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基于PLC的交通信号灯控制设计.docx
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2007 级电气工程及其自动化学士论文
1
基于 PLC 的交通信号灯控制设计
摘要:PLC 是以微处理器为根底,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术开展而
来的一种新型工业控制装置。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。由于 PLC 具有对使用环境适应性强的特性,同时
其内部定制器资源十分丰富,可对目前普遍使用的信号灯进行精准控制,特别对多岔
路口的控制可以方便的实现。本文以单个十字路口交通灯为例,用 PLC 实现单个十字
路口交通信号灯控制的方法。
关键词:交通灯; 自动控制; PLC
Traffic Signal Light Controlling Based On PLC
Abstract: Taking a microprocessor as a foundation, the programmable controller is one new industry
controller device synthesized with the computer technology, the automatic control technology and the
communication technological. It has simply structure, conveniently program and high reliability, and
widely uses in industry process and in automatic position control. Because PLC has a strong characteristic
adapting to environment and simultaneously it’s internal timer resources are extremely rich, the signal
lights which is universally used on the present have been controlled accurately, specially to the multi-road
fork control. This passage introduces single crossroads traffic lights control methods for example to
achieving the methods of controlling single crossroads traffic light based on PLC.
Keywords: traffic light; automatic control; PLC
2007 级电气工程及其自动化学士论文
2
1.PLC 的概述
1.1 PLC 的产生及开展
在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并
按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功
能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968 年美国 GM〔通用汽车〕公司提出取代继
电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控
制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称
Programmable Controller〔PC〕。但是为了防止与个人计算机〔Personal Computer〕
的简称混淆,所以将可编程控制器简称 PLC。
这种新型的工业控制装置以其简单易懂,操作方便,可行性高,通用灵活,体积
小,使用寿命长等一系列优点,很快地在美国其他工业领域推广应用。到 1971 年,已
经成功地应用于食品,饮料,冶金,造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现,也
受到了世界其他国家的高度重视。1971 日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了
日本第一台 PLC。1973 年,西欧国家也研制出它们的第一台 PLC。我国 PLC 从 1974 年
开始研制,于 1977 年开始工业应用。
1.2 PLC 的结构
PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构根本上与微型计算机从结构
上分,PLC 分为固定式和组合式〔模块式〕两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O 板、显
示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU
模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规那么组合配
置。
接受 驱动
现场信号 受控元件
图 1 PLC 的根本结构框图
输
入
接
口
部
件
中央处理单元
CPU 板
电 源 部 件
接
口
部
件
输
出
2007 级电气工程及其自动化学士论文
3
PLC 的定义
可编程控制器,简称 PLC〔Programmable logic Controller〕,是指以计算机技术为
根 底 的 新 型 工 业 控 制 装 置 。 在 1987 年 国 际 电 工 委 员 会 〔 International Electrical
Committee〕公布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义:“PLC 是一种专门为在工
业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用
来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并
能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有
关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原那么
而设计。〞
1.4 PLC 的工作原理
1〕输入采样阶段,在此阶段,顺序读入所有输入缎子通断状态,并将读入的信息
存入内存,接着进入程序执行阶段,在程序执行时,即使输入信号发生变化,内存中
输入信息也不变化,只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息。
2〕 程序执行阶段:PLC 对用户程序扫描。
3〕输出刷新阶段:当所有指令执行完毕通过隔离电路,驱动功率放大器,电路是
输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载。
1.5 PLC 的应用
目前,PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽
车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类。
1 开关量的逻辑控制
这是 PLC 最根本、最广泛的应用领域,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、
顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、
印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
2 模拟量控制
在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度
等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量〔Analog〕和数字
量〔Digital〕之间的 A/D 转换及 D/A 转换。PLC 厂家都生产配套的 A/D 和 D/A 转换模
块,使可编程控制器用于模拟量控制。
3 运动控制
PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开
关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专业的控制模块。如可驱动
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