PLC的智能交通灯控制系统设计

XJCXXXXXXXXXXX毕业论文（设计）课题名称基于的智能交通灯限制PLCXXX系统设计指导老师XXX机电专业及班级308347学号2023年5月4日光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的物体不限于金属，全部能反射光线的物体均可被检测光电开关将输入电流在放射器上转换为光信号射出，接收器再依据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测感应限制是本系统的重点也是不同于一般交通信号限制之处，其主要思想为光电传感器检测十字路口各方向的车流，每当有车辆经过，检测器就会发出一个脉冲并传输给PLC（如图3）,PLC通过对脉冲的计数就可得到各方向的车流量，然后PLC通过肯定的智能限制原则依据各方向车流量的大小自然的变更相应的绿灯灯亮时间从而尽可能削减车辆等候时间检测仪PLC光电传感器-►车辆-有车辆经过检测仪的输出没有车辆经过信号输出图检测器工作原理和波形3智能交通信号灯正常限制方式

2.2信号灯受启动开关限制当启动开关接同时，信号灯系统起先工作，启动开关断开时全部信号灯熄灭一般状况下，先南北红灯亮50S,南北绿灯亮20S,闪耀3S,黄灯亮2S,此时南北左转红灯亮了75S,然后南北直通红灯亮25S,同时南北左转绿灯亮20S,闪耀3S,黄灯亮2S0东西方向则是先直通绿灯亮20S,闪耀3S,黄灯亮2,然后红灯亮25S,此时东西左转灯红灯先亮25S,然后左转绿灯亮20S,闪耀3S,黄灯亮2S,然后东西直通红灯和左转红灯都亮50S当某方向繁忙时（假设南北繁忙）检测开关SB3自动闭合，南北绿灯时长加5s,东西红灯时长增加5s,其余时间不变，再循环黄红灯绿灯红灯50s20s3s2s25s南直通道北向东左转道西向绿灯红灯红灯20s3s2s25s50s1直通道1111I红灯25s绿灯20s4履红灯50s1111左转道11南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，假如同时亮则报警并关闭系统图交通正常灯工作时序图4红灯红灯绿灯整熨50s25s20____________________I___________I_____LJ绿黄急车强通限制方式

2.3急车强通信号受急车强通开关限制无急车时，信号灯按正常时序限制有急车来时，将急车强通开关接通，不管原来信号灯的状态如何，一律强制让急车来车方向的绿灯亮，使急车放行，直至急车通过为止急车一过，将急车强通开关断开，限制灯复原正常，急车强通信号只能响应一路方向的急车，若两个方向先后来急车，则响应先来的一方，随后再响应另一方若2个方向同时来急车,则按东西，南北依次依次响应图5急车强通限制图程序流程图

2.4为了便利分析，以下是该系统的正常限制程序流程图图6基本限制流程图硬件设计3PLC安排表

3.1I/O输出设备序号输入设备端号端号1启动按钮SB1X0南北红灯Y02停止按钮SB2XI南北绿灯Y13自动开关SB3X2南北黄灯Y2自动开关南北左转红4SB4X3Y35东西强通开关SB5X4南北左转绿Y46南北强通开关SB6X5南北左转黄Y57东西红灯Y6东西绿灯8Y7东西黄灯9Y1010东西左转红Y1111东西左转绿Y1212东西左转黄Y1313报警灯Y14安排点数估算

3.2I/O系统输入信号手动选择按钮4个，须要4个输入端自动选择按钮2个，须要2个输入端以上共须要6个输入信号点，考虑到以后可能会对系统进行补充调整，所以再增加2个备用点，这样就共须要8个输入点系统输出信号南北和东西须要12个输出信号，再加1个报警器，因此共须要13个输出信号，考虑到以后可能补充调整再加2个信号点，所以一共要15个输出点的选型

3.3Plc本设计可采纳三菱的FX2-32MR机型，该限制器有16个输入点和16个输出点,性能高体积小，基本执行指令速度为

0.4811s/步，程序存储器的容量可扩展至8K步，采纳循环扫描方式，完全可以满意须要图7输入/输出接线图4PLC软件编程设计GX Developer是三菱PLC的编程软件适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程限制器支持梯形图、指令表、SFC、ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能改程序梯形图和语句表就可以用该软件完成梯形图

4.1plcX000X002X003X005X001X004X003M00T I——T卜X002K200MO T1X000-----------------------------------------—I ITO卜9Tl——K250X003TO卜M一|TO21K30|------------------------------TlT10K2082T I（TilMO T5（YOOO86T I——T8TilT I——KX004T IT5T6（YOOl93T I——H—T6M8013T7T I——HX005T IT7T8io]T IH（Y002MO T8必------------------（Y003104T I——T8T9（Y004）107T|nT9M8013T10T I——HKT10Til114T|——K（Y005）T12Til|——好（Y006）117TX005T IMOTO（Y007）⑵T I——HTO M8013T1T I——HX004T IT1T2（Y010）129T IMMOT2T5Til1321（YOUF1T2138T T3（Y012）11——KT3M8013T411——H——KT4T5T|叼（Y013）145Y001Y007X001（YOH）I1I——/148T152[EXD]程序语句表

4.20LD XOOO37OUT T3K2501ANI X00240LD T3工ANI X00341OUT T4K30OR X00244LD T4OR X00345OUT T5K204AHI X00548LD T55ANI X00149MPS6AHI X00450AND XOOO7OUT MO51OUT T6K2008LD MO54MPPABI T155AND X0029MPS56OUT T6K25010ANDXOOO59LD T611OUT TOK20060OUT T7K3012MPP63LD T713AMD X00364OUT T8K2016OUT TOK25067LD T817LD TO68MPS18OUT T1K3069ABD XOOO21LD T170OUT T9K20022OUT T2K2073MPP25LD T274AND X00226MPS75OUT T9K25029AND XOOO78LD T930OUT T3K20079OUT T10K30MPP82ED T1031AND X00383OUT TilK2032353686in MO134LD T587AHI T5135AHI TH88LU T8136ORB89ANI Til137OUT YOU90ORB138LD T291OR X004139ANI T392OUT YOOO140LD T393LD T5141ANI M801394ANI T6142ANI T495LD T6143ORB96ANI M8013144OUT Y01297ANI IT145in T498ORB146ANI T599OR X005147OUT Y013100OUT Y001148LD Y001101LD T7149AND Y007102ANI T8150AHI X001103OUT Y002151OUT YOH104LD MO152END105AHI T8153106OUT Y003107LD T8108AHI T9109LD T9110ANI M8013111AHI T10112ORB113OUT Y004114in T10115ANI Til116OUT Y005117LD T12118ANI Til119OR X005120OUT Y006121LD MO122AHI TO123LD TO124ANI M8013125AHI T1126ORB127OR X004128OUT Y007129LD T1130ANI T2131OUT Y010132LD MO133ANI T2基于PLC的智能交通灯限制系统设计针对近年来城市交通的拥挤现象,特殊是驾驶员违章严峻、交通事故频发、车辆尾气污染等问题，介绍了集计算机、信息、电子及通讯等众多高新技术手段于一体的智能交通指挥中心限制系统在系统的设计中，主要运用了PLC和传感器相结合的方法，自动获得车辆数据，依据相应流量状况自动增加或削减绿灯时长，进行智能限制该系统的安装可以大大缓解了城市道路堵塞现象、提高了道路的通行实力削减了驾驶员违章的次数,抑制了交通事故的发生，同时对减轻车辆尾气排放,从而降低环境污染都起到了不行低估的作用分析了现代城市交通限制与管理问题的现状，结合城乡交通的实际状况阐述了交通灯限制系统的工作原理，给出了一种简洁好用的城市交通灯限制系统的硬件电路设计方案关键词plc限制系统交通灯智能限制结束语通过此次毕业设计，我不仅把学问融会贯穿，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了很多课外学问，开拓了视野，相识了将来电子的发展方向，使自己在专业学问方面和动手实力方面有了质的飞跃毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最终一次作业，他既是对学校所学学问的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，毕业设计是我对所学学问理论的检验与总结，能够培育和提高设计者独立分析和解决问题的实力；是我在校期间向学校所交的最终一份综合性作业，从老师的角度来说，指导做毕业设计是老师对学生所做的最终一次执手训练其次，毕业设计的指导是老师检验其教学效果，改进教学方法，提高教学质量的绝好机会毕业的时间一天一天的接近，毕业设计也接近了尾声在不断的努力下我的毕业设计最终完成了在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学学问的也许总结，但是真的面对毕业设计时发觉自己的想法基本是错误的毕业设计不仅是对前面所学学问的一种检验，而且也是对自己实力的一种提高通过这次毕业设计使我明白了自己原来学问太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应当不断的学习，努力提高自己学问和综合素养总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手最终最终做完了有种如释重负的感觉此外，还得出一个结论学问必需通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发觉是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了致谢在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学沟通阅历和自学，并向老师请教等方式,使自己学到了不少学问，也经验了不少艰辛，但收获同样巨大在整个设计中我懂得了很多东西,也培育了我独立工作的实力，树立了对自己工作实力的信念，信任会对今后的学习工作生活有特别重要的影响而且大大提高了动手的实力，使我充分体会到了在创建过程中探究的艰难和胜利时的喜悦虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财宝，使我终身受益最终，诚心感谢我的论文指导老师，从论文的结构到材料的收集,详细内容的支配老师都赐予了悉心的指导，没有她的帮助我是不行能完成这篇论文的再次表示诚心的感谢！参考文献

[1]电气限制与PLC原理及应用，林春方主编，上海交通高校出版社，2023

[2]李伟《机床电器与PLC》西安西安电子科技高校出版社，2023

[3]社会交通与社会发展，黎德扬，2023

[4]常斗南《可编程序限制器》原理・应用・试验北京机械工业出版社，1998

[5]廖常初主编PLC基础及应用，北京机械工业出版社，2023智能交通系统探讨发展动向与启示，陆化普，史其信，

[6]1996Based onPLC inteII igenttraffic control system designAbstractInrecent yearsthe urban traffic,especially thedriver crowdingillegalserious incidents,vehicles,traffic problemssuch asexhaustpollution,this paperintroduces setcomputer,information,electronic andcommunicationetc manyhigh-tech meansin theintegration ofintelligenttransportation commandcenter control system.In thedesign ofthe system,the mainuse ofPLC andsensor combinationof methods,the automaticacquisitionvehicle data,according tothe correspondingtrafficautomatically increaseor decreasethe greenduration ofintelligent control.This systeminstallation cangreatly alleviatethe urbanroad congestionphenomena,improve theroad transportationcapacity.Reduced thenumber ofdriversviolation,curbing thetraffic accidents,and toreduce vehicleexhaustemission,reducing environmentalpollution haveplayed acannotunderestimate role.Analyzes modernurban trafficcontrol andmanagement problems,basedon thestatus ofthe actualsituation ofurban trafficcontrol systemisdescribed theworking principleof lights,and putsforward asimple andpracticalurbantrafficcontrolsystemhardware circuitdesign.Keywords PLCcontrolsystemtraffic lightsintelligent control目录1弓1言

11.1城市交通的现状

11.2plc交通灯的国内外发展状况

11.3本文探讨的目的及意义

21.4本文主要探讨内容32智能交通灯的理论和方法

52.1传感器的选择

52.2限制方式

62.33急车强通限制方式

72.4程序流程图83PLC硬件设计

93.

103.2I/O安排点数估算

103.3PLC的选型

103.4PLC硬件电路设计114PLC软件编程设计

124.1PLC梯形图

125.2PLC语句表14结束语16致谢17参考文献18引言1城市的现状

1.1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须要解决的重要问题之一城市交通限制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯限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城市机动车量的不断增加，很多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的状况，因此，自80年头后期，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探讨和限制，高速道路没有充分发挥出预期的作用而城市高速道路在构造上的特点，也确定了城市高速道路的交通状况必定受高速道路与一般道路耦合处交通状况的制约所以，如何采纳合适的限制方法,最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题智能交通灯国内外发展状况

1.2智能交通系统的发展，最早可以追溯到20世纪七八十年头的一系列车辆导流系统新技术的开发和应用1991年美国通过“地面交通效率法”ISTEA,俗称“冰茶法案”，从今美国的IVHS探讨起先进入宏观运作阶段1994年，美国将IVHS更名为ITSo之后，之后，欧洲、日本等也相继加入了这一行列经过30年的发展，美国、欧洲、日本成为世界ITS探讨的三大基地美国是当今世界在ITS开发领域发展最快的国家，它从上个世纪80年头起先，先后开展了与智能汽车技术相关的PATH、IVK VII和CVHAS等国家项目1995年3月美国交通部正是出版了“国家智能交通系统项目规划”，明确规定了智能交通系统的7大领域和29个用户服务功能目前7大领域包括出行和交通关系系统、出行需求管理系统、公共交通运营系统、商用车辆运营系统、电子收费系统、应急管理系统、先进的车辆限制和平安系统日本于上个世纪90年头初就制定了大力发展智能交通系统的国家爱战略，其中智能汽车作为只鞫交通的重要组成部分，也得到了深化探讨日本政府主导的先进平安汽车ASV项目已于2000年取得初步好用化成果我国ITS的发展起步较晚，70年头以来，从国外引进、消化了一些项目，并进行了一些ITS或类ITS基础项目的探讨和应用70年头中至80年头初，主要是进行城市交通信号限制试验探讨，80年头中至90年头初，在一些大城市引进和消化城市交通信号限制系统，实现了一些（高速）马路监控系统、高等级马路电子收费系统和路边信息服务系统90年头中以来，起先探讨部门ITS发展战略和GIS、GPS、EDI在交通中的应用等，重视交通信息网络的建设，马路和桥梁管理用基础数据库和道路交通量和气象数据采集等经过多年的努力，也已取得明显的进展探讨目的和意义

1.3在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参加者的平安供应了强有力的保障但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯限制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况如何改善交通灯限制系统，使其适应现在的交通状况，成为探讨的课题传统的十字路口交通限制灯，通常的做法是事先经过车辆流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好然而，事实上车辆流量的变更往往是不确定的，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、较适用的方案，仍旧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更的偶然性是无法建立精确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，更为现实的须要是能有一种能够依据流量变更状况自适应限制的交通灯目前，大部分城市中十字路口交通灯的限制普遍采纳固定转换时间间隔的限制方法由于十字路口不同时刻车辆的流量是困难的、随机的和不确定的，采纳固定时间的限制方法，常常造成道路有效利用时间的奢侈，出现空等现象，影响了道路的畅通为此，须要一种新型的限制方法才能较好地解决这个问题智能交通系统（ITSIntelligent TransportSystems）ITS是一个跨学科、信息化、系统化的综合探讨体系，其主要内容是将先进的人工智能技术、自动限制技术、计算机技术、信息与通讯技术及电子传感技术等有效的集成，并应用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、精确、高效的综合交通运输管理系统交通限制系统是ITS探讨的一个重要方面由于交通系统具有较强的非线性、模糊性和不确定性，是一个典型的分布式非线性系统，而且具有多种信息来源、多传感器的特点，用传统的理论与方法很难对其进行有效的限制把先进的智能限制技术、信息融合技术、智能信息处理技术与交通管理技术结合起来，代表着城市交通信号限制系统发展的方向智能交通的发展是现代社会经济发展的客观要求，交通运输是国民经济和现代社会发展的基础由于现代社会城市化速度越来越快、国民经济的高速增长、全球经济的一体化进程加快、个人旅行与休闲时间的不断增加以及人们对交通需求越来越高，智能交通便成为现代社会经济发展的客观要求主要探讨内容

1.4由于城市的高速发展，交通障碍也随之增加，为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化用可编程限制器实现交通灯管制的限制系统，以及该系统软、硬件设计方法，试验证明该系统实现简洁、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行实力分析了现代城市交通限制与管理问题的现状，结合交通的实际状况阐述了交通灯限制系统的工作原理，给出了一种简洁好用的城市交通灯限制系统的PLC设计方案本课题主要应用传感器与plc相结合，以车辆等待绿灯的滞留数来确定该该方向是否繁忙如下图1以南北向为例，每当车辆进入十字路口必先经过检测器1和3,检测器就会发生2个脉冲给PLC,PLC对检测器1和3的计数就可得到车辆进入候车入口的总数和丫车辆接着往前就会经过检测器2和4,同样检测器2和4也会发出2个脉冲给PLC,PLC对检测器2和4脉冲的计数就会得到车辆驶出候车入口的总数和X,那么Y（进入总量）-X（驶出总量）=Z1（南北向车辆滞留数），同样，东西方向，PLC通过对检测器脉冲的计数就可得到滞留量Z2图1十字路口传感检测器布置------------检测器7,_I设zi-Z220,则南北方向繁忙，东西一般，南北直行绿灯时长加5s,南北左转绿灯时长加5s,东西红灯时长加10sZl-Z2-20,则东西方向繁忙，南北一般，东西直行绿灯时长加5s,东西左转绿灯时长加5s,南北红灯时长加10s-20=Zl-Z2=20,则设为一般状况，限制灯正常闪亮表1绿灯时长限制绿灯时长南北繁忙一般东西繁忙正常东西直行绿灯加东西左转5s,绿灯加5s正常南北直行绿灯加南北左转绿5s,灯加5s以上车辆的计数和车流量的比较及绿灯时间长度限制全部由PLC完成各检测器时刻检测车辆，在一个红绿灯周期中，每当东西或南北绿灯亮之前，PLC都要依据脉冲的计数检测器1确检测器各路口按控制发出2定检测器3车辆信息原则各控制信号交路通交检测器4口信通检测器5绿号流灯灯检测器6时检测器7长检测器8判定东西、南北的车流规模，然后依据以上简述的智能限制原则，调整绿灯时长图2感应限制的原理框图智能交通灯的理论和方法2传感器的选择

2.1车辆检测器的类型主要可分为压力检测器、磁感应式检测器、声音检测器、光电检测器、超声波检测器、雷达检测器、环形线圈检测器等本着好用性、经济性等原则，本设计选用具有高精确率、低成本、高牢靠性的光电传感器。