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十字路口交通灯系统设计及模拟

发布日期:2018-06-06   来源:《智慧工厂》3期   作者: 刘宁秋 郑雪娇   浏览次数:1594
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【摘   要】:用FXGPWIN软件,设计基于PLC的交通控制系统,设计可通过基本指令和步进指令实现,然后下载到三菱的试验箱上模拟,实现交通灯自动的维持十字路口交通,能让车和人在十字路口正常通行,以保证安全运行。

 关键词:PLC   SFC   模拟

Summary: Design the traffic control system based on PLC using FXGPWIN software. The design can be realized by basic instructions and stepping instructions. Then it can be downloaded to Mitsubishi's test box to simulate and realize the automatic maintenance of traffic lights at crossroads. Normal traffic at the crossroads to ensure safe operation.

Key words: PLC   SFC   Simulation

【中图分类号】TM743 【文献标识码】文章编号1606-5123201803-0000-00

1 引言

社会在发展,时代在进步,经济突飞猛进的同时,由于城市化进程也在不断的加快脚步,城市化规模不断膨胀,机动车这一产物成为城市生活不可或缺的代步工具,导致交通问题渐渐成为城市的通病。拥堵的交通成为消耗时间、能源以及交通事故和环境污染等问题的根源。

基于这一问题,经过实地调研,现通过PLC编写程序,设计十字路口交通灯系统,并进行模拟仿真,以达到解决这一问题的目的。交通灯的文明和发展的同时很好的解决了和保障了交通的有序性和安全性。

2 系统控制要求

十字路口交通灯控制的通行规则是根据实际情况模拟设计的方案,本次设计的具体情况是:按下启动按钮东西的绿灯亮10s,同时南北的红灯亮15s,东西绿灯之后紧接着是东西黄灯亮5s15s之后就开始转换,南北的绿灯亮10s,同时东西的红灯亮15s,南北绿灯 之后紧接着南北的黄灯亮5s,如此循环以达到交通灯控制十字路口交通的目的。由于是仿真模拟,所以时间设置较短,此时间设置可以根据实际情况进行调整,如图1所示。

3 状态流程图

对于这次用FXGPWIN软件设计模拟十字路口的交通灯,可以用两种不同的方式编程达到同样的目的,由于要得到同样的结果,所以设计时两种方式调定的时间一样,按下启动按钮,此系统就开始运行,按照箭头所指方向循环,如果想要停止,则按下停止按钮,全部复位,状态流程如图2所示。


4 系统实现

4.1三菱PLC简介

三菱PLC(英文:Mitsubishi Programmable Logic Controller),是三菱电机在大连生产的主力产品。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺讯控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。三菱PLC在中国市场常见的有FR-FX1NFR-FX1SFR-FX2NFR-FX3UFR-FX2NCFR-AFR-Q等型号。FX系列PLC拥有无以匹及的速度,高级的功能逻辑选件以及定位控制等特点;FX2N是从16路到256路输入/输出的多种应用

4.2 I/O变量定义

I/O分配表对于这次用FXGPWIN软件设计模拟十字路口的交通灯,可以用两种方式编程可达到同样的目的,一种是基本指令编程,一种是步进指令编程。 I/O变量定义如表1所示。

1 I/O变量定义

输入

输出

输入继电器

作用

输出继电器

作用

X0

启动按钮

Y0

东西绿灯

X1

停止按钮

Y1

东西黄灯

 

 

Y2

南北红灯

 

 

Y3

东西红灯

 

 

Y4

南北黄灯

 

 

Y5

南北绿灯










4.3
SFC编程语言简述

顺序功能图SFC(英文:Sequential Function Chart)是除了梯形图、指令表外的另一种编程语言。它具有简单、直观等特点,是设计PLC顺序控制程序的一种有力工具。它包含“步”、“转换条件”和“动作”三要素。顺序控制是指按照生产工艺预定规定的顺序,在各个输入信号的作用下,根据内部状态和时间的顺序,使各个执行机构自动有序的进行操作。

5 编程实现

5.1 新建文件

在桌面上双击FXGPWIN图标进入编程软件,点击创建新文件如图3所示;在PLC类型设置中选择FX1N类型,如图4所示。


5.2 梯形图编程方案

使用基本指令在主页面上编写程序,此程序首先通过辅助继电器完成自锁的功能,程序使用4个定时器顺序定时,一个接着一个,通过辅助继电器和定时器的常开、常闭触点控制不同的方向指示灯的亮灭,并系统控制要求,梯形图如图5所示。

5对应指令序列:

0    LD         X000                  

1    OR         M0                    

2    ANI        X001

3    OUT        M0

4    LD         M0

5    ANI         T4

6    OUT        T1         K100

9    LD         T1

10   OUT        T2         K50

13   LD          T2

14   OUT        T3         K100

17   LD          T3

18   OUT        T4         K50

21   LD          M0

22   ANI         T1

23   OUT        Y000

24   LD          T1

25   ANI         T2

26   OUT        Y001

27   LD          M0

28   ANI         T2

29   OUT        Y002

30   LD          T2

31   ANI         T4

32   OUT        Y003

33   LD          T3

34   ANI         T4

35   OUT         Y004

36   LD          T2

37   ANI          T3

38   OUT         Y005

39   END

5.3 SFC顺序功能图方案

在主页面上选择栏点击视图选择SFC,在当前页面下用步进指令编写程序,根据按下启动按钮东西绿灯、南北红灯亮10S,接着东西黄灯、南北红灯亮5S,接着南北绿灯、东西红灯亮10S,然后南北黄灯、东西红灯亮5S,如此循环,并且按下停止按钮所有灯全部熄灭的要求,所设计的梯形图参见图6所示。

 

5.4 试验箱模拟控制

当程序编写完成,通过FXGPWIN软件自检功能,检查程序无误。此时就可以让电脑与三菱的试验箱通过通讯线连接,并按照I/O分配表在试验箱上连接导线,打开试验箱电源,然后在电脑软件主页面中单击PLC选择写出,填写程序终止步数时比实际程序步数多2~5即可,等待写入完成,按下试验箱上所设定的启动按钮,便可以看到试验箱的运行情况如图7所示。


模拟控制解析:首先按下启动按钮,东西绿灯、南北红灯同时亮10S→东西黄灯、南北红灯同时亮5S→南北绿灯、东西红灯同时亮10S→南北黄灯、东西红灯同时亮5S→回到东西绿灯、南北红灯同时亮10S……如此循环,如果想要停止,按下停止按钮,所有灯全部停止。

6 结束语

设计应用于交通控制系统,可以对十字路口交通灯进行控制,设计也方便修改,可以针对不同的路口情况进行进一步设计,设计没有考虑到人行道,实际应用中人行道的设计和同一方向的红路灯设置一致即可。

参考文献

[1]余键,杨代强.电气控制与PLC[M].北京:北京航空航天大学出版社,2013(8)

[2]王兆义.可编程序控制器教程[M].北京:机械工程出版社,2001

[3]钟肇新.可编程序控制器原理及其运用[M].广州:华南理工大学出版社2002

[4]牛云陞.电气控制技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2013(2)

[5]崔祎,周力.  基于PLC的交通信号灯智能控制系统设计[J]. 工业仪表与自动化装置. 2009(03)

[6]蒲翠萍,张立明基于PLC的智能交通灯控制系统[J]. 机电技术. 2011(01)

作者简介

刘宁秋 1997- 本科在读 工业机器人专业

 

 
 
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