内容发布更新时间 : 2025/1/6 15:58:12星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

中北大学可编程控制器课程设计说明书

1 引言

当今，红绿灯（红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”）安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。

随着社会的发展，人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC 的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC把东西方向或南北方向的车辆按数量规模进行分档，相应给定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给定绿灯时长，达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高了交通控制系统的效率。

近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入。同时带动传统控制检测日新月益更新。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设

备。专家认为可编程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。 PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富。可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中，同时PLC本身还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在实时检测和自动控制的PLC应用系统中，PLC往往是作为一个核心部件来使用，仅PLC方面知识是不够的。还应根据具体硬件结构以及针对具体应用对象特点的软件结合加以完善。十分形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用。 1.1 设计任务与要求

1、在十字路口，要求东西方向和南北方向各通行35s，并周而复始。

2、在南北方向通行时，东西方向的红灯亮35s，而南北方向的绿灯先亮30s后再闪3s后黄灯亮2s。

3、在东西方向通行时，南北方向的红灯亮35s,而东西方向的绿灯先亮30s后再闪3s后黄灯亮2s.

4、要求只用一个控制开关对系统进行启停控制。

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1.1.1 实用价值与理论意义

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。 1.2 所用的方法及其优缺点

电气控制技术是随着科学技术发展，生产工艺不断提出新的要求而不断发展的。随着电力拖动方式的演变与发展，电力控制的控制方式也由手动控制向自动控制方向发展．而在电气控制技术的发展所经历的三个发展阶段中PLC又因其自身的特点成为自动控制中应用最广泛的控制装置，本文就是针对PL C控制十字路口交通灯所做的研究，PLC相对于继电接触器系统有以下优势： 1、功能强，性能价格比高

2、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 3、可靠性高，抗干扰能力强

4、系统的设计、安装、调试工作量少 5、体积小、编程简单、能耗低 6、维修工作量少，维修方便

当然PLC控制也有自身的缺点：在控制简单的装置时由于PLC没有接触器控制系统有成本优势，而且所以至今仍是机床和其他许多机械设备广泛使用的基本电气控制方式。

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2 可编程控制器( PLC )

2.1 什么是可编程控制器( PLC )

可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）, PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装

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置。PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。可编程控制器由内部CPU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成。

作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。

“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。” 2.1.1 可编程序控制器的发展历史

1968年，美国通用汽车公司（GM）根据市场形势与生产发展的需要，提出了“多品种、小批量、不断翻新汽车品牌型号”的战略。要实现这个战略决策，依靠原有的工业控制装置显然不行，而必须有一种新的工业控制装置，它可以随着生产品种的改变，灵活方便地改变控制方案以满足对控制的不同要求。1969年，著名的美国数字设备公司（DEC）根据GM的功能要求，研制出了这种新的工业控制装置，并在GM公司的一条汽车自动化生产线上首次运行取得成功。根据这种新型工业控制装置可以通过编程改变控制方案这一特点，以及专门用于逻辑控制的情况，称这种新的工业控制装置为可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。

从1968年到现在，PLC经历了四次换代：第一代PLC大多用一位机开发，用磁芯存储器存储，只有逻辑控制功能。在第二代PLC产品中换成了8位微处理器及半导体存储器，PLC产品开始系列化。第三代PLC产品随着高性能微处理器及位片式CPU在PLC中大量使用，PLC的处理速度大大提高，从而促使它向多功能及联网通信方向发展。第四代PLC产品不仅全面使用16位、32位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，RISC（Reduced

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