基于PLC的交通灯控制系统组态模型设计与实现
摘要：当今社会，红绿灯安装在各个道口上，已经成为了疏导交通车辆最为常见和最有效的手段。随着社会的发展和人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法来控制交通灯是势在必行的。PLC 的智能控制是控制系统的核心，采用PLC把东西方向或是南北方向的车辆按照数量规模进行分档，相应给定的东西方向或南北方向的绿灯时长也按照一定的规律分档. 这样就可以实现了按车流量规模给定绿灯时长，达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高交通控制系统的效率.
PLC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的自动控制中。由于PLC具有着对使用环境适应性强的特性，同时其内部的定时器资源十分丰富，可对目前较为普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制也可方便地实现。因此现在越来越多地把PLC应用于交通灯系统中。
PLC还具有通讯联网功能，可将同一条道路上的信号灯连成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在实时检测和自动控制PLC
应用系统中，PLC大都是作为一个核心部件来设计使用的。
关键字：PLC、交通灯、控制系统、组态设计
目录
第一章绪论 (2)
1.1 PLC及组态王介绍 (2)
1.1.1 PLC简单概述 (3)
1.2 十字路口交通灯控制任务 (4)
1.3 研究目的和意义 (5)
1.4 方案比较 (5)
1.4.1 采用数字逻辑电路设计 (6)
1.4.2 PLC设计 (6)
第二章交通信号控制系统实况 (7)
2.1十字路口交通灯控制实际情况描述 (7)
2.1.1 控制任务要求 (7)
2.2 结合十字路口交通灯的路况画出模拟图 (8)
2.3交通灯控制流程图 (8)
第三章可编程控制器程序设计 (9)
3.1可编程控制器I/O端口分配 (9)
3.2 PLC的外部接线图 (9)
3.2.1输入/输出接线列表 (9)
3.2.2 PLC外部接线原理图 (9)
3.3程序梯形图及指令语句表 (11)
3.3.1梯形图程序 (11)
3.3.2梯形图所对应的语句表 (13)
第四章十字路口交通灯的组态控制过程 (15)
4.1工程的建立和变量定义 (15)
4.1.1 工程的建立
4.1.2 变量的定义 (16)
4.1.3 设备与变量连接 (17)
4.2画面建立 (18)
4.2.1工程画面建立 (18)
4.2.2调试系统组态制作 (188)
4.3 动画连接 (19)
4.3.1交通灯的动画连接 (19)
4.3.2调试系统的动画连接 (19)
4.5 组态运行 (20)
4.5.1 进入运行界面 (20)
4.5.2 启动运行 (20)
第五章总结 (20)
参考文献 (21)
第一章绪论
1.1 PLC及组态王介绍
1.1.1 PLC简单概述
（一）什么是PLC
可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易与个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们习惯地用PLC来作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器作为核心的数字运算操作电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数以及算术运算等操作指令，并通过数字式以及模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械生产过程。可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程可分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出三个阶段。PLC是微机技术与传统继电接触控制技术互相结合的产物，它克服了继电接触控制系统之中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作和维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不涉及专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图作为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的程序的编制工作，就可方便地将PLC应用于生产实践。
（二）PLC的结构及各部分
PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展接口和外部设备接口等等几个主要部分组成。PLC的硬件系统结构如下图所示：
（三）PLC的工作原理
PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按照控制要求编制好并存储于用户存储器中的程序，按指令步序号或地址号作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条按顺序执行用户程序，直至程序结束。然后再重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号采样以及对输出状态的刷新等工作。
PLC的扫描一个周期经过输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。
PLC输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将暂存在输入锁存器中的输入端子通断状态或输入数据读入，并写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。
PLC程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序来扫描执行每条指令，执行的结果写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中的所有的内容也随着程序的执行而改变。
输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器通断状态在输出刷新阶段传送至输出锁存器中，并通过相应的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。
1.2 十字路口交通灯控制任务
信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。
南北红灯亮维持25秒，南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。
东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。
1.3 研究目的和意义
在十字路口设置交通灯用来对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的人身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再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，运用统计的方法将红绿灯的延时预先设置好。然而，实际上车辆流量的变化是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能会产生很大的差异。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根本无法建立准确模型的，统计的方法已无法适应迅猛发展的交通现状，更为现实的需要是能一种能够根据流量变化而自适应控制的交通灯。
目前，大部分城市中十字路口中交通灯控制都是采用固定转换时间间隔控制方法。由于十字路口不同时间段的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，经常造成道路的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模糊控制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的控制系统集成了自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术等于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分利用了分散式控制系统及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。另外随着高科技技术在日常生活中的普遍应用，城市空中各种电磁干扰的日益严重，为保证交通控制的可靠、稳定，选择能够在恶劣的电磁干扰的环境下正常工作的PLC也是必要的。
1.4 方案比较
1.4.1 采用数字逻辑电路设计
工作原理:选用十六进制计数器74161和3-8线译码器74LS138。经过译码后，输出十字路口南北、东西二个方向的控制信号。其中黄灯信号必须满足间歇闪耀；在夜间时黄灯一直闪耀，而绿、红灯灭。
基本组成:由控制器部分和数字显示部分、秒脉冲发生器等组成。显示控制部分是一个定时控制电路。当绿灯亮时，使减法计数器开始工作（对方的红灯信号控制），每来一个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器为“0”停止。译码显示可用74LS47驱动BCD码七段译码器，计数器采用可预制加、减计数器，如74LS168、74LS190、74LS193等
数字电路的特点:数字电路的信号是种不连续变化的数字信号，所以在数字电路中运作的器件多数工作在开关状态，即工作在饱和区和截止区，而放大区只是过渡状态。数字电路主要的研究对象是电路的输入和输出间的逻辑关系，因此在数字电路中不能采用模拟电路分析方法，例如，微变等效电路法等就不再适用了。这里主要的分析工具是逻辑代数，表达电路的功能主要以真值表，逻辑表达式及波形图等。其在任何时刻的输出，取决于电路此刻的输入状态，而与电路中过去的状态无关，它们不具有记忆功能。
1.4.2 PLC设计
采用计算机和FX2N系列PLC，在计算机上编译调试交通灯控制程序，启动PLC 写入程序，经过运行后，输出十字路口南北、东西二个方向的控制信号。其中黄灯信号必须满足间歇闪耀；在夜间时黄灯一直闪耀，而绿、红灯灭。
可编程控制器交通灯控制的特点：编程简单，维修方便；联机自动就地工作；上机控制的单周期运行方式；由上位机通过串口向下位机传送设定配方参数来实现自动控制；自动启动、自动停机控制方式。
采用PLC基于以下四个原因：
①PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障使用时间在30万小时以上；
②编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都可以方便地用软件来实现；
③抗干扰能力强，目前各种电磁干扰状况日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定，我们选择了在恶劣的电磁干扰环境下依然能够正常工作的PLC；
④安装简单维修方便，PLC不需要专门的机房，能够在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC中相应的I/O端连接，系统便可投入运行。
第二章交通信号控制系统实况
2.1十字路口交通灯控制实际情况描述
2.1.1 控制任务要求
信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。
南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。
东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。
2.2 结合十字路口交通灯的路况画出模拟图
十字路口交通灯路况模拟图
2.3交通灯控制流程图
根据交通灯的实际控制情况，可得出其流程图如下：
交通灯控制流程图
第三章可编程控制器程序设计
3.1可编程控制器I/O端口分配
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，输入有系统开启与停止按钮信号；输出有东西方向、南北方向各两组指示信号。甲模拟东西向车辆行驶状况；乙模拟南北向车辆行驶状况由此可知，该系统所需的输入点数为1，输出点数为8，全部是开关量，则可将I//O分配用下表表示。
3.2 PLC的外部接线图
3.2.1输入/输出接线列表
3.2.2 PLC外部接线原理图
根据上述I/O表可知，I/O所需点数只有9点，故选用FX2N-48MR微型PLC即可。则PLC外部输入输出的信号接线如图所示。
3.2.1输入/输出接线列表
输入SD
X0
输出南北G 南北Y 南北R 东西G 东西Y 东西R 甲乙Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y7 Y6
3.2.2 PLC外部接线原理图
3.2.2 PLC 外部接线原理图
3.3程序梯形图及指令语句表 3.3.1梯形图程序
根据对交通信号灯的控制要求以及PLC 控制系统的I/O 分配的定义，可对PLC 进行控制程序的设计，其梯形图如图所示。 下面对所设计的梯形图作几点说明：
当启动开关SD 合上时，X000触点接通，Y002得电，南北红灯亮；同时Y002的动合触点闭合，Y003线圈得电，东西绿灯亮。1秒后，T12的动合触点闭合，Y007线圈得电，模拟东西向行驶车的灯亮。维持到20秒，T6的动合触点接通，与该触点串联的T22动合触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使东西绿灯闪烁。又过3秒，T7的动断触点断开，Y003线圈失电，东西绿灯灭；此时T7的动合触点闭合、T10的动断触点断开，Y004线圈得电，东西黄灯亮，Y007线圈失电，模拟东西向行驶车的灯灭。再过2秒后，T5的动断触点断开，Y004线圈失电，东西黄灯灭；此时起动累计时间达25秒，
SB
南北G
南北Y Y0 Y1
Y2
Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 COM2COM1
南北R 东西G 东西Y 东西R 甲灯 乙灯
COM0
X0
T0的动断触点断开，Y002线圈失电，南北红灯灭，T0的动合触点闭合，Y005线圈得电，东西红灯亮，Y005的动合触点闭合，Y000线圈得电，南北绿灯亮。1秒后，T13的动合触点闭合，Y006线圈得电，模拟南北向行驶车的灯亮。又经过25秒，即起动累计时间为50秒时，T1动合触点闭合，与该触点串联的T22的触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使南北绿灯闪烁；闪烁3秒，T2动断触点断开，Y000线圈失电，南北绿灯灭；此时T2的动合触点闭合、T11的动断触点断开，Y001线圈得电，南北黄灯亮，Y006线圈失电，模拟南北向行驶车的灯灭。维持2秒后，T3动断触点断开，Y001线圈失电，南北黄灯灭。这时起动累计时间达5秒钟，T4的动断触点断开，T0复位，Y003线圈失电，即维持了30秒的东西红灯灭。
上述是一个工作过程，然后再周而复始地进行。
3.3.2梯形图所对应的语句表
步序指
令
器件
号
说明步
序
指令器件
号
说明
0 LD X000 启动22 LD T1
1 ANI T4 23 OUT T11 南北向车27
秒
2 OUT T0 南北红灯25
秒
24 K270
3 K250 25 OUT T2 南北绿灯闪
烁
4 LD T0 26 K30
5 OUT T4 东西红灯30
秒
27 LD T2
6 K300 28 OUT T3 南北黄灯2秒
7 LD X000 29 K20
8 ANI T0 30 LDI T0
9 OUT T6 东西绿灯20
秒
31 AND X000
10 K200 32 OUT Y002 南北红灯工
作
11 LD T6 33 LD T0
12 OUT T10 东西向车22
秒34 OUT Y005 东西红灯工
作
13 K220 35 LD Y002
14 OUT T7 东西绿灯闪
烁
36 ANI T6
15 K30 37 LD T6
16 LD T7 38 ANI T7
17 OUT T5 东西黄灯2秒39 AND T22
18 K20 40 ORB
19 LD T0 41 OUT Y003 东西绿灯工
作
20 OUT T1 南北绿灯25
秒
42 LD Y002
21 K250 43 ANI T6
步序指
令
器件
号
说明步
序
指令器件
号
说明
44 LD T6 64 LD T1
45 ANI T7 65 ANI T2
46 ORB 66 ORB
47 OUT T12 延时1秒67 OUT T13 延时1秒
48 K10 68 K10
49 LD T12 69 LD T13
50 ANI T10 70 ANI T11
51 OUT Y007 东西向车行
驶71 OUT Y006 南北向车行
驶
52 LD T7 72 LD T2
53 ANI T5 73 ANI T3
54 OUT Y004 东西黄灯工
作74 OUT Y001 南北黄灯工
作
55 LD Y005 75 LD X000
56 ANI T1 76 ANI T23
57 LD T1 77 OUT T22 产生1秒脉冲
58 ANI T2 78 K5
59 AND T22 79 LD T22
60 ORB 80 OUT T23
61 OUT Y000 南北绿灯工
作
81 K5
62 LD Y005 82 END 程序结束
63 ANI T1
第四章十字路口交通灯的组态控制过程
4.1 工程的建立和变量定义
4.1.1 工程的建立
(1)单击文件菜单中“新建工程”选项，自动生成新建工程，将默认的工程名改
为：“组态王交通灯交通灯”。
(2)点击”保存”按钮,将文件保存,工程创建完成。
4.1.2 变量的定义
首先对系统中的各个变量进行定义。各变量定义如下：
变量名变量类型初始值注释
Y0 开关量0 解放南北路绿灯信
号
Y1 开关量0 解放南北路黄灯信
号
Y2 开关量0 解放南北路红灯信
号
Y3 开关量0 团结东西路绿灯信
号
Y4 开关量0 团结东西路黄灯信
号
Y5 开关量0 团结东西路红灯信
号
Y6 开关量0 外部输入南北通车
信号
Y7 开关量0 外部输入东西通车
信号
MOVEX1 数值型0 东西向1号车位置信
号
MOVEX2 数值型0 东西向2号车位置信
号
MOVEX3 数值型0 东西向3号车位置信
号
MOVEX4 数值型0 东西向4号车位置信
号
MOVEY1 数值型0 南北向1号车位置信
号
MOVEY2 数值型0 南北向2号车位置信
号
MOVEY3 数值型0 南北向3号车位置信
号
MOVEY4 数值型0 南北向4号车位置信
号
4.1.3 设备与变量连接
(1)在工作台“设备窗口”中，双击“设备窗口”图标进入。
(2)点击工具条中的“工具箱”图示，打开“设备工具箱”。
(3)单击“设备工具箱”中“设备管理”按钮，弹出设备管理窗口。
(4)在可选设备列表中，双击“串口通讯父设备”。
(5)双击“串口通讯父设备”，在下方出现串口的通讯父设备图标。
(6)双击串口通讯父设备图标，将“串口通讯父设备”添加到右侧的选定设备列表中。
(7)单击确认并保存。
(8)在工作台“设备窗口”双击“设备窗口”图标进入。设备被添加到设备组态窗口中。
(9)再用同样的方法将设备列表中的“PLC设备”下的“三菱Fx-232”加入到“设备0-[串口通讯父设备]”目录下。
(10)双击“设备0-[串口通讯父设备]”，进入串口通讯父设备属性设置窗口。设置内部的属性完成后单击确认，完成内部属性设置。
(11)双击“设备1[三菱Fx-232]”，进入三菱Fx-232设备属性设置窗口。设置内部属性完成之后单击确认，完成内部属性设置。
4.2画面建立
4.2.1工程画面建立
(1)在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，建立“窗口0”、“窗口1”。
(2)选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”。
(3)将窗口名称改为：交通灯01；窗口标题改为：控制窗口；窗口位置选中“最大化显示”、“固定边”，窗口背景色选为浅蓝色，其他不变，单击“确定”。
(4)选中“窗口1”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”。
(5)将窗口名称改为：调试系统；窗口标题改为：调试系统。窗口位置选中“顶部工具条”，窗口边界选择“固定边”，单击“确认”。
(6)在“用户窗口”中，选中“窗口属性”，点击右键，选择下拉菜单中的“设置为启动窗口”选项，将该窗口设置为运行时自动加载窗口。
4.2.2调试系统组态制作
（1）在“工具箱”中点击“标签”，将“标签”调整好大小，设置“标签”属性，在属性中点击“填充颜色”，选择“填充效果”在“颜色”中选择“双色”，颜色选择“白色”，颜色2选择“橙色”，“底纹效果”选择“横向”。在标签中输入“团结东西黄灯”。用同样的方法将“解放南北黄灯”，“解放北红灯”，“团结东西绿灯”，“团结东西红灯”，“解放南北绿灯”“南北行车”，“东西行车”输入标签中，并调整属性。
（2）选择“工具箱”，点击“插入元件”，在“对象元件库”中选择“指示灯2”，共插入8个指示灯。
（3）选择“工具箱”内的“矩形”按钮，鼠标的光标呈“十字”形，在窗口中拖拽鼠标，拉出一个矩形，点击矩形的“属性”，选择“填充颜色”，选择“填充效果”在“颜色”中选择“双色”，颜色选择“白色”，颜色2选择“蓝色”，“底纹效果”选择“横向”。点击“编辑条”，选择“置于最后”。
（4）点击“工具箱”，选择“标签”，调整好合适的位置在标签栏中输入“调试系统”，将“字体”选为黑体，“字号”选为“小四”，颜色选“红色”。
4.3 动画连接
4.3.1交通灯的动画连接
（1）交通指示灯的动画连接
(1)双击启动指示灯，弹出“单元属性设置”窗口。
(2)单击“动画连接”选项卡，进入该页。
(3)单击“组合图符”，出现“？”、“>”按钮。
(4)单击“>”按钮，弹出“动画组态属性设置”窗口。单击“属性设置”选项
卡，进入该页，选中“填充颜色”选项卡。在“填充颜色”表达式中输入“y0”，在“填充颜色连接”项中点击“分段点”将值改为0.5，在“对应颜色”中选择灰色，再点击“增加”，将“分段点”将值改为1.5，在“对应颜色”中选择绿色。单击“确定”按钮。
(5)依次对其他的指示灯进行同样设置。
（2）小车的动画连接
（1）双击启动指示灯，弹出“单元属性设置”窗口。
（2）单击“动画连接”选项卡，进入该页。
（3）单击“属性设置”选项卡，进入该页，选中“垂直移动”栏，进入“垂直移动”栏，在表达式中输入“MOVEX1”，在“最大移动偏移量”栏中输入“1500”，在“表达式的值”中输入“1500”。点击“确定”，一保存属性。
（4）用同样的步骤对“MOVXE2”~“MOVEY4”进行设定。
4.3.2调试系统的动画连接
(1)双击启动指示灯，弹出“单元属性设置”窗口。
(2)单击“动画连接”选项卡，进入该页。
(3)单击“组合图符”，出现“？”、“>”按钮。
(4)单击“>”按钮，弹出“动画组态属性设置”窗口。再单击“属性设置”选项卡，进入该页，选中“填充颜色”选项卡。在“填充颜色”表达式中输入“y0”，在“填充颜色连接”项中点击“分段点”将值改为0.5，在“对应颜色”中选择灰色，再点击“增加”，将“分段点”将值改为1.5，在“对应颜色”中选择绿色。
在“表达式”栏中输入“Y0”
(6)单击“按钮动作”选项卡进入该页进入按钮动作页，将按钮对应功能设为：数据对象值操作；取反；Y01。
(7) 单击“确认”按钮，退出“单元属性设置”窗口，结束启动指示灯的动画的连接。
(8)按照以上步骤依次再对其他的指示灯进行设置。
4.5 组态运行
4.5.1 进入运行界面
进入运行界面，所有灯及系统处于待运行状态。
4.5.2 启动运行：
点击文件，切换到view，打开画面，选定“组态交通灯”，等待工程运行，开始运行后，显示南北红灯亮，东西路车辆通行，如下图截图所示：
东西绿灯亮维持25s，南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。此时南北汽车停止，东西车辆通行，
到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。南北红灯亮，南北方向车辆禁止通行，在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒，
到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮，东西方向车辆禁止通行，南北车辆放行：
东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持20秒，然后南北黄灯亮，闪亮3秒后熄灭：
此时南北黄灯亮，维持3秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。
第五章总结
在这次的毕业设计中，我了解了组态软件的制作和调试工作。在组态软件的制作中较好的掌握了组态软件的应用。在组态软件中最重要的是建立好实时数据库，数据库是实现各种变量的采集、表达、控制的关键元件，数据库控制着整个系统的输入、输出和运行。它实现了对现场设备运行信号的采集，运行控制和运行监视。
在组态文件的制作过程中，除了系统提供一些元件和背景，还可以自己制作自己需要的元件。在调试系统的制作中，我需要的元件在元件库里没有，通过工具箱，画
基于PLC对十字路口红绿灯的控制 摘要 可编程序控制器(PLC，programmable Logic Controlle r)因其高可靠性和较高的性价比，而在工业控制中被广泛应用。监控组态软件也是自80年代后期伴随个人计算机的普及而迅猛发展起来的。它以其具备的实时多任务、接口开放、使用灵活、功能多样、运行可靠等特点而具有很强的实用价值。 关键词：可编程控制器，循环扫描，定时器，计数器
ABSTRACT Programmable logic controller because of its high dependability and higher cost performance their,wide to suffused with application in industrial control. Control configuration software to follow popularization of personal computer and develop will it be later stage the eighties rapidly too. With real-time many tasks,interface open,flexible in usage,various operating characteristics such as being reliable and having strong practical value very function that possess there it. key words:programmable controller,circulation scanning,timer,counter
目录 第一章摘要............................................................................ - 2 - 第二章简述PLC ......................................................................... - 3 - 2.1 PLC简介.............................................................................. - 3 - 2.2 PLC工作原理 ...................................................................... - 4 - 2.3 PLC主要功能 ...................................................................... - 6 - 第三章PLC的交通信号灯系统设计.......................................... - 7 - 3.2 流程图如下：.................................................................... - 8 - 3.3程序梯形图设计： ............................................................. - 9 - 第四章总结.............................................................................. - 12 - 4.1程序调试........................................................................... - 12 - 4.2 收获和体会...................................................................... - 12 -
交通灯控制系统 一、实验目的 (1)用PLC构成十字路口交通灯控制系统。 (2)掌握程序调试的步骤和方法。 (3)掌握构建实际PLC控制系统的能力。 二、实验要求 (1)复习PLC常用指令的功能及用法。 (2)复习PLC程序设计的一般方法。 (3)根据实验要求提前编写程序，待上机验证调试修改。 三、实验环境 软件：STEP 7-Micro_WIN V40+ SP9：S7-200的编程软件 STEP 7-Micro_WIN V32指令库 硬件：THSMS-2A型PLC实验箱（西门子）、电脑、连接导线、USB-PPI 通信电缆 四、实验内容及步骤 交通灯控制系统面板图如上图所示，控制要求如下： 交通信号灯受一个总控制开关控制，当总控制开关接通时，信号灯系统开始工作。 开始工作后，南北红灯和东西绿灯同时点亮，4秒后东西绿灯开始闪烁，闪烁2秒后熄灭，熄灭同时切换成东西黄灯亮，2秒后东西黄灯和南北红灯同时熄灭，东西红灯和南北绿灯同时点亮。4秒后南北绿灯开始闪烁，闪烁2秒后熄灭，熄灭同时切换成南北黄灯亮，2秒后南北黄灯和东西红灯同时熄灭，再次切换成南北红灯和东西绿灯同时点亮。如此循环，周而复始。 当总控制开关断开时，所有信号灯都熄灭。
(1)确定I/O点数。列出详细的I/O地址分配表。如（该表仅为举例， (3)输入编好的PLC控制程序。 (4)运行程序，按控制要求设置各输入量，观察PLC运行情况，记录南北、东西各灯顺序亮、灭的运行情况。调试程序直至正确为止。 解：由题目要求得，
②梯形图如下图①，语句表如下图②，时序图如下图③： 图①图① 图②图② 图③ 五、注意事项
河南职业技术学院 毕业设计（论文）题目PLC控制红绿灯运行 系（分院）机械电子工程系 学生姓名 学号 专业名称电气自动化 指导教师 年月日
河南职业技术学院机械电子工程系（分院）毕业设计（论文）任务书
毕业设计（论文）指导教师评阅意见表
摘要 传统的交通灯控制系统大多是由数字电路来实现的，交通灯控制系统稳定性可靠性与抗干扰能力较差，随着社会经济的发展，数字电路交通灯越来越不能满足日益增长的交通压力，因此必须寻求一种新的方法来取代这种复杂而工作不稳定的控制系统。 在实际应用中，采用PLC控制城市交通信号灯，能根据不同的路况要求，随时修改控制程序，以改变各信号灯的工作时间和工作状况。与继电器或逻辑电路控制系统相比，PLC控制系统具有更高的可靠性、灵活性和经济实用性。本论文就是运用PLC原理来实现对十字路口的交通灯的控制，介绍了基于PLC在交通系统的运用，系统介绍了PLC的基本原理。 关键词：交通灯控制系统； PLC；科学化管理；稳定性；可靠性 基于PLC交通灯控制系统的设计 1可编程序控制器PLC的概况 1.1 PLC的定义 早期的可编程控制器是为了取代继电器控制线路，采用存储器程序指令完成顺序控制而设计的。它仅有逻辑运算、定时、计数等功能，采用开关量控制，实际只能进行逻辑运算，所以称为可编程逻辑控制器，简称PLC（Programmable Logic Controller）。进入20世纪80年代后，采用了16位和少数32位微处理器构成PLC，使得可编程逻辑控制器在概念、设计、性能上都有了新的突破。采用微处理器之后，这种控制器的功能不再局限于当初的逻辑运算，增加了数值运算、模拟量的处理、通信等功能，成为真正意义上的可编程控制器（Programmable Controller），简称为PC。但是为了与个人计算机PC（Personal Computer）相区别，长将可编程控制器仍成为PLC。 随着可编程控制器的不断发展，其定义也在不断变化。国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月颁布了可编程控制器标准草案第一稿，1985年1月发表了第二稿，1987年2月又颁布了第三稿。1987年颁布的可编程控制器的定义如下：“可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作
齐鲁工业大学 可编程控制器课程设计报告（2015--2016学年第二学期） 题目：十字路口交通灯机械手 院系：电气工程及自动化学院 班级：测控12-1 学号：201202051029 学生姓名：曲瑞瑞 指导教师：王斌鹏 设计周数：一周 成绩： 日期：2016年3 月11 日
目录 摘要 (3) 一、课程设计的目的与要求 (3) 二、设计正文 (3) （一）机械手PLC控制系统设计 (3) 1、控制系统分析 (3) 1.1工艺过程和控制要求 (3) 1.2方案论证 (4) 2、系统设计 (4) 2.1 硬件设计 (4) 2.2程序设计 (6) 3、系统调试 (9) （二）十字路口交通信号灯控制系统设计 (9) 1、控制系统分析 (9) 1.1工艺过程和控制要求 (9) 1.2方案论证 (10) 2、系统设计 (11) 2.1 硬件设计 (11) 2.2程序设计 (12) 3、系统调试 (16) 三、课程设计总结或结论 (16) 四、参考文献 (17)
2016年测控12级可编程控制器课程设计 摘要： 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械设备或生产过程。 本次课程设计为机械手与十字路口交通灯的模拟,采用西门子S7-200PLC通过自主设计试验程序，调试试验台来实现对工业机械手抓取物体移动放置再回到原位的设计，本设计包括自动与半自动两种执行方式。而十字路口交通灯则包括红灯绿灯的闪烁，左转等工能。 一、课程设计的目的与要求 通过PLC课程设计，进一步掌握PLC的原理和系统设计方法。培养和锻炼应用PLC的能力。为今后实际应用和设计PLC系统打下良好的基础。 要求了解PLC控制系统设计的全过程，熟悉PLC系统设计的相关内容，掌握系统的方法和步骤。主要包括：系统工艺过程和控制要求；系统分析和方案论证、系统功能图；硬件设计、程序设计；系统的调试步骤和方法。 二、设计正文 （一）机械手PLC控制系统设计 1、控制系统分析 1.1工艺过程和控制要求 ⑴机械手PLC控制系统的基本组成 a、现场输入输出单元（各种检测信号及执行机构） b、PLC控制单元 c、外部主令开关。 ⑵机械手的动作过程及其控制要求 a、机械手负责将工件由A处传送到B处。其动作包括上升、下降、左移、右移、夹紧、放松等动作。
永州职业技术学院 课 程 设 计 课程名称： PLC的原理与应用 题目：基于PLC的交通灯控制系统系、专业：电气自动化 年级、班级 07级电子大专班 学生姓名：秦志斌 指导老师：李明老师 时间： 2009.12.28—2010.1.4
目录 摘要 (3) 一、系统总体方案设计 (3) 1.1 系统设计任务要求 (3) 1.2 系统总框图 (4) 1.3 系统工作原理 (4) 1.4 方案论证与比较 (4) 1.4.1 PLC控制交通灯 (4) 1.4.2 FPGA控制方式 (5) 1.4.3 单片机8255扩展方式 (6) 1.4.4单片机74LS164扩展方式 (6) 二、硬件设计 (7) 2.1 PLC简介 (7) 2.2 红绿灯显示电路设计 (8) 2.3 倒计时电路 (9) 2.4 报警提示电路 (9) 三、软件设计 (10) 3.1程序设计思想 (10) 3.2系统程序流程图 (10) 3.3 PLC梯形图编程优点 (11) 四、系统调试与仿真 (11) 五、心得体会 (12) 参考文献 (13) 附录1整机原理图 (14) 附录2本交通灯设计系统源程序 (14)
摘要：本文论述了基于PLC的交通灯模拟控制系统, 该系统根据实际公路交通灯情况进行东西和南北方向的切换控制，通过数码管显示和箭头指示来指挥车辆的轮流流通，采用高亮度数码管和发光二极管模拟交通灯的实际情况。该系统具有贴近生活、实用性强、操作简单、扩展性好等特点。 关键词：PLC; 交通灯; 模拟控制 一、系统总体方案设计 1.1系统设计任务要求 1.1.1任务 设计并制作一个能对东、西、南、北方向进行控制和显示的一个自动化交通灯系统。 1.1.2要求 （1）基本要求 ①控制功能：能分别对东、西、南、北四个方向进行合理的控制，其中向右转要求能够一直通行； ②显示功能：能实现显示当前倒数的时间。采用七段LED数码管来显示； ③报警功能：当其中某个方向的灯坏了或者某个线路有问题时，能够及时报警。 （2）发挥部分 ①能实时测定车辆的数量； ②能根据车辆的数量合理变更不同的通行方案； ③其他功能。 1.2 系统总框图
《PLC原理及应用》课程设计报告 学院：工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：1104 姓名：宋扬 学号：120113024 指导教师：高成卢芳菲 起止日期：2014年6月9日～2014年6月15日
目录 1.课程设计目的 (3) 2.课程设计题目和要求 (3) 3.设计内容 (4) 3.1 (4) 4.设计总结 (9) 参考书目 (9) 附录 (9) 宋体，小四不加粗
前言 公路交通要防止交通事故的发生，特别是保证行人的安全。在行人过马路是必要的交通灯指示是很有必要的，这样安全可靠，在出现交通事故时还可以进行事故鉴定。本设计着重于设计人行道按钮交通灯控制，在一条公路与人行横道之间的信号灯顺序控制，没有人横穿公路时，公路绿灯与人行道红灯始终都是亮的，当有人需要过马路时按马路设有的按钮（两侧均设），相应的指示灯亮，指示车辆和行人安全行驶，杜绝交通事故的发生，保证行人的安全。控制使用S7-200系列的PLC指令丰富，一般分基本指令和功能指令。SIMATIC指令有梯形图LAD、语句表STL、功能图3种编程语言。而梯形图LAD和语句表STL是PLC最基本的编程语言。梯形图是在继电器控制系统的基础上发展起来的，其符号和规则充分体现了电气工作人员的思维和习惯，简洁直观。语句表是最基本的编程语言。功能指令实质上是一些功能不同的子程序，其开发和应用是PLC应用系统不可缺少的。因PLC编程形式不同，本设计将采用西门子S7-200系列的PLC来设计人行道按钮控制信号灯。
1.课程设计目的 课程设计是课程的总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一实际问题的基本训练，加深对该课程知识的理解。在整个教学计划中,它起着培养学生独立工作能力的重要作用。 通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力: 1.查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力； 2.方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性又考虑经济上的合理性并注意提高分析和解决实际问题的能力； 3.迅速准确的进行工程计算的能力计算机应用能力 4.用简洁的文字清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 5.掌握按钮式人行横道控制系统的设计、安装和调试方法。 6.能对出现的故障根据设计要求独立检修，直至系统正常工作 2.课程设计题目和要求 题目：按钮人行道控制的设计 控制要求： 通常车道上只允许车辆通行，道口处车道指示灯保持绿灯亮，这是不允许人跨越车道，人行道指示灯保持红灯亮。在车道两侧各设有一个人行道开关，当有人想通过人行横道时，需要用受按下“走人行道”开关，使“走人行道”信号通过输入端子传送到PLC中，PLC在接收到有人要“走人行道”信号时，开始执行如下时序程序。 当有行人要通过横道时，车行道的绿灯继续保持亮30S，然后绿灯灭而黄灯亮10S，10S过后红灯亮，车辆停。当车行道红灯亮5S后，人行道的红灯灭，绿灯亮15S，行人可以过横道，这15S的后5S人行道绿灯应闪烁，表示行人通行的时间快到了。人行道绿灯闪烁之后，人行道红灯亮，再过5S，车道绿灯亮，恢复车辆通行。
PLC实验报告 实验三十字路口交通灯控制模拟 一、实验目的 1、掌握可编程控制器的工作原理。 2、通过动手接线，提高学生的实际动手能力以及加强对PLC基本结构的了解。 3、通过实验，，加强学生对PLC逻辑顺序编程的理解，使学生能够熟练应用PLC 定时器，以及PLC的基本辅助继电器 二、实验内容 十字路口南北方向和东西方向均设有红、黄、绿三只信号灯，交通灯启动时，6 只信号灯依一定的时序循环往复工作。交通信号灯的时序图如下图所示。
图1 整个交通灯系统至少要设置有启动键，停止键以及复位键。启动键启动系统按照上面时序开始运行；停止键停止系统，6个信号灯全部熄灭；复位键复位系统，此时无论系统处于什么状态，复位后系统重新开始运行。 本实验是一个简单时序的顺序控制实验，关键是要将交通灯状态变化的时间点标记出来。分析时序图，找出交通灯状态发生变化的每个时间点，并使PLC 做出相应的动作改变交通灯的状态。 三.实验I/O端口分配 1.输入端口 2.输出端口
四．硬件接线图 24V PLC 南北红灯南北绿灯南北黄灯东西红灯东西绿灯东西黄灯 五．实验梯型图及程序简介
六．系统使用说明书 1.按下启动键SB1，常开接点X000闭合，继电器M0闭合并进行自锁，定时器T0 T1 开始计时，首先东西方向红灯Y27亮，南北方向绿灯Y6亮，南北方向通行。 2.定时器T1计满13秒时，南北方向黄灯Y6开始闪亮，黄灯闪亮时间为2秒 3.定时器T3和T4形成一个分频电路，周期为1秒，占空比为50%，用这样一个矩形波去控制黄灯的闪亮 4.T0 计满15秒时，南北方向红灯Y17亮，东西方向绿灯Y4亮，其他灯灭，东西方向通行。 5.定时器T1计满13秒时，东西方向黄灯Y5开始闪亮，黄灯闪亮时间为2秒，闪亮原理同上。然后循环重复上述过程。 6.当停止按钮SB2，继电器M0失电，此时所有的输出灯都将熄灭，程序停止运行。 7.无论何时当复位按钮SB3按下时，定时器T0 T1将复位，程序重头开始运行。 七．实验小结 大二做过智能交通灯的程序设计，也是用的梯形图语言，然而到现在却大抵忘却了。 通过老师及书本上一些知识的介绍，我们组又重新了解了PLC 的相关知识及梯形图语言，经过一番理解与全局的设计，但是在实验
课 程 设 计 课程名称：PLC的原理与应用 题目：基于PLC的交通灯控制系统系、专业：电气自动化
目录 摘要 (3) 一、系统总体方案设计 (3) 1.1 系统设计任务要求 (3) 1.2系统总框图 (4) 1.3系统工作原理 (4) 1.4 方案论证与比较 (4) 1.4.1PLC控制交通灯 (4) 1.4.2FPGA控制方式 (5) 1.4.3单片机8255扩展方式 (6) 1.4.4单片机74LS164扩展方式 (6) 二、硬件设计..............................................................................72.1 PLC简介.................................................................................72.2 红绿灯显示电路设计..................................................................82.3 倒计时电路..............................................................................92.4 报警提示电路 (9) 三、软件设计 (10) 3.1程序设计思想 (10) 3.2系统程序流程图 (10) 3.3 PLC梯形图编程优点 (11) 四、系统调试与仿真 (11) 五、心得体会 (12)
参考文献 (13) 附录1整机原理图 (14) 附录2本交通灯设计系统源程序 (14) 摘要：本文论述了基于PLC的交通灯模拟控制系统, 该系统根据实际公路交通灯情况进行东西和南北方向的切换控制，通过数码管显示和箭头指示来指挥车辆的轮流流通，采用高亮度数码管和发光二极管模拟交通灯的实际情况。该系统具有贴近生活、实用性强、操作简单、扩展性好等特点。 关键词：PLC; 交通灯; 模拟控制 一、系统总体方案设计 1.1系统设计任务要求 1.1.1任务 设计并制作一个能对东、西、南、北方向进行控制和显示的一个自动化交通灯系统。 1.1.2要求 （1）基本要求 ①控制功能：能分别对东、西、南、北四个方向进行合理的控制，其中向右转要求能够一直通行； ②显示功能：能实现显示当前倒数的时间。采用七段LED数码管来显示； ③报警功能：当其中某个方向的灯坏了或者某个线路有问题时，能够及时报警。 （2）发挥部分 ①能实时测定车辆的数量； ②能根据车辆的数量合理变更不同的通行方案； ③其他功能。 1.2 系统总框图
第一章 PLC实现智能交通灯控制设计方案 1.1题目要求： 南北方向为主干道，东西方向为次干道。东西方向红灯亮20s，南北方向绿灯亮13s，闪4次（每次0.5s亮，0.5s灭），黄灯亮3s；然后，东西方向绿灯亮8s，闪3次（每次0.5s亮，0.5s灭），黄灯亮3s，南北方向的红灯亮14s；再然后，东西方向红灯亮20s，南北方向绿灯亮13s，闪4。。。。。。这样东西南北交通灯循环运行；当人行道上有人要过马路时，按相应人行道按钮，马路灯立马改变，延时3s钟后（为了给正行驶在马路上的机动车通过时间）人行道同向变绿灯，而垂直方向人行灯变红灯，延时4s钟后，垂直方向马路灯及人行灯变绿灯且马路灯恢复正常循环运行。交通灯要有启动和停止按钮。 南北方向的时间用LED显示。 此外，当南北马路及人行道绿灯时三相异步电动机星形启动并运行，南北不是绿灯则停止；三相异步电动机也应有独立控制的启停按钮。 1.2设计流程及方案说明 1.2.1设计流程 首先编写普通功能的交通灯没有显示时间的程序，结合实验设备上的模块连接电路看是否实现普通交通灯的功能；其次在普通功能交通灯基础上将人行道按钮加入到网络中；然后将南北路灯时间用LED显示；最后把电机联动的网络融合到之前的程序中。 1.2.2放按说明 按下交通灯启动按钮I1.0交通灯开始正常运行，当按下交通灯停止按钮I1.1时交通灯停止运行所有灯熄灭。若有人要过的马路为红灯时按下相应的人行道按钮I1.4、1.5所有路口红灯亮，三秒后相应的人行道变为绿灯，四秒后交通灯恢复正常。此外当南北绿灯时三相异步电动机自动启动否则电机自动停转，电机的独立启动停止按钮为I1.2、I1.5。
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Ab st r ac t (1) Key words (1) 1绪论 (2) 1.1课题的研究背景与意义 (2) 1.2主要内容 (2) 2 PLC的概述 (2) 2.1 PLC的定义，分类及特点 (3) 2.2 PLC的功能和应用 (3) 2.3 PLC的工作原理 (3) 2.4 PLC的工作过程 (3) 2.5的编程语言 (4) 2.6 PLC定时器指令介绍 (5) 3 PLC控制系统的实现 (6) 3.1方案的比较与选择 (7) 3.2 I/0分配表 (7) 3.3接线图 (8) 3.4工作流程图 (8) 3.5工作时序图 (9) 3.6梯形图 (9) 3.7仿真过程 (10) 4.总结 (12) 参考文献 (13) 致谢 (14)
基于西门子S7-200 PLC的交通灯控制设计 机械设计制造及其自动化李金辉 指导教师吕永田 摘要：交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。虽然自交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统不断地被改进，设计方法也多种多样，但随着经济条件的升高，数字交通电路灯越来越不能满足日益增加的交通压力。现今PLC技术飞速发展，可编程控制系统的功能日益完善，加上小型化，可靠性高，价格低等优点，在现代工业中的作用更加突出。 因此，本文的设计就是运用PLC技术实现对十字路口的交通灯控制，通过对交通灯控制系统进行实地考察，我选择了一种最优方案，运用西门子系列的S7-200 PLC来控制交通灯的变化。 关键词：交通灯控制系统PLC The design of traffic light’s control based on Siemens S7-200 PLC Student majoring in Mechanical design and manufacturing automation Li Jinhui Tutor Lv Yongtian Abstract：The traffic control system is a unique public management system now, producing with logistics, travel and so on. The coordination of the relationship between people, vehicles and roads has become one of the important issues which need to be addressed with traffic management. Since the traffic lights produced, the internal circuit control system has been improved and the design methods varied also, but with the increasing of economic conditions, digital traffic lights can not meet the increasing traffic pressure. Nowadays the PLC technology development quickly, the function of programmable control system become refinement also the characters of miniaturization, high reliability, and low prices make it more prominent in modern industry. Therefore used PLC technology to control the traffic lights at the intersection, through fielding trips to traffic light control system, selected an optimal programmer, then using Siemens S7-200 PLC to control the traffic lights' change. Key words: traffic lights;control system;PLC
PLC课程设计 课程设计报告 题目交通信号灯控制学院电子与信息工程学院专业电气工程及其自动化班级 姓名 指导教师 2012 年12 月 4 日 电子与信息工程学院
目录 1绪论 (3) 2PLC及PLC简介 (3) 2.1PLC简介 (3) 2.2PLC的一般结构 (4) 2.2.1可编程控制器的结构分类 (4) 2.2.2可编程控制器的配置 (5) 2.4PLC的应用领域 (6) 2.5PLC的发展趋势 (7) 3系统总体方案及硬件设计 (7) 3.1系统总体方案 (7) 3.1.1设计目的 (7) 3.1.2 设计任务及要求 (7) 3.1.3 设计思路 (8) 3.2硬件设计 (8) 4交通灯的软件设计 (9) 4.1顺序功能图 (9) 4.2交通灯工作时的程序 (10) 5交通灯的仿真 (11) 6总结 (12) 参考文献 (13)
1 绪论 随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人，车，路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测，交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥中最重要的组成部分。 随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京，上海，南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速公路，在高速公路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路和普通道路耦合出交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道，城区与周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题， 根据交通等工艺控制要求和特点，我们采用了日本三菱公司FX2N_48MR。三菱PLC有小型化，高速度，高性能等特点，三菱可编程控制器指令丰富，可以接各种输入，输出扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程控制器（PLC）对十字路口交通控制等实现控制。本系统采用PLC是基于以下四个原因： （1）PLC具有很高的可靠性，抗干扰能力。通常的平均无障碍时间都在30万小时以上； （2）系统设计周期短，维护方便，改造容易，功能完善，实用性强； （3）干扰能力强，具有硬件故障的自我检查功能，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC； （4）近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，是的实际应用成为可能。 2 PLC及PLC简介 2.1PLC简介 可编程控制器简称——PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发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，
p l c交通灯控制系统
目录 1 题目背景意义 (1) 1.1交通灯的研究背景及意义 (1) 1.2交通灯控制系统设计意义 (2) 2 设计题目介绍 (2) 2.1设计内容及要求 (2) 2.2交通灯控制系统设计意义 (2) 3 系统设计方案 (3) 3.1设计方案 (3) 3.2设计思路流程图 (3) 4硬件系统设计 (4) 4.1控制系统的模块配置 (5) 4.2 PLC I/O口设置 (5) 4.3硬件接线图 (6) 5 软件系统设计 (6) 6 系统仿真调试 (8) 6.1 软件调试 (9) 6.2 运行调试 (10) 7 结论 (10) 参考文献 (11) 附录 (11)
1 题目背景意义 1.1交通灯的研究背景及意义 随着我国经济的飞速发展，城市人口越来越多，居民出行次数和机动车拥有量不断增加，城市道路拥挤、车流量不均衡等问题日趋严重。人们经常会为道路拥挤、交通秩序混乱、出行时间过长等城市交通问题倍感苦恼，例如：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。因此提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫，如何才能保持城市交通的安全便捷、高效畅通和绿色环保，已成为政府政策规划的一个重点问题。 通过对十字路口交通灯控制系统的设计与制作，使我们进一步巩固和加深了对所学的基础理论、基本技能和专业知识的认识掌握。同时也培养自身综合运用所学过的基础理论、基础知识和基本技能进行分析和解决实际问题的能力，更使我们受到了PLC系统开发的综合训练，从而能够使我们进行PLC系统设计和实施，并且掌握典型自动控制系统的工作原理和设计思路。更重要的是：通过对十字路口交通灯系统的每个环节的实际制作，锻炼了自身的刻苦钻研、勇于探索、实事求是、善于与他人合作的工作作风，这为我们将来的上岗实习做好了充分的准备。 1.2交通灯控制系统设计意义 随着城市汽车数量的增多和汽车进入家庭步伐的加快，城市道路交通问题显得越来越重要。马路上经常会看到这种现象：一旦整个路口的交通信号灯出现故障，若没有交警的及时疏导，该路口会塞得一塌糊涂，甚至造成严重的交通事故。原交通信号控制大都采用继电器或单片机实现，存在着功能少、可靠性差、维护量大等缺点，越来越不能适应城市道路交通高速发展的要求。 本文对十字路口交通信号灯控制系统，运用可编程逻辑器件PLC做了软件和硬件的设计，能基本达到控制要求。如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。 如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。因此，交通灯的设计是十分重要且迫在眉睫的。随着社会的发展，一个城市的交通是否便捷是衡量其是否具有发展潜力的重要指标，目前，我国大中小城市都出现了交通拥堵的现象，特别是大城市，随着城市机动车量的不断增加，如北京、上海、南京等出现了交通
1 绪论 随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。在城市交通中，交通灯信号是交通网络控制中最重要的元素，今年来城市交通的车流量较大，给交通带来了巨大的压力。提高路口的车辆通行效率，对于缓解路口车辆阻塞，便捷出行具有十分重要的意义，目前的城市交通灯，都是根据车辆的一般通行量预设固定的红绿灯转换周期。这种固定配时模式会导致某个方向的车辆已通行完毕，而另个方向的车辆要有相对较长的时间等待，这样就降低了车辆的通行效率。对此不断有学者用不同的方法，从不同的角度来研究。国内外有宏观和微观两种模型。宏观模型更适于实时模型，短期预测和速度控制等。近年来，有学者提出速度阶梯连续性模型，还利用CA模型优化交通灯控制。 但前者主要侧重于在理论方面阐释，后者把问题简化为单行道的控制，均未对实际问题提出解决方案。还有的学者从宏观角度研究改善交通控制的方法，提出通过检测各车道的车辆数量来调节时长，但只是考虑直行车道，并未解决问题。后来有学者提出直行和左转车道同时运行，但允许同时运行的车道组合教单一，通行效率提高不明显。针对以上情况，在此本文介绍一种新型交通灯智能控制系统。该系统采取车多通行时间长和同时通行的车道不冲突的原则，采用热释电红外传感器测量车辆的数量，在软硬件方面对现行的交通灯控制系统做了进一步的改进，大大提高了运行效率和车辆通行的灵活性和实时性。本方案中具体的设计思路是在入路口的各个方向附近按要求架设红外检测仪，当汽车进入检测区时，能以温度变化的形式影响红外传感器,这样红外传感器就能产生变化的电信号，即可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长，利用LED数码管显示时间。 1．1 PLC的定义 PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：
学号：0121018700318 课程设计 题目交通灯的PLC控制系统设计 学院物流工程学院 专业物流工程 班级物流zy1001 姓名宋金龙 指导教师刘有源教授 2013 年7 月 5 日
课程设计任务书 学生姓名：宋金龙专业班级：物流卓越1001班 指导教师：刘有源教授工作单位：物流工程学院 题目:交通灯的PLC控制系统设计 初始条件： 1)PLC型号：西门子公司S7系列，S7-300 2)编程环境：SIMATIC Manager /Step7 V5.4或更高版本 3)根据控制要求分配PLC I/O地址，画出PLC与控制对象的接线图，设计控制流程，按照模块化的方式设计程序，既可以采用LAD编程，也可以采用STL 编程，还可以采用组合方式编程。 4)编写的需要输入PLC，调试通过。 要求完成的主要任务: 1)十字路口交通信号灯，共有两组信号灯，其中一组控制直行，一组控制转弯。当轮到一个方向开始直行时，控制该方向直行的绿灯亮，指示该方向可以直行，并维持20s，当通行时间即将结束时，绿灯闪烁3s以作提示。 2)随后，该方向的黄灯亮2s，熄灭，通行时间结束，该方向的红灯亮，禁止该方向通行。同时控制该方向转弯的绿灯亮，指示该方向转弯，转弯时，绿灯维持15s，当转弯时间即将结束时，绿灯闪烁3s以作提示。 3)紧接着，该方向的黄灯亮2s，熄灭，转弯时间结束。 4)接下来，该方向的红灯亮，禁止该方向转弯。同时另一方向直行的绿灯亮，轮到另一方向直行了。如此周而复始。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
摘要 城市规模不断扩大，城市的交通问题也变的日益突出，如堵车问题，城市交通问题也越来越引起人们的关注，人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。为了解决交叉口混合交通流中的相互影响或彼此的相互影响，我们可以合理的设置交叉路口的红绿灯系统，帮助疏导交通流，从而有效的减少交通阻塞等问题，并为行人的安全提供强有力地保障。 现在，城市的红绿灯基本上都是程序控制，在实际使用中采用可编程序控制器（PLC）控制占很大比例，其主要原因是因为PLC具有简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列的优点。 本设计介绍了应用PLC实现十字路口交通信号灯的自动控制。通过对交通信号灯的控制要求分析，对PLC控制系统进行了软、硬件设计，并通过仿真实验证明该系统的实用性，利用PLC对十字路口交通灯进行模拟控制，从而能够对真正的十字路口交通灯控制系统有更深入的了解。 关键词：十字路口，交通灯， PLC控制
文献综述 一．绪论 1.交通灯的由来： 交通灯是指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯，最早出现在19世纪初在英国中部的约克城的一个典故中，当时交通灯只有两种颜色红绿，随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。 2.交通灯的发展史： 19世纪初，在英国中部的约克城，红、绿装分别代表女性的不同身份。 其中，着红装的女人表示我已结婚，而着绿装的女人则是未婚者。后来，英国伦敦议会大前经常发生马车轧人的事故，于是人们受到红绿装启发，1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德?哈设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。后来在信号灯的中心装上煤气灯罩，它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。不幸的是只面世23天的煤气灯突然爆炸自灭，使一位正在值勤的警察也因此断送了性命。 从此，城市的交通信号灯被取缔了。直到1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。 随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。 黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥
$ 18 学号： 课程设计 》 交通灯的PLC控制系统设计 题目 学院物流工程学院 专业物流工程 班级物流zy1001 ( 宋金龙 姓名 指导教师刘有源教授
2013年【 7月5日 课程设计任务书 学生姓名：宋金龙专业班级：物流卓越1001班 ~ 指导教师：刘有源教授工作单位：物流工程学院 题目:交通灯的PLC控制系统设计 初始条件： 1)PLC型号：西门子公司S7系列，S7-300 2)编程环境：SIMATIC Manager /Step7 或更高版本 3)根据控制要求分配PLC I/O地址，画出PLC与控制对象的接线图，设计控制流程，按照模块化的方式设计程序，既可以采用LAD编程，也可以采用STL 编程，还可以采用组合方式编程。 4)编写的需要输入PLC，调试通过。 — 要求完成的主要任务: 1)十字路口交通信号灯，共有两组信号灯，其中一组控制直行，一组控制转弯。当轮到一个方向开始直行时，控制该方向直行的绿灯亮，指示该方向可以直行，并维持20s，当通行时间即将结束时，绿灯闪烁3s以作提示。 2)随后，该方向的黄灯亮2s，熄灭，通行时间结束，该方向的红灯亮，禁止该方向通行。同时控制该方向转弯的绿灯亮，指示该方向转弯，转弯时，绿灯维持15s，当转弯时间即将结束时，绿灯闪烁3s以作提示。 3)紧接着，该方向的黄灯亮2s，熄灭，转弯时间结束。 4)接下来，该方向的红灯亮，禁止该方向转弯。同时另一方向直行的绿灯亮，轮到另一方向直行了。如此周而复始。
指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 — 摘要 城市规模不断扩大，城市的交通问题也变的日益突出，如堵车问题，城市交通问题也越来越引起人们的关注，人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。为了解决交叉口混合交通流中的相互影响或彼此的相互影响，我们可以合理的设置交叉路口的红绿灯系统，帮助疏导交通流，从而有效的减少交通阻塞等问题，并为行人的安全提供强有力地保障。 现在，城市的红绿灯基本上都是程序控制，在实际使用中采用可编程序控制器（PLC）控制占很大比例，其主要原因是因为PLC具有简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列的优点。 本设计介绍了应用PLC实现十字路口交通信号灯的自动控制。通过对交通信号灯的控制要求分析，对PLC控制系统进行了软、硬件设计，并通过仿真实验证明该系统的实用性，利用PLC对十字路口交通灯进行模拟控制，从而能够对真正的十字路口交通灯控制系统有更深入的了解。 关键词：十字路口，交通灯， PLC控制