基于FX2N系列的复杂十字路口交通管理系统的设计
基于FX2N系列的复杂十字路口交通管理系统的设计[20200406105124]
摘 要
PLC即可编程逻辑控制器它是基于微处理器，结合了各种技术发展而产生的一种新型产业控制装置。主要包括了计算机技术、通讯和自动控制技术。它凭借着构造简单、编译容易和稳定性高的特点，已经在产业过程和生产自动控制中普遍运用。正是由于众多的优点，所以它在工业生产自动化中的使用一直位居榜首，可编程逻辑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。由于PLC的内部定时器种类相当丰富，对环境有着很强的适应能力，所以对渐进式信号灯有着精确的控制，尤其对复杂路口的控制可以理想的实现。如今将PLC应用在交通系统中变得越来越频繁，可以减少车辆等待的时间，实现科学化管理。
本课题运用了三菱PLC的FX2N型可编逻辑程序控制器实现了复杂的十字路口交通的设计。在设计中非常形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用，模拟出了在复杂十字路口红绿灯闪亮及车辆通行。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:十字路口交通灯PLC
目 录
1 引言 1
1.1 现状与发展趋势 1
1.2 课题的目的和意义 3
1.3 本课题研究内容 3
2 PLC的基础 4
2.1 PLC的工作原理 4
2.2 PLC的特点 5
2.3 PLC的软件 6
2.3.1 SWOPC-FXGP/WIN-C软件功能 6
2.3.2用户程序的创建，修改，编辑，开启监控的基本步骤 6
2.4 PLC的硬件 7
2.4.1系统配置 8
2.4.2中央处理器（CPU） 8
2.4.3 存储器 9
2.4.4 输入/输出接口单元 9
2.4.5 扩展接口和通信接口 9
2.4.6 电源部分 10
2.4.7 编程设备 10
2.4.8其他部件 10
3 系统的设计 11
3.1控制要求 11
3.2控制时序 11
3.3 硬件设计 11
3.3.1 交通信号灯PLC的输入/输出点的分配表 11
3.3.2交通信号灯PLC控制硬件接线图 12
3.4软件设计 13
3.4.1交通灯的功能顺序 13
3.4.2交通信号灯PLC控制梯形图 15
3.4.3交通信号灯PLC控制的指令表 16
3.4.4 流程图 19
3.4.5交通信号灯的状态波形图 20
4结论 21
参考文献 22
致谢 23
1 引言
1.1 现状与发展趋势
PLC是以计算机技术为基础的新形产业控制装置的可编程逻辑控制器=Programmable logic Controller，在1987年的时候国外电工委员会对PLC做了以下定义公布在PLC准则草案中：可编程逻辑控制器是属于数字运算操作系统中的一种，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其计数与算术系统操作、程序存储、控制顺序变化、逻辑运算的运行等面向用户的指令，并运用模拟和数字系统I/O来控制各类机械以及工作过程。可编程逻辑控制器和相关外部设备，都以扩大功能变化的规定来作为设计的准则，使产业控制系统组成一个整体。总之，可编程逻辑控制器是将传统的继电器技术，计算机和通讯技术相融会而发展起来的一台专为产业情况使用而设计的计算机，是一种新形的控制装置。在我国及海内产业应用中，之所以它的软件按照实际控制的需要来进行编写，其硬件根据实际需要来进行配置，是因为它不只是针对于一个具体产业发明的，他是一个灵活性很高的可编程控制器。
由于微处理器的涌现出来，大规模、超大规模、集成电路技术和数据通讯技术的迅速发展，PLC其发展过程大概能够分为三个阶段。
最初被称为可编程逻辑控制器PLC。在这一点上，PLC的主要功能是通过完成完备以前控制，定时等。初期的PLC包含好学易懂、安装简单、体积小、消耗小、有故障提示及能反复运行等优点，它的性能要比一般的继电器控制装置优越。其中PLC独有的梯形图（编程言语），至今还在一直使用。
中期的PLC产物除了保留原有可编程序控制器外，硬件上在开发模块方面外，还增添了模拟量模块、远程I/O模块、各类特别功能模块。各种类型的逻辑和扩展的线圈数，更多的内存容量，还提供了一些数据寄存器，PLC限大。在软件方面，还添加了算术运算、处理数据和通信传递、诊断等功能。与16位，32位高性能微处理器，完成了多通道多处理器，通信技术来进一步提高PLC的应用。
现阶段因集成电路规模愈来愈大的迅速发展，技术水平不断提高，微处理器性价比愈来愈高,PLC的各种微处理器的质量和性能有了飞速的提高。为了提高PLC的处理速度，世界各制造商有一个逻辑芯片的各种特别发达，200制造商这一逻辑处理芯片，一般各著名品牌（美国），三菱(日本)、 三星（韩国）、AB（USA）、西门子（德国）、欧姆龙OMRON（日本）、 LG（韩国）等。
由于科技的快速兴起，目前PLC的技术一直被广泛的使用，而且还带起了原来控制检测技术日新月益的革新。当前，国内大多数城市的交通拥堵，对于城市管理压力非常大。信号灯的工作时间大多数交通违章和事故记录不准确的交通是不合理的。所以，强化交通信号灯在十字路口的设置以及实时交通安全是很重要的，这样可以有效地改进和提升现在交通路口的变化情况。随着城市的发展，科学技术也在不断升级。为了提升人们的生活水平，所以科学技术必须在各种产业中得到广泛运用。就以已经发展到第三代的PLC来说，它有高速的运算速度，实时性的控制更加有效灵活。它的体积愈来愈趁于小型化，不仅节约了成本,又节省了空间,而且更加灵活安适，所以PLC在国内外已得到了普遍的应用。
由于我的设计方案是以PLC来实现复杂的十字路口交通灯管理的控制。我采用了三菱公司推出的FX2N型PLC，该产品性能可靠、小巧玲珑、使用方便和价格便宜的特点。这是因为交通信号灯的出现，我们可以有效地控制交通秩序，减少交通事故，提高道路通畅，加强交通管理方面具有明显的效果。可是由于工业生产技术的不断发展和大众生活水平的提高，各城乡交通压力越来越高及对高速道路上的交通系统控制匮乏，无法把城乡交通管理控制到位，使得高速道路美誉充分的发挥预期作用。而在结构特征的城市高速道路，还决定限制城市高速道路交通将在交通高速公路、普通公路的耦合影响。目前城市交通运输管理和区域规划部门首要解决的问题是采用有效合理的控制方法来缓解主道，干道和匝道的拥堵状况。为了实现道路交通的有效管理，先进的交通管理的要求，科学的政府花了很大精力来提高学习的交通灯，交通信号灯控制技术与PLC的逻辑，此PLC系统能够改变实时交通灯的时段控制和时段变更和控制时间的掌控，从而改善了交通路口的畅通程度，使交通更加安全并实现简单，可以高效率的改变道路通畅率，而且系统使用成本比较低廉。由于国内外交通运输压力不断地增加，各国利用计算机控制和自动化控制技术的发展，以及交通流理论的不断发展完善，交通运输组织与优化理论、技术的不断提高，逐步实现了一批批高水准的城市交通道路控制系统。现阶段应用CPLD设计和PLC设计以及用单片机设计实现对复杂十字路口交通控制系统的方法。例如：在澳大利亚的散射系统，采用分层递阶控制结构。配备监控计算机和计算机管理控制中心，通过串行数据通信线连接。地区级计算机自动所有数据的计算机管理。操作的工作状态，信号检测器监控计算机连续监视一路EL。主控制器的面积是用来分析道路交通数据控制器发送，确定控制策略，并对每个交叉领域的实时控制。SCATS系统布局易于改动，控制计划容易变更，十分有效地反映出了网络技术的特色和优点。英国的SCOOT系统，1980年，由英国提出了动态交通控制系统来研究英国道路在TRANSYT系统上采用自适应控制的方法。SCOOT控制系统是出世的方案，是车辆信息通过各车辆检测器放置在最上游的收集，在线操作的交叉口，设置控制策略，和交叉的实时控制，并及时调整周期，控制流量分流比和相位。
我国使用和研究城市交通控制系统的落实相对于发达国家比较落后，所以我们一方面研究改进城市交通为中心的技术；另一方面，引进国外先进技术，联合开发，建立了许多新的城市道路交通控制系统。尽管结果很好，但在我国，根据条件确定道路交通系统的改进，如：主要道路和匝道，信号灯控制的设计需要合理的不可避免的局限性。需要合理解决混合交通流问题。现有信号控制系统对行人流与机动车和非机动车信号同时，容易造成交通流堵塞。
摘 要
PLC即可编程逻辑控制器它是基于微处理器，结合了各种技术发展而产生的一种新型产业控制装置。主要包括了计算机技术、通讯和自动控制技术。它凭借着构造简单、编译容易和稳定性高的特点，已经在产业过程和生产自动控制中普遍运用。正是由于众多的优点，所以它在工业生产自动化中的使用一直位居榜首，可编程逻辑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。由于PLC的内部定时器种类相当丰富，对环境有着很强的适应能力，所以对渐进式信号灯有着精确的控制，尤其对复杂路口的控制可以理想的实现。如今将PLC应用在交通系统中变得越来越频繁，可以减少车辆等待的时间，实现科学化管理。
本课题运用了三菱PLC的FX2N型可编逻辑程序控制器实现了复杂的十字路口交通的设计。在设计中非常形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用，模拟出了在复杂十字路口红绿灯闪亮及车辆通行。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:十字路口交通灯PLC
目 录
1 引言 1
1.1 现状与发展趋势 1
1.2 课题的目的和意义 3
1.3 本课题研究内容 3
2 PLC的基础 4
2.1 PLC的工作原理 4
2.2 PLC的特点 5
2.3 PLC的软件 6
2.3.1 SWOPC-FXGP/WIN-C软件功能 6
2.3.2用户程序的创建，修改，编辑，开启监控的基本步骤 6
2.4 PLC的硬件 7
2.4.1系统配置 8
2.4.2中央处理器（CPU） 8
2.4.3 存储器 9
2.4.4 输入/输出接口单元 9
2.4.5 扩展接口和通信接口 9
2.4.6 电源部分 10
2.4.7 编程设备 10
2.4.8其他部件 10
3 系统的设计 11
3.1控制要求 11
3.2控制时序 11
3.3 硬件设计 11
3.3.1 交通信号灯PLC的输入/输出点的分配表 11
3.3.2交通信号灯PLC控制硬件接线图 12
3.4软件设计 13
3.4.1交通灯的功能顺序 13
3.4.2交通信号灯PLC控制梯形图 15
3.4.3交通信号灯PLC控制的指令表 16
3.4.4 流程图 19
3.4.5交通信号灯的状态波形图 20
4结论 21
参考文献 22
致谢 23
1 引言
1.1 现状与发展趋势
PLC是以计算机技术为基础的新形产业控制装置的可编程逻辑控制器=Programmable logic Controller，在1987年的时候国外电工委员会对PLC做了以下定义公布在PLC准则草案中：可编程逻辑控制器是属于数字运算操作系统中的一种，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其计数与算术系统操作、程序存储、控制顺序变化、逻辑运算的运行等面向用户的指令，并运用模拟和数字系统I/O来控制各类机械以及工作过程。可编程逻辑控制器和相关外部设备，都以扩大功能变化的规定来作为设计的准则，使产业控制系统组成一个整体。总之，可编程逻辑控制器是将传统的继电器技术，计算机和通讯技术相融会而发展起来的一台专为产业情况使用而设计的计算机，是一种新形的控制装置。在我国及海内产业应用中，之所以它的软件按照实际控制的需要来进行编写，其硬件根据实际需要来进行配置，是因为它不只是针对于一个具体产业发明的，他是一个灵活性很高的可编程控制器。
由于微处理器的涌现出来，大规模、超大规模、集成电路技术和数据通讯技术的迅速发展，PLC其发展过程大概能够分为三个阶段。
最初被称为可编程逻辑控制器PLC。在这一点上，PLC的主要功能是通过完成完备以前控制，定时等。初期的PLC包含好学易懂、安装简单、体积小、消耗小、有故障提示及能反复运行等优点，它的性能要比一般的继电器控制装置优越。其中PLC独有的梯形图（编程言语），至今还在一直使用。
中期的PLC产物除了保留原有可编程序控制器外，硬件上在开发模块方面外，还增添了模拟量模块、远程I/O模块、各类特别功能模块。各种类型的逻辑和扩展的线圈数，更多的内存容量，还提供了一些数据寄存器，PLC限大。在软件方面，还添加了算术运算、处理数据和通信传递、诊断等功能。与16位，32位高性能微处理器，完成了多通道多处理器，通信技术来进一步提高PLC的应用。
现阶段因集成电路规模愈来愈大的迅速发展，技术水平不断提高，微处理器性价比愈来愈高,PLC的各种微处理器的质量和性能有了飞速的提高。为了提高PLC的处理速度，世界各制造商有一个逻辑芯片的各种特别发达，200制造商这一逻辑处理芯片，一般各著名品牌（美国），三菱(日本)、 三星（韩国）、AB（USA）、西门子（德国）、欧姆龙OMRON（日本）、 LG（韩国）等。
由于科技的快速兴起，目前PLC的技术一直被广泛的使用，而且还带起了原来控制检测技术日新月益的革新。当前，国内大多数城市的交通拥堵，对于城市管理压力非常大。信号灯的工作时间大多数交通违章和事故记录不准确的交通是不合理的。所以，强化交通信号灯在十字路口的设置以及实时交通安全是很重要的，这样可以有效地改进和提升现在交通路口的变化情况。随着城市的发展，科学技术也在不断升级。为了提升人们的生活水平，所以科学技术必须在各种产业中得到广泛运用。就以已经发展到第三代的PLC来说，它有高速的运算速度，实时性的控制更加有效灵活。它的体积愈来愈趁于小型化，不仅节约了成本,又节省了空间,而且更加灵活安适，所以PLC在国内外已得到了普遍的应用。
由于我的设计方案是以PLC来实现复杂的十字路口交通灯管理的控制。我采用了三菱公司推出的FX2N型PLC，该产品性能可靠、小巧玲珑、使用方便和价格便宜的特点。这是因为交通信号灯的出现，我们可以有效地控制交通秩序，减少交通事故，提高道路通畅，加强交通管理方面具有明显的效果。可是由于工业生产技术的不断发展和大众生活水平的提高，各城乡交通压力越来越高及对高速道路上的交通系统控制匮乏，无法把城乡交通管理控制到位，使得高速道路美誉充分的发挥预期作用。而在结构特征的城市高速道路，还决定限制城市高速道路交通将在交通高速公路、普通公路的耦合影响。目前城市交通运输管理和区域规划部门首要解决的问题是采用有效合理的控制方法来缓解主道，干道和匝道的拥堵状况。为了实现道路交通的有效管理，先进的交通管理的要求，科学的政府花了很大精力来提高学习的交通灯，交通信号灯控制技术与PLC的逻辑，此PLC系统能够改变实时交通灯的时段控制和时段变更和控制时间的掌控，从而改善了交通路口的畅通程度，使交通更加安全并实现简单，可以高效率的改变道路通畅率，而且系统使用成本比较低廉。由于国内外交通运输压力不断地增加，各国利用计算机控制和自动化控制技术的发展，以及交通流理论的不断发展完善，交通运输组织与优化理论、技术的不断提高，逐步实现了一批批高水准的城市交通道路控制系统。现阶段应用CPLD设计和PLC设计以及用单片机设计实现对复杂十字路口交通控制系统的方法。例如：在澳大利亚的散射系统，采用分层递阶控制结构。配备监控计算机和计算机管理控制中心，通过串行数据通信线连接。地区级计算机自动所有数据的计算机管理。操作的工作状态，信号检测器监控计算机连续监视一路EL。主控制器的面积是用来分析道路交通数据控制器发送，确定控制策略，并对每个交叉领域的实时控制。SCATS系统布局易于改动，控制计划容易变更，十分有效地反映出了网络技术的特色和优点。英国的SCOOT系统，1980年，由英国提出了动态交通控制系统来研究英国道路在TRANSYT系统上采用自适应控制的方法。SCOOT控制系统是出世的方案，是车辆信息通过各车辆检测器放置在最上游的收集，在线操作的交叉口，设置控制策略，和交叉的实时控制，并及时调整周期，控制流量分流比和相位。
我国使用和研究城市交通控制系统的落实相对于发达国家比较落后，所以我们一方面研究改进城市交通为中心的技术；另一方面，引进国外先进技术，联合开发，建立了许多新的城市道路交通控制系统。尽管结果很好，但在我国，根据条件确定道路交通系统的改进，如：主要道路和匝道，信号灯控制的设计需要合理的不可避免的局限性。需要合理解决混合交通流问题。现有信号控制系统对行人流与机动车和非机动车信号同时，容易造成交通流堵塞。
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