1、目录 引言-2 第一章： 交通信号控制系统 - 2 第二章：可 编程控制器程序设计-6 第三章：总结 -19 第四章：参考文献 -21 引言 交通信号灯的出现， 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。 为了实现交通道路的管理， 力求交通管理先 进性、科学 化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬 件设计方法，实 验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通 路口的通行能力。 分 析了现代城市交通控制与管理问题的现状， 结合交通的实际 情况阐述了交通灯控制系 统的工作原理， 给出了一种简单实用的城市交通灯控制 系统的
2、 PLC 设计方案。可编 程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛 的应用于各个行业。随着科技的发 展， 可编程控制器的功能日益完善， 加上小型 化、价格低、可靠性高，在现代工业 中的作用更加突出。 第一章 交通信号控制系统 1 十字路口交通灯控制实际情况 南北主干道 直行绿 27S 直行绿闪 3S 左转绿 10S 左转绿闪 3S 黄 2S 红 45S 东西人 行道 红 45S 绿 27S 绿闪 3S 红 60S 东西主干道 红 45S 直行绿 27S 直行绿闪 3S 左转绿 10S 左转绿闪 3S 黄 2S 南北人行道 绿 27S 绿闪 3S 红 60S 循环控制方式 交通灯变化顺序表（
3、单循环周期 90 秒） 1.1 南北向（列）和东西向（行）主干道均设有直行绿灯 27S,直行绿灯闪 亮 3S, 左行绿灯 10S,左转绿闪 3S,黄灯 2S 和红灯 45S。当南北主干道红灯点 亮时，东西主 干道应依次点亮直行绿灯，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮 和黄灯；反之,当东 西主干道红灯点亮时,南北主干道依次点亮直行绿灯,直行 绿灯闪,左转绿灯,左转绿灯 闪亮和黄灯。 1 . 2 南北向和东西向人行道均设有通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行 绿灯 应在南北主干道直行绿灯点亮时点亮, 当南北主干道直行绿灯闪亮时南北行 人道绿灯 也要对应闪亮, 其它时间为红灯。 东西人行道通行绿灯于东
4、西主干道直 行绿灯点亮时 点亮,当东西主干道直行绿灯闪亮是东西行人道绿灯也要对应闪 亮,其它时间为红灯。 2 结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验 在 PLC 交通灯模拟模块中,主干道东西南北每面都有 3 个控制灯,分别为： 禁止通行灯（亮时为红色） 准备禁止通行灯（亮时为黄色） 直通灯（亮时为绿色） 另外行人道东西南北每面都有 2 个控制灯 ,分别为： 禁止通行灯（亮时为红色） 直通灯（亮时为绿色） 结合十字路口交通灯实际情况设计交通灯模拟控制系统如下： 当交通灯系统启动开关接通时, 2. 1 南北向（列）和东西向（行）主干道均设有绿灯10S，绿灯闪亮 2S （亮 0.1 灭 0.1）黄灯
5、2S 和红灯 14S。当南北主干道红灯点亮时，东西住干道应 依 次点亮绿灯,绿灯闪亮,黄灯,反之,当东西主干道红灯点亮时,南北主干道 依次点亮绿 灯,绿灯闪,黄灯。 2. 2 南北向和东西向行人道均设为通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通 行绿 灯应在南北主干道绿灯点亮时点亮, 当南北主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时南 北行人道 绿灯也要对应闪亮, 其它时间为红灯。 东西行人道通行绿灯于东西主干 道绿灯点亮是 点亮， 当东西主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时东西行人道绿灯也要对 应闪亮，其它时间 为红灯。 23 除此之外另设两个功能，使用 10 个脉冲开关。 实现让盲人可以方便 通 过十字路口和手动控制车流量。
6、 其中 8 个安装在人行道的两边当东西方向行走 的盲 人要过马路的时候， 按下脉冲开关东西向行人道绿灯亮起， 南北向主干道红 灯闪亮， 延迟 10 秒恢复原来的控制系统。 南北向脉冲开关对应东西向功能相同， 另外两个脉 冲开可以控制车流量， 当东西向主干道等待车量较多的时候， 按下东 西向控制脉冲 开关，东西向主干道延长绿灯点亮时间到 15 秒。东西向行人道绿 灯也要对应延长。 南北向脉冲开关对应东西向功能相同。 3 流程图 南 北 主 干 道 东西绿灯亮 理f 10S 东西绿灯闪 1r 4S 东西红灯亮 14S 东 西 行 人 道 2S 东西黄灯亮 东西红灯亮 结束 4S 交通灯模拟控制系统
7、流程图 东 西 主 干 道 南 北 行 人 道 盲人脉冲按键控制流程图 结束 手动控制车流量流程图 第二章可编程控制器程序设计 1 可编程控制器选择 本次交通灯设计用的是来自 OMRON 的 CPM1A-30CDR-A 可编程控制器 产品规格：CPM1A CPU 单元 CPM1A 在编程环境等方面，它不仅具备了以 往的小 型 PLC 所具有的功能，尽可能使安装空间最小化，并实现了具有 10 点-100 点输入输 出点数的弹性构成。而且还可 连接可编程控制终端，创造了尚无前例 的灵活运用。 它不仅可以替代继电器控制柜，就是作为小型控制器或在传感器应 用中，亦能适应生 产现场不同的需求 AC 电源
8、输入，继电器输出，能加扩展单元 2 十字路口交通灯模拟控制时序图 2S 10S 盲人脉冲按键控制时序图 和此行人 交叉的主 红灯 道相 干道 启 动 南 北 红 东西绿 东 西 黄 东 西 红 南 北 绿 南 北 黄 4- 2 2 S S 10S22 S S 10S22 S S 4 - 14S 10S 十字路口主干道交通灯模拟控制时序图 东西向绿灯延时时序图 启 动 T 南 北 红 东 西 绿 东 西 黄 东 西 红 南 北 绿 2S 2S 3 可编程控制器 I/O 端口分配 启动开关 0000 停止开关 0001 东西主干道绿灯p000东西主干道黄灯 1001 东西主干道红灯 1002 南北
9、主干道绿灯1003 南北主干道黄灯1004南北主干道红灯1005 东西行人道绿灯 ：1100 东西行人道红灯 1101 南北行人道绿灯 1102 南北行人道红灯1103 东西向绿灯延迟控制按钮0004南北向绿灯延迟控制按钮0005 东西盲人脉冲按钮0003南北盲人脉冲按钮 0002 4 程序梯形图 交通灯控制 PLC I/O 端口 #140 0000 20300 2030020001 20301 20203 20000 201030001 才4T TIM000 #100 TIM001 #120 TIM002 #140 TIM002 TIM0050001 A I_ J J TIM003 #100
10、 TIM004 #120 TIM005 00040001201000005TIM00520100201052010220103TIM017TIM016TIM018000400000005201002010320200000120105TIM0180001201020000 TIM00220205TIM018TIM00020200202022000220205TIM02720203200042000320203TIM000TIM01620103TIM001TIM016TIM027 #190 TIM025 #150 TIM026 #170 TIM006 #2 TIM0170001000100012
11、020220000 000 1 TIM007 TIM006 TIM008 20004 TIM010 TIM007 #2 - TIM009 20004 20002 I卜 20003 - 000120009 1000 TIM001TIM002 20009 TIM017 0001 20000 20103 TIM018 TIM002 TIM018 20009 1103 0001 一 ( 20000TIM00220103 20015 20103TIM018 20015 HE 20014 #010 20010 )- TIM013 #010 20009 I 0003 -II- 20013 TIM014 20
12、013 20010 20014 TIM015 20010 TIM015 1 1- , TIM012 TIM013 5 程序设计 0LD 00001OR 203002AND-NOT 0001 3AND-NOT 200004OUT 203005LD 20300 6 AND-NOT 200017AND-NOT 20203 8 OUT 20301 9LD 20301 10 OR TIM 005 11 OR TIM 027 12 OR 2000013AND-NOT TIM 00214AND-NOT 20103: 15AND-NOT 0001 16 OUT 2000017TIM 000 #100 18 T
13、IM 001 #12019TIM 002 #140 20 LD TIM 002 21 OR 20001 22 OR TIM 01823AND-NOT TIM 005 24AND-NOT 000125AND-NOT 20203 26 OUT 2001 27TIM 003 #100 28 TIM 004 #12029TIM 005 #140 30LD 000431OR 2010032AND-NOT 0000 33AND-NOT 000534AND-NOT 000135OUT 20100 36LD 2010037AND 2010538OUT 20102 39LD TIM 00540OR TIM 02
14、741OUT 20105 42LD 2010243OR 2010344AND-NOT 0001 45AND-NOT TIM 01846OUT 2010347TIM 016 #150 48TIM 017 #17049TIM 018 #19050LD 0005 51OR 2020052AND-NOT 000153AND-NOT 0000 54AND-NOT 000455OUT 2020056LD TIM 002 57LD TIM 01858OUT 2020559LD TIM 20200 60 AND 20205 61 OUT 20202 62 LD 20202 63OR 2020364AND-NO
15、T 000165AND-NOT 027 66OUT 2020367TIM 025 #15068TIM 026 #170 69TIM 027 #19070LD 2000071AND-NOT TIM 000: 72LD 2010373AND-NOT TIM 01674OR LD 75AND-NOT 000176OUT 2000277LD TIM 000 78AND-NOT TIM 00179LD TIM 01680AND-NOT TIM 017 81OR LD82AND-NOT 2000483AND-NOT 0001 84OUT 2000385TIM 006 #00286LD TIM 006 87
16、OR TIM 00888OR TIM 01089OR TIM 009 90OR 2000491AND-NOT TIM 00792AND-NOT 0001 93OUT 2000494TIM 007 #00295LD 20002 96OR 2000397AND-NOT 000198AND-NOT 20009 99OUT 1000100 LD TIM 001101 AND-NOT TIM 002 102LD TIM 017103 AND-NOT TIM 018104 OR LD 105AND-NOT 20009106 AND-NOT 0001107 OUT 1001 108LD 20000109 A
17、ND-NOT TIM 002110 LD 20103 111AND-NOT TIM 018112 OR LD113 AND-NOT 20009 114AND-NOT 0001115 OUT 1103116 LD20000 117AND-NOT TIM 002118 LD 20103119 AND-NOT TIM 018 120OR LD121 AND-NOT 20103122 AND-NOT 0001 123OUT 20015124 LD 20015125 OR 20014 126 AND-NOT 0001127 OUT 1005 128 LD 20001 129AND-NOT TIM 003
18、130 LD 20203131 AND-NOT TIM 025 132OR LD133 AND-NOT 0001134 OUT 20005 135LD TIM 003136 AND-NOT TIM 004137 LD TIM025 138AND-NOT TIM 026139 OR LD140 AND-NOT 20004: 141AND-NOT 0001142 OUT 20006143 TIM 008 #002 144LD 20005145 OR 20006146 AND-NOT 20013 147AND-NOT 0001148 OUT 1003149 LD TIM 004 150AND-NOT
19、 TIM 005151 LD TIM 026152 AND-NOT TIM 027 153OR LD154 AND-NOT 0001155 AND-NOT 20013 156OUT 1101157 LD 20001158 AND-NOT TIM 005 159LD 20203 160 AND-NOT TIM 027 161OR LD 162AND-NOT 20013163 AND-NOT 0001164 OUT 1101 165LD 20001 166 AND-NOT TIM 005167 LD 20203 168AND-NOT TIM 027169 OR LD170 AND-NOT 0001
20、 171AND-NOT 20009172 OUT21000173 LD 21000 174OR 20011175 AND-NOT 0001176 OUT 1002 177LD TIM 001178 AND-NOT TIM 002179 LD TIM 017 180 AND-NOT TIM 018 181 OR LD 182 AND-NOT 20004 183AND-NOT 0001184 OUT 20007185 TIM 009 #002 186LD TIM 004187 AND-NOT TIM 005188 LD TIM 026 189AND-NOT TIM 027190 OR LD191
21、AND-NOT 20004 192AND-NOT 0001193 OUT 20008194 TIM 010 #2 195LD 20007196 OR 20003197 OR 20002 198OR 20013199 AND-NOT 0001200 OUT 1100 201LD 20008202 OR 20005203 OR 20006 204OR 20009205 AND-NOT 0001206 OUT 1102 207LD 0002208 OR 20009209 AND-NOT TIM 011 210OUT 20009211 TIM 011 #100212 LD 20009 213AND-N
22、OT 20010214 OUT 20011215 TIM 012 #010 216LD TIM 012217 OR TIM 015218 OR 20010 219AND-NOT TIM 013220 OUT 20010221 TIM 013 #010 222LD 0003223 OR 20013224 AND-NOT TIM 014 225OUT 20013226 TIM 014 #100227 LD 20013 228AND-NOT 20010229 OUT 20014230 TIM 015 #010 231END215216 217218219 220221222 223224225 第三
23、章 总结 1难点分析 本程序在设计过程遇到了一些难点我把它整理了一下发现有以下几个问题。 1 1 行人道红绿灯和主干道红绿灯的对应关系 因为实际的红绿灯控制中行人道的红绿灯和主干道的红绿灯是有这一定 的对应关 系的，所以在编程前一定要理清它们，这样有利于在编程时简化程序、 减少 PLC 不必要的 运算。 1 2 盲人脉冲按键按下时要实现功能的同时不影响和它没关系的主干道 盲人在东西南 北的行人道同时通过十字路口的情况不会经常出现，可以 说是非少的，如果我们要把盲人 脉冲分开东西控制和南北控制使他不影响和它没 关系的主干道就可以使车辆行走更加通顺 减少车辆堵塞的情况。 要实现这样的功 能就要在脉
24、冲按键按下时不影响他们的计时程序只 在对应的主干道红绿灯输出 程序上进行插入常闭继电器以此把输出程序断开 1 3 手动车流控制按键的控制方式 手动车流控制按键是对相应的主干道绿灯延长的进 行控制，但不能使它 在按下时使改变当时的红绿灯显示情况， 如现在是南北红灯东西绿灯 时按下南北 绿灯延长按键就不能使它变成南北绿灯东西红灯。 这就涉及到了一个请求和响 应 的关系。 1 4 交通灯的闪亮 交通灯绿灯在实际运行中是要经过闪烁的，所以在设计程序中也要 加入 这个功能，参考了一些 PLC 的交通灯程序介绍时发现 PLC 中有一些继电器可以实 现 闪烁这些继电器也就是 PLC 内部的功能继电器，这是一
25、种硬件实现功能的方 法，虽然程序 可以减少但比较死板闪烁频率不能控制。由于对 PLC 内部的功能继 电器不太熟悉（不同型号的 PLC 内部功能继电器编号也不一样）我想了一个用程 序实现的 方法（程序段在第 86 条第 94 条指令之间），此方法可以说是软件实现 功能的方法，虽 然程序加长了但闪烁频率可以控制比较灵活。 2 调试错误与修改方法 经过设计， 想一次性把程序完成是非常难的， 在调试中就出现了不少的错误。 刚开始 的时候把程序写进去然后运行却发现有些灯亮不起来而且在完成了一个 周期后就循环不起 来了。 那时真的不知道从哪里入手， 只好一条一条地检查才发 现了一条指令把常闭写成 了输出真
26、正的输出口就没有收到信号了。 灯虽然是亮了 但仍然循环不起来。 从梯形图又 仔细的看了一次却看不出什么问题出来。 突然想 起来编程器还可以进行监控于是再在运行 的同时进行监控， 于是发现了在程序的 第一周期一切都运行正常但再运行下去的时候第二 周期就再没有反应了， 包括里 面的辅助继电器，最后发现原来是程序前面没有并上完成这 个循环的继电器号。 后来就这样把加上其他功能出现的错误也找出来了。 虽然找错误是一 个枯燥无味 的工作，但只要你耐心的去做的话，你肯定能学到有用的动西。 3 PLC 智能化控制交通灯的方法 传统的十字路口交通控制灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的 方法将两个 方
27、向红绿 灯的延时预先设置好。然而实际上交通流量的变化往往是 不确定的， 有的路口 在不同的时段甚至可能产生很大的差异。 即使是经过长期运 行、适用的方案，仍然会发 生 这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红 灯方向却排着长队等候通过。 这种流量变 化的偶然性是无法建立准确模型的， 统 计的方法已不能适应迅猛发展的交 通现状，需要 有一种能够根据流量变化情况 自适应控制的交通灯。 而模糊控制恰恰具有这方面的优势。 此系统就是应用可编 程序控制器（PLC）对十字路口交通控 制灯实现模糊控制传统的十字 路口交通控 制灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿 灯的 延时预先设
28、置好。 然而实际上交通流量的变化往往是不确定的， 有的路口在不同 的时段 甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、适用的方案， 仍然会发 生这样的现象： 绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。 这种流量变化的偶然性是 无法建立准确模型的， 统计的方法已不能适应迅猛发展 的交 通现状，需要有一种能够根 据流量变化情况自适应控制的交通灯。而模糊 控制恰恰具有这方面的优势。 此系统就是应用可编程序控制器（PLC）对十字路口交通控 制灯实现模糊控制 此控制 系统的输入量是指十字路口各方向上车辆数的动态变化量。 具体由传感器 采集后送入可编 程序控制器。在十字路口的四个方向 （E、
29、S、W、N）的近端 J（斑 马线附近）和远端 Y （距斑马线约 100 米处）各设置一个传感器，分别统计通过该处 的车辆数。为了实现模糊 控制，需要将绿灯时间分为两部分：其一是固定的 10 秒作为路口车辆状态参数的采集时间 t1 ；其二是根据两个方向车辆流量变化进行 模糊决策的延时 t2。然后通过传感器采集后的 排队等候的车辆数送往 PLC 进行 模糊推理运算得出延迟时 t2,最后由 t1 和 t2 来实现对十 字路口车流量的灵活控 制。 4 收获与体会 经过一个多月的艰苦奋斗， 设计成果终于要出来了，我才松了一口气， 俗话 说：“万 事开头难。 ”这话一点也不假，回想当初确定这个，还是挺茫然
30、的。不知 怎下手。最后采 用了先采集资料、进行实际考察后设计的方法。 查找资料也是一件繁琐的事情， 虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资 料也不是 一件容易的事，需要耐心查找。 好了终于到了设计的时候了， 花了整整十几天，终于完成了设计， 不过调试 的时候 却发现结果和想的有所不同， 通过监控和修改才得出了需要的设计。 这次 的设计让我们 增长了实践技能， 还增加了有关交通知识， 这些对于我们真是受益 匪浅。最后，我们觉 得，不见风雨，怎么能见彩虹呢？我把体会用十个字概括： 天下无难事，只怕有心人 一次又一次的学习，探索又 ，我们慢慢地在体会，研究和感悟，终于开始 领会到将近 成功的那一份喜悦，从撰写开 报告，查找资料，程序设计，到整理 每一个次的调试，我们 学会了细心和耐心，也品尝到了酸、甜、苦、辣，无数的 成功与失败更加肯定了我们 的研 究成果。兴趣是自发形成的，而默契是慢慢培 养出来的。当前的社会，科技迅速发展，知 识更新速度大大加快，只有我们共同 去探索，用自己的双手去征服每一片天空， 用我们新 的力量去打造一片创新的领 域。 第四章 参考文献 1 可编程控制器实验参考资料 2 可编程序控制原理及应用技术陈廷全编著 3 自动化网论坛BBS.ZHIDONGHUA.COM.CN 4 电器中国WWW.DQ86.COM 5 可编程控制器与工厂自动化网
