T字型路口交通灯PLC控制系统设计.pdf

应 用 DOh 1 0 ． 3 9 6 9／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 2 ． 0 8 ． 0 5 4 T字型路 I l 交通灯 P L C控制系统设计 冯细香 广东省国防科技高级技校 ，广东广州 5 1 0 5 1 5 摘要 主要阐述 T 字 行路 口交通信号灯 P L C控制系统 的设计 。P L C控制系统是用计 算机代替继 电器控制盘 ，用程序代替硬 件接 线 ，且输入／ 输 出电平与外部装置直接连接 ，是一项先进 的应用技术 。 关键词 交通信号灯 ；P L C；控制系统 中图分类号 U 4 9 1 ． 5 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 99 4 9 2 2 0 1 2 0 80 1 8 3 0 4 PLC S y s t e m De s i g n f o r T P a t t e r n Cr o s s o f Tr a f f i c S i g n a l La mp FENG Xi x i a n g G u a n g d o n g N a t i o n a l D e f e n s e T e c h n o l o g y a n d A d v a n c e d Me c h a n i c S c h o o l ，G u a n g z h o u 5 1 0 5 1 5 ，C h i n a Abs t r a c t T h i s a r t i c l e ma i n l y n a r r a t e d t h e c o n t r o l s y s t e m d e s i g n b y PL C o f t h e t r a f f i c s i g n a l l a mp f o r T s h a p e d i n t e r s e c t i o n ． I n t h e c o n t r o l s y s t e m b y PI C， t h e r e l a y p a n e l i s r e p l a c e d b y t h e c o mp u t e r ， a n d t h e h a r d wa r e c o n n e c t i o n s a r e r e p l a c e d b y r o u t i n e s ． Th e i n p u t ／ o u t p u t l e v e l i s c o n n e c t e d wi t h e x t e r n a l de v i c e s d i r e c t l y ． I t i s a n a d v a n c e d a p p l i e d t e c h n o l o g y ． Ke y wo r d s t r a ffi c s i g n a l l a mp； P L C； Co n t r o l S y s t e m 0 前言 为 了适 应社会高速发展 的需要 ，提高车辆文 明行 驶秩序 ，满足环 保要求 ，提 高人 民生 活质 量 ，对道路 的交通信号控制 系统要求有 响应 快 、 可 靠性高 、体积小 、功耗 低 、接 线少 、故障 率 低 、监控操作及维护方便。能达到以上交通信 号 灯 控制要求 的控制 系统 ，最实用 、最 简单 的是 P L C控制系统 。下文介绍 T字型路 口交通信号 灯 P I C控制系统的设计 。 1 T字型路 口交通信号灯控 制的情 况介绍H 】 T 字型路口有三组信号灯，见图1 所示。北边 路 口有 1 、H L 1 、 2 ；东 边 路 口有 3 、 H L 3 、 4 ；西边路 口有 5 、HL 3 、 6 用数字 表示的是箭头形状的灯 。箭头方 向表示动力车行 驶方 向，此箭头形状 的灯 内有两个指示灯 ，一个 红色 ，一个绿 色 ，即此箭头可以是红色 ，也可 以 是绿色 。当是绿色箭头时表示箭头所指的方 向可 行驶 ，是红色箭头时则表示所指方 向不可行驶 ， H L 1 、H L 2 、H L 3 分别表示在三个方向的黄灯 ，黄 灯亮的时间为绿灯换为红灯时的过渡时间 ，其时 间为2 秒。 图1 T字型路E l 交通信号灯 2 控 制要求⋯ T字形交通信号灯控制规律见表 1 。 表 1 T字形交通信号灯控制规律 组别 灯 时间／ s 3 0 2 3 0 2 3 0 2 第 1 、 4 绿灯 北边路13 黄灯H L 1 组 1 、 4 红灯 第 2 、 6 绿灯 二 东边路口黄灯H L 2 组 2 、 6 红灯 第 3 、 5 绿灯 西边路口黄灯H L 3 组 3 、 5 红灯 收稿 日期 2 0 1 20 31 6 [二 亟二 二 I 技术 3 设计过程 3 ． 1 I ／ O分配表 见表2 表2 I ／ O分配表 分类 元 { I I C 元 件 作用 输入 S B X 0 作开_父 1 绿灯 Y 0 北向 西方向町 行驶 1 红灯 Y I 北向 西方向 不可行驶 2 绿灯 Y 2 北向东方向可行驶 2 红灯 Y 3 北向东方向不可行驶 H I I 黄灯 Y 4 北向 西和东向 西绿灯转换为红灯的过渡 3 J 绿灯 Y 5 东向北方向可 行驶 3 红灯 Y 6 东向 北方向不可行驶 输H J 4 绿灯 Y 7 东向西方向可 行驶 4 红灯 Y I O 东向 西方向不可行驶 HI 2 黄 灯 Y 北向 东 和 西向 东 绿 灯 转 换 为 红 灯 的 过 渡 5 绿 灯 Y l 2 西向北方向可行驶 5 红 灯 Y l 3 西向北方向不可行驶 f 6 绿灯 Y 1 4 西向东方向可行驶 6 红 灯 Y l 5 阿 向东方向不可行驶 H 【 3 jf Y l 6 尔 北和西向北绿灯转换为红灯的过渡 存了解 了系统T 艺要求 和控制要求后 ，首先 做I ／ 0分配，把已知 的输入信号和输 出信号分配 给P L C的指定 1 ／ 0端子I 。 3 ． 2 P L C的l ／ O接线图 见图2 I 作 天 I ／ P I C c o m 、 1 1 2 ” ‘ Y1 0 YIl V1 2 Y1{ Y1 4 Yj 5 Y1 6 c r m 串 书 串 串 串 串 串 串 串 串 串 串 l 盟 l j 1 2 】 l I I I t { j ㈣ 4 札 2 5 5 1 钟 1 1 2 3 绿 红绿红黄 绿红绿红 黄绿红 绿 红 黄 灯 灯灿 灯灯 灯灯灯 灯虾灯 灯 灯 灯 I割2 I ／ 0接线图 3 ． 3设计梯形图程序 根据控制要求 ，选择用顺序控制设计 T字型 路 口交通信号灯的系统控制 ，其步骤如下I 。 将 T字型路 口交通信号灯 系统控制分六个时 段为一个周期循环控制 ，第 0 秒～ 第 3 0 秒为第一时 段 t o 3 0 秒 ，第 3 0 秒～ 第 3 2 秒 为第二时段 f I 2 秒 ，第 3 2 秒～ 第 6 2 秒为第 -H e 段 3 0 秒 ，第 6 2 秒一 第 6 4 秒为第 四时段 t 3 2 秒 ，第 6 4 秒～ 第 9 4 秒为第五时段 h 3 0 秒 ，第 9 4 秒～ 第 9 6 秒 为 第六时段 h 2 秒 ，完成一个周期后循环 丁作 ． 第 一 时段 北 向西 f 1 绿灯 T作 Y 0 O N ； 东 向西 4 绿灯工作 Y T O N ；北 向东f 2 红灯 T 作 Y 3 - O N ；西 向东 6 红灯 T作 Yl 5 O N ； 西向北 5 红灯工作 Y1 3 O N ；东 P ] I L 3 7 3 灯j -[ 作 Y 6 O N 。 第 二 时段 北 边 路 口黄灯 H I 1 T作 Y 4 O N ；北 向东 2 红灯工作 Y 3 O N ；西向东 6 红 灯工 作 Y1 5 O N ；西 向北 f 5 红 灯 T作 Y1 3 O N ；东 向北 3 红灯工作 Y 6 O N 。 第三时段 北向西 1 红灯_T作 YI O N ；东 向西 4 红灯 工作 Y1 0 O N ；北 向东 2 绿灯工作 Y 2 O N ；西 向东 6 绿灯工作 YI 4 O N ；西向 北 5 红 灯工作 Y 1 3 O N ；东 向北 3 1 红灯 T作 Y 6 ON 。 第 四时段 北 向西f 1 红灯 工作 Y 1 O N ； 东 向西 4 红 灯_丁作 Y1 0 O N ；东边 路 口黄灯 HL 2 工作 Y1 1 O N ；西 向北 5 红灯 T作 Y1 3 O N ；东向北 3 红灯工作 Y 6 O N 。 第 五 时段 北 向西 f 1 1红灯 工作 Yl O N ； 东向西 4 红灯工作 Y1 0 O N ；西 向东 6 红灯一 r 作 Y1 5 O N ；北 向东 2 红 灯工 作 Y 3 O N ； 西向北 5 绿灯工作 Y 1 2 O N ；东向北 3 绿灯T 作 Y 5 O N 。 第 六 时段 北 向西 1 1 红灯 工作 Y 1 O N ； 东向西 4 红灯工作 Y 1 0 O N ；西向东 6 红灯 一 7 - 一 一Y1 0 一 ‘ ‘ ⋯l 0 一Y 3一 一Y l 0 一 一Y1 O 一 一 Y 3一 ， 3 0 秒 ， I 2 秒 一Y 2 一 t 2 3 0 秒 ， 2 秒 一Y 3 一 t 。 3 0 移 r 2 秒 一 Y1 5 一 一Y】 l一 一Y 3一 一 Y 1 5 一 一Yl 4 一 一Y1 5 一 一Y 6 一 一Y1 5 一 ．一Y 6． 一 - - 一Y 6 一 - 一Y 6 一 一Y 5 一 一Y 1 3 一 一Yl 3 一 一Y l _ {一 一Yl 3一 一Y 1 2一 一Y 6 一 图 3 I ／ O接线图 厂 1 1 8 4 『_ 。1 【 ． ． ． ．． ． ． ． ．． ． ． ． ．． ． ． ． ．． ． ． ． ．． ． 。 ． ． ． ．I ． ． ． ． ． 、 ． ． ． ． ． ． ． J ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 。 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． Tl 回 M 0 0 2 2 2 Y O t 绿灯 I 作 Y 7 4 绿灯 工作1 1 T O K 3 O O Y 4 H I 2 黄灯 I 作 Tl K 2 0 Y 1 1 红灯 J _作T 3 Y 1 o 4 红灯 L作 匦 J T 2 K 3 0 0 Y I 1 [ I2 2 黄灯1 ‘ 作 1 T 3 K 2 o 1 Y 3 2 红灯 1 一 作压 作 Y 1 5 O N 图4 顺序控制功能图 北 向东 f 2 红 灯 _T作 Y3 O N 西 边路 口黄灯 HL 3工 作 Y 1 6 O N 。当 Y1 6 仆{S E T S O 】 vt n 。 鲁 Y 6 3 红灯 工作 Y 1 3 5 红t l- 【 作 Y 5 3 绿灯 r 作 Y l 2 5 绿灯■ 作 T 4 K 3 0 0 Y I 6 } 12 3 黄“ 工作 T 5 K 2 0 O F F 完成一个周期 当第六时段的西边路 口黄灯 HL 3 工 作灯灭 Y1 6 O F F 完成一个周期。 顺序控制设计步骤 根据 以上步骤的顺序可画出顺序控 制功能图如图4 所示。 3 ． 4 梯形图 根 据T字型路 口交通信 号灯 的顺序 控制功能 图可画出其梯形 图 ，见图 5 所 示 。 3 ． 5 指令表 见表3 。 4使用说 明 给系统接通 电源 ，P L C在运行状态 ，接通工 图5 梯形图 表 3指令语句表 元件 指令数据 元件 指令数据 元件 指令数据 元件 指令数据 L D M 8 o o 2 K 2 0 S E T 3 2 O U T YI 2 S E T S 0 L D T 1 S T L 3 2 O U T T 4 盯L S 0 S 阴 2 2 O U T Y1 1 K 3 0 o L D X 0 S T L 2 2 OU T T 3 L D 3 “4 S E T 2 0 O U T Y l K 2 0 S E T S 4 2 S E T S 3 O O U T Y 1 0 L D T 3 L s 4 2 S E T S 4 0 s T L 3 0 S E T 3 3 O U T Y 1 6 S T L 2 0 O U T Y 3 S T L 3 3 O U T T 5 O U T Y 0 O U T Y I 5 O U T Y 3 K 2 0 OU T Y 7 L D T l O U T Y1 5 s _I L 2 2 OU T T O S E T S 3 1 L S 4 1 s T L 3 3 K 3 o 0 S T [ S 3 1 OU T Y 6 S T I _ s 4 2 L D T 0 O U T Y 2 O U T Y1 3 L D _r 5 S E T S 2 1 O U T Y1 4 L D T 3 O U T S O S T L S 2 1 O U T T 2 S E T s 4 1 R E T 0 1 jT “ ／ 4 K 3 o 0 盯 L s 4 1 E N D O U T T l L D T 2 OU T Y 5 _ - 1 州 王 王 技术 作开关 x 0 ，交通信号灯系统就能正常T作运行 。 用顺 序控 制 ，可实 现 当电源突然 停止供 电 后 ，控制系统停一 It - E 作 ，但一旦再供 电时 ，程序 可按原执行 的步骤接下去运行。 选择信号灯不能超过 1 0 0 W，否则 ，用 I I ．C的 输出接 口驱动相应 的继 电器 ，再 南继 电器驱动相 应的信 号灼 。 5 结论 综上所述 ，可编程控制器实质上是一种用程 序来控制 的开关器件 ，用可编程控制器控制交通 信号 灯 ，其优 点有线路 简单 ，结构 紧凑 ，材 料 少 ，体积小 ，重量轻 ，功耗低 ，使用简单 ，设计 安装容 易 ，维 护工作量 少 ，编程简 单容易掌 握 等 ，并较好地达到 呵靠 、安全 、灵活 、方便 、经 济等控制 目的，是各种控制系统比较理想的控制 h 毛 参考文献 [ 1 j张凤珊． 电气控制与可编程控制器 『 M]． 北京中国 轻 X ．- 业 出版 社 ， l 9 9 8 ． f 2 ]汤 自清． P L C原理及应用技 术 [ M ． 北京高等教育 出版 社 ．2 0 0 6 ． 1 3 J廖常初． P L C基础及应用 [ M]． 北京机械工业出版 社 ．2 0 l 2 ． 作 者简介 冯细香 ，女 ，1 9 7 5 年生 ，r 尔人 ，人学 本科 ， 中级。研究领域机电一体化 已发表沦义4 篇． ． 编辑 王智圣 上 接 第 1 8页 1 生产汁划 与排产 以客户订单 、库存计划和市场预测为计划来 源 ，制定企业生产计划 。以资源与产能为前提条 件 ，对 汁划进行排产。通过相应 的作业排序和作 业调度来优化车间作业计划 ，提高生产过程的作 业效率 。此模块 可以} 1 1 E R P系统下达 ，也可 以直 接于 录人生广 计划。 2 f 单管理 工单 又称生产订单 ，是一种面 向零件 的加工 说明文件。一个lT单定义 r一次加 工作业 ，包括 生产零件代码 、需求数量 、需求 13 期 、加 【 _ r 艺 路线 、加 TE E 序 、T作 中心 、工时定额等信息 。 并根据订单交期 和] 艺要求将工单下达到指定 的 生产线 3 物料管理 定 义物料的基本属性 ，记录产 品的入库 、生 产领料 、退料 、车间在制 品等物料情况。向E R P 及其他系统 ，提供库存变化信息。 4 丁艺管理 T 岂过 程设 计是产 品设计 和制造 之 问的桥 梁 ，确定产品制造过程及制造所需的制造资源、制 造时间等。它把产品的设计信息转化为制造信息。 根据一个产品的设计信息和企业生产能力，确定产 品生产加工的具体过程 、工艺要求和加 指令。 5 数据采集及设备监控管理 对生产线现场 的设备状态 监控 、数据采集 。 通过监视T件在任意时刻 的位置和状态来获取每 个零件 所经历 的加工 工序 、加工结果 的数据 记 录，以此为据 ，向用 广 1 提供每个产品组件或最终 产品的可追溯性记录。 6 设备和工具管理 对设 备从规划 、购置 、安装 、调试 、使用 、 维修直至改造 以及报废伞过程管理 。跟踪每 设 备所 承担 的任务及 任务的进展情 况等 ． ．埘 刀具 、 量 具 、夹具和辅 具等 T具进行 H 1 入库 、 具 拆 装 、报损 、维修等管理 。 3结束语 基于现代先进制造技术的车 间现场生产管 的系统集成需求 ，以及基于数控机床 、T 机器 人 、P L C控制器和 自动传送设备的设 备网络控制 技术 ，将促进制造装备 自动化 、生产过程控制智 能化与企业管理信息化 ，并深化机械加 T技 术 、 自动化技术 、信息技术的应用程度 ，有利于提高 生产效率与产 品质量 ，降低消耗 ，促进企业管理 模式 的创新 、制造技术的创新 以及企业 问协作 关 系的创新 ，从 而全面提升制造业企 业的竞 争力 智能化车间从根本上提高制造企业的效率 ，符合 世界新技术发展的方 向。 参考文献 [ 1 ]陈禹六，谢斌 ，董亚男． 计算机集成制造系统设计和 实施方法论 [ M]． 北京清华大学出版社，1 9 9 6 ． [ 2 ]贾广飞 ，杨铁 男，高雪强． C I MS 环境 下的车间 生产 管 理 系统研 究 [ J ]．制 造 业 自动 化 ，2 0 0 2 1 2 1 2 1 4 第一作者简介谢军华，男，1 9 7 5 年生，大学本科。研究 领域 制造业管理信息化。 编辑 阮毅 r r 1 ] l l 1 8 6 l 1 1 ． ． ． ． ． 。 ． ． 。 。 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ， ， ． 【，j ． ． -． ． 。 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． - 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