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基于PLC的交通灯的设计

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  摘要:实现交通灯的控制方法很多,传统的方法实现都存在一个共同的问题,就是工作的可靠性、稳定性和抗干扰能力有限。而PLC是专为在工业环境下应用而设计的,其工作的可靠性非常高,具有很强的抗干扰能力,能在很恶劣的环境下长期连续可靠地工作,平均无故障时间长,故障修复时间短。本文主要介绍如何用PLC实现交通灯的控制,说明了其设计方法,解释了程序的工作原理。
  关键词:PLC 交通灯 时序分析
  
  随着社会的发展和进步,上路的车辆越来越多。而道路建设却往往跟不上城市发展的速度,因此城市交通的问题日益突出在这个时候,道路交通灯的正常运行以及合理的功能就是交通畅通的重要保证PLC编程简单,易维护,可以随着不同场合的需要灵活改变程序以实现不同的功能需求,且可靠性高,性价比较好。
  一、PLC的结构及各部分的作用
  可编程控制器的结构多种多样,但其组成的一般原理基本相同,都是以微处理器为核心的结构。通常由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几个部分组成。
  1.中央处理单元(CPU)
  CPU作为整个PLC的核心,起着总指挥的作用。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。
  2.存储器(RAM、ROM)
  存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器;存放应用软件的存储器称为用户程序存储器;存放工作数据的存储器称为数据存储器。
  3.输入输出单元(I/O单元)
  I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。
  4.电源
  5.编程器
  二、PLC的工作原理
  PLC采用循环扫描的工作方式,在PLC中用户程序按先后顺序存放,CPU从第一条指令开始执行程序,直到遇到结束符后又返回第一条,如此周而复始不断循环。
  1.输入处理
  输入处理也叫输入采样。在此阶段,顺序读入所有输入端子的通端状态,并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。接着进入程序执行阶段。
  2.程序执行
  根据PLC梯形图程序扫描原则,按先左后右先上后下的步序,逐句扫描,执行程序。对每个器件来说,器件映象寄存器中所寄存的内容,会随着程序执行过程而变化。
  3.输出处理
  程序执行完毕后,将输出映象寄存器,即器件映象寄存器中的Y寄存器的状态,在输出处理阶段转存到输出锁存器,通过隔离电路,驱动功率放大电路,使输出端子向外界输出控制信号,驱动外部负载。
  三、交通信号控制系统
  1.控制要求
  信号灯受启动及停止按钮的控制,当按下启动按钮时,信号灯系统开始工作,并周而复始地循环工作,当按下停止按钮时,系统将停止在初始状态,所有信号灯都熄灭。
  2.控制规律
  系统启动以后,南北红灯全亮35s,同时东西方向绿灯亮20s,东西左转弯红灯亮;2、东西红灯亮20s之后开始闪烁,灭0.5s,亮0.5s,闪亮3s;3、东西方向绿灯闪亮3s后变成黄灯亮,维持2s;4、东西方向黄灯亮2s后变成红灯亮,同时东西左转弯绿灯亮,维持10s;5、东西左转弯绿灯亮10s后变成红灯亮。至此东西方向全是红灯亮,维持40s;同时南北方向控制红灯灭,绿灯亮,维持20s,南北左转弯继续红灯亮;6、南北方向绿灯亮20s后开始闪烁,周期1秒,灭0.5s,亮0.5s,闪亮3s;7、南北方向绿灯闪亮3s后变成黄灯亮,维持2s;8、南北方向黄灯亮2s后变成红灯亮,同时南北左转弯绿灯亮,维持10s;9、南北左转弯绿灯亮10s后变成红灯亮,至此东西方向全是红灯亮,同时东西方向控制红灯灭,绿灯亮,东西左转弯继续亮;10、按上述步骤循环,实现交通灯控制。
  
  四、结语
  该系统的设计实现了可编程序控制器(PLC)对十字路口交通控制,充分体现了PLC交通灯的简单易行,并且工作可靠、稳定性好和抗干扰能力强。


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