交通信号灯PLC控制系统的设计说明

1、交通信号灯PLC控制系统的设计说明概括红绿灯的出现，可以实现有效的交通管制，对疏通车流、提高道路通行能力、减少交通事故有明显的效果。为实现交通道路的管理，努力做到交通管理的先进性和科学性。红绿灯控制的控制系统采用可编程控制器实现，采用系统的软硬件设计方法。实验证明，该系统简单、经济，能有效分流，提高交通路口的通行能力。本文分析了现代城市交通控制管理问题的现状，结合实际交通情况阐述了红绿灯控制系统的工作原理，提出了一种简单实用的城市红绿灯控制系统PLC设计方案。可编程逻辑控制器在工业自动化中发挥着极其重要的作用，广泛应用于各行各业。随着科学技术的发展，可编程控制器的功能越来越完善，再加上小型化、

2、低价位和高可靠性，其在现代工业中的作用更加突出。PLC可编程序控制器是基于微处理器开发，集计算机技术、自动控制技术和通讯技术于一体的新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛应用于工业过程和工位的自动控制。据统计，可编程控制器是工业自动化设备中应用最广泛的设备。专家认为，可编程控制器将成为未来工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人和CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强、定时器资源丰富的特点，可以精确控制目前常用的“渐进式”信号灯，尤其是多叉路口的控制可以轻松实现。因此，越来越多的PLC被用于交通灯系统。同时，PLC本身

3、还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成局域网进行统一调度管理，可以缩短车辆等待时间，实现科学管理。由于PLC具有对使用环境适应性强的特点，其定时器资源非常丰富，可以精确控制目前常用的“渐进式”信号灯，尤其是多叉路口的控制可以轻松实现。因此，越来越多的PLC被用于交通灯系统。同时，有的还引入了触摸屏来模拟路口红绿灯的闪烁和车辆通过，形象地展示了PLC在红绿灯系统中的实际应用。目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc32270 摘要 HYPERLINK l _Toc29419 我们先来看看红绿灯 HYPERLINK l _Toc19004 1 引言 PAGER

4、EF _Toc19004 五 HYPERLINK l _Toc21997 1.1 概述 PAGEREF _Toc21997 五 HYPERLINK l _Toc30512 可编程控制器 PAGEREF _Toc30512 VI HYPERLINK l _Toc4435 1.2.1 PAGEREF _Toc4435 PLC的应用VI HYPERLINK l _Toc10320 1.2.2 PLC PAGEREF _Toc10320 七的特点 HYPERLINK l _Toc21912 1.2.3 PAGEREF _Toc21912 PLC的结构八 HYPERLINK l _Toc20405 1.

5、2.4 PLC编程语言 PAGEREF _Toc20405 IX HYPERLINK l _Toc4465 1.3 设计 PAGEREF _Toc4465 X的主要内容 HYPERLINK l _Toc23094 2 PLC控制系统设计大纲 PAGEREF _Toc23094 十一 HYPERLINK l _Toc15208 设计的基本原则和公差 PAGEREF _Toc15208 HYPERLINK l _Toc29953 2.2 设计步骤及实现过程 PAGEREF _Toc29953 十二 HYPERLINK l _Toc16792 3 红绿灯控制系统硬件设计 PAGEREF _Toc16

6、792 XVI HYPERLINK l _Toc31967 3.1 红绿灯控制要求 PAGEREF _Toc31967 XVI HYPERLINK l _Toc87 3.2 红绿灯控制顺序 PAGEREF _Toc87 XVII HYPERLINK l _Toc19637 3.3 PLC硬件控制电路的设计 PAGEREF _Toc19637 XVIII HYPERLINK l _Toc16185 3.3.1 PLC PAGEREF _Toc16185 XVIII的选择 HYPERLINK l _Toc3333 3.3.2 I/O 配置表 PAGEREF _Toc3333 XIX HYPERLI

7、NK l _Toc28424 3.3.3 PLC控制电路接线图 PAGEREF _Toc28424 XXI HYPERLINK l _Toc29818 4 交通信号控制系统程序设计 PAGEREF _Toc29818 XXII HYPERLINK l _Toc30888 4.1 STEP7 编程软件概述 PAGEREF _Toc30888 XXII HYPERLINK l _Toc10687 4.2 交通信号编程过程 PAGEREF _Toc10687 XXII HYPERLINK l _Toc11271 4.2.1 PLC 状态转换 PAGEREF _Toc11271 XXII HYPERL

8、INK l _Toc14648 4.2.2 交通信号方案设计步骤 PAGEREF _Toc14648 XXIII HYPERLINK l _Toc6013 XXIV红绿灯 PAGEREF _Toc6013 HYPERLINK l _Toc4945 PAGEREF _Toc4945 二十六 HYPERLINK l _Toc3721 PAGEREF _Toc3721 二十六我们先来看看红绿灯介绍1.1 概述根据对美国主要城市交通状况的调查：1982年至2000年，美国城市高峰时段的交通拥堵不断增加，因交通拥堵造成的时间和汽油浪费造成的经济损失高达68美元十亿。例如，市区的平均速度仅为每小时 12

9、公里。将这个目标速度代入欧美标准，计算出交通拥堵的总经济成本：每年1.5亿小时，减少GDP 117亿元。这相当于全市GDP的7%。在北美、澳大利亚等大城市，道路面积率高达35%40%，而只有20%。缓解交通拥堵、加快道路建设是重中之重。据悉，到2010年，城市道路建设将投入500亿元，到2005年，仅高速公路里程就达到600公里。但是，城市道路的盲目发展也会刺激私家车的非常规发展。两者发展速度的不平衡，最终会导致“拥堵-修路-再拥堵”的恶性循环。当前时代是自动化时代，很多行业的设备，比如红绿灯控制，都与计算息息相关。因此，一个好的红绿灯控制系统会给道路拥堵和违法控制带来技术革新。随着大规模集成

10、电路和计算机技术的飞速发展，以及人工智能在控制技术中的广泛应用，智能装备取得了长足的进步，是现代技术发展的主流方向。本设计展示了智能交通灯系统的设计。智能红绿灯控制系统可以实现的功能包括：监控市区四个主要交通路口；每个路口都有固定的工作周期，当道路拥堵时，中央控制中心可以改变其工作周期；机动车可以实时拍照，提取车牌号。在世界范围内，以微电子技术、计算机和通信技术为主导，以信息技术和信息产业为核心的信息革命方兴未艾。如何更有效地将计算机技术与实际应用相结合，有效发挥其作用，是科学界最热门的话题，也是当今计算机应用空前活跃的领域。本文主要从单片机的应用实现路口红绿灯的智能管理，用于控制过往车辆的正

11、常运行。红绿灯的出现，可以实现有效的交通管制，对疏通车流、提高道路通行能力、减少交通事故有明显的效果。为实现交通道路的管理，努力做到交通管理的先进性和科学性。红绿灯控制的控制系统采用可编程控制器实现，采用系统的软硬件设计方法。实验证明，该系统简单、经济，能有效分流，提高交通路口的通行能力。本文分析了现代城市交通控制管理问题的现状，结合实际交通情况阐述了红绿灯控制系统的工作原理，提出了一种简单实用的城市红绿灯控制系统PLC设计方案。可编程逻辑控制器简称PLC。应用范围广，功能强大，使用方便。它已成为当代工业自动化的主要支柱之一。 PLC已广泛应用于各种机械设备和生产过程的自动控制系统，PLC在其

12、他领域的应用，如民用和家庭自动化设备也发展迅速。随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已广泛应用于各个工业领域。现代社会要求制造业快速响应市场需求，生产小批量、多品种、多规格、低成本、高质量的产品。为了满足这一要求，生产设备和自动化生产线的控制系统必须极其可靠和灵活。可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）是一种基于微处理器的通用工业控制设备。1.2 可编程控制器简介1.2.1 P液相色谱的应用目前，PLC已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、纺织、交通、环保和文化娱乐等各个行业。用法大致可以总结如下：1、开关量的逻辑

13、控制这是PLC最基本和最广泛的应用领域。它取代了传统的继电器电路，实现逻辑控制和时序控制。如注塑机、印刷机、装订机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀线等。2.模拟控制在工业生产过程中，有很多不断变化的量，如温度、压力、流量、液位、速度等，都是模拟量。为了使可编程控制器对模拟量进行处理，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换和D/A转换。 PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器可用于模拟控制。3.运动控制PLC可用于圆周运动或直线运动控制。在控制机构配置方面，早期直接用于切换I/O模块，连接位置传感器和执行器，现在普遍使用专用的运动控制模块

14、。比如可以驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。全球各大PLC厂商的产品几乎都具有运动控制功能，广泛应用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4.过程控制过程控制是指温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。 PLC作为工业控制计算机，可以编写各种控制算法程序，完成闭环控制。 PID调节是一般闭环控制系统中最常用的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前很多小型PLC都有这个功能模块。 PID 处理通常运行一个专用的 PID 子程序。过程控制广泛应用于冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合。5.数据处理现代PLC具有数学运算（包括矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传输、数据转换、排序、查表

15、、位运算等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以与存储在内存中的参考值进行比较，完成一定的控制操作，也可以通过通讯功能传送给其他智能设备，或者打印出来并制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品等行业的一些大型控制系统。6. 通讯和网络PLC通信包括PLC之间的通信以及PLC与其他智能设备之间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络迅速发展，各PLC厂商都非常重视PLC的通讯功能，纷纷推出了自己的网络系统。新生产的PLC都有通讯接口，通讯非常方便。1.2.2PLC的特点1、抗干扰能力强，可靠性高虽然继电器接触器控制系统具有良

16、好的抗干扰能力，但它使用了大量的机械触点，使设备的连接变得复杂。电弧的损坏大大降低了系统的可靠性。传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器和时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。 PLC用软件代替了大量的中间继电器和时间继电器，只剩下少量与输入输出相关的硬件。接线可使相互继电器控制系统减少1/10-1/100，大大减少因接触不良引起的故障。PLC采用微电子技术，大量的开关动作由非接触式电子存储设备完成，大部分继电器和复杂的连接由软件程序代替，使用寿命长，可靠性大大提高。2、配套设施齐全、功能齐全、适用性强PLC发展到今天，已形成大、中、小型系列产品。可用于各种规模的工业控制场合。除逻

17、辑处理功能外，大多数现代PLC都具备完善的数据计算能力，可应用于各种数字控制领域。近年来，大量PLC功能单元的涌现，使PLC渗透到位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。再加上PLC通讯能力的增强和人机界面技术的发展，利用PLC组成各种控制系统非常容易。3、易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是工矿企业的工业控制设备。其界面简洁，编程语言易于工程技术人员接受。梯形语言的图形符号和表达方式与继电器电路图十分接近，只需PLC的少量开关逻辑控制指令即可轻松实现继电器电路的功能。它为不熟悉电子电路、计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了一扇方便的大门。4. 系

18、统设计构造小，易于维护，易于改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备的外部接线，大大缩短了控制系统设计和建设的周期，使维护更容易。更重要的是，可以通过改变程序，用同样的设备改变生产工艺。这非常适合多品种小批量的生产场合。5、体积小、重量轻、能耗低以超小型PLC为例，新生产的品种底部尺寸不到100mm，重量不到150g，功耗只有几瓦。由于体积小，易于安装在机械部分，是实现机电一体化的理想控制装置。1.2.3 P液晶结构PLC本质上是专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本类似于微型计算机。 PLC按其结构可分为固定式和组合式（模块化）。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、存储

19、块、电源等。这些元件组合成一个不可拆卸的整体。模块化PLC包括CPU模块、I/O模块、存储器、电源模块、背板或机架，这些模块可以按照一定的规则组合配置。PLC的基本结构框图如图2-1所示。接受接口部件输出 中央处理单元 CPU板输入接口部件驱动器场信号控制元件 电 源 部 件图 2-1 PLC 基本结构框图1.2.4 PLC编程语言PLC用于面向过程、面向问题、简单直观的编程。其编程语言常用：梯形图、语句表、功能图等。1.梯形图梯形图是最常用的PLC图形编程语言。梯形图与继电器电路图非常相似，具有直观易懂的优点，特别适用于数字逻辑控制。梯形图由方框表示的触点、线圈和指令框组成。接触式仪表逻辑输

20、入条件，例如外部开关、按钮和外部条件。线圈通常代表逻辑运算的结果，常用于控制外部指示器、交流接触器和外部标志。指令框用于表示附加指令，例如定时器、计数器或数学运算。使用编程软件，可以直接生成梯形图并进行编辑，下载到PLC中。2.报表表语句列表也称为指令列表。它是一种类似于微型计算机的汇编语言中的文本语言。它是用指令的助记符编程的。它由多条语句组成一个程序段，可以实现一些梯形图或功能块无法使用的功能图所表示的功能。3.功能框图功能块图使用类似于布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑。即用一个类似于与门或或门的方框来表示逻辑运算关系。方框左边是逻辑运算的输入变量，右边是输出变量。通过“电线”连接在一

21、起，信号从左向右流动。1.3 设计的主要内容红绿灯控制要求红绿灯控制顺序PLC应设计控制电路红绿灯方案设计流程红绿灯PLC程序因为是红绿灯的单片机控制设计，所以要了解实际红绿灯的变化和规律。假设一个十字路口是东西向，南北向。然后改变状态1 南北红灯、东西绿灯通车。一段时间后的状态2 东西绿灯灭，黄灯闪几下，南北仍是红色。再转移状态3、南北绿灯通车，东、西红灯。一段时间后的状态4、南北绿灯灭，黄灯闪几下，东、西仍为红色。最后循环到状态1。信号灯通常有两种排列方式：横向排列从道路的中心线一侧，按照红、黄、绿的顺序排列到路边。常用于路面较宽的道路。垂直排列从上到下分别是红、黄、绿灯。这种方法通常用于

22、狭窄的道路。信号灯固定布置有两个好处：一是把红灯信号放在最显眼的位置；另一种是让患有色盲的人通过位置来判断信号的含义。在交叉口中心上方安装信号灯时，应满足车辆净空高度限制的要求。信号灯的亮度要保证人们在100M的距离也能看清楚。2、PLC控制系统设计概要2.1 设计的基本原则和内容在我们学习了很多关于PLC的相关知识之后，我们应该能够将其应用到实际设计中。当然，要设计一个经济、可靠、简洁的PLC控制系统，需要丰富的专业知识和实际工作经验。那么，我们先来看看PLC控制系统的设计原理和内容。一、PLC控制系统设计的基本原则1、最大程度满足被控对象的控制要求；2、保证控制系统的高可靠性和安全性；3、

23、在满足以上条件的前提下，力求控制系统简单、经济、实用、易于维护；4、选择PLC时，要考虑生产和工艺改进所需的余量。二、PLC控制系统设计的基本内容1、选择合适的用户输入设备、输出设备和输出设备驱动的控制对象；2、分配I/O，设计电气接线图，考虑安全措施；3、选择适合系统的PLC；4、设计程序；5、调试程序，一种是模拟调试，一种是在线调试；6. 设计控制柜，编写系统交付的技术文件、手册、电气图和电气元件清单。7.验收和交付。2.2 设计步骤及实现过程一、PLC控制系统设计的一般步骤1、对于复杂的控制系统，最好画出编程流程图，相当于一种设计思路；2、设计梯形图；3.程序输入PLC仿真调试修改，直到

24、满足要求；4、现场施工完成后进行在线调试，直至可靠满足控制要求；5、撰写技术文件；6.交付使用。在设计流程图时，还应遵循以下过程： 1）分析生产过程； 2）根据控制要求确定所需的用户输入输出设备，并分配I/O； 3）选择PLC； 4）设计PLC接线 图纸以电气施工图为依据； 5) 方案设计及控制柜接线施工。具体设计步骤框图如图2-1所示。分析控制要求确定I/O设备选择PLC分配I/O、设计电气图编写流程图设计梯形图编制程序清单输入程序并检查调试满足NY联机调试满足NN编制技术文件交付使用设计控制柜现场连接图2-1 控制系统设计步骤框图二、PLC控制系统执行程序的流程及特点PLC程序执行过程分为

25、三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。1.输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次对所有输入端子的输入状态进行采样，并将其存储在输入图像寄存器中。此时，输入图像寄存器被刷新。然后进入程序处理阶段，在程序执行阶段或其他阶段，即使输入状态发生变化，输入图像寄存器的容量也不会改变，输入状态的变化只能在输入处理阶段采样的下一个扫描周期。2.程序执行阶段在程序执行阶段，PLC依次扫描并执行程序。如果程序用梯形图表示，总是按上、下、左、右的顺序执行。当遇到程序跳转指令时，根据跳转条件是否满足来判断程序是否跳转。当指令涉及输入和输出状态时，PLC读取输入图像寄存器和元件图像寄存器，根

26、据用户程序进行运算，并将运算结果存储在元件图像寄存器中。对于组件映像寄存器，其内容会随着程序执行的过程而改变。3.输出刷新阶段程序执行完毕后，进入输出处理阶段。在这个阶段，PLC 将输出映像寄存器中的输出相关状态（输出继电器状态）转储到输出锁存器，并以一定的方式输出以驱动外部负载。因此，在PLC的一个扫描周期中，输入状态的采样只在输入采样阶段进行。当PLC进入程序执行阶段时，输入端子将被阻塞，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才重新采样输入状态。这种方法称为集中采样，即在一个扫描周期内，对输入状态进行一段时间的采样。在用户程序中，如果输出结果被多次赋值，最后一个有效。在一个扫描周期内，仅在输出刷

27、新阶段从输出图像寄存器输出输出状态，并刷新输出接口。在其他阶段，输出状态保存在输出图像寄存器中。这种方式称为集中输出。对于小型PLC，I/O点数少，用户程序短。一般采用集中采样集中输出的工作方式。虽然在一定程度上降低了系统的响应速度，但它使PLC大部分时间都与外部输入/输出设备的隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。对于大中型PLC，I/O点数多，控制功能强，用户程序比较长。 O 接口等方法。从以上分析可以看出，当PLC输入的输入信号变化为PLC输出响应输入变化时，需要一段时间。这种现象称为PLC输入/输出响应滞后。对于一般工业控制，这种滞后是完全可以允许的。需要注意的是，

28、这种响应滞后不仅是由于PLC扫描的工作方式造成的，还主要是由于PLC输入接口的滤波环节造成的输入延迟，以及由于PLC的动作时间造成的输出延迟。输出接口中的驱动装置。与编程有关。滞后时间是设计PLC应用系统时应注意的一个参数。3 红绿灯控制系统硬件设计3.1 红绿灯控制要求随着城市和经济的发展，交通信号灯发挥着越来越重要的作用。正是因为有了红绿灯，交通和人流得到了调节，同时也降低了交通事故发生的概率。但是，交通信号灯的不合理使用或设置也会影响交通的畅通。因此，在实际设计中必须遵循一定的原则和要求。交通灯由红灯、绿灯和黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示允许通过，黄灯表示警告。交通信号灯分为机动车

29、信号灯、非机动车信号灯、人行横道灯、车道灯、方向指示灯、闪光警示灯、道路和铁路平交道口灯。交通信号灯用于道路交叉口。通过向车辆和行人发出行进或停车的指令，使各个方向同时到达的人和车辆的交通流尽可能地减少相互干扰，从而提高路口的通行能力，保证通行和安全的十字路口。 .在本设计中，我们仅以机动车信号灯为例来说明其控制要求。图 3-1 为交叉路口普通交通信号灯的场景图。北、南、东、西各方向各有红、绿、黄信号灯。为保障行车安全，对其控制系统要求如下。图3-1 红绿灯场景示意图1、采用PLC构成路口南北、东西红绿灯的电气控制系统上电后，交通指挥信号控制系统由一个三位开关SA1控制。当SA1手柄指向左侧4

30、5时，触点SA1-1接通，交通指挥系统按正常正常控制功能开始工作，并按图3所示工作顺序启动并重复 2、循环工作。当SA1手柄指向中间0时，触点SA1-2接通，交通指挥系统南北方向常亮绿灯，东西方向红灯常亮。当SA1手柄指向右侧45时，触点SA1-3接通，交通指挥系统东西方向绿灯常亮，南北方向红灯常亮。2、信号灯的控制原理1）允许东西方向通行时（绿灯），禁止南北方向通行（红灯）；同样，当允许南北方向（绿灯）时，应禁止东西方向（红灯）。2）在绿灯信号切换到红灯信号之前，为了提醒驾驶员提前减速刹车，应有明显的提示信号：绿灯闪烁，黄灯亮。3）信号灯控制系统启动后，应能自动循环。3.2 红绿灯控制顺序红

31、绿灯的控制时序如图 3-2 所示。根据信号灯设置为1和设置为0两种状态绘制。设置1表示信号灯亮，设置0表示信号灯熄灭。图3-2 路口红绿灯正常工作时序3.3 PLC硬件控制电路设计3.3.1 PLC的选择在设计PLC控制系统的硬件结构时，首先要了解各个控制对象的驱动要求，如：驱动电压的高低、负载的性质等；其次，分析对象的控制要求，确定输入/输出接口（I/O）数量；再次，需要确定被控参数的精度和类型，如：开关量的控制、模拟量的控制、用户程序存储器的存储容量等。根据以上原则，我们需要选择合适的PLC型号和外围设备完成相应的PLC硬件结构配置。因此，PLC的选择是设计中的关键步骤。目前国外PLC厂家

32、生产的PLC品种有上百种，各有特点。因此，在设计时，首先应考虑采用易学、易掌握、易维护、备件通用性强的PLC。中国市场上流行的PLC产品如下：1）德国西门子（Siemens）的产品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列产品；2）美国罗克韦尔公司子公司AB（Allen&Bradly）的产品，目前包括SLC、Micro Logix、Control Logix等产品；3) GE-Fanuc的产品；4）法国施耐德（Schneider）产品；5）日本三菱、欧姆龙等公司产品。本次设计的交通信号控制系统的主要任务和内容集中在梯形图的编程和绘制上，因为本次设计中使用了大量的开关、继电器、计数

33、器和定时器。德国西门子公司生产的PLC功能齐全，性价比高，地址分配统一，完全可以满足本次设计的要求。而且，在当前相关领域的控制设计中，西门子产品被广泛使用。综上所述，我们采用的是西门子S7-200PLC/CPU224，它有24个输入/16个输出。3.3.2输入输出配置表I/O 配置表如表 3-1 和表 3-2 所示。表 3-1 输入地址分配输入地址变量描述I0.0系统启动按钮I0.1系统停止按钮表 3-2 输出地址分配输出地址变量描述Q0.0系统运行指示灯Q0.1南北左车道红灯Q0.2南北左行绿灯Q0.3南北直红灯Q0.4南北走向的绿灯Q0.5南北直射黄灯Q0.6南北右手红灯Q0.7南北右行绿

34、灯Q1.0南北右手黄灯Q1.1东西向的绿灯Q1.2东西红灯Q1.3东西车道黄灯Q1.4东西向的绿灯Q1.5东西红灯Q1.6东西向黄灯Q1.7东西向的绿灯Q2.0东西红灯Q2.1东西方，对，黄色等。表 3-1 交叉口红绿灯控制信号说明进入输出文字符号信号地址阐明文字符号信号地址阐明SA1-1X0红绿灯正常工作控制开关H1Y0南北方向绿灯SA1-2X1南北红绿灯常绿控制开关H2Y1南北方向黄灯SA1-3X2东西向红绿灯常绿控制开关H3Y2南北方向红灯H4Y3东西向的绿灯H5Y4东西向黄灯H6Y5东西红灯3.3.3 PLC控制电路接线图根据以上硬件选型和工艺要求，画出PLC控制电路接线图，如图3-3

35、所示。图 3-3 PLC 外部 I/O 分配及路口红绿灯接线图中，一个输出点用于驱动两个信号灯。如果PLC输出点的输出电流不够，可以用一个输出点驱动一个信号灯，也可以在PLC输出端加一个中间继电器，然后中间继电器驱动信号灯。4 交通信号控制系统程序设计本设计以城市路口为研究对象，根据路口车辆的运行情况，调整各红绿黄灯的时间，并使用STEP7软件设计程序，实现对路口车辆的实时控制。红绿灯。4.1 STEP7编程软件概述用于 SIMATIC S7、M7、C7 和基于 PC 的 WinAC 的 STEP7 编程软件是其编程、监控和参数设置的标准工具。 STEP7具有以下功能：硬件配置和参数设置、通讯

36、配置、编程、测试、启动和维护、文件归档、操作和诊断功能等。在 STEP 7 中，项目用于管理自动化系统的硬件和软件。 STEP7使用SIMATIC Manager集中管理项目，可以轻松浏览SIMATIC S7、M7、C7和WinAC的数据。 STEP7 中集成了实现STEP7 各种功能所需的SIMATIC 软件工具。4.2 交通信号方案设计流程4.2.1 PLC的状态转换在设计比较复杂的程序时，仅仅通过简单的逻辑处理很难保证程序的正确性和易读性，因此需要使用其他方法来编译程序。为了保证程序逻辑的正确性和程序的可读性，我们可以将一个控制过程分成几个阶段，并在每个阶段设置一个控制标志。当每个阶段的

37、执行完成后，开始下一个阶段的控制。 flag 清除该阶段的控制标志。所谓“状态”是指特定的功能，所以状态转换实际上就是控制系统的功能转换。机电自动控制系统中机械的自动工作循环过程是电气控制系统状态自动、有序、渐进转换的过程。这种功能流程图充分表达了控制系统的控制过程、各状态的功能、状态转移的顺序和条件，是PLC应用控制程序设计的绝佳工具。其状态转移图如图 3-4 所示。图3-4 路口红绿灯PLC状态转移图4.2.2交通信号灯编程步骤根据图3-4所示的状态转换流程，具体编程步骤如下：1、PLC开始运行时，M8002产生一个初始脉冲，设置初始状态S0为1；2、SA1手柄指向中间0时，触点X1接通，

38、交通指挥系统南北方向绿灯Y1常亮，东西方向红灯亮始终开启；3、SA1手柄指向右45时，触点X2接通，交通指挥系统东西方向绿灯Y1常亮，南北红灯常亮；4、当SA1手柄指向左45时，触点X0接通，状态转移到S20和S30，使S20和S30置1，下一个扫描周期S0自动复位, Y1 线圈通电。南北绿灯同时亮。 Y6线圈通电，红灯亮；5、延时25S后，过渡条件T0关闭，状态从S20转移到S21，S21置1，驱动T1记录时间，下一个扫描周期S20自动复位；6、延时5S后，过渡条件T1闭合，状态由S21转移到S22，使S22置1，产生0.5S通断的时钟脉冲信号，使北向和南绿灯闪烁，计数器C0被驱动计数。若次

39、数未达到3次，则C0的常闭触点接通，状态转S21，循环继续，共3次；7、当次数达到3次时，C0常开触点闭合，状态由S22转移到S23，使S23置1，下一个扫描周期S22自动复位，Y2线圈充满活力。南北黄灯亮；8. 延时2S后，过渡条件T3关闭。一方面，状态从S23转移到S24，使S24置1，在下一个扫描周期S23自动复位。另一方面，状态S30转移到S31，使S31置1，在下一个扫描周期S30自动复位，线圈Y4绿灯通电；9、延时25S后，过渡条件T4关闭，状态从S31转移到S32，S32置1，同时驱动T5做时钟，下一次扫描S31自动复位循环;10、延时5S后，过渡条件T5闭合，状态由S32转移到

40、S33，S33置1，产生0.5S的开关机时钟脉冲信号，使东西绿灯闪烁，同时驱动计数器C1计数。如果次数小于3次，则C1的常闭触点接通，状态转移到S32，循环继续，共3次；11、当次数达到3次时，C1的常开触点闭合，状态由S33转移到S34，使S34置1，下一个扫描周期S33自动复位，黄灯亮Y5线圈通电，计数器C1复位；12、延时2S后，返回初始状态S0循环执行。4.3 红绿灯PLC程序本设计采用梯形图语言设计了交通信号PLC控制系统的程序。具体流程如下：综上所述系统结构简单，操作方便；可自动控制，具有一定的智能化；对优化城市交通具有一定的意义。在这个设计中，每个任务被细分和打包，以保持每个任务

41、相对独立；可以有效改善程序结构，便于模块化处理，进一步提高程序的可读性、可维护性和可移植性。在设计过程中，经常会出现这样的情况，就是我一直认为这种连接方式可以工作，但始终无法真正连接电路，所以在这方面花费了很多时间。在做课程设计的同时，我也巩固和强化了课本知识。由于课本知识太多，在课间学习中不能很好地理解和使用各个组件的功能，而且考试能力有限，所以在本次课程设计的过程中，我们了解了很多组件的功能。组件，并对它们在电路中的使用有了更多的了解。程序中使用的数据可根据实际情况进行设置，修改灵活方便。通过这个设计，我对VHDL硬件描述语言有了更深入的了解，也在原有理论的基础上进一步应用。但由于经验不足，有些地方还需要进一步完善。至从我作为学生踏入大学大门的那一天起，我就注定要在这里度过我一生中最美好的青春。当我拿起笔写下“To”时，我震惊地意识到自己即将离开，我的生活开