交通灯的PLC控制

南通航运职业技术学院

毕业设计（论文）

班级 机电3091 专业 机电一体化

题目

复杂路口交通灯智能化控制系统

学生姓名 宣中亚

指导教师 曹京生

2012 年 6 月 5 日

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。可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在该设计中，还引入EDA模拟十字路口红绿灯闪亮及车辆通行，十分形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用。

关键字：PLC、计算机技术、工业自动化、EDA模拟。

目录

第一章 PLC的基础 ................................................ 1

1.1 概述 ........................................................ 1

1.2 PLC的特点 ................................................... 1

第二章 交通灯控制系统设计 ...................................... 2

2.1控制要求 ..................................................... 2

PLC控制交通灯

一. 项目所需设备、工具、材料

名称 型号或规格 数量 名称 型号或规格 数量

可编程控制器 FX2N-48MR 1台 计算机 内置三菱PLC软件 一台

交通信号灯PLC自动控制演示板 自制 一只 连接导线 若干

二.

项目具体内容

某交通灯信号灯采用PLC控制。信号灯分东南、西北两组，分别有红黄绿三种颜色，假设东西方向交通比南北方向繁忙一倍，因此东西方向的绿灯通行的时间多一倍。其控制要求按图所示，按下启动按钮开始工作，按下停止按钮停止工作，“白天/黑夜”选择开关闭合时为黑夜工作状态，这时只有黄灯闪烁，断开时按时序控制图2.1工作。

0 1

图2.1 交通灯时序控制图

三. 项目设计

1.输入和输出分配表

输入信号 输出信号

名称 代号 输入点编号 名称 代号 输出点编号

启动按钮 SB1 X0 红1 HL1 Y0

停止按钮 SB2 X1 黄1 HL2 Y1

白天/黑夜开关 SB3 X2 绿1 HL3 Y2

红2 HL4 Y3

黄2 HL5 Y4

绿2 HL6 Y5

2.PLC外部接线图如图2.2所示 2

图2.2

3.程序设计

根据时序图，画出交通灯控制的顺序功能图如图2.3所示

0 3

图2.3

当PLC进入运行状态，M0得电自锁。当白天/黑夜开关S断开断，此时动断触点X2

闭合，因停止按钮是断开的，X1动断触点闭合，此时按下启动按钮，动合触点X0闭合，因此状态由M0转到M1，Y2、Y3得电，红2、绿1灯亮。延时20秒后，状态由M1转到M2，红2亮、黄1闪。又延时5秒后，状态由M2转到M3，红1、绿2灯亮。延时40秒后，状态由M3转到M4,红1亮、黄2闪。又延时5秒后，状态由M4转回到M0，执行下一循环。 4 当白天/黑夜开关S闭合时，只有黄灯的闪烁，问题是这样解决的：M8012（PLC机内内部产生100ms时钟脉冲的特殊辅助继电器），其线圈由PLC自动驱动，即PLC通电后M8012保持100ms的周期振荡，利用其动合触点驱动计数器线圈C16，当C16累计到10个脉冲时（1s时间），计数器C16动作，C16动合触点驱动时间继电器T4，T4定时1s后动作，T4动合触点闭合将C16复位，其后周而复始，使C16线圈接通1s后又断开1s，动断触点C16接到控制线圈Y1和Y4回路，使Y1和Y4时而接通1s时而断开1s，从而产生了黑夜开关S闭合时黄灯闪烁的效果，其梯形图程序如图2.4所示。

交通灯的PLC控制实验报告

学院：自动化学院 班级：0811103 姓名：张乃心 学号：2011213307

实验目的

1．熟悉PLC编程软件的使用和程序的调试方法。

2．加深对PLC循环顺序扫描的工作过程的理解。

3．掌握PLC的硬件接线方法。

4．通过PLC对红绿灯的变时控制，加深对PLC按时间控制功能的理解。

5．熟悉掌握PLC的基本指令以及定时器指令的正确使用方法。

实验设备

1．含可编程序控制器MicroLogix1500系列PLC的DEMO实验箱一个

2．可编程序控制器的编程器一个（装有编程软件的PC电脑）及编程电缆。

3．导线若干

实验原理

交通指挥信号灯图

I/O端子分配如下表

输入 输出

启动按钮 IN/0 东西红灯 OUT/0

东西黄灯 OUT/1

东西绿灯 OUT/2

南北红灯 OUT/3

南北黄灯 OUT/4

南北绿灯 OUT/5

注：PLC的24V DC端接DEMO模块的24V+ ； PLC的COM端接DEMO模块的COM 。

系统硬件连线与控制要求

采用1764-L32LSP型号的MicroLogix 1500可编程控制器，进行I/O端子的连线。它由220V AC供电，输入回路中要串入24V直流电源。1764系列可编程控制器的产品目录号的各位含义如下示。

1764：产品系列的代号

L ：基本单元

24 ：32个I/O点（12个输入点，12个输出点）

B ：24V直流输入

W ：继电器输出

A ：100/240V交流供电

下图为可编程控制器控制交通信号灯的I/O端子的连线图。本实验中模拟交通信号灯的指示灯由24V直流电源供电。O/2-O/4为南北交通信号灯，O/5-O/7为东西交通信号灯。

DC

COM I/0

VAC

VDC VAC

VDC O/2 O/3 O/4 O/6 O/5 O/7

红 绿 黄 红 绿 黄 24V DC

99%的电气人都学过PLC如何控制交通灯

十字路口车辆穿梳，行人熙攘，车行车道，人行人道，居然能够有条不紊进行？那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多，本文介绍利用步进梯形指令单流程编程实现的控制系统。

交通灯的控制要求如下：

►控制开关

信号灯受启动及停止按钮的控制，当按动启动按钮时，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环工作，当按动停止按钮时，系统将停止在初始壮态，即南北红灯亮，禁止通行；东西绿灯亮，允许通行。

►控制要求

1 、北红灯亮维持 30 秒，在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，并维持 25 秒，到 25 秒时，东西方向绿灯闪，闪亮 3 秒后，绿灯灭。在东西绿灯熄灭的同时，东西黄灯亮，并维持 2 秒，到 2 秒时，东西黄灯灭，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。

2 、西红灯亮维持 30 秒。南北绿灯亮维持 25 秒，然后闪亮 3 秒，再熄灭。同时南北方向黄灯亮，并维持 2 秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。

接下去周而复始，直到停止按钮被按下为止。

信号灯动作系统可用图 1 状态图表示。 图 1 交通指挥信号灯状态图

♦硬件及接线

根据上述要求可见，系统所需红、绿、黄各 4 只信号灯，本案由两个信号灯箱实现；系统需要启动和停止两个按钮，由按钮箱实现。

可编程控制器的输入 / 输出端子分配及硬件连接分别由表 1 及图 2 所示。其中 SA 开关代表可编程控制器自身的运行开关。

图 2 PLC输入/输出接线图

交通信号灯的软件设计

在本文中，我们采用步进梯形指令单流程编程实现，其状态转移图如图 3所示。由图可知，我们把东西和南北方向信号灯的动作视为一个顺序动作，每一个时序同时有两个输出，一个输出控制东西方向的信号灯，另一个输出控制南北方向的信号灯。

状态转移图对应的步进梯形图如图 4所示，现简单分析一下工作原理。当启动按钮SB1按下时，X0接通，S0置1，系统进入S0状态，驱动Y6、Y0，使南北红灯及东西绿灯同时亮，Y0接通，状态转移条件满足，系统将转移到S20状态，在S20状态下，Y6、Y0仍被驱动，即南北方向的红灯及东西方向的绿灯继续亮，同时驱动定时器T0，定时器的设定时间为25秒，25秒后，状态转移到S21，在S21状态下，Y6继续保持，但Y0受控于M1，而M1是由两个定时器T6和T7控制，T6、T7组成一个1秒的震荡器，即东西方向的绿灯闪亮。在本状态下，同时也驱动定时器T1，定时时间为3秒，3秒时间到，状态转移到S22，在S22状态下，Y6仍然被驱动，南北方向红灯继续亮，同时驱动T2、Y1，东西方向的绿灯灭，Y1口驱动的是东西方向的黄灯，故东西方向的黄灯亮，绿灯停。T2的定时时间为2秒，2秒时间到，状态转移到S23，在S23状态下，同时驱动Y2、Y4及T3，东西方向的红蛋亮，南北方向的绿灯亮，T3的定时时间为25秒，25秒时间到，状态转移到S24。在S24状态下，驱动Y2、T4，东西方向的红灯继续亮，而南北方向的绿灯驱动口Y4受控于M1，M1是震荡周期为1秒的震荡器，故南北方向的绿灯闪亮。T4的定时时间是3秒，3秒后，状态转移到S25。在S25状态下，同时驱动Y2、Y5及T5，即东西方向的红灯、南北的黄灯亮，T5定时器的定时时间为2秒，2秒时间到，定时器的定时时间到，T5的触点接通，状态又重新转移到S0。即南北方向的红灯、东西方向的绿灯亮，系统将重复上述的动作顺序，周而复始的继续工作。当停止按钮SB2被按下时，软继电器M0接通，其常闭触点M0断开，系统执行一周后，将停留在S0状态，及保持南北方向的红灯、东西方向的绿灯亮。