基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统

基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统（精选6篇）

基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统 篇1

基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统

根据十字路口交通灯的控制要求,采用PLC设计实现正常交通的时序控制.通过传感器完成对交通异常状况的.智能判别及处理.在系统的设计中,主要使用了PLC可编程序控制器和传感器相结合的一种智能控制方法,使用压轴式传感器采集车辆脉冲.用PLC高速计数嚣对脉冲进行计数.根据取得的数据运用一定的智能控制原则自动调节红绿灯的时间长度.最大限度地减少车辆滞留现象,较好地解决了车流量不均衡、不稳定问题.理论结果表明.该系统设计方案可以达到预期目标.

作 者：金秀慧 JIN Xiu-hui  作者单位：德州学院机电工程系,山东,德州,253023 刊 名：农业装备与车辆工程 英文刊名：AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERING 年，卷(期)： “”(5) 分类号：U491.5+1 关键词：可缟程控制器   交通灯   智能控制系统  

基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统 篇2

关键词：PLC,十字路口,交通灯,智能控制,自适应控制

1 引言

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需要解决的重要问题之一。目前在我国, 十字路口交通灯的控制仍然是采用定时控制模式, 即事先经过车辆流量的调查, 运用统计的方法将两个方向的红绿灯的延时预先设置好。然而, 实际上车辆流量的变化是不确定的, 往往是即使绿灯方向几乎没有什么车辆, 仍然要等候一个较长的绿灯时间, 而红灯方向的车辆却排着长队等候通过。

本文所设计的系统除了有定时控制模式外, 还有自适应控制模式。自适应控制模式采用“规模分档”的绿灯时长智能控制原则, 即:根据车辆传感器输入到PLC的信号, 判断东、西及南、北方向的车辆数, 把东、西方向两者中车辆最大值及南、北方向两者中车辆最大值按数量规模进行分档, 相应的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档。这样就可以实现按车流量规模设定绿灯时长, 达到最大限度的有车放行, 减少十字路口的车辆滞留, 缓解交通拥挤。

可编程控制器 (PLC) 是一种专为工业控制而设计的计算机, 具有结构简单, 抗干扰强, 可靠性高, 灵活通用, 易于编程等优点, 已成为一种广泛使用的工业控制器, 是快速, 可靠, 经济地构建控制系统的重要设备。本文使用PLC构建交通灯自适应控制系统。

2 系统控制方案

本系统采用如图1所示的十字路口状况图。工作模式分为定时控制模式和自适应控制模式。

2.1 定时控制模式

当启动定时控制模式时, 十字路口的车道东西、南北方向信号灯按表1设定的时间周期地工作。

对于不太大的路口, 红绿灯每30S切换一次比较恰合。当然, 根据十字路口具体情况, 可调整上述红绿灯的设定时间 (图1) 。

2.2 自适应控制模式

当启动自适应控制模式时, 车道东西方向和南北方向的绿灯延时时间由两个方向的车流量来决定。本系统中, 车流量分成三档, 分别是:少车 (10辆以下) , 适中 (10辆~18辆) , 多车 (18辆以上) 。由于十字路口的交通灯东西方向的车辆都是同时停止, 同时通行的, 南北方向也是这样, 所以上述分档中车辆数目是指实时检测到的东、西方向中车辆较多一方的车辆值或南、北方向中车辆较多一方的车辆值。相应的东西方向与南北方向的绿灯时长也分为三档:短时 (10辆以下) , 中时 (10辆到18辆) , 长时 (18辆以上) 。

短时通车:通行方向通行时间为20S, 其中绿灯亮15S→绿灯闪烁2S→黄灯亮3S;非通行方向红灯亮20S。

中时通车:通行方向通行时间为30S, 其中绿灯亮25S→绿灯闪烁2S→黄灯亮3S。非通行方向红灯亮30S。

长时通车:通行方向通行时间为45S, 其中绿灯亮40S→绿灯闪烁2S→黄灯亮3S。非通行方向红灯亮45S。

为了让通过十字路口的司机清楚信号灯变化的时间, 本系统设计了信号灯工作倒计时电路。

3 系统硬件

本系统硬件由LED交通信号灯、LED数码管、车辆检测传感器、PLC及控制电路等组成。

3.1 LED交通信号灯

一个LED交通信号灯由多组发光二极管 (LED) (根据道路交通标志图形而定, 最多为22组) 并联, 每组由3~5个LED及限流电阻串联而成, 工作电压有直流12V的。

3.2 LED数码管

本系统采用七段LED数码管。东、西、南、北四个方向各采用两个七段LED数码管 (即用两位数) 同步显示同一方向红、黄、绿三色信号灯工作的倒计时, 三色信号灯工作的倒计时均用红色一个颜色显示, 即七段LED数码管为红色单色管。

3.3 车辆检测传感器

本系统采用的是电感式传感器, 其主要部件是埋设在公路下十几厘米深处的环状绝缘电线。当有高频电流通过电感时, 公路面上就会形成高频磁场。当汽车进入这一高频磁场区时, 汽车就会产生涡流损耗, 环状绝缘电线的电感开始减少。当汽车正好在该感应线圈的正上方时, 该感应线圈的电感减到最小值。当汽车离开这高频磁场区时, 该感应线圈电感逐渐复原到初始状态。由于电感变化, 该感应线圈中流动的高频电流的振幅发生变化, 因此, 在环的始端连接上检测电流振幅变化的检测器, 就可得到汽车通过的电信号[1], 该电信号可直接输入PLC。

在十字路口的四个方向斑马线附近的近端和远端各设置一个传感器, 如图2所示的E1~E8。E1与E2, E3与E4, E5与E6, E7与E8之间的距离都约为100米。近端的传感器用于记录绿灯期间通过路口的车辆数;远端的传感器用于记录红灯期间进入路口排队等候的车辆数。通常车辆的长度连同车辆间的间距平均约为5米, 那么100米长度可停放的车辆大于18辆, 能判断车流量的状况。

3.4 可编程控制器 (PLC)

本系统需接入到PLC输入端的有:2个控制按钮, 1个转换开关中的3个档位, 8个车辆检测器信号, 共13个;需由PLC输出控制的有:东西方向红、黄、绿信号灯 (共占用3个输出端) , 南北方向红、黄、绿信号灯 (共占用3个输出端) , 东、西、南、北四个方向的交通信号倒计时器 (共占用12个输出端) , 一共18个。根据上述输入、输出的统计, 再综合考虑系统以后的扩展、三菱PLC的主机、扩展单元、扩展模块的系列与型号, 交通信号灯的工况以及系统的成本, 决定选用FX2N-48MT (24点输入、24点输出) 型号的PLC。PLC的I/O分配如表2所示。

3.5 硬件电路

传感器E2、E4、E6、E8分别接入X0~X3, 分别作为PLC内部高速计数器C235~C238的输入端, 传感器E1、E3、E5、E7分别接入X4~X7, 分别控制PLC内部一般计数器C0~C3进行计数, 因为车辆出口速度一般较慢。某时刻C235中计数值减去C0中的计数值, 得到对应时刻南方100m待车区中车辆的数值x;同理, 可得到此刻北方100m待车区中车辆的数值y。根据x与y, 可判断南北方向车流量是少车、适中, 还是多车, 进而给出下一次南北方向绿灯时长。东西方向绿灯时长的给出依此类推。

晶体管输出形式的PLC输出电流较小, 如被控制的LED交通信号灯要求的驱动电流大于PLC最大输出电流, 则在PLC输出端与信号灯之间加固态继电器, 用固态继电器实现功放。为了节省输出点, 本系统中PLC的Y0~Y5每个输出点连接两个信号灯。

同样为了节省输出点, 七段LED数码管不直接接入PLC的输出端, 而是通过BCD-七段锁存/译码/驱动芯片CD4511接入, 连接电路如图3所示。由于本系统中PLC的输入端的连接及输出端与信号灯的连接较为简单, 为节约篇幅, 在此不给出连接图, 只给出了东、西、南、北四个方向倒计时器个位的连接电路图, 倒计时器十位的连接电路类似。CD4511的电源电压范围为3V~15V, 当电源电压为15V时, 输出高电平电压最小为14V左右, 源电流高达25mA, 可直接驱动中小型LED数码管;对于大功率的LED数码管, 可在CD4511与数码管之间加MC1413达林顿驱动器, 其最大驱动电流可达200mA。

在图3中, 由于CD4511具有锁存功能, 所以四片CD4511的BCD码输入端A0~A3端共同接入PLC的Y10~Y13, PLC分时通过Y10~Y13把所要显示的时间送到对应的CD4511。又由于东西方向的倒计时总是要同步的, 所以把东西方向的两片CD4511的数据锁存引脚LE共同接入Y14, 以达到这两片CD4511同时送入待显示的数字及倒计时同步;南北方向也一样。之所以东西方向分别用一片CD4511, 是考虑到CD4511的驱动能力的问题;南北方向也一样。

4 系统软件

本系统的控制软件主流程图如图4所示。限于篇幅, 其他子程序在此忽略。

5 结语

本系统能根据车辆检测器输入至PLC的信息, 自动调整十字路口红绿灯的时长, 对疏导交通流量、提高道路通行能力会有明显的效果。与其他交通灯智能控制系统相比, 本系统的优点为: (1) 智能控制方案更简单, 易于编程; (2) 具有交通信号倒计时功能; (3) 硬件电路设计更合理, 特别是倒计时电路的设计, 既满足了LED数码管工作的要求, 又最大限度地节约了PLC的输出点, 有利于降低系统成本。

参考文献

[1]黄继昌等.传感器工作原理及应用实例.北京:人民邮电出版社, 1998.

[2]张万忠等.电器与PLC控制技术.北京:化学工业出版社, 2007.

[3]洪清辉等.基于PLC的交通智能控制.漳州师范学院报, 2005 (3) :66-70.

[4]周名帧等.基于PLC控制的交通信号灯系统设计.广东交通职业技术学院学报, 2005, 4 (2) :61-63.

[5]左熹灯.一种基于PLC的LED交通信号灯自动检测系统.灯与照明, 2007, 31 (4) :7-9, 3 6.

基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统 篇3

【关键词】PLC；自动控制；梯形图；交通灯控制系统

1.十字路口交通灯模拟控制的具体设计

1.1系统的控制要求

交通信号灯由红、绿、黄三种颜色组成。禁止通行用红色表示，准许通行用绿色用表示，警示黄色用表示。交通信号灯用于城市道路的十字路口，通过到达同一十字路口的交通车辆和市民行人发出停止或前进的指令，十字路口的通行能力得到了提高，畅通和安全得到了有效的保障。

该系统现场示意图如图1所示，南北和东西每个方向各有红、绿、黄三种颜色的信号灯，为了能够提高通行安全性，要求实现以下三点功能：

（1）该系统要有一个启动开关，启动开关闭合时，该系统开始运行，且先南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮。启动开关断开时，所有方向的灯全部熄灭。

（2）如果南北方向允许通行，要求南北方向红灯点亮并且维持25秒，同时东西方向绿灯也点亮并维持20秒，绿灯亮20秒之后东西绿灯连续闪亮，3秒之后熄灭，东西方向绿灯闪亮的同时，东西方向黄灯点亮， 2秒之后黄灯熄灭，东西方向红灯亮，此时，南北方向红灯熄灭，绿灯点亮。同样，如果南北向允许通行，东西方向红灯点亮并维持30秒，南北方向绿灯也点亮， 25秒之后，绿灯连续闪亮，3秒后熄灭。南北方向绿灯闪亮的同时，南北方向黄灯点亮， 2秒之后后熄灭，此时，南北方向红灯点亮，东西方向绿灯点亮。如此循环工作。

图1 交通灯现场示意图 图2 交通灯控制流程图

（3）南北方向绿灯点亮时，东西方向绿灯不能点亮。如果两个方向的绿灯同时点亮，系统自动发出报警信号。

1.2 交通灯控制流程图

根据交通灯控制系统控制要求可知，该系统控制流程图如图2所示。

1.3 输入/输出（I/O）端口分配

根据对交通灯系统控制要求分析，启动开关信号为系统的输入；东西方向、南北方向红、黄、绿三组灯和警示灯为系统的输出。由此可知，该系统输入/输出（I/O）分配如表1所示。

表1 交通灯系统I/O分配表

1.4 PLC的外部接线图

由交通灯系统的输入/输出（I/O）端口分配表可知，PLC的外部接线图如图1-3所示。

图3 PLC外部接线图 图4 交通灯模拟控制时序图

2.PLC控制程序设计

2.1系统工作的时序图

由系统的控制要求可知，十字路口交通灯工作的时序图如图4所示。

2.2 梯形图程序的设计

根据对交通信号灯的控制要求、PLC控制系统的I/O分配的定义以及PLC的编程方法和原则，可对PLC进行控制程序的设计，其梯形图如图5所示。

图5 交通灯控制梯形图

3.程序的运行和调试

（1）将梯形图程序输入到计算机。

（2）按图3所示连接好PLC的输入与输出端，检查PLC与计算机是否连接好。

（3）按下启动按钮，观察各个方向、各种颜色信号灯是否和控制要求相一致。

（4）如果观察结果和控制要求不一致，重新检查线路连接是否正确，重新检查程序设计是否合理，并对程序中不合理的地方及时修正，直至运行结果和控制要求一致。 [科]

【参考文献】

[1]瞿彩萍.PLC应用技术（三菱）.北京：中国劳动社会保障出版社，2006：132-139.

[2]PLC与变频器技能实训.北京：高等教育出版社，2011，7：124-136.

基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统 篇4

毕业设计(论文)开题报告

课题名称： 十字路口交通信号灯控制系统设计 学生姓名： 孔森 学 号： 2009082362 学 院： 信息科学与技术学院 专业年级： 电子信息工程09级（1）班 指导教师： 裘祖旗 职 称： 副教授

完成日期： 二○一三年一月八日

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文 献 综 述

前言

交通是当今世界上一大热门课题，也是世界上多发性灾害中发生频率较高的一种灾害，它给人们带来便捷服务同时，也威胁着人们的生命安全，是世界各国人民所面临的一个共同的问题。随着社会的日益进步，人民的生活质量也有很大的提高，人们出行的安全问题也成了重要话题。因此，如何防止交通事故，保护人们的出行安全，减少伤亡，已成了当今至关重要的问题，而十字路口是交通事故最多发生的地点。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。因此本课题设计基于stc-89c52的十字路口交通灯控制器，以使城市交通安全畅通。

正文

1.国内外对十字路口交通信号灯的研究现状及存在问题 1.1 国外研究现状

早在1850年，城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的关注。世界上第一台交通自动信号灯的诞生，拉开了城市交通控制的序幕，1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德·哈设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。后来在信号灯的中心装上煤气灯罩，它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。不幸的是只面世23天的煤气灯突然爆炸自灭，使一位正在值勤的警察也因此断送了性命，这一次的煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪。1914年及稍晚一些时候，美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯，它们采用电力驱动，与现在意义上的信号灯已经相差无几。1926年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯，这是城市交通自动控制的起点。

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20世纪30年代初，美国最早开始用车辆感应式信号控制器，之后是英国，当时使用的车辆检测器是气动橡皮管检测器。车辆感应控制器的特点是它能根据检测器测量的交通流量来调整绿灯时间的长短，使绿灯时间更有效地被利用，减少车辆在交叉口的时间延误，比定时控制方式有更大的灵活性。车辆感应控制的这一特点刺激了车辆检测器技术的发展。继气动橡皮管式检测器之后，雷达、超声波、光电、地磁、电磁、微波、红外以及环形线圈等检测器相继问世。

当前世界广泛使用的最具代表性却有实施的城市道路交通信号控制系统有英国的TRANSYT与SCOOTS交通控制系统和澳大利亚的SCATS系统。在信号机的发展过程中，自适应理论一直受到各研究机构的欢迎，比如上面所说的SCOOTS与SCATS系统。最近几年，国外仍偏向与引进自适应理论来对交通控制系统进行研究，特别是美国有十几个大学或研制机构正在研制自适应交通信号控制系统，具有代表性的有美国亚利桑那大学研制的RHODES.1.2 国内研究现状

我国交通领域的发展起步比较晚，基本是从新中国建国之后，随着各方面的条件的成熟以及社会发展的要求，才建立及健全的交通系统。城市交通是一个高度综合而又复杂的问题，必须从政策，机构，体制，管理，收费价格，基础设施和投资各个方面同时入手解决。我国城市经济和社会告诉发展使得社会对交通的需求急剧增加，也对此提出了严峻的挑战。

目前国内设计交通灯的方案有很多，有应用CPLD设计实现交通信号灯控制器方法；有应用PLC实现对交通灯控制系统的设计；有应用单片机实现对交通信号灯设计的方法。交通灯一般设在十字路门，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：1．两车道的车辆轮流放行时间相同，在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些；另一车道为副干道，车辆较少，放行时间应该短些。2．两条干道的红绿时间不能随时间的改变而修改。

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1.3 存在问题

我国是一个文明古国，许多城市已有上千年的历史，城市布局和道路结构是在漫长的历史进程中逐步形成的，近几年虽然作了些改建和扩建，但毕竟还难以冲破原来的基本格局。

目前我国城市道路普遍存在以下三个弊端：①路网密度低；②交通干道少；③路口平面交叉。

道路状况与车辆状况的综合作用形成了我国城市交通的特殊性，主要有以下表现：

城市路网稀，干道少，间距大，市区人口稠密，出行需求集中，迫使车辆集中于少数干道上行驶。尤其是一些中小城市，干道特征更为明显，往往只有一两条干道贯穿全市，而其他支路上交通量极小。从流量变化情况来看，除外围过境干道外，都是有一定规律的，高峰小时基本上都集中在几个时段内。

我国城市机动车车种繁杂，从50年代的老式车到80年代的新型车，从大货车到小轿车都在一个平面上行驶，不少城市拖拉机还是一种主要运输工具，前面一辆旧车挡道，尾随的新型车只能跟着爬行，过交叉口时经常出现启动慢的车挡住启动快的车，严重影响了人们的生活节奏和出行效率。1.4 发展前景

综合分析国内外先进的城市交通控制系统，结合我国城市道路及交通的实际情况，同时也对今后城市交通与道路建设的发展的前瞻性考量，我国道路智能交通控制系统的发展模式应具有如下功能：

（1）多模式化。首先从系统结构上吸收集中式SCOOT、分布式SCAT等智能交通系统的长处，在控制范围内各个区域采用灵活可转换的系统结构，使系统结构根据交通流的区域变化而改变。此外，充分根据不同地区实时交通情况，对路口能力最大、延迟时间最短等作为遴选不同系统的参考标准。

（2）智能化。随着信息技术的高度发展，作为道路交通控制系统所承担

信息科学与技术学院本科生毕业设计（论文）文献综述 的工作不仅仅是对交通流的引导，更承担了诸如为车辆提供道路交通信息的职能，利用对车辆的GPS 诱导，使道路通行更加顺畅。

（3）最优化。随着计算机技术和优化理论的发展，模型算法的求解和交通模型的建立就有可能获得最优解并建立最佳模型。当我们建立整个交通路网的动态交通分配模型和整体优化模型并求最优解，从而达到对路口的控制参数进行调整进而实现某个地域范围内对交通流进行动态协调控制就成为可行。

（4）规整化。任何控制系统都是立足于具体的道路和交通条件，所以采用道路的方法和疏导交通流的方法对控制系统会有很大的参考作用。我国在建立完整的道路交通控制系统之前，必须针对道路状况和交通流做出若干种交通疏导预案和道路使用预案，从而使交通和道路更加规整。

（5）通用性和模块化。根据计算科学的发展，我国在制定和实施智能交通控制系统时必须在硬件设计和软件编程上采用通用化和模块化，有利于将来的逐步升级和换代。1.5 stc89-c52单片机：

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，2个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。其工作参数为：

（1）6 时钟/机器周期和12 时钟/机器周期可以任意 选择。

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（2）工作电压：5.5V～3.3V。

（3）工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz。

（4）用户应用程序空间为8K字节。

（5）片上集成512字节RAM。

（6）通用I/O 口（32 个），复位后为：P0/P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉，P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。

（7）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。

（8）具有EEPROM功能。

（9）具有看门狗功能。

（10）共3 个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2。

(11)外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。

(12)通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。(13)工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）。(14)PDIP封装。

结论

城市交通是一个高度综合而又复杂的问题，必须从政策、机构、体制、管理、收费价格、基础设施建设和投资各个方面同时入手解决。我国城市经济和社会的高速发展使得社会对交通的需求急剧增加，也对此提出了严峻的挑战。要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。本文在对目前交通控制进行深入分析的基础上，运用使用stc89-c52单片机作为中央控制器，STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为

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众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。编程语言采用单片机c语言设计主要功能，时间采用两位七段共阴数码管来显示，采用发光二极管来模拟交通灯信号。

参考文献：

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基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统 篇5

单路口交通灯的控制与显示电路仿真设计

在Proteus环境下进行了单路交通信号显示与控制电路的模块化设计,使用译码电路完成了单片机选择与控制电路的.设计.在MPlab环境下进行了PIC16F877单片机的编程,并通过2种软件的联合仿真分析,完成了单路口交通灯的控制与显示电路.

作 者：赵慧勇 罗永革 刘珂路 Zhao Huiyong Luo Yongge Liu Kelu  作者单位：湖北汽车工业学院,汽车工程系,湖北,十堰,44 刊 名：湖北汽车工业学院学报 英文刊名：JOURNAL OF HUBEI AUTOMOTIVE INDUSTRIES INSTITUTE 年，卷(期)： 24(1) 分类号：U463.33 关键词：单路交通信号显示   单片机选择控制   仿真  

基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统 篇6

电气工程及自动化

基于PLC的电梯控制系统设计

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

1.本课题的研究背景及意义

（1）题目背景：随着城市建设的不断发展，楼群建筑不断增多，电梯在当今社会的生活中有着广泛的应用。电梯作为楼群建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，大部分电梯控制系统都采用随机逻辑方式控制。传统的电梯运行逻辑控制系统采用继电器逻辑控制线路。这种控制线路，存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。从技术上发展来看，这种系统将逐渐被淘汰。如何解决电梯的可靠性、维护方便等问题已成为全社会关注的焦点和大众的迫切心声。

（2）题目研究的意义：目前，由可编程序控制器和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，已成为电梯控制的发展方向，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现。

可编程控制系统是专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出控制各种类型的机械设备或生产过程。通过可编程控制器可以实现由继电器实现的逻辑控制功能，而且最主要的是可编程控制器的“可编程”功能，使得当改变电梯的控制功能时，只要更改程序即可，而不需要像继电器控制系统那样改变硬件和接线。

2．国内外电梯的情况

当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。

世界上有名的几家电梯公司，诸如:美国奥梯斯公司、瑞士讯达公司、日本三菱和日立公司、芬兰科恩等，其电梯的产量已占世界市场的51%。其中，奥梯斯公司和三菱公司是世界上最大的电梯生产企业。

目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成为电梯家族中新的组成部分。

电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上己经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量、在国外，己“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队和维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此，可以说乘坐电梯更安全。美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是:乘电梯比走楼梯安全5倍。据资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。

解放前，我国只有2000台电梯，几乎没有电梯生产企业。解放后，随着我国经济建设的发展，电梯企业应运而生。我国的电梯企业由60年代开始起步，到了70年代己初具规模。

改革开放以来，我国电梯的需求量急剧上升。在我国通过引进国际电梯标准以及发达国家的先进产品和技术，产生了一支以中外合资企业为主体的外向型企业队伍。如中国迅达公司、天津奥梯斯公司、上海三菱公司、苏州迅达公司和广州电梯工业公司等企业，就是通过合资和补偿贸易方式，引进发达国家的先进管理和技术，不断改善现有产品结构和管理体制，使企业素质和产品质量都提高到了一个新水平，推出一代电梯新产品。

目前，交流调压调速电梯技术已趋成熟，一些企业都有成功的产品。微机控制电梯是电梯技术的方向，一些生产企业与科研单位相结合，相继推出了微机控制的电梯新机型，使控制功能得到增强，电梯的性能得到改善，明显提高了可靠性。除了合资企业外，也有其他厂家开发出了变频调速电梯新产品。另外，用可编程序控制器取代继电器控制系统的机型对单梯进行控制还是有前途的。有些生产企业开发了紧急供电装置、放火厅们、地震控制、自检测以及语言合成等电梯新功能;对机械系统采用了新结构、新材料、新技术和新工艺。总之，与国外先进技术水平相比，虽然还存在一定差距，但国内电梯技术正以迅猛的发展速度赶超世界先进水平。

近年来，为保证电梯最终质量，在建立全国性完整的电梯管理法规、落实检查机构、壮大安装调试队伍、组建维修保养网络和提高相关人员技术素质等方面，正在进行着一系列实质性的工作。我国电梯行业，正在走向法规化，加速步入世界先进行列。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

(1)查找相关资料，了解国内外电梯控制系统的发展状况，熟悉现有电梯控制系统的发展方向。

(2)

阐述电梯的结构和可编程控制器的结构，了解PLC在电梯领域应用的优势及其硬件组成。

(3)对电梯的硬件设计。

(4)对电梯PLC控制原理进行分析。

(5)对电梯的软件设计。

这里我主要应用PLC原理对电梯的指层控制模块、轿内指令和厅外召唤登记与消号模块、电梯的选层和定向模块、电梯运行控制模块等进行设计。

三、研究步骤、方法及措施：

步骤及方法：

(1)了解现行电梯的结构和可编程控制器的结构。

(2)分析相关的PLC改造。

(3)基于PLC的电梯控制系统的设计。

(4)分析效果。

(5)得出结论。

措施：图书馆查找相关的书籍、期刊、杂志等，通过上网寻找相关的一些资料，查看当代对该技术的研究成果和最新的动态。然后通过对这些资料的学习和研究进一步的熟悉和理解设计所需的相关知识。在设计过程中及时与指导老师探讨，对不了解的问题及时向老师请教。

四、参考文献：

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