西安航空职业技术学院 毕业设计论文
的运行流程和设备的工作状态。所有的操作均采用面向对象的直观方式，避免了烦琐的编程工作。
3 硬件设计
3.1 设计目的和意义
在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的安全提供了强有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。
传统的十字路口交通控制灯，通常的做法是：事先经过车辆流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而，实际上车辆流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的方案，仍然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，更为现实的需要是能有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。
目前，大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，采用固定时间的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现空等现象，影响了道路的畅通。为此，采用不依赖数学模型的模糊控制方法设计交通灯控制器，能较好地解决这个问题。可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。另外随着众多高科技技术在日常生活的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日益严重，为保证交通控制的可靠、稳定，选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC是必要的
。
3.2十字路口交通灯系统控制的任务及要求
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信号灯控制系统开始工作时需要一个启动按钮控制，停止工作时需要一个停止按钮控制。
考虑到特殊情况，需要有强制东西方向通行和禁行控制，有强制南北方向通行和禁行控制。南北绿灯和东西红绿灯不能同时亮。如果同时亮则应关闭信号灯系统，并立即报警。
南北红灯亮并维持30s。在南北红灯亮同时东西绿灯亮，并维持25s。东西绿灯闪亮，闪亮3s后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2s，。到2s时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。 东西红灯亮维持35s。南北绿灯亮维持30s，然后闪亮3s，再熄灭。同时南北黄灯亮，维持2s后熄灭，这是南北红灯亮，东西绿灯亮。周而复始，循环往复。
如遇特殊情况，根据需要对东西或南北的红灯或绿灯进行强制控制。
3.3 交通信号控制系统实况
.3.1十字路口交通灯控制系统实验面板图
实验面板图中，甲模拟东西向车辆行驶状况；乙模拟南北向车辆行驶状况。东西南北四组红绿黄三色发光二极管模拟十字路口的交通灯。
3.4 结合十字路口交通灯的路况画出模拟图
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西 红 黄 绿 北
绿黄 红 绿 黄东 红
红 黄 绿
南
3-1交通指挥灯示意图
3.5 十字路口交通灯模拟控制时序图
交通指挥信号灯控制系统工作时，对指挥灯的控制要求按一定时序进行，如下图所示：
南北绿灯 南北黄灯
3-2交通信号灯时序状态示意图 13
启动/
停止 南北红灯 东西绿灯 东西黄灯 东西红灯
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3.6 控制系统的I/O点及地址分配
根据对交通指挥信号灯系统控制要求分析，系统采用自动控制方式，输入有系统开启、停止按钮信号及强制信号；输出有报警信号及东西方向、南北方向各两组指示信号。该系统所需的输入点数为7，输出点数为7，全部是开关量，则可将I/O分配用下表表示。 输入地址编号及作用 地址编号 作用 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 启动系统运行 停止系统运行 强制南北红灯亮 强制南北绿灯亮 强制东西红灯亮 强制东西绿灯亮 正常/强制选择 地址编号 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 输出及作用 作用 报警指示 南北红灯亮 东西绿灯亮 东西黄灯亮 东西红灯亮 南北绿灯亮 南北黄灯亮 3-3 I/O分配
3.7 PLC系统选型
通过对系统控制要求的分析可知，系统共有开关量输入点7点，开关量输出点7点，所以选用CPU224（14DI/10DO）可以满足要求。
3.8 控制系统原理图
此控制系统主要以PLC为主控制器，附加简单的外围器件组成。控制原理如图所示:
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DC 24V CPU 224 AC/DC/Relay 1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 ----------- = 1L Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 2L Q0.4 Q0.5 Q0.6 -------- = N L1 AC AC220V A + 3-4 控制系统原理图
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