十字路口交通信号灯PLC控制系统设计

1、目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 第1章引言1 HYPERLINK l bookmark6 1.1设计内容1 HYPERLINK l bookmark8 1.2设计要求1 HYPERLINK l bookmark10 1.3设计思路1 HYPERLINK l bookmark12 第2章系统总体方案分析与设计2 HYPERLINK l bookmark14 2.1控制对象2 HYPERLINK l bookmark16 2.2控制要求2 HYPERLINK l bookmark20 2.3方案分析4 HYPERLINK l bookmark22 2.4

2、方案设计4 HYPERLINK l bookmark24 2.5元器清单4 HYPERLINK l bookmark26 第3章PLC控制系统设计5 HYPERLINK l bookmark28 3.1控制要求分析及设计5 HYPERLINK l bookmark30 3.1.1主电路设计5 HYPERLINK l bookmark32 3.1.2确定I/O点数量及PLC类型5 HYPERLINK l bookmark34 I/O点的分配与编号5 HYPERLINK l bookmark36 PLC端子接线图6 HYPERLINK l bookmark38 3.4控制程序流程图6 HYPERL

3、INK l bookmark40 3.5控制程序编制7 HYPERLINK l bookmark42 3.5.1梯形图（见附图）8 HYPERLINK l bookmark44 5.2指令表（见附表）8 HYPERLINK l bookmark46 结论9 HYPERLINK l bookmark48 设计总结10 HYPERLINK l bookmark50 致谢11附录梯形图12指令表28 HYPERLINK l bookmark52 参考文献33内容摘要本系统是一个十字路口交通灯的PLC控制系统，利用西门子公司的S7-200可编程逻辑控制器对十字路口的交通灯进行控制。本系统具有一定的智能

4、性，即它可以对交通灯按高峰期、正常期及晚间几个时段进行分段控制。本系统采用主程序调用子程序的设计方案，通过主程序计算比较当前时间，进而根据对时间段的判断和分析来调用子程序段。子程序段分别是正常时间段、高峰时间段和晚间时间段，它们分别和各自的时序图相对应，从而控制交通灯的信号。其中主程序用到了我们没有学到或者很少用到的指令语句，比如：读实时时钟指令，设定实时时钟指令，递增指令，字节与整数间调整指令等等。子程序的内容我们就很熟悉了，它主要使用了定时器，触点和输出线圈，这些都很容易明白。这次以“多时段十字路口交通信号灯PLC控制系统设计”为题目的课程设计方案基本满足控制要求，可以实现十字路口交通信号

5、灯在控制。关键词：逻辑控制；调用；时钟；定时器 第1章引言设计内容多时段十字路口交通信号灯PLC控制系统设计。设计要求1、系统工作受开关控制，起动开关ON则系统工作；起动开关OFF则系统停止工作；2、交通信号灯按高峰时段、正常时段及晚上时段进行控制，这三个时段的的时序分配如图1所示；3、在高峰时段，交通信号灯按图2所示时序控制；4、在正常时段，交通信号灯按图3所示时序控制；5、晚上时段按提示警告方式运行，规律为：东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮0.4秒，暗0.6秒的规律反复循环。设计思路本系统采用主程序调用子程序的设计方案，通过主程序计算比较当前时间，进而根据对时间

6、段的判断和分析来调用子程序段。子程序段分别是正常时间段、高峰时间段和晚间时间段，它们分别和各自的时序图相对应，从而控制交通灯的信号。具体程序详见附录程序。第2章系统总体方案分析与设计2.1控制对象本系统的控制对象有八个，分别是：东西方向红灯（REW）两个；南北方向红灯（RSN）两个；东西方向黄灯（YEW）两个；南北方向黄灯（YSN）两个；东西方向绿灯（GEW）两个；南北方向绿灯（GSN）两个；东西方向左转弯绿灯（LEW）两个；南北方向左转弯绿灯（LSN）两个。2.2控制要求1、系统工作受按钮控制，起动按钮ON则系统工作；起动按钮OFF则系统停止工作；2、交通信号灯按高峰时段、正常时段及晚上时段

7、进行控制，这三个时段的的时序分配如图1所示；3、在高峰时段，交通信号灯按图2所示时序控制；4、在正常时段，交通信号灯按图3所示时序控制；5、晚上时段按提示警告方式运行，规律为：东、南、西、北四个黄灯全部闪亮,其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮0.4秒，暗0.6秒的规律反复循环。高峰吋段11正常吋段1111111111晚间吋段/111-11111110630T1.18;1516:3019:0021:0023:00.7:00图2-1时段分配时序图00004R-EW00001LSN*JI00003YSM-J00008RSN-POOOC5LElftk11111100006GEUV100007YEW.1020

8、30405060708090SEC.Jt0t1t2t3t4t5t6图2-2高峰期信号灯时序控制图00004R-EWl_帥|7|0M02GEM.100003YSN00008R一SN00005LEW-00006GEW|000E冋|11_I1a1020304a5060708090SECJrt0t1t2t3t4t5t6图2-3正常期信号灯时序控制图2.3方案分析本系统是一个多时段十字路口交通灯的PLC控制系统，利用西门子公司的S7-200可编程逻辑控制器对十字路口的交通灯进行控制。本系统具有一定的智能性，即它可以对交通灯按高峰期、正常期及晚间几个时段进行分段控制。高峰期的控制方案为：（1）南北方向左转

9、弯灯和南北方向红灯同时亮10秒，同时东西方向红灯亮；（2）南北方向绿灯亮35秒，东西方向红灯继续亮；（3）南北方向黄灯闪烁5秒；东西方向红灯继续亮；（4）东西方向左转弯绿灯和南北方向红灯同时亮10秒，东西方向红灯继续亮；（5）东西方向绿灯亮25秒，南北方向红灯继续亮；（6）东西方向黄灯闪烁5秒，南北方向红灯继续亮，然后跳至第（1）步依次环。正常期的控制方案为：（1）南北方向左转弯灯和南北方向红灯同时亮10秒，同时东西方向红灯亮；（2）南北方向绿灯亮30秒，东西方向红灯继续亮；（3）南北方向黄灯闪烁5秒；东西方向红灯继续亮；（4）东西方向左转弯绿灯和南北方向红灯同时亮10秒，东西方向红灯继续亮；

10、（5）东西方向绿灯亮30秒，南北方向红灯继续亮；（6）东西方向黄灯闪烁5秒，南北方向红灯继续亮，然后跳至第（1）步依次环。晚间的控制方案为：东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮0.4秒，暗0.6秒的规律反复循环。2.4方案设计系统采用主程序调用子程序的设计方案，通过主程序计算比较当前时间，进而根据对时间段的判断和分析来调用子程序段。子程序段分别是正常时间段、高峰时间段和晚间时间段，它们分别和各自的时序图相对应，从而控制交通灯的信号。2.5元器清单用到的元器主要有：型号CPU224DC，交通灯4个红灯,4个黄灯,4个绿灯，2个转弯灯，启停按钮SB2，校正当前时钟按钮SB1

11、等。第3章PLC控制系统设计3.1控制要求分析及设计3.1.1主电路设计主电路主要采用比较指令判断时间的范围，近而调用子程序，从而实现控制要求3.1.2确定I/O点数量及PLC类型分析PLC的输入和输出信号，在满足控制要求的前提下，要尽量减少占用PLC的I/O点。由系统控制要求可见，由控制开关输入的启、停信号是输入信号。由PLC的输出信号控制各指示灯的亮、灭。在交通灯布置图中，南北方向的三色灯共六盏，同颜色的灯在同一时间亮、灭；所以，可将同色灯两两并联，用一个输出信号控制。同理，东西方向的三色灯也依次设计。再加上东西方向左转的灯共16盏，所以其占8个输出点。由此可得系统I/O分配如表3-1所示

12、选择PLC型号：CPU224DC,内部电源供电，继电器输出形式。3.2I/O点的分配与编号表3-1系统I/O分配表输入/输出设备/器件名称I/O地址符号名输入校正当前时钟I0.0SB1程序启停按钮I0.1SB2输出东西方向绿灯Q0.0Q1东西方向黄灯Q0.1Q2东西方向红灯Q0.2Q3南北方向绿灯Q0.3Q4南北方向黄灯Q0.4Q5南北方向红灯Q0.5Q6东西方向左转弯Q0.6Q7灯南北方向左转弯灯Q0.7Q8PLC端子接线图根据I/O表及PLC的配置图很容易就可以得到PLC端子接线图3-1如下所示:PP2V.：_图3-1端子接线图3.4控制程序流程图控制程序流程图:SB1闭初始化时SB2闭停

13、止程序读取时钟值并处理得Tim0WTimW630630VTimV700700WTimW830815VTimV16301630WTimW19001900VTimV21002100WTimW23593-2主程序流程图3.5控制程序编制调用SUBE子程序调用SUBN子程序调用SUBF子程序调用SUBN子程序调用SUBF子程序调用SUBN子程序调用SUBE子程序3.5.1梯形图（见附图）本系统采用主程序调用子程序的设计方案，通过主程序计算比较当前时间，进而根据对时间段的判断和分析来调用子程序段。子程序段分别是正常时间段、高峰时间段和晚间时间段，它们分别和各自的时序图相对应，从而控制交通灯的信号。主程序

14、用了读实时时钟指令，设定实时时钟指令，递增指令，字节与整数间调整指令，整数相乘指令等等，通过这些指令的计算，得出时间的整数值，然后用比较指令判断时间段，进而调用相应的子程序，从而实现对多时段十字路口交通灯的控制。梯形图详见附图。3.5.2指令表（见附表）利用STEP7-Micro/WIN32可以方便的编写出梯形图，然后利用软件进行梯形图与指令表的转化即可。结论本系统采用主程序调用子程序的设计方案，通过主程序计算比较当前时间，进而根据对时间段的判断和分析来调用子程序段。子程序段分别是正常时间段、高峰时间段和晚间时间段，它们分别和各自的时序图相对应，从而控制交通灯的信号。这次以“多时段十字路口交通

15、信号灯PLC控制系统设计”为题目的课程设计方案基本满足控制要求，方案应该还算合理清楚，可以实现十字路口交通信号灯在控制。但是方案中仍然存在一些问题，比如：如何准确的确定当前的时间，然后准确的进入各个时序段中，原则上讲每个时序段比较短，无论在哪个时间点进入程序都是影响不是大的，但是总归有误差的存在。希望以后有所改进。设计总结通过该课程设计，我从中进一步掌握西门子S7200系列PLC的结构原理，正确处理使用出现的各种问题，了解器件和系统的关系，培养正确的设计思想，分析问题和解决问题的能力，运用标准与规范的能力，实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。本次课程设计，我设计的是多时段十字路口交通信号灯

16、PLC控制系统设计，在课程设计中，我遇到了许多问题，通过讨论和问同学，解决了许多以前不懂的问题。但是我知道这些都是一些基础的入门的知识，想要有所成就还远远不够，必须付出更多的努力才能学到与实践运用密切相关的知识。总体来说，这次设计，我感觉收获挺大的。当然这次课程设计也有不足之处，由于自己忙于复习考研，真正用在设计的时间可能比一些人少，但是我认为这次课程设计的目的已经达到，希望老师能够谅解。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX致谢课程设计中，我遇到了许多问题，在此感谢老师和同学

17、的帮助，尤其是孙刘忻老师的谆谆教导。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX附录梯形图10.1INC_EMm610.1ENENOttT:LB0-INOUT-ttT:LBaINC_BEMENDttT;LB0-INOUT-ttT;LBOSIinoRNIINI0N3N3n8LMA-CAn：Htt-VinonkitiNlKJ73-aai：ittNUNdJd日LOILOI6驾回LOI8鶴固lavVinonki胡kloan：ift1L汽UlJJIMirraLOI 10.1网络121ADDCklFkin1W16-匸1MIN1匚IwuOUT-W20W1S-IN-10.1INC_BENENO

18、#T:LB0-INUUT-#T:LB0图2-3主程序E修回91inoNlN3N3ChlloaA-oa/inoNlN3N3a?AOH09A-0inoNlN3N3aONi09A-09AinoNlN3N3a?AOH09A-0inoNl0N3N3adNioart-roaALQILQILOI 10.1ENMDV_BENO-INOUT-VBO10.1SET_RTCIIEN匚hJflIIlI1UVBO-T图2-4子钟初始化程|子例行程序注解TOC o 1-5 h z网銘注解-10.1S0.1TIC)12T38T37图2-5晚间时段交通灯控制子程序网路2网路3T4GT37INTON5-PT100msT3SIN

19、TON100-PT100ms网踣4网踏百T37T38Q0.2T27SM0.5T30Q0.7)T38T39T40Q0.2I1IC)网踣9T39SM0.5T40Q0.3网络12T42T42SM0.5T43网络14Q0.6)T43T44T45Q0.5)T44SM0.5T45Q0.0()RS17T45TOC o 1-5 h zT46Q0.5/I1_()Q0.1M)图2-6正常时段交通灯控制子程序子例行程序注解网缁主解10.1T1网踣2S0.1T)1S0.1SCRT46T37T37T3SSM0.5T3SQ0.5)Q0.7c冋络0T40T39Q0.2T40Q0.3/IC)同络11T41T42Q0.2Q0.

20、5Q0.6指令表XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX晚间时段交通灯控制指令表Network1/LDI0.0SS0.1,1Network2LSCRS0.1Network3LDNT58TONT57,+6Network4LDT57TONT58,+4Network5LDT57=Q0.1=Q0.4Network6SCRE正常时段交通灯控制子程序指令表Network1/(0Age直/LDI0.1SS0.1,1Network2LSCRS0.1Networ

21、k3LDNT56TONT47,+50TONT48,+100TONT49,+350TONT50,+400TONT51,+450TONT52,+500TONT53,+550TONT54,+800TONT55,+850TONT56,+900Network4LDNT53=Q0.2Network5LDNT47=Q0.5TOC o 1-5 h z=Q0.7Network6LDT47ANT48=Q0.5Network7LDT47ANT48ASM0.5=Q0.7Network8LDT48ANT49=Q0.3Network9LDT49ANT50ASM0.5=Q0.3Network10LDT50ANT51=Q0.4Network11LDT51=Q0.5Network12LDT51ANT52=Q0.6Network13LDT53ANT54=Q0.6Network14LDT54ANT55ASM0.5=Q0.0Network15TOC o 1-5 h zLDT55ANT56=Q0.1Network16SCRE高峰时段交通灯控制子程序指令表TITLENetwork1/LDI0.0SS0.1,1Network2LSCRS0.1Network3LDNT46TONT37,+50TONT38,+100