基于PLC的交通灯的设计

1、淮 海 工 学 院课程设计报告书 题 目： 十字路口带倒计时的交通信号灯控制 系（院）： 电子工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 2010 年 7月 4 日目 录第一章 绪论.2第二章 PLC简介3 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc266048449 2.1 PLC的特点与应用. PAGEREF _Toc266048449 h 3 HYPERLINK l _Toc266048450 2.2 西门子S7200系列PLC简介. PAGEREF _Toc266048450 h 3 第三章 带有倒计时的交通灯设计5 HYPERLINK

2、l _Toc266048451 3.1 设计任务 PAGEREF _Toc266048451 h 5 3.1.1 控制要求.5 3.1.2 交通灯时序图.6 HYPERLINK l _Toc266048452 3.2 设计内容. PAGEREF _Toc266048452 h 6 3.2.1 主程序流程图6 3.2.2 正常运行流程图7 3.2.3 紧急强通流程图8.8.8控制程序语句表15.16 第四章 总结.17 第五章 参考资料.18 绪论交通灯是设在十字路口，使得车辆穿梭，车行车道，人行人道，有条不紊。靠什么来实现这井然有序的呢？靠的是交通灯的自动指挥系统。那么控制系统如何实现红黄绿三

3、种颜色的信号灯循序的工作呢？一般有单片机，电子电路等来实现。自80年代后期，很多城市纷纷扩建建城市道路，在道路建设完成的初期，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道路的系统研究和控制，加宽道路并没有充分发挥出预期的作用。而城市道路多十字路口、多交叉的特点，也决定了城市道路的交通状况必然受这种路况的制约。于是，旧的交通控制系统的弊病和人们越来越高的要求激化了矛盾，使原来不太突出的交通问题被提上了日程。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多车道城市道路，缓解城区的交通拥堵状况，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。由于交通路口的形

4、状和规模不一，所采用的信号灯的数量、控制要求不一，控制的复杂程度也就不一样，为此、有关部门愈来愈多的注重在交通管理中引进自动化、智能化技术，比如“电子警察”、自适应交通信号灯以及耗资巨大的交通指挥控制系统等。随着经济的发展和社会的进步，道路交通已愈来愈成为社会活动的重要组成部分。对交通的管控能力，也就从一个侧面体现了这个国家对整个社会的管理控制能力，因此各国都很重视用各种高科技手段来强化对交通的管控能力。基于PLC的交通灯控制系统能把可编程控制器的软硬件系统功能强大、可靠性好，逻辑编程方法简单，易于开发复杂控制系统、有丰富的扩展模块和联网能力和应用范围十分广泛的特点结合起来，使系统易于实现。P

5、LC简介2.1 PLC的特点与应用 PLC的特点如下(1)可靠性高，抗干扰强（2）功能强大，性价比高（3）编程简易，现场可修改（4）配套齐全，使用方便（5）寿命长，体积小，能耗低（6）系统的设计、安装、调试、维修工作量少，维修方便PLC的应用如下PLC已经广泛地应用到很多工业部门，随着其性能价格的不断提高，PLC的应用范围不断扩大，主要由一下几个方面：（1）数字量逻辑控制（2）运动控制（3）闭环过程控制（4）数据处理（5）联网通信 西门子S7200系列PLC简介S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖

6、所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。 下面是S7200-CPU型号的简介CPU 221 本机集成6输入/4输出共10个数字量I/O点。无I/O扩展能力。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。 CPU 222 本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点。可连接2个扩展模块。6K字节程

7、序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。 CPU 224 本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器

8、。 CPU 224XP 本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展值至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。20K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器（100KHz），2个100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O,位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。 CPU 226 本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O

9、 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。 第三章 带有倒计时的交通灯设计3.1 设计任务3.1.1 控制要求采用PLC构成十字路口带倒计时显示的南北向和东西向交通信号灯的电气控

10、制。系统上电后，交通指挥信号控制系统由一个3位转换开关SA1控制。SA1手柄指向左45时，接点SA1-1接通，交通指挥系统开始按常规正常控制功能工作，按照如图1-9所示工作时序周而复始，循环往复工作。正常运行时，南北向及东西向均有两位数码管倒计时显示牌同时显示相应的指示灯剩余时间值。SA1手柄指向中间0时，接点SA1-2接通，交通指挥系统南北向绿灯常亮，东西向红灯常亮，数码管显示99不变。SA1手柄指向右45时，接点SA1-3接通，交通指挥系统东西向绿灯常亮，南北向红灯常亮，数码管显示99不变。 图3.1 转换开关示意图表3-1 十字路口交通灯控制信号说明输 入输 出文字符号说 明文字符号说

11、明SA1-1交通灯正常工作控制开关H1南北向绿灯指示SA1-2南北向交通灯常绿控制开关H2南北向黄灯指示SA1-3东西向交通灯常绿控制开关H3南北向红灯指示H4东西向绿灯指示H5东西向黄灯指示H6东西向红灯指示H11南北向2位七段数码显示管H12东西向2位七段数码显示管3.1.2 交通灯时序图 图3-2 交通灯的时序图3.2 设计内容3.2.1 主程序流程图 图3-3 主程序流程图启动电源，信号输入先传送到强通控制，无线接收数据相同执行急车强通的子程序，车流量大时，控制SA1-2和SA1-3开关，将两边的车辆放行。没有强通进入正常工作状态，四面红绿灯顺序点亮，进入正常工作子程序。如果有急停，系

12、统变停下。3.2.2 正常运行流程图 图3-4 正常运行流程图紧急强通流程图 图3-5 强制行车流程图 PLC外部接线图本设计采用的是西门子S7-200 CPU226型号的PLC，另加一个扩展模块EM223。图3-6 接线图主程序梯形图 本设计采用的是西门子S7-200 CPU226型号的PLC 图3-7 PLC控制交通灯梯形图十字路口PLC自动调整红绿灯时给信号灯电源，信号系统工作；南北红灯亮，东西绿灯亮；南北红灯亮维持30s，在南北红灯亮的同时东西绿灯亮，并维持25s；到25s 时，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮周期为3s（亮0.5s，0.5s）；绿灯闪亮3s后熄灭，东西黄灯亮，并维持2s；到2s

13、时，东西黄灯熄，东西灯亮，同时南北红灯熄灭，南北绿灯亮；红灯亮维持30s，南北绿灯亮维持25s到25s时，南北绿灯闪亮3s后熄灭，南北黄灯亮，并维持2s；到2s时南北黄灯熄，南北红灯亮，同时东西红灯熄,东西绿灯亮，开始第二周期的动作。程序运行过程如下：当启动开关合上时，接通T37，使、Q0.0接通，东西红灯亮、南北绿灯亮；T37开始计时。T37 30s计时到，T37常闭触点断开，T37常闭触点闭合，通过T42常开触点、T43常闭触点使Y434按照的通断周期通断，南北绿灯闪光；T43开始计时。当南北绿灯闪3次（时间为3s）时，T43计时到，T43常闭触点断开，使断开，东西绿灯闪光灯熄；T43常开

14、触点闭合，使接通，南北黄灯亮；T44开始计时。T37 30s计时到，T37常闭触点断开，使、断开，东西红灯熄、南北黄灯熄；T37常开触点闭合，使常闭触点闭合，使接通，南北红灯亮、东西绿灯亮；T39开始计时。T39 25s计时到，T39常闭触点断开，T39常开触点闭合，通过的通断周期通断，东西绿灯闪光；T40开始计时。T403s计时到，T40常闭触点断开，使断开，南北绿灯闪光熄；T40常开触点闭合，使接通，东西黄灯亮；T41开始计时。T41 2s计时到，T41常闭触点断开，使断开，南北红灯熄、东西黄灯熄；同时使T38、T39 ，T40、T41、T43 ，T44全部计时器复位（断开），于是T37常

15、闭触点、T42常闭触点闭合，分别使南北红灯亮和东西绿灯亮，开始第二周期的动作，以后周而复始的进行。当启动开关断开时，断开电器断开，全部信号灯熄灭。3.2.6 PLC控制语句表运行结果经过仿真实验证明，此程序是可行的，交通灯确实有序的启动与熄灭。PLC还具有功能强，适应面广的特点，现代PLC不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺控等功能，数值运算和数据处理等功能。今天的PLC已经开始用于闭环控制，不仅如此，随着其扩展能力和通信能力的发展，它也越来越多地应用到了复杂的分布式控制系统中。从而受到了大家的认可。、第四章 总结PLC用于对交通信号灯的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定

16、时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式“信号灯进行精确控制，特别对于多岔路口的控制可方便地实现。目前大多数品牌的PLC内部均配有实时时钟，通过编程控制可对信号灯实施全天候无人化管理。由于PLC本身具有通讯联网功能，所以将同一条路上的信号灯组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。城市交通灯控制采用PLC比传统的采用电子线路和继电器具有可靠性高、维护方便、使用简单、通用性强等特点，PLC还可以联成网络，根据实测各十字路口之间的距离、车流量和车速等，合理确定各路口信号灯之间的时差，把N台PLC联网到一台控制电脑上，以方便操作、管理和监控，从而极大地提高城市道路交通

17、管理能力。用PLC控制十字路口的指示灯，维护方便，可按需要随意修改指示灯亮的时间，更体现了城市管理工作的现代化。 我国人口众多交通路道拥挤已严重制约经济快速持续发展，影响人们的日常生活。本系统作为城市十字路口交通信号的控制系统，为我国“智能交通系统“全面开展提供了有利的支持，具有一定的实践价值。 本次课程设计最大的难点在于：顺序启动：开始我使用将最后东西向的定时器并到东西向红灯的常开触点上，仿真发现此方法不可行，所以我选用了振荡电路，对东西向和南北向的红灯进行顺序控制，这样比较好控制，在这个基础上，我再进行了对绿灯及黄灯的顺序控制。绿灯闪烁：在做这个过程的时候，我使用的是SM0.5，同组的同学使用的是振荡电路，但是我相信这个脉冲可以达到我要的效果，果然，经过几次实验，我的绿灯在常亮25S后 ，开始闪烁。倒计时的设计：我首先查阅了资料，西门子PLC中的定时器时间的当前值是可以用MOV指令读出 ，但是我