷的 提高，私人車輛不斷的增加。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺到有人要過馬路。 1918 年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。 電氣啟動(dòng)的紅 綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成， 1914年始安裝于紐約市 5號(hào)大街的一座高塔上。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。但這一技術(shù)在 19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。十分形象地顯示出了 PLC 在交通燈系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。 同時(shí)， PLC 本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。由于 PLC具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐 富，可對(duì)目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號(hào)燈進(jìn)行精確控制，特別對(duì)多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 基于 PLC的交通燈控制系統(tǒng) 姓 名 系 部 專 業(yè) 班 級(jí) 0 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 2021 年 4 月 29 日 棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II 目 錄 摘要 ....................................................... 第一章 緒論 ................................................ 第二章 PLC 的基礎(chǔ)知識(shí) ...................................... PLC 概述 ....................................................... PLC 的由來 ..................................................... PLC 的定義 ..................................................... PLC 的工作原理 ................................................. PLC 的結(jié)構(gòu) ..................................................... PLC 的基本性能指標(biāo) ............................................. 第三章 PLC網(wǎng)絡(luò)與可編程控制器 ............................... 歐姆龍網(wǎng)絡(luò) ..................................................... 可編程控制器通信與網(wǎng)絡(luò)概述 ..................................... 可編程控制器控制網(wǎng)絡(luò)與可編程控制器通信網(wǎng)絡(luò)的概念 ............... 第四章 交通信號(hào)控制系統(tǒng)實(shí)況 ................................. .................................. 結(jié)合十字路口交通燈的路況畫出模擬圖 .............................. 第五章 可編程控制器程序設(shè)計(jì) .................................. 十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖 .................................. 可編程控制器 I/O 端口分配 ......................................... 程序梯形圖及語句表 ............................................... 第六章 總結(jié) .................................................. 程序調(diào)試 ......................................................... 難點(diǎn)分析 ......................................................... PLC 智能化控制交通燈的方法 ........................................ 收獲與體會(huì) ....................................................... 結(jié)束語 ................................................................ 致謝 ................................................................... 參考文獻(xiàn) .............................................................. 棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 摘要 近年來隨著科技的飛速發(fā)展， PLC 的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制中。專家認(rèn)為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一， PLC、機(jī)器人、 CAD/CAM 將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。因此現(xiàn)在越來越多地將 PLC 應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的 PLC應(yīng)用系統(tǒng)中， PLC 往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅 PLC 方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。 關(guān)鍵字： PLC 交通燈 程 序 報(bào)告 設(shè)計(jì) 第一章 緒論 當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個(gè)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。 1858 年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行。 1868 年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。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”。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測(cè)器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長(zhǎng)一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。人多、車多道路少的道路交通狀況已經(jīng)很明顯了。PLC 的智能控制原則是控制系統(tǒng)的核心，采用 PLC 把東西方向或南北方向的車輛按數(shù)量規(guī)模進(jìn)行分檔，相應(yīng)給定的東西方向與南北方向的綠燈時(shí)長(zhǎng)也按一定的規(guī)律分檔 . 這樣就可以實(shí)現(xiàn)按車流量規(guī)模給定綠燈時(shí)長(zhǎng)，達(dá)到最大限度的有車放行，減少十字路口的車輛滯流，緩解交通擁擠、實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，從而提高了交通控制系統(tǒng)的效率 . 棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果 。用可編程控制器實(shí)現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)方法，實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力?？删幊绦蚩刂破髟诠I(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。 棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 第二章 PLC 的基礎(chǔ)知識(shí) PLC 的 概述 可編程 控制器（ PLC） 是 以微處理器為核心， 將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的一種專門為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制裝置，涉及到很多自動(dòng)控制、電器方面的知識(shí) 。目前，可編程控制器成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化三大支柱（可編程控制器、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）的首位。 PLC的由來 早期工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的電器自動(dòng)控制系統(tǒng)是繼電器 接觸器控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱繼電器控制系統(tǒng)， 隨著 20 世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日趨縮短，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)難以滿足現(xiàn)代社會(huì)小批量、多品種、低成本、高質(zhì)量 生產(chǎn)方式的生產(chǎn)控制要求， 為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在 1969 年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即： 編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序； 維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)； 可 靠 性高于繼電器控 制裝置； 體積小于繼電器控制裝置； 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)； 成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)； 輸入可以是交流 115V； 輸出為交流 115V， 2A 以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等； 在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更； 用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到 4KB。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡(jiǎn)單易懂，操作方便，可 行 性高，通用靈活，體積小，使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，很 快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。 1973 年，西歐國家也研制出它們的第一臺(tái) PLC。于 1977 年開始工業(yè)應(yīng)用。 早 期 的 可 編 程 控 制 器 稱 作 可 編 程 邏 輯 控 制 器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱 PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī) (Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱 PLC PLC 問世以來，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入 /輸出模塊，以控制各種機(jī)械或工作程序。 ” 以后國際電工委員會(huì)（ IEC）又先后頒布了 PLC 標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿，并在 1987 年 2 月通過了對(duì)它的定義： “可編程控 制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系 統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。它具有豐富的輸入 /輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。 PLC的工作原理 PLC 的工作原理：電力線是一個(gè)極其不穩(wěn)定的高躁聲、強(qiáng)衰減的傳輸通道，要實(shí)現(xiàn)棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 可靠的電力線高速數(shù)據(jù)通信，必須解決低壓配電網(wǎng)上各種因素如：噪聲、阻抗波動(dòng)、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電磁兼容性以及線路阻抗和容性負(fù)載引起的信號(hào)衰減等主要因素對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽Ｍ瓿缮鲜鋈齻€(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。 (一 ) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描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)。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)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。 (二 ) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地 掃描用戶程序 (梯形圖 )。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖 ，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。在此期間， CPU 按照 I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。 PLC 的結(jié)構(gòu) PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如圖所示： a. 中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象