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一、实验目的
1.掌握十字路口交通信号灯的控制原理;
2.掌握PLC定时器﹑计数器的使用方法;
二、实验要求
1.本装置与交通信号灯控制一致,采用LE模拟信号灯,信号灯分东西﹑南北二组分别有
“红”“黄”“绿”三种颜色;其工作状态由PLC程序控制,“启动”、“停止”按钮分别控制信号灯的启动和停止;“白天/黑夜”开关控制信号灯白天黑夜转换;
2.对“红”“黄”“绿”灯控制要求如下：
1)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;
控制时序要求如
2)图错误!未定义书签。
所示;
3)按下“启动”按钮开始工作,按下“停止”按钮停止工作,“白天/黑夜”开关按下闭合时
为黑夜工作状态,这时只有黄灯闪烁,断开时按时序控制图工作;
3.根据具体情况还可增加控制要求,如紧急控制,某一方向绿灯常亮;
图错误!未定义书签。
三、实验设备
四、PLC-2型可编程控制器实验台１台,PLC-EMO001PLC1交通信号灯自动控制演示版1
块,FX-10P-E1编程器1只,编程电缆１根,自锁式连接导线若干;
五、实验内容
接线图：
程序指令：
梯形图：
六、实验记录
程序测试过程
七、实验总结
通过交通灯PLC控制系统的设计,掌握了十字路口交通信号灯的控制原理,以及PLC定时器﹑计数器的使用方法,同时学会了PLC系统设计的步骤和方法;。
案例十一交通信号灯的自动控制实验
一、问题提出
十字路口交通信号灯在日常生活中经常用到，可以用PLC对其进行控制。
十字路口两个方向交通灯自动控制时序工作波形图如图1所示。
图1交通灯时序工作波形图
从图中可以看出，东西方向和南北方向绿、黄和红灯相互亮灯时间是相等的。
如果取单位时间t＝2s，则整个一次循环时间需要40s。
二、硬件设计
1、I/O分配表如表1示。
表1 交通灯控制I/O接口地址分配表
2、连线图
略
本实验用步进顺控指令实现交通灯自动控制，其顺序功能图如图2所示。
图2 交通灯控制顺序功能图。
基于单片机的交通信号灯的控制系统设计交通信号灯是城市交通管理中非常重要的一部分，它通过灯光信号来指示道路上车辆和行人的行动。
基于单片机的交通信号灯控制系统可以实现对交通信号的自动控制，并能根据实际交通情况和时间变化进行灵活调整，提高道路交通的效率和安全性。
1.系统设计需求分析：
-实现红、黄、绿三种信号灯的循环显示，时间可设定；
-根据实际交通情况和时间变化，动态调整红、黄、绿三种信号灯的显示时间；
-配备感应器，检测行人和车辆的存在，根据情况自动调整信号灯时间。
2.系统硬件设计：
-选择合适的单片机，如AT89C52；
-使用LED灯作为信号灯显示器件；
-选择适当的传感器，如红外传感器用于检测行人，光敏电阻用于检测车辆；
-选择适当的电路板进行连接。
3.系统软件设计：
-编写单片机的控制程序，实现红、黄、绿三种信号灯的循环显示；
-设定初始的信号灯显示时间；
-利用定时器和中断控制程序，实现对信号灯显示时间的控制，可以根据设定的时间进行调整；
-设定感应器的检测程序，当检测到行人或车辆时，调整信号灯显示时间。
4.系统工作流程：
(1)初始化系统，设定初始的信号灯显示时间；
(2)通过定时器和中断控制程序实现循环显示红绿黄信号灯；
(3)检测行人和车辆的存在，根据情况调整信号灯显示时间；
(4)循环执行步骤2和步骤3，实现自动控制交通信号灯。
5.系统优化方案：
-根据实际交通数据和研究结果，优化信号灯显示时间；
-利用流量监测技术，实时监测道路交通情况，进一步优化信号灯的控制策略；
-可以加入数据通信模块，将采集到的交通数据上传到中央交通管理系统，实现更智能化的交通信号灯控制。
基于物联网的智能交通信号灯控制系统研究智能交通信号灯是现代城市交通管理的重要组成部分，它通过物联网技术与其他交通设备进行信息交互，实现交通信号的自动控制和调节。
本文将对基于物联网的智能交通信号灯控制系统进行深入研究，探讨其原理、应用和未来发展趋势。
一、智能交通信号灯的原理智能交通信号灯控制系统基于物联网技术，主要原理如下：1. 传感器网络：通过在道路上布置传感器设备，监测交通流量、速度、方向等交通状况，收集实时数据。
2. 数据传输：通过物联网技术将传感器数据传输到信号灯控制中心，实现数据的实时传输和处理。
3. 控制算法：信号灯控制中心根据接收到的数据采用先进的控制算法，判断交通状况，制定合理的信号灯控制策略。
4. 信号灯控制：信号灯根据信号灯控制中心发送的指令进行控制，实现智能化的交通信号灯控制。
二、智能交通信号灯的应用智能交通信号灯控制系统可以应用于城市道路、高速公路等交通场景，具有以下优势：1. 交通流畅：通过实时的交通数据分析和信号灯控制策略优化，可以减少拥堵现象，提高交通的流畅性。
2. 安全性：基于物联网技术的智能交通信号灯可以根据路况实时调整信号灯周期，提高交通安全性，降低交通事故的发生率。
3. 能源节约：通过智能控制算法，合理分配车辆通过信号灯的时间，减少车辆停等时间，降低燃油消耗，实现能源的节约。
4. 环境保护：智能交通信号灯可以根据实时交通情况调整信号灯绿灯时间，减少车辆急加速、急刹车频率，降低尾气排放，改善空气质量。
三、智能交通信号灯的未来发展趋势智能交通信号灯控制系统在未来的发展中，将呈现以下趋势：1. 人工智能应用：将人工智能算法应用于智能交通信号灯控制系统中，进一步优化交通流量、减少交通事故，提高整体交通效率。
2. 多模态交通集成：智能交通信号灯与其他交通设备和系统进行深度集成，实现多模式交通的智能化调度和协同。
3. 无线通信技术应用：利用5G等无线通信技术，实现信号灯控制中心与信号灯之间的高速稳定通信，提高系统的实时性和可靠性。
智能交通信号灯控制系统原理随着城市化进程的加速和车辆数量的快速增长，交通拥堵问题日益突出。
为了提高交通效率和减少交通事故的发生，智能交通信号灯控制系统应运而生。
该系统利用先进的技术手段，基于交通流量和实时道路状况，对信号灯进行智能化控制，以实现交通信号的合理分配和调节。
智能交通信号灯控制系统基本原理如下：1. 数据采集：系统通过各种传感器和监测设备，如车辆检测器、摄像头、雷达等，实时采集交通流量、车辆速度、车辆类型等数据，并将其传输到中央控制中心进行处理。
2. 数据处理：中央控制中心对采集到的数据进行实时处理和分析。
通过算法和模型，对交通流量、道路拥堵程度等进行评估，并预测未来的交通状况。
3. 决策制定：基于数据处理的结果和预测，中央控制中心制定合理的信号灯控制策略。
考虑到不同道路的车流量、车速、优先级等因素，系统能够自动地调整信号灯的时长和节奏，以最优化地分配交通流量。
4. 信号灯控制：根据中央控制中心的信号灯控制策略，各个交通信号灯进行相应的调整。
通过网络连接，中央控制中心可以实时发送控制指令到各个信号灯设备，实现信号灯的智能控制。
5. 实时监测与调整：系统不仅能够实时监测交通状况和信号灯工作情况，还可以根据实时的数据反馈进行调整。
如果发现某个路口出现拥堵，系统会立刻做出响应，通过增加该路口的绿灯时长或调整其他信号灯的策略来缓解拥堵。
智能交通信号灯控制系统的优势在于其智能化和自适应性。
相比传统的定时控制方式，智能交通信号灯控制系统能够根据实际交通状况进行动态调整，提高交通流量的利用率和道路通行能力。
同时，系统还能够根据道路负载情况合理分配交通信号，减少交通事故的发生，提高交通安全性。
智能交通信号灯控制系统还可以与其他交通管理系统进行联动。
例如，可以与智能车辆系统进行通信，实现车辆与信号灯的互动，提前调整信号灯的状态，减少车辆的停车等待时间。
还可以与交通监控系统、交通指挥中心等进行数据共享和信息交互，实现整个交通网络的协调管理。
交通信号灯的自动控制交通信号灯是城市中相当重要的交通安全措施之一，它的存在和运行不仅可以有效地调控车辆和行人的流动，并且能够保障道路交通的安全和顺畅。
然而，在大城市的城市交通拥堵的情况下，如何优化交通信号灯的控制，增强其调控能力和效率，成为了许多交通管理者和研究人员所关心的问题。
随着计算机技术和建模仿真技术的发展，使得交通信号灯的自动控制成为了可能。
一、交通信号灯的分类交通信号灯的分类主要根据其组成结构、使用范围和控制方式等进行划分，大致可以分为以下四种类型。
1.普通有刷灯：采用传统的配电器，由操作员通过手动或遥控方式操作；2.无刷交通信号灯：使用无刷电机和摆门，具有更高的可靠性和稳定性；3.LED交通信号灯：LED灯光效果比较好，能够实现更好的晚上夜间效果，耗电量也比较小；4.智能型交通信号灯：具有自动调节功能，能够根据实时交通流量情况自动调节交通信号灯的绿灯时间。
二、交通信号灯的自动控制模式1.基于统计的控制模式：该模式基于历史交通流量数据，采用概率统计方法对绿灯时间进行分配调节。
该模式常用于交通流量相对固定的城市区域。
2.基于光学传感器的控制模式：采用光电传感器对车辆行驶速度、车身长度和车辆数量等信息进行实时监测，配合计算机数据库和控制系统进行绿灯时间的自动分配和调节。
该模式适用于高速运动车辆的控制。
3.混应控制模式：该模式结合了基于统计和光学传感器两种控制模式，能够更准确地监测交通流量信息，并通过预测模型和模糊控制算法进行绿灯时间调节。
该模式受到了广泛的关注和应用。
三、交通信号灯的自动控制优势1.更好地适应交通流量变化，实时调节绿灯时间，提高交通流通效率。
2.可持续发展，减少能源消耗，降低交通污染和噪声污染。
3.提高交通安全性，减少交通事故和人身安全事故发生的概率。
4.能够减轻交通管理者的负担，提高交通规划和管理的效率。
四、交通信号灯的自动控制应用现状目前，交通信号灯的自动控制在全球范围内得到了广泛的应用。
交通信号灯控制原理交通信号灯是指在道路交通中用于指挥车辆行驶和保证交通秩序的一种交通设施。
交通信号灯控制原理主要包括控制手段、工作原理和设计准则等方面。
首先，交通信号灯的控制手段主要有手动控制和自动控制两种方式。
手动控制是指信号灯由交通警察或其他相关人员通过手动操作来控制，根据实际交通情况进行开关灯操作。
自动控制是指信号灯通过电子设备按照预先设定的时间或根据交通流量实时感应来进行控制。
在自动控制中，可以根据交通流量情况进行信号灯的时间分配和调整，以达到最优化的交通流动。
其次，交通信号灯的工作原理主要是通过灯组的亮灭和组合来传达各种交通指示信息。
一般情况下，交通信号灯采用红、黄、绿三种颜色的灯组合，分别代表停止、警告和通行。
红灯亮表示车辆需要停止，黄灯亮表示车辆应准备停止，绿灯亮表示车辆可以通行。
信号灯的亮灭组合根据交通流量的需求和交叉口的布局来进行设计，以提高交通效率和交通安全。
此外，交通信号灯的设计准则包括信号机的布局、时序设计和电气设计等方面。
信号灯的布局是指根据交叉口的情况和交通流量预测来确定信号灯的位置和安装数量。
时序设计是通过设定不同交通流量下的信号灯时间配比，来调节各个方向的通行能力和平衡交通流量。
电气设计是指交通信号灯的电子设备设计，包括信号灯控制器、灯组与控制器之间的电连接和电源等。
总结起来，交通信号灯控制原理包括控制手段、工作原理和设计准则三个方面。
交通信号灯通过手动控制或自动控制来实现交通流量的分配和交通秩序的维护。
通过组合红、黄、绿三种颜色的灯来传达停止、警告和通行等交通指示信息。
信号灯的布局、时序设计和电气设计等准则能够在交通规划和布局中起到指导作用，以提高道路的通行能力和交通安全。
对于一个城市的交通系统来说，合理且高效的交通信号灯控制是保障交通顺畅和安全的重要手段之一。
中国矿业大学成人教育学院
课程设计
学号：
姓名：
学院：
专业年级：
指导老师：**
2014年12月20日
目录
交通信号灯自动控制
一、设计目的与任务 (2)
二、设计内容 (2)
1、方案描述，需求分析 (2)
2、要求提供方案结构图、PLC选型分析 (4)
3、电气原理图、I/O地址分配表和电气元器件清单 (5)
4、程序流程图、PLC程序 (6)
三、安装、调试说明 (8)
四、设计中的问题分析 (9)
五、设计总结与心得 (9)
六、主要参考资料 (10)
交通信号灯的自动控制
一、设计目的与任务
1、熟悉PLC及常用低压电气元件的结构特点，掌握其选型原则；了解常见电气控制电路设计的标准和原则，学习使用常用电气类工具。
2、学习PLC常用指令、输入输出信号与PLC的连接等，掌握PLC程序的编写与调试方法。
3、掌握使用PLC控制十字路口交通灯的程序设计方法。
4、进一步熟悉PLC指令的应用。
二、设计内容
1、方案描述，需求分析；
PLC是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，用以在其内部储存执行逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC是微机技术与传统的继电器触控技术相结合的产物，它克服了继电器接触控制系统中的机械触电的接线复杂、可靠性低、功率高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，有照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与差错也都很方便。
十字路口交通灯在我们的日常生活中经常遇到，其控制通常采用数字电路控制或单片机控制即可达到目的。
这里采用了PLC可编程序控制器对其进行控制。
图示为十字路口两个方向交通灯自动控制时序工作波形图如下：
信号灯受启动开关控制，当启动开关接同时，信号灯系统开始工作，先南北红灯亮，在东西绿灯亮。
当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。
（1）南北红灯亮维持25s，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20s，到20s时，东西绿灯闪亮，闪亮3s 后熄灭。
在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2s，到2s时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮。
同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。
（2）东西红灯亮维持25s，南北绿灯亮维持20s，然后闪亮3s后熄灭，同时南北黄灯亮，维持2s后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。
（3）上述动作循环进行。
控制要求如下所示：
南北信号绿灯亮绿灯闪黄灯亮红灯亮
时间20s 3s 2s 25s
东西信号红灯亮绿灯亮绿灯闪黄灯亮时间25s 20s 3s 2s
2、要求提供方案结构图、PLC选型分析；
通过上述的分析，可以看到，系统需要2个输入和6个输出，对于这样一个小型的系统可以选择一些小型PLC就可以满足需求，可以选择DVP28SV型PC机。
3、电气原理图、I/O地址分配表和电气元器件清单；
(1) 电气接线图
(2) I/O地址分配表
(3)
4、程序流程图、PLC程序等（1）程序流程图
（2）梯形图
三、安装、调试说明
1、硬件调试：硬件调试是利用开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。
硬件调试可分为
静态调试与动态调试两步进行。
静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。
第一步：目测。
检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。
第二步：用万用表测试。
先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。
第三步：加电检测。
给板加电，检测所有的插座或是器件的电源端是否符合要求的值
第四步：是联机检查。
因为只有用可编程控制器开发系统才能完成对用户系统的调试。
动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。
动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。
由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。
当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试，由分到合的调试完成。
由近及远是将信号流经的各器件按照距离可编程控制器的逻辑距离进行由近及远的分层，然后分层调试。
调试时，仍采用去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。
2、软件调试：软件调试是通过对拥护程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。
如果出现故障，应返回编程环境，检查梯形图的错误并修改程序再进行调试，如此反复直到调试成功。
具体实现的过程如下：
1.按下启动键X0，继电器M500闭合并进行置位，常开接点M500闭合，定时器T0 T1 开始计时，首先南北方向红灯Y5亮，东西方向绿灯Y0亮，东西方向通行。
2.定时器T0计满20秒时，东西方向绿灯Y0开始闪亮，定时器T1计满3秒时，东西方向黄灯Y1亮时间为2秒
3.定时器T10形成一个分频电路，周期为1秒，用这样一个矩形波去控制绿灯的闪亮。
4.定时器T2计满25秒时，南北方向绿灯Y3亮，东西方向红灯Y2亮，其他灯灭，南北方向通行。
5.定时器T3计满3秒时，南北方向绿灯Y3开始闪亮，闪亮时间为3秒，闪亮原理同上，然后循环重复上述过程。
6.当停止按钮X1时，继电器M500失电，此时所有的输出灯都将熄灭，程序停止运行。
四、设计中的问题分析
在起初情况，按下启动开关，根据设计的要求,应该亮的灯有“南北红灯”、“东西绿灯”，由于设计中未考虑周全，当按下转换开关时，不仅“南北红灯”、“东西绿灯”亮，而且“南北绿灯”、“东西红灯”也亮，断电后，对程序进行检查，发现把程序中没有对定时器终止，所以才会出现灯亮混乱的情况。
五、设计总结与心得
这学期学习了《可编程控制器技术与系统》这门课程，这门课程通俗的说就是通过PLC的编程来控制像彩灯，交通灯等一系列的电子系统。
我们在实验室做课程设计，总共为期两周的时间，从与非逻辑与定时器，到十字路口交通灯控制，两星期下来，感觉学到了很多。
PLC实验的梯形图表面上看起来像电工学上的电路控制，但是它有自己的特点，所以在某些特殊场合显得特别重要。
现在PLC课程设计已经结束，我对台达PLC的结构及其工作原理有了初步的了解，并且能够用PLC进行一些简单的编程控制，能用定时器与计时器，以及内部指令在程序中，使得程序能够显得简洁并正确的运行。
在刚开始编程时还是挺困难的，因为都不知道那些代码到底有什么用，怎么用。
为此我翻阅资料，查询网络。
经过一次次的练习，逐步熟悉了编程与线路的接法。
在编程的过程中，基本上对简单的编程有了一定的了解，并且能够独立运用PLC软件和独立编写简单的PLC 程序，还有要能很好的把书本知识运用到实验中，才能使实验得以正确的运行。
在这点上，我感觉做得很吃力，所以在以后的学习过程中，在学习书本知识的时候还要注重实践运用，这样才会使学到的知识有实际的效果。
现在PLC课程已经结束了，通过这个课程的学习，我明白了许多，懂得了许多，学到了许多......
六、主要参考资料
1、《机床电气及可编程序控制器实验、课程设计指导书》
郁汉琪主编
2、《电气控制与可编程序控制控制器应用技术》
郁汉琪主编
3、网络资源
11。
