十字路**通訊號燈的plc控制程式設計
摘要當今，紅綠燈安裝在各個道口上，已經成為疏導交通車輛最常見和最有效的手段。社會的發展，人們的消費水平不斷的提高，私人車輛不斷的增加。人多、車多道路少的道路交通狀況已經很明顯了。
所以採用有效的方法控制交通燈是勢在必行的。plc 的智慧型控制原則是控制系統的核心，採用plc把東西方向或南北方向的車輛按數量規模進行分檔，相應給定的東西方向與南北方向的綠燈時長也按一定的規律分檔. 這樣就可以實現按車流量規模給定綠燈時長，達到最大限度的有車放行，減少十字路口的車輛滯流，緩解交通擁擠、實現最優控制，從而提高了交通控制系統的效率.
plc的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統控制檢測日新月益更新。它具有結構簡單、程式設計方便、可靠性高等優點，已廣泛用於工業過程和位置的自動控制中。由於plc具有對使用環境適應性強的特性，同時其內部定時器資源十分豐富，可對目前普遍使用的「漸進式」訊號燈進行精確控制，特別對多岔路口的控制可方便地實現。
因此現在越來越多地將plc應用於交通燈系統中。
同時，plc本身還具有通訊聯網功能，將同一條道路上的訊號燈組成一區域網進行統一排程管理，可縮短車輛通行等候時間，實現科學化管理。在實時檢測和自動控制的plc應用系統中，plc往往是作為乙個核心部件來使用。
第一章緒論
1.1.1 plc簡單概述
（一）什麼是plc
可程式設計序控制器，英文稱programmable controller，簡稱pc。但由於pc容易和個人計算機（personal computer）混淆，故人們仍習慣地用plc作為可程式設計序控制器的縮寫。它是乙個以微處理器為核心的數字運算操作的電子系統裝置，專為在工業現場應用而設計，它採用可程式設計序的儲存器，用以在其內部儲存執行邏輯運算、順序控制、定時/計數和算術運算等操作指令，並通過數字式或模擬式的輸入、輸出介面，控制各種型別的機械或生產過程。
plc是微機技術與傳統的繼電接觸摸制技術相結合的產物，它克服了繼電接觸摸制系統中的機械觸點的接線複雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優點，又照顧到現場電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是plc的程式編制，不需要專門的計算機程式語言知識，而是採用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使使用者程式編制形象、直觀、方便易學；除錯與查錯也都很方便。使用者在購到所需的plc後，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的使用者程式的編制工作，就可靈活方便地將plc應用於生產實踐。
（三）plc的工作原理
plc是採用「順序掃瞄，不斷迴圈」的方式進行工作的。即在plc執行時，cpu根據使用者按控制要求編制好並存於使用者儲存器中的程式，按指令步序號（或位址號）作週期性迴圈掃瞄，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執行使用者程式，直至程式結束。然後重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃瞄。
在每次掃瞄過程中，還要完成對輸入訊號的取樣和對輸出狀態的重新整理等工作。
plc的掃瞄乙個週期必經輸入取樣、程式執行和輸出重新整理三個階段。
plc在輸入取樣階段：首先以掃瞄方式按順序將所有暫存在輸入鎖存器中的輸入端子的通斷狀態或輸入資料讀入，並將其寫入各對應的輸入狀態暫存器中，即重新整理輸入。隨即關閉輸入埠，進入程式執行階段。
plc在程式執行階段：按使用者程式指令存放的先後順序掃瞄執行每條指令，執行的結果再寫入輸出狀態暫存器中，輸出狀態暫存器中所有的內容隨著程式的執行而改變。
輸出重新整理階段：當所有指令執行完畢，輸出狀態暫存器的通斷狀態在輸出重新整理階段送至輸出鎖存器中，並通過一定的方式（繼電器、電晶體或閘流體）輸出，驅動相應輸出裝置工作。
1.2 十字路**通燈控制任務
訊號燈受乙個啟動開關控制，當啟動開關接通時，訊號燈系統開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當啟動開關斷開時，所有訊號燈都熄滅。
南北紅燈亮維持25秒，在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，並維持20秒。到20秒時，東西綠燈閃亮，閃亮3秒後熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，並維持2秒。
到2秒時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時，南北紅燈熄滅，綠燈亮。
東西紅燈亮維持30秒。南北綠燈亮維持20秒，然後閃亮3秒後熄滅。同時南北黃燈亮，維持2秒後熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮，周而復始。
1.4.2 plc設計
採用計算機和fx2n-48m2系列plc，在計算機上編譯除錯好交通燈控制程式，啟動plc寫入程式，經過執行後，輸出十字路口南北、東西二個方向的控制訊號。其中黃燈訊號必須滿足間歇閃耀；
可程式設計控制器交通燈控制系統的特點：程式設計簡單，維修方便；聯機自動就地工作；上機控制的單週期執行方式；由上位機通過串列埠向下位機送入設定配方引數實現自動控制；自動啟動、自動停機控制方式。近年來plc的效能**比有較大幅度的提高，使得實際應用成為可能。
本系統採用plc是基於以下四個原因：
①plc具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30萬小時以上；
②程式設計能力強，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟體來實現；
③抗干擾能力強，目前空中各種電磁干擾日益嚴重，為了保證交通控制的靠穩定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環境下正常工作的plc；
④安裝簡單維修方便，plc不需要專門的機房，可以在各種工業環境下直接執行。使用時只需要將現場的各種裝置與plc相應的i/o端連線，系統便可投入執行。
第二章交通訊號控制系統實況
2.2 結合十字路**通燈的路況畫出模擬圖
2.4交通燈控制流程圖
根據交通燈的實際控制情況，可得出其流程圖如下：
第三章可程式設計控制器程式設計
3.1可程式設計控制器i/o埠分配
根據對交通指揮訊號燈系統控制要求分析，系統採用自動控制方式，輸入有系統開啟與停止按鈕訊號；輸出有東西方向、南北方向各兩組指示訊號。甲模擬東西向車輛行駛狀況；乙模擬南北向車輛行駛狀況由此可知，該系統所需的輸入點數為1，輸出點數為8，全部是開關量，則可將i//o分配用下表表示。
交通指揮燈的i/o分配表
3.2 plc的外部接線圖
3.2.1輸入/輸出接線列表
3.2.2 plc外部接線原理圖
根據上述i/o表可知，i/o所需點數只有9點，故選用fx2n-48mr微型plc即可。則plc外部輸入輸出的訊號接線如圖所示。
plc外部接線原理圖
3.3程式梯形圖及指令語句表
3.3.1梯形圖程式
根據對交通訊號燈的控制要求及plc控制系統的i/o分配的定義，可對plc進行控制程式的設計，其梯形圖如圖所示。
下面對所設計的梯形圖作幾點說明：
當啟動開關sd合上時，x000觸點接通，y002得電，南北紅燈亮；同時y002的動合觸點閉合，y003線圈得電，東西綠燈亮。1秒後，t12的動合觸點閉合，y007線圈得電，模擬東西向行駛車的燈亮。維持到20秒，t6的動合觸點接通，與該觸點串聯的t22動合觸點每隔0.
5秒導通0.5秒，從而使東西綠燈閃爍。又過3秒，t7的動斷觸點斷開，y003線圈失電，東西綠燈滅；此時t7的動合觸點閉合、t10的動斷觸點斷開，y004線圈得電，東西黃燈亮，y007線圈失電，模擬東西向行駛車的燈滅。
再過2秒後，t5的動斷觸點斷開，y004線圈失電，東西黃燈滅；此時起動累計時間達25秒，t0的動斷觸點斷開，y002線圈失電，南北紅燈滅，t0的動合觸點閉合，y005線圈得電，東西紅燈亮，y005的動合觸點閉合，y000線圈得電，南北綠燈亮。1秒後，t13的動合觸點閉合，y006線圈得電，模擬南北向行駛車的燈亮。又經過25秒，即起動累計時間為50秒時，t1動合觸點閉合，與該觸點串聯的t22的觸點每隔0.
5秒導通0.5秒，從而使南北綠燈閃爍；閃爍3秒，t2動斷觸點斷開，y000線圈失電，南北綠燈滅；此時t2的動合觸點閉合、t11的動斷觸點斷開，y001線圈得電，南北黃燈亮，y006線圈失電，模擬南北向行駛車的燈滅。維持2秒後，t3動斷觸點斷開，y001線圈失電，南北黃燈滅。
這時起動累計時間達5秒鐘，t4的動斷觸點斷開，t0復位，y003線圈失電，即維持了30秒的東西紅燈滅。
上述是乙個工作過程，然後再周而復始地進行。
3.3.2梯形圖所對應的語句表
第六章總結
在這次plc課程設計中我主要負責組態軟體的製作和除錯工作。在組態軟體的製作中我較好的掌握了mcgs軟體的應用。在mcgs軟體中最重要的是建立好實時資料庫，資料庫是實現各種變數的採集、表達、控制的關鍵元件，資料庫控制著整個系統的輸入、輸出和執行。
mcgs軟體實現了對現場裝置執行訊號的採集，執行控制和執行監視。
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