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ap0404214基于组态技术的plc实现交通灯控制系统本科论文.doc
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五邑大学本科毕业设计
I
AP0404214 基于组态技术的 PLC 实现交通灯控制系统
摘要
交通信号控制系统是城市交通监控指挥系统的重要组成部分,交通信号的可靠运行是
道路交通畅通的重要保证。可编程控制器(PLC)具有抗干扰能力强、可靠性高、体积小、
编程简单等特点,在自动控制系统中有着广泛的应用。本文研究的是基于欧姆龙 CQM1
型 PLC 对交通灯进行控制,充分利用了 PLC 的定时/计数、顺序控制、逻辑运算等功能,
介绍实现交通信号 PLC 控制系统的控制程序设计方法,并在组态王中对交通灯控制系统实
现仿真。在设计过程中,重点研究了可编程控制器和组态王的基本原理及应用。研究使用
PLC 的梯形图编写交通灯控制程序和组态王中提供的可视化监控画面仿真交通灯。
关键词 PLC;组态王;交通灯
五邑大学本科毕业设计
II
Abstract
Traffic Signal Control System is an important part of the urban traffic control command
system. The reliable operation of the traffic signals is an important guarantee for the fluency of
traffic flow. Programmable logic Controller (PLC) with strong anti-interference capability, high
reliability, small size, simple programming and other features,it has the widespread application
in the automatic control system. This paper is based on the CQM1-Omron PLC to control the
traffic lights, and take full advantage of the timing / counting, control the order, logical operators,
and other functions. This paper also introduces the control procedure’s design method for the
realization of PLC control system in traffic signal, as well as its imitation in King View.
Between the designs, focused study basic principles and application of the PLC and King View.
To research use the traffic light control procedure with the PLC trapezoidal chart and in King
View provides visualization monitoring picture simulation traffic light.
Key words Programmable logic Controller King View Traffic light
五邑大学本科毕业设计
III
目 录
摘要..................................................................................................................................................I
Abstract ...........................................................................................................................................II
第 1 章 绪论 ...................................................................................................................................1
1.1 课题研究的背景 ...............................................................................................................1
1.2 交通控制系统的历史、现状与前景展望 .......................................................................1
1.2.1 交通控制系统的形成 .............................................................................................1
1.2.2 传统的交通控制方法 .............................................................................................1
1.2.3 基于人工智能的交通控制方法 .............................................................................2
1.3 基于组态技术的 PLC 实现交通灯控制系统的目的意义..............................................2
1.3.1 PLC 用于交通灯控制的目的..................................................................................2
1.3.2 PLC 仿真的意义......................................................................................................3
第 2 章 可编程控制器的基础知识 ...............................................................................................4
2.1 PLC 概述............................................................................................................................4
2.1.1 PLC 的定义..............................................................................................................4
2.1.2 PLC 的特点..............................................................................................................4
2.2 可编程控制器的应用领域和发展趋势 ...........................................................................5
2.2.1 PLC 的应用领域......................................................................................................5
2.2.2 PLC 的发展阶段及发展趋势..................................................................................5
2.3 PLC 的基本构成及工作原理............................................................................................7
2.3.1 PLC 的基本构成......................................................................................................7
2.3.2 PLC 的工作原理......................................................................................................7
2.4 可编程控制器的编程语言 ................................................................................................8
2.5 本章小节 .........................................................................................................................10
第 3 章 PLC 在交通信号灯控制系统中应用.............................................................................11
3.1 控制要求 .........................................................................................................................11
3.2 I/O 地址分配....................................................................................................................12
3.3 硬件接线图 .....................................................................................................................13
3.4 编制梯形图程序 .............................................................................................................13
3.5 本章小节 .........................................................................................................................16
第 4 章 基于组态技术的 PLC 实现交通灯控制系统................................................................17
4.1 组态软件系统概述 .........................................................................................................17
4.2 组态软件的特点和功能 .................................................................................................18
4.2.1 组态软件的特点 ....................................................................................................18
4.2.2 组态软件的功能 ...................................................................................................19
五邑大学本科毕业设计
IV
4.3 组态王仿真交通灯控制系统 .........................................................................................19
4.3.1 创建仿真显示画面 ...............................................................................................19
4.3.2 定义 I/O 设备 ........................................................................................................20
4.3.3 建立数据库 ...........................................................................................................21
4.3.4 制作动画连接 .......................................................................................................22
4.3.5 运行和调试 ...........................................................................................................23
4.4 基于组态技术的 PLC 与计算机的通讯 ........................................................................23
4.4.1 设备连接 ...............................................................................................................24
4.4.2 设备配置 ...............................................................................................................24
4.4.3 系统运行 ...............................................................................................................26
4.5 本章小节 .........................................................................................................................26
结论 ...............................................................................................................................................27
参考文献 .......................................................................................................................................28
致谢 ...............................................................................................................................................29
五邑大学本科毕业设计
1
第 1 章 绪论
1.1 课题研究的背景
交通是城市经济活动的命脉,对城市经济的发展、人民生活水平的提高起着十分重要
的作用。然而,随着机动车辆的迅速增加,城市道路通行能力与使用者需求之间的矛盾日
益突出,城市交通问题严重地困扰着世界各国的大中城市。
我国在今后的几十年内,将是城市化发展的最快时期,城市无论是在总体数量上还是
在个体规模上都将成倍增长,致使城市交通运输系统面临着更加严峻的问题。这主要表现
在两个方面:一是交通需求与供给的矛盾更加突出;二是由于城市的郊区化发展和旧城区
城市用地结构剧烈变动,使得路网交通状态更加复杂和不稳定。这些问题都是交通运输系
统规划和交通管理及控制所要解决的难题。并且,随着城市的不断发展还会有许多新的问
题出现。
1.2 交通控制系统的历史、现状与前景展望
1.2.1 交通控制系统的形成
在平面交叉口,为了把可能发生冲突的车流从时空上分离,必须通过交通信号对交通
流进行有效的引导和调度。1868 年,英国伦敦安装了世界上第一组交通信号灯。1914 年
以及稍晚一些时间,美国的一些城市也出现了交通信号灯。1963 年,加拿大多伦多市建立
了一套由 IBM650 型计算机控制的交通信号协调控制系统,这标志着交通信号控制技术进
入了一个新的发展时期。该系统第一次把计算机技术用于交通控制,大大提高了控制系统
的性能和水平。在此之后,美国、英国、澳大利亚、法国、日本等国家相继建成以计算机
为核心的区域交通控制系统。由于交通控制系统具有较强的非线性、模糊性和不确定性,
而且具有多信息来源、多传感器的特点,对交通控制方法的研究也就自然成为该领域的热
点。
1.2.2 传统的交通控制方法
传统的交通控制方法主要包括定时控制、多时段控制、感应或半感应控制、绿波带控
制和区域静态控制。定时控制的基础实际上是韦伯斯特(Webster)车辆延误公式,由此公式
可得到最佳周期的近似值。多时段控制实际上是一种分段定时控制。通常,城市居民的出
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