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实验1 十字路口交通信号灯的PLC控制
1.交通灯设置
在十字路口的东、西、南、北装设红、绿、黄灯。
红、绿、黄灯按照一定时序轮流发光。
2.控制要求
信号灯受开关控制。
当单击启动按钮时，信号灯系统开始工作。
（1）南北向红灯、东西向绿灯同时亮
南北向红灯亮并维持30s；东西向绿灯亮并维持25s。
到25s时，东西向绿灯闪烁3s，闪烁周期为1s（亮0.5s，熄0.5s）。
绿灯闪烁3s后熄灭，东西向黄灯亮，并维持2s。
到2s时，东西向黄灯熄灭，东西向红灯亮；同时南北向红灯熄灭，南北向绿灯亮。
（2）东西向红灯、南北向绿灯同时亮
东西向红灯亮并维持30s；南北向绿灯亮并维持25s。
到25s时，南北向绿灯闪烁3s，闪烁周期1s（亮0.5s，熄0.5s）。
绿灯闪烁3s后熄灭，南北向黄灯亮，并维持2s。
到2s时，南北向黄灯熄，南北向红灯亮；同时东西向红灯熄灭，东西向绿灯亮。
如此周而复始循环，当单击停止按钮时，所有信号灯熄灭。
3.端口对应图
东西向交通灯
南北向交通灯
输入\输出端口对应图
4.实验要求
（1）画出控制时序图；
（2）编写PLC程序；。
交通灯PLC控制交通灯是城市交通管理的重要组成部分，它们实现了高效的交通运转。
交通灯选择的控制方式决定了它们的运行效率和灵活性。
PLC控制技术正成为交通灯控制的新趋势，本文将从PLC技术的特点、交通灯PLC控制的原理、优点和应用范围等方面进行阐述，为读者提供有关PLC控制交通灯的全面认识。
一、PLC技术的特点PLC（Programmable Logic Controller），直译为可编程逻辑控制器。
它是一种可以编程、可重构的工业控制计算机，可广泛应用于机器人、流程控制、电力系统、自动化控制等领域。
PLC控制系统具有以下特点：1.可编程性：PLC由CPU、输入/输出模块、编程器和编程语言等组成，可以根据不同的应用需要，进行逻辑控制、运算处理，灵活可调。
2.高可靠性：PLC的硬件结构稳定，电路简单。
可进行多重备份和自检测等技术，从而确保了其工作的可靠性。
3.自动化控制：PLC控制系统能够实现对工业过程的自动化控制和监测，不需要人工操作，大大提高了工作效率。
二、交通灯PLC控制原理交通灯PLC控制原理是将PLC控制器与红黄绿交通灯控制器相结合，实现交通灯的自动控制。
PLC控制器通过输入模块获取现场信号，如车辆和行人进入控制范围时发出的信号，根据进行编程的逻辑控制程序，在输出模块上输出控制信号，使红、黄、绿灯转换。
同时，通过PLC模块对交通灯进行功率控制和状态监测。
三、交通灯PLC控制优点与传统的纯机械或电气控制相比，PLC控制交通灯具有以下优点：1.控制灵活：PLC系统可以根据交通流量和信号实时变化进行控制，自动调整红、黄、绿灯转换周期，有效提高交通效率和道路通行能力。
2.安全可靠：PLC系统具有多重备份和自检测等技术，具有高度的安全保障。
能够检测到并预防交通事故等意外情况的发生。
3.节能减排：PLC控制交通灯时通过灯头的功率控制达到节能效果。
不仅使红绿灯的切换更智能，而且对节约能源也有积极贡献。
4.便于维护：PLC系统硬件稳定，适应各种不同场合的需要。
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道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。
2 设计题目介绍2.1设计内容及要求利用西门子S7-300PLC ，组态软件Wincc Flexible，触摸屏，交换机及外围的相关低压电器，组成控制系统，根据项目要求，编写相关程序，完成相应的功能，组态人机界面，能够进行模拟仿真。
具体要求：（1）制作画面模板，在模板画面中显示“交通灯控制模拟项目”和日期时钟。
（2）先组态两个画面，一个为主画面，一个为系统画面。
两画面之间能进行切换。
（3）在系统画面中作出交通灯控制的系统图。
（4）交通灯绿灯亮的时间模拟量数值0～100进行设置。
（5）按下启动键时,交通灯开始按如下的时序图运行：东西向绿灯亮25s后，闪烁3次（1s/次），接着东西向黄灯亮，2s后东西向红灯亮，25s后东西向绿灯又亮……如此不断循环，直至停止工作。
南北向红灯亮30s后，南北向绿灯亮，25s后南北向绿灯闪烁3次（1s/次），接着南北向黄灯亮，2s后南北向红灯又亮……如此不断循环，直至停止工作。
按下停止键时，所有灯都灭。
（6）交通灯亮灭的剩余时间可动画显示。
（7）交通灯亮时间数值高于90时产生一个交通拥堵的报警。
（8）组态报警画面，并能实现系统画面之间的切换。
（9）组态一个用户组“班组长”和一个用户名“user1“，“user1”属于“班组长”用户组，“user1”的密码为“000”。
“班组长”用户组的权限为操作和“绿灯亮的时间”。
然后在系统画面中的绿灯亮设定安全权限。
即一般用户不能进行绿灯亮设定值的设定，用户“user1”可以进行设定。
（10）组态一个用户视图画面，要求该用户名作登录按钮与注销按钮，能显示当前用户名。
能与系统画面进行切换。
2.2交通灯控制系统设计意义交通灯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。
随着我国城市现代化进程的不断推进，交通是影响我国社会经济发展的严重问题，而城市交通问题的核心就是对十字路口交通信号的控制。
随着我国城市现代化进程的不断推进，交通是影响我国社会经济发展的严重问题，而城市交通问题的核心就是对十字路口交通信号的控制。
现在大多数城市都经常会出现交通拥堵现象，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。
十字路口交通灯的路况画出模拟图如图1所示：图1交通灯模拟图3 系统设计方案3.1设计方案(1)完成控制系统PLC的硬件组态，网络组态。
编写程序流程图，完成系统的梯形图并仿真调试成功，下装到PLC,完成在线的调试。
(2)完成外部阀门，电机，行程开关等低压电器的选择，及系统的IO清单，系统接线图。
(3)按照任务书要求完成人机界面的组态画面,并下装触摸屏，连接PLC与触摸屏，调试相关的任务。
3.2设计思路流程图根据课程设计任务书的任务要求，我初步定下了本次课程设计的大体设计方案。
基于越简单越可靠的考虑，强调设计的实用性，利用简单顺序控制，逐步定时逐步执行，以实现对交通信号灯的基本控制。
由于本次设计涉及到两个软件的配合，本图只给出大致的设计思路流程，在具体设计的过程中再进行不同软件承担的功能的分配。
东西向绿灯亮25s后，闪烁3次（1s/次），接着东西向黄灯亮，2s后东西向红灯亮，25s后东西向绿灯又亮……如此不断循环，直至停止工作。
南北向红灯亮30s 后，南北向绿灯亮，25s 后南北向绿灯闪烁3次（1s/次），接着南北向黄灯亮，2s 后南北向红灯又亮Step7设计思路流程图如图2所示：图2 Step7设计思路流程图WINCC 设计思路流程图如图3所示：启动 东西绿灯亮25s ， 东西黄灯亮2s 东西红灯亮30s 南北红灯亮南北绿灯亮25s ，闪烁3次 南北黄灯亮2s图3 wincc流程图4 硬件系统设计4.1控制系统的模块配置模块配置的基本步骤：（1）选择SIMATIC 300里的RACK300的Rail ；（2）1号槽里选择电源模块（PS）:PS-300选PS 307 5A；（3）2号槽选CPU模块：CPU 300里选CPU 315F-2PN/OP里最后一个选V3.1；（4）3号槽空；（5）4号槽信号模块（SM）：SM-300里的DI/DO-300里的第一个；（6）5号槽选SM-300里的AI/AO-300里的第四个；（7）选好后Save and Compile。
控制系统使用西门子S7-300PLC，相应的模块见图4所示：图4 S7-300PLC相应的模块4.2 PLC I/O口设置PLC的数字量输入类型一般常见的都是DC型号的，就是直流输入，当然也有交流输入。
直流输入一般都是24V，外接的信号一般都为无源的开关量信号。
所谓开关量信号或者是数字量信号，就是表现出的信号只有两种状态，象开关一样：或者是开或者是关，没有第三种状态。
在计算机中表现的是：0或者是1；电气电路中表现的是：接通或者是切断等等。
因为输入的外接信号通常都是无源的信号，所以在接入PLC端子时，要提供电源形成合适的电流回路，在PLC上为方便输入信号的电源供取，提供有24VDC（250MA）直流电源引出端子。
PLC I/O口分配地址如表1所示：表1 I/O清单4.3硬件接线图PLC硬件接线图如图5所示：图5 S7-300PLC硬件接线图5 软件系统设计软件设计主要是PLC梯形图的设计，包括符号编辑，I/O口的编排等。
按下启动键时,交通灯开始按如下的时序图运行：东西向绿灯亮25s后，闪烁3次（1s/次），接着东西向黄灯亮，2s后东西向红灯亮，25s后东西向绿灯又亮……如此不断循环，直至停止工作。
南北向红灯亮30s后，南北向绿灯亮，25s后南北向绿灯闪烁3次（1s/次），接着南北向黄灯亮，2s后南北向红灯又亮……如此不断循环，直至停止工作。
按下停止键时，所有灯都灭。
由任务要求可知，交通灯系统的东西方向，南北方向输出电信号如图6所示。
图6 东西南北方向交通灯的时序图符号表如图7所示：图7 符号表定义6 系统仿真调试6.1软件调试打开Step7软件，按要求输入梯形图，看软件是否与PLC可编程控制器正常连接，下载此梯形图到PLC可编程控制器，进行下一步的运行调试。
6.2运行调试在硬件调试和软件调试的基础上，运行此程序并进行调试直至程序可按照系统要求运行。
按要求运行后，我的打开画面分为4个部分，分别是主界面，系统界面，报警界面，用户界面。
主画面如图8所示：图8 主画面（1）制作画面模板，在模板画面中显示“交通灯控制模拟项目”和日期时钟。
（2）先组态两个画面，一个为主画面，一个为系统画面。
两画面之间能进行切换。
（3）在系统画面中作出交通灯控制的系统图（4）组态报警画面，并能实现系统画面之间的切换。
（5）组态一个用户视图画面，要求该用户名作登录按钮与注销按钮，能显示当前用户名。
能与系统画面进行切换。
系统画面如图9所示图9 系统画面用户画面如图10所示：图10用户画面报警画面如图11所示：图11报警画面7总结对于这次PLC课程设计，我设计了交通红绿灯PLC控制系统。
经过将近两个周的设计制作，我完成了以下内容：1.使用Step7软件，在Step中按照要求编写了梯型图并且梯形图实现了红灯、绿灯、黄灯亮灭的切换。
2.使用Wincc软件，在Wincc中掌握了添加画面与画面之间的切换，添加I/O域、按钮，I/O域属性的设定。
I/O域属性选择对应的变量。
3.组和用户，用户User1设置密码。
4.模拟量报警，上升沿有效，超过90报警，报警界面亮。
5.然后在Wincc中集成到Step7，点击设备相连接。
设计的步聚和基本方法。
