湖南工业大学PLC设计论文

（2011届）

专科毕业设计（论文）

基于PLC多工作方式交通灯设计

学院（部）： 电气与信息工程学院 专 业： 机电一体化技术 学生姓名： 刘晓桂 班 级： 机电0821 学 号： 指导老师： 职 称： 讲师

最终评定成绩：

2011年6月

摘 要

PLC可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。同时，PLC本身还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。

本文选择三菱可编程控制器FX2n为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和语句表进行编程，实现了十字路口交通灯控制系统的自动化。

关键词: PLC，交通控制，自动化

I

ABSTRACT

The programmable preface in PLC controller is a kind of new industry

controls the device, it regard microprocessor as the foundation, synthesizing the calculator technique, automatic control technique to develop with the communication technique .It has the construction simple, the plait distance is convenient, high etc. in dependable advantage, already extensive used for the industry process with the automatic control of the position inside. According to the covariance, the programmable controller is a kind of equipments that industry automate to equip the inside the application at most. The expert thinks, the programmable controller will become the main means that aftertime industry control with the one of the important foundation equipments, the PLC, robot, CAD/ CAM will become three major of pillar that industry produce. Because the PLC has to the strong characteristic in adaptability in environment in usage, its inner part settles at the same time the machine resources is abundant very, can to current widespread usage of\enter the type gradually\the signal beacon proceeds the precision controls, special the oscular control in a many branch roads can realizes expediently. So that is applied the PLC more and more now in transportation light system inside. At the same time, PLC still have the communication internet function, constitute the same of the signal beacon on the road of bureau area net proceeds to unify to adjust a management, can shorten the vehicle go through waiting time, realizing scientific management.

This paper chooses Mitsubishi PLC FX2n as the main components, focus

on the hardware interface design, make use of the ladder diagram and the sentence form to carry out a program, the realization of the traffic lights at the crossroads automation control system.

Keyword: PLC， traffic control，Automation

II

目 录

第1章 绪论 ..................................................... 1

1.1交通灯设计背景 .............................................. 1 1.2研究目的和意义 .............................................. 2 1.3本文的主要内容 .............................................. 3 第2章 可编程控制器（PLC） ..................................... 4

2.1 PLC基本概念 ................................................ 4 2.2 PLC的发展历程 .............................................. 5 2.3 PLC的发展趋势 .............................................. 6 2.4 PLC的特点及应用领域、分类及程序语言 ........................ 7 2.5 PLC的硬件结构 ............................................. 11 2.6 PLC的工作原理 ............................................. 22 2.7 本章小结................................................... 24 第3章 多工作方式交通灯系统设计 .............................. 25

3.1控制要求 ................................................... 25 3.2系统设计方案分析 ........................................... 26

3.2.1系统设计状态图 ....................................... 27 3.2.2系统设计时序图 ....................................... 29 3.2.3系统设计主程序流程图 ................................. 30 3.3硬件设计 ................................................... 31 3.4 软件设计................................................... 31

3.4.1系统的梯形图 ......................................... 32 3.4.2系统的语句表 ......................................... 34 3.5 本章小结................................................... 36 第4章 系统检测与调试 .......................................... 37

4.1检测与调试 ................................................. 37 4.2本章小结 ................................................... 39 设计总结与体会 .................................................. 39 参考文献 ......................................................... 40 谢 辞............................................................ 41 附录一 FX2N型PLC软元件表 .................................... 42

III

湖南工业大学专科毕业设计（论文）

第1章 绪论

1.1交通灯设计背景

1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。

1.2研究目的和意义

随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。 随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高

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