【正文】 教師簽名： 另附《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)記錄冊(cè)》 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)審表 學(xué)生姓名 陸小凡 專業(yè)班級(jí) 09自動(dòng) 02 學(xué)號(hào) 0915026120 設(shè)計(jì)（論文）題目 基于 PLC 交通燈控制系統(tǒng) 評(píng)閱人 評(píng)閱人職稱 序號(hào) 評(píng)分項(xiàng)目（理工科、管理類） 評(píng)分項(xiàng)目 (文科 ) 滿分 評(píng)分 1 工作量 外文翻譯 15 2 文獻(xiàn)閱讀與外文翻譯 文獻(xiàn)閱讀與文獻(xiàn)綜述 10 3 技術(shù)水平與實(shí)際能力 創(chuàng)新能力與學(xué)術(shù)水平 25 4 研究成果基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識(shí) 論證能力 25 5 文字表達(dá) 文字表達(dá) 10 6 學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求 學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求 15 總 分 100 評(píng) 語(yǔ) 評(píng)閱人簽名： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯表 學(xué)生姓名 陸小凡 專業(yè)班級(jí) 09自動(dòng)化 01 學(xué)號(hào) 0915026120 設(shè)計(jì) (論文 )題目 基于 PLC 交通燈控制系統(tǒng) 序號(hào) 評(píng)審項(xiàng)目 指 標(biāo) 滿分 評(píng)分 1 報(bào)告內(nèi)容 思路清晰；語(yǔ)言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點(diǎn)正確； 實(shí)驗(yàn)方法科學(xué)，分析歸納合理；結(jié)論有應(yīng)用價(jià)值。 10 3 創(chuàng) 新 對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見(jiàn)解。主要問(wèn)題 回答準(zhǔn)確，深入。其中，指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)占 40%，評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)占 20%，答辯組評(píng)定成績(jī)占 40%。在近代交通工具有單還不多，但在現(xiàn)在社會(huì)車輛越來(lái)越多，例如美國(guó)被稱為汽車上的國(guó)家、印度被稱為三輪車上的國(guó)家，中國(guó)隨著社會(huì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，老百姓水平的不斷提高，汽車這一社會(huì)產(chǎn)物已經(jīng)悄然而然的進(jìn)入了千家萬(wàn)戶，它不再是富人的消費(fèi)品，而成為普通老百姓家庭生活的一部分，這個(gè)時(shí)候在道路上自然而然得擁擠起來(lái)，單單靠交警叔叔的 指揮已不能完成這一復(fù)雜的變化，更何況在風(fēng)雨、大雪、沙塵等不良天氣下交警叔叔的工作帶來(lái)更大的不便，這個(gè)時(shí)候交通燈便上場(chǎng)了，可以采用早期的模擬電路 、數(shù)字電路或模數(shù)混合電路。單片機(jī)、 PLC 的應(yīng)用不斷地走向深入。 可以采用早期的模擬電路 、數(shù)字電路或模數(shù)混合電路。單片機(jī)、 PLC 的應(yīng)用不斷地走向深入。 關(guān)鍵字 : PLC 交通燈 梯形圖 ii Abstract Now the society, more and more traffic tools, from the ancient 11 road bus to the horse, carriage and modern human car, bicycle, motorcycle, automobile, more and more vehicles. Single is not in modern traffic tools, but in the modern society more and more vehicles, such as the United States called the car on the country, India is called a tricycle country, China with the development of society, the continuous improvement of economic level, people continue to raise the level of the social product, the car has been quietly however entered thousands of households, it is no longer the consumer goods, and bee a part of the ordinary people of family life, this time to e very naturally on the road crowded, relying solely on the traffic police mand has not been able to plete the plex change, moreover the traffic police in the wind and rain, snow, dust and other adverse weather conditions uncle39。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。 不同的城市有不同城市的問(wèn)題，但共性就是混合交通流問(wèn)題。同時(shí)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，人民的生活水平日漸提高，越來(lái)越多的汽車進(jìn)入尋常老百姓的家庭。因此，自 80 年代后期，很多城市紛紛擴(kuò)建建城市道路，在道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。而城市道路多十字路口、多交叉的特點(diǎn)，也決定了城市道路的交通狀況必然受這種路況的制約。所以，如何采用合適的控 制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的多車道城市道路，緩解城區(qū)的交通擁堵?tīng)顩r，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問(wèn)題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，道路交通已愈來(lái)愈成為社會(huì)活動(dòng)的重要組成部分。 簡(jiǎn)單介紹分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問(wèn)題的現(xiàn)狀，結(jié)合城鄉(xiāng)交通的實(shí)際情況闡述了交通燈 控制系統(tǒng)的工作原理，本設(shè)計(jì)介紹了應(yīng)用 PLC 實(shí)現(xiàn)十字路口交通信號(hào)燈的自動(dòng)控制。 2 1 PLC 的概述 自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller， PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)， PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高， PLC在開(kāi)關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。 作為離散控的制的首選產(chǎn)品， PLC在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的 PLC年增長(zhǎng)率保持為 20%～ 30%。但是，在中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家 PLC的增長(zhǎng)十分迅速。 PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來(lái)的，二十世紀(jì)七十年代的 PLC只有開(kāi)關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，并事先存入 PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。 PLC的 CPU內(nèi)有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器， 在程序運(yùn)行過(guò)程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加 1，程序從起始步（步序號(hào)為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為 END指令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。不同型號(hào)的 PLC，循環(huán)掃描周期在 1微秒到幾十微秒之間。它把所有的輸入都當(dāng)成開(kāi)關(guān)量來(lái)處理， 16位（也有 32位的）為一個(gè)模擬量。把計(jì)算結(jié)果送給 PLC的控制器。 PLC沒(méi)有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比 DCS要低很多。 3 如果被控對(duì)象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用 PLC較為合適。近 10年來(lái)，隨著 PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多的中小設(shè)備開(kāi)始采用 PLC進(jìn)行控制， PLC在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速。 通用 PLC應(yīng)用于專用設(shè)備時(shí)可以認(rèn)為它就是一個(gè)嵌入式控制器，但 PLC相對(duì)一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，PLC產(chǎn)業(yè)一定會(huì)有一個(gè)美好的未來(lái) 的產(chǎn)生 20 世紀(jì) 20 年代起，人們把各種繼電器。接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái)組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制 系統(tǒng) .由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位 .但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難與實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差。 PLC 的定義 美國(guó)國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）在 1987 年對(duì)可編程序控制器做出如下定義：可編程序控制器是一類專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 定義強(qiáng)調(diào)了 PLC 應(yīng) 直接應(yīng)用與工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。 定義還強(qiáng)調(diào)了 PLC 是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，他也是一種計(jì)算機(jī)，它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的”工業(yè)計(jì)算機(jī)。它能完成邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體”，易于“擴(kuò)充”。 I/O 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。 PLC 的輸入、輸出接口電路一般采用 5 光電耦合器來(lái)傳遞信號(hào)。 2）濾波：這是抗干擾的另一個(gè)主要措施。 3）對(duì)內(nèi)部電源還采用了屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施，以減少外界干擾，保護(hù)供電質(zhì)量。 4）內(nèi)部設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測(cè)與診斷、 watchdog（“看門狗”）等電路，一旦發(fā)現(xiàn)故障或程序循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了警戒時(shí)鐘（ WDT）規(guī)定時(shí)間（預(yù)示程序進(jìn)入了死循 環(huán)），立即報(bào)警，以保證 CPU 可靠運(yùn)行。 6）對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池備份，以保障停電后有關(guān)狀態(tài)或信息不丟失。 8）以集成電路為基本元件，內(nèi)部處理過(guò)程不依賴于機(jī)械觸點(diǎn)，以保障高可靠性。 （ 2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng) PLC 及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。梯形圖與繼電器原理圖相類似，這種編程語(yǔ)言現(xiàn)象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語(yǔ)言，只要具有一定的電工和工藝的知識(shí)的人員都可在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)。在 PLC 內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。 （ 5）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、的周期短 用繼電接觸器控制完成一項(xiàng)控制工程，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏的布置和接線圖等，進(jìn)行安裝調(diào)試，以后修改起來(lái)十分不便。 （ 6）體積小，維護(hù)操作方便 PLC 體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。 （ 7）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 PLC 可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 PLC 的主要功能 條件控制功能： 條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用 PLC 的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)極其他各 種邏輯連接，進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。 （ 2） 數(shù)據(jù)處理功能 數(shù)據(jù)處理功能是指 PLC 能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。 （ 4） A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換功能 A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換功能是指通過(guò) A/D、 D/A 模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。 （ 6） 過(guò)程控制功能 過(guò)程控制功能是指通過(guò) PLC 的 PID 控制指令或模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。 （ 8） 遠(yuǎn)程 I/O 功能 遠(yuǎn)程 I/O 功能是指通過(guò) I/O 單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與 PLC主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控 制，接收輸入信號(hào)、傳出輸出信號(hào)。 （ 10） 監(jiān)控功能 監(jiān)控功能是指 PLC 能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進(jìn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警和記錄，甚至自動(dòng)終止運(yùn)行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時(shí)器、記數(shù)器等設(shè)定值或強(qiáng)制 I/O 狀態(tài)。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。 （ 2） 南北紅燈亮維持 33s。到 30s 時(shí)，東西黃燈亮，在東西紅燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持 3s，到 3s 時(shí)，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時(shí)南北紅燈熄滅，綠燈亮。南北紅燈亮維持 30s 然后東西黃燈閃亮 3s，同時(shí)南北紅燈亮維持 3s 熄滅。 9 (4) 上述動(dòng)作循環(huán)進(jìn)行。 PIC的品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等各不相同，適用場(chǎng)合也各有側(cè)重。 機(jī)型的選擇 我選擇的 PLC 是三菱 FX2N128MR 機(jī)型選擇的基本原則應(yīng)是在功能滿足要求的情況下，保證可靠、維護(hù)使用方便以及最佳的性能價(jià)格比。 2．功能合理 : 對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，對(duì)其控制速度無(wú)須考慮，一般的低檔機(jī)就能滿足要求。 對(duì)于控制比較 復(fù)雜、控制功能要求高的工程項(xiàng)目，例如要求實(shí)現(xiàn) PID 運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可視控制規(guī)模及復(fù)雜的程度，選用中檔或高檔機(jī)。 3．機(jī)型統(tǒng)一 : 因?yàn)橥粰C(jī)型的 PLC，其模塊可互為備用．便于備品備件的采購(gòu)和管理；其功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開(kāi)發(fā)；其外圍設(shè)備通用，資源可共享，配以上位計(jì)算機(jī)后．可把控制各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺(tái) PLC 連成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，相互通信、集中管理。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過(guò)程改變時(shí)，只需用編程器重新修改程序，就能滿