基于PLC的十字路口交通信号灯控制系统设计

【摘要】:针对近年来城市交通的拥挤现象，特别是驾驶员违章严重、交通事故频发、车辆尾气污染等问题，介绍集计算机、信息、电子及通讯等众多高新技术手段于一体的智能交通指挥中心控制系统。该系统的安装及使用，大大缓解了城市道路堵塞现象、提高了道路的通行能力。减少了驾驶员违章的次数，抑制了交通事故的发生、同时能够减轻车辆尾气排放，从而对降低环境污染起到了不可低估的作用。分析现代城市交通控制与管理问题的现状，结合城乡交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的硬件电路设计方案。【关键词】:交通控制交通灯PLC控制机【Abstract】:Inrecentyears,forurbantrafficcongestion,especiallydriversofseriousviolations,thefrequenttrafficaccidents,vehicleexhaustpollution,introducedthesmall-computer,information,electronicsandcommunicationsandotherhigh-techmeansinoneoftheintelligenttrafficcontrolcenterSystem.Thesystem,andtheuseofandgreatlyeasetheurbanroadcongestion,increasedroadcapacity.Toreducethenumberofillegaldriverstocurbtheoccurrenceoftrafficaccidentsandatthesametimetoreducevehicleemissions,thusreducingenvironmentalpollutionHaveplayedaroleshouldnotbeunderestimated.Analysisofthemodernurbantrafficcontrolandmanagementofthestatusquo,combinedwiththeactualsituationofurbanandruraltransportonthetrafficlightcontrolsystemworkingprinciple,givenasimpleandpracticalurbantrafficlightcontrolsystemhardwaredesign.【Keywords】:trafficcontroltrafficlightsPLCcontrol目录序言3一、PLC的概述4〔一〕PLC的产生和定义4〔二〕PLC的根本组成4二、PLC的硬件与工作原理6〔一〕PLC的硬件结构6〔二〕CPU模块中的存储器7〔三〕PLC的工作原理8三、PLC的特点与应用领域10〔一〕PLC的特点10(二)PLC的应用领域11〔三〕PLC的前景11四、PLC的程序设计根底12〔一〕PLC中的程序结构12〔二〕F1—40MR的编程组件：13〔三〕某些编程组件的使用特性及含义：14五、十字路口交通灯的介绍16〔一〕十字路口交通灯的原理及示意图16六、应用PLC设计十字路口交通灯17〔一〕输入输出点分配表17〔二〕顺序功能图18〔三〕梯形图：18〔四〕指令表18七、小结19致谢20参考文献21附录22序言随着社会经济的开展，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局部。不同的城市有不同城市的问题，但共性就是混合交通流问题。在交叉口如何解决混合交通流中的相互影响或彼此的相互影响，就是解决问题的关键！随着我国城市化建设的开展，越来越多的新兴城市的出现，使得城市的交通成为了一个绝对主要的问题。同时随着我国经济的稳步开展，随着城市机动车量的不断增加，人民的生活水平日渐提高，越来越多的汽车进入寻常老百姓的家庭，据不完全统计，目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制(不排除繁忙路段或顶峰时段用交警来取代交通灯的情况)。单片机控制系统设计时硬件和软件均要设计，抗干扰性能差，不通用，并且需要有接口电路与之配套，价格中等，制造较难。程序的设计中，分析控制交通的多种原理，用传统的方法实现难度较大，所以使用可编程控制器，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，并通过实验证明该系统简单、经济、运行可靠，具有很高的实用价值。一、PLC的概述〔一〕PLC的产生和定义1968年由美国通用汽车公司〔GE〕提出，1969年有美国数字设备公司〔DEC〕研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为PLC〔programmablelogiccontroller〕。80年代，由于计算机技术的开展，PLC采用通用微处理器为核心，功能扩展到各种算术运算，PLC运算过程控制并可与上位机通讯、实现远程控制。被称为PC〔programmablecontroller〕即可编程控制器。国际电工委员会〔IEC〕在1985年对PLC做了如下定义：“可编程控制器〔ProgrammbleLogicController,PLC〕是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原那么来设计。〞从以上定义中可以看出，PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能够完成各种各样的控制功能外，还有与其它计算机智能设备通信联网的功能。PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。〔二〕PLC的根本组成目前，可编程控制器的产品很多，不同的厂家生产的PLC以及同一家生产的不同型号的PLC其结构个不相同，但就其工作原理而言，是大致相同的。它们都是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，而更靠软件的支持。PLC的主机由微处理器〔CPU〕、存储器〔EPROM、ROM〕、输入/输出模块、外设I/O接口、通信接口及电源组成。下面分别介绍PLC各组成局部及作用。CPU模块CPU模块主要由微处理器〔CPU芯片〕和存储器组成。在PLC控制系统中，CPU模块相当于认的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存程序和数据。I/O模块输入〔Input〕模块和输出〔Output〕模块简称为I/O模块，它们相当于人的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号，开关量输入模块用来接收从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关量输入信号；模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压信号。开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备；模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装置。CPU模块的工作电压一般是5V，而PLC外部的输入、输出电路的电源电压较高，例如DC24V和AC220V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件，或使PLC不能正常工作。在I/O模块中，用光耦合器、光敏晶闸管、小型继电器等器件来隔离PLC的内部电路和外部的I/O电路。I/O模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。〔3〕编程器编程器用来生成用户程序，并用它来编辑、检查、修改用户程序，监视用户程序的执行情况。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。它的体积小，价格廉价，一般用来给小型PLC编程，或者用于现场调试和维护。使用编程软件可以在计算机屏幕上直接生成和编辑梯形图或指令表程序，并且可以实现不同编程语言之间的相互转换。程序被编译后下载到PLC，也可以将PLC中的程序上传到计算机。程序可以存盘或打印，通过网络或线，还可以实现远程编程和传送。电源PLC使用AC220V电源或DC24V电源。内部的开关电源为各模块提供不同电压等级的直流电源。小型PLC可以为输入电路和外部的电子传感器〔例如接近开关〕提供DC24V电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。二、PLC的硬件与工作原理〔一〕PLC的硬件结构根据硬件结构的不同，可以将PLC分为整体式、模块式和混合式。整体式PLC整体式又叫做单元式或箱体式，它的体积小、价格低，小型PLC一般采用整体式结构。整体式PLC将CPU模块、I/O模块和电源装在一个箱型塑料机壳内，S7-200称为CPU模块。其前盖下面有模式选择开关、模拟量电位器和扩展模块连接器。S7-200系列PLC提供多种具有不同I/O点数的CPU模块和数字量、模拟量I/O扩展模块供用户选用。CPU模块和扩展模块用扁平电缆连接，可以选用全输入型或全输出型的数字量I/O扩展模块来改变输入、输出点的比例。整体式PLC还配备有许多专用的特殊功能模块，例如模拟量输入、输出模块、热电偶模块、位置控制模块和通信模块等，使PLC的功能得到扩展。模块式PLC大、中型PLC一般采用模块式结构，它由机架和模块组成。模块插在模块插座上，后者焊在机架中的总线连接板上，有不同槽数的机架供用户选用，如果一个机架容纳不下选用的模块，可以增设一个或数个扩展机架，各机架之间接口模块和电缆相连。用户可以选用不同档次的CPU模块、品种繁多的I/O模块和特殊功能模块，对硬件配置的选择余地较大，维修时更换模块也很方便。整体式PLC每一I/O点的平均价格比模块式的廉价，小型控制系统一般采用整体式PLC。但是模块式PLC的硬件组态方便灵活，I/O点数的多少、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类和块数、特殊I/O模块的使用等方面的选择余地都比整体式PLC大得多，维修时更换模块、判断故障范围也很方便，因此较复杂的、要求较高的系统一般选用模块式PLC。〔二〕CPU模块中的存储器存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序相当于个人计算机的操作系统，它使PLC具有根本的智能，能够完成PLC设计者规定的各种工作。系统程序由PLC生产厂家设计并固化在ROM〔只读存储器〕中，用户不能读取。用户程序由用户设计，它使PLC能完成用户要求的特定功能。用户程序存储器的容量以字节〔B〕为单位。PLC使用以下几种物理存储器：随机存取存储器〔RAM〕用户可以用编程装置读出RAM中的内容，也可以将用户程序写入RAM，因此RAM又叫读/写存储器。它是易失性的存储器，它的电源中断后，储存的信息将会丧失。RAM的工作速度高、价格廉价、改写方便。在关断PLC的外部电源后，可以用锂电池保存RAM中的用户程序和某些数据。锂电池可以用1~3年，需要更换锂电池时，由PLC发出信号，通知用户。现在局部PLC仍然用RAM来储存用户程序。只读存储器〔ROM〕ROM的内容只能读出，不能写入。它是非易失性的，它的电源消失后，仍能保存储存的内容。ROM用来存放PLC的系统程序。可以电擦除可编程的只读存储器〔EEPROM〕EEPROM是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程，兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点，但是写入数据所需的时间比RAM长得多。S7-200用EEPROM来存储用户程序和需长期保存的重要数据。〔三〕PLC的工作原理1、用触点和线圈实现逻辑运算在数字量控制系统中，变量仅有两种相反的工作状态，例如高电平和低电平、继电器线圈的通电和断电、触点的接通和断开，可以用逻辑代数中的1和0来表示，在波形图中，用高电平表示1状态，用低电平表示0状态。用继电器电路或梯形图可以实现“与〞、“或〞、“非〞逻辑运算。用多个触点的串、并联电路可以实现复杂的逻辑运算。继电器的线圈通电时，其常开触点接通，常闭触点断开；线圈断电时，其常开触点断开，常闭触点闭合。梯形图中的位元件〔例如PLC的输出点Q〕的触点和线圈也有类似的关系。2、PLC的操作模式〔1〕、操作模式PLC由两种操作模式，即RUN〔运行〕模式与STOP〔停止〕模式。在RUN模式下，通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能；而在STOP模式下，CPU不执行用户程序，我们可以使用编程软件来创立和编辑用户程序，设置PLC的硬件功能，并将用户程序和硬件设置信息下载到PLC中。如果有致命错误，在消除它之前不允许从STOP模式进入RUN模式。PLC操作系统储存非致命错误供用户检查，但是不会从RUN模式自动进入STOP模式。I/O响应时间:指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。PLC的I/O响应时间为了增强PLC的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式〔扫描技术〕。以上两个主要原因，使得PLC的I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统慢一些，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期。用模式开关改变操作模式CPU模块上的模式开关在STOP位置时，将停止用户程序的运行；在RUN位置时，将启动用户程序的运行。模式开关在STOP或TERM〔Terminal，终端〕位置时，电源通电后CPU自动进入STOP模式；在RUN位置时，电源通电后自动进入RUN模式。用STEP7-Micro/WIN编程软件改变操作模式用编程软件控制CPU的操作模式必须满足下面的两个条件：在编程软件与PLC之间建立起通信连接。将PLC的模式开关放置在RUN模式或TERM模式。在编程软件中单击工具条上的运行按钮，或执行菜单命令“PLC〞—“RUN〞〔运行〕，将进入RUN模式。单击停止按钮，或执行菜单命令“PLC〞—“STOP〞〔停止〕，将进入STOP模式。在程序中改变操作模式在程序中插入STOP指令，可以使CPU由RUN模式进入STOP模式。3、PLC的根本工作原理PLC是一种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求，编好程序后，编程器将程序键入PLC的用户存储器中存储。PLC的控制功能就是运用用户程序来实现的。PLC采用循环扫描的方式来进行工作，即在PLC通电并完成了对硬件和软件的初始化之后，用户程序反复不断地执行，以使PLC的输出及时的响应随时可能变换的输入信号，直到PLC停机或者切换到STOP状态为止。这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。PLC在RUN工作模式下，采用周期循环扫描、分时操作的工作方式，不断地采集输入信号、执行用户程序以刷新系统输出；同时，完成内部处理和通信效劳等工作。扫描工作当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。三、PLC的特点与应用领域〔一〕PLC的特点PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便的特点而设计制造和开展的,这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的优点。〔1〕编程方法简单易学〔2〕功能强、性价比高〔3〕硬件配套齐全、用户使用方便、适应性强〔4〕可靠性高，抗干扰能力强系统的设计、安装、调试工作量少〔6〕维修工作量小，维修方便〔7〕体积小，能耗低，易于集成(二)PLC的应用领域PLC广泛地应用在很多的部门，随着其性能价格比的不断提高，PLC的应用范围不断扩大，主要有以下几个方面：数字量逻辑控制这是PLC最根本最广泛的应用。其输入输出均为开关量信号，控制过程与继电器控制系统最为接近，控制本钱低廉，可靠性极高。可以用于单台设备，也可用于自动生产线，还可用于民用或家庭场合。运动控制使用专用的运动控制模块，实现直线运动、圆周运动等场合的位置、速度等过程控制，广泛应用于各种机械的加工场合。闭环过程控制通过PLC的模拟量A/D、D/A模块，可以完成模拟量和数字量之间的相互转换，实现对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的PID〔比例－积分－微分〕闭环过程控制。广泛应用于塑料加工、锅炉控制等设备控制。数据处理现代PLC具有数学运算、数据传输、数据转换、排序、查表等功能，可能实现数据采集、分析和处理，大大增强了PLC自动控制系统的功能。通信联网经通讯端口，可以实现PLC之间、PLC与其它智能设备〔如计算机、变频器、数控装置等〕之间通信，组成功能强大的“分散控制、集中管理〞的分布式自动控制系统〔DCS系统〕，为现代工业自动化生产提供强有力的控制支持。〔三〕PLC的前景为了适应市场的各方面的需求,各生产厂家对PLC不断进行改良,推出功能更加强大、结果更加完美的新产品。这些新产品总体来说，朝两个方向开展：一个向超小型、专用化和低价格的方向开展，以进行单机控制；另一个是向大型化、高速化、多功能化和分布式全自动网络化方向开展，以适应现代化的大型工厂、企业自动化的需要[6]。四、PLC的程序设计根底〔一〕PLC中的程序结构〔1〕可编程序控制器是专为工业生产过程的自动控制而开发的通用控制器，编程简单是它的—个突出优点，它没有采用计算机程序语言，而是开发了面向控制过程、面向问题、简单直观的PLC编程语言。程序由两局部组成：操作系统，由PLC的生产厂家提供，它支持用户程序的运行；用户程序，由用户为了完成特定的控制任务而编写的应用程序。PLC的编程语言标准IEC61131-3规定了下述5钟编程语言：顺序功能图，梯形图，功能块图，指令表和结构文本。其中较为常用的有顺序功能图、梯形图和指令表。顺序功能图，是一种位于其它编程语言之上的图形语言，用来编写顺序控制程序。它为我们提供了一种组织程序的图形方法。步、转换和动作是顺序功能图中的三种主要元件。梯形图程序是使用的最多的PLC图形编程语言。梯形图程序由触点、线圈和用方框表示的功能块组成。触点代表逻辑输入条件，例如外部的开关、按钮和内部条件等。线圈通常代表逻辑输出结果，用来控制外部的指示灯、交流接触器和内部的标志位等。功能块图用来表示定时器、计数器或者数学运算、数据处理等指令。PLC的梯形图也称之为电路或程序，是一种软件信息，反映PLC的输入输出逻辑控制关系的程序软件。需要注意的是，与传统的继电器控制系统的梯形图电路不同，PLC的梯形图不是真正的物理硬件电路，不能把他们当做硬件电路来对待。指令表程序，指令是程序中的最小独立单位，用户程序是由假设干条顺序排列的指令而构成。一条指令一般由一个操作码和一个操作数组成，操作数由标识符和参数组成。操作码定义要执行的功能，它告诉CPU该执行什么操作；操作数为执行该操作所需要的信息，它告诉CPU用什么去做。一般情况下，指令的操作数在PLC的存贮器中。〔2〕S7-200的控制程序由主程序、子程序和中断程序组成。主程序：是程序的主体，每个工程都必须并且只能有一个主程序。在主程序中可以调用子程序和中断程序。子程序：子程序是可选的，仅在被其它程序调用时执行。同一个子程序可以在不同地方被屡次调用。使用子程序可以简化程序代码和减少扫描时间。中断程序：用来及时处理与用户程序的执行时序无关的操作，或者不能事先预测何时发生的中断事件。中断程序不是由用户程序调用，而是在中断事件发生时由操作系统调用。中断程序由用户编写。〔二〕F1—40MR的编程组件：F1—40MR的编程组件的名称由字母和数字表示，它们分别表示组件的类型和组件号。组件号用八进制数表示，各种编程组件的编号的取值范围有严格的规定，不同的组件编号均不相同，互不重叠，具体安排如下：输入继电器〔X〕：X400—X413，X500—X513输出继电器〔Y〕：Y430—Y437，Y530—Y537定时器〔T〕：T50—T57，T450—T457，T550—T557，T650—T657计数器〔C〕：C60—C67，C460—C467，C560—C567，C660—667辅助继电器〔M〕：M100—M377〔其中M300—M377断电保持〕状态存放器〔S〕：S600—S647特殊辅助继电器〔M〕：M70，M71，M72，M73，M76，M77等16个〔三〕某些编程组件的使用特性及含义：1、特殊标志位〔SM〕存储器

CPU224编址范围SM0.0～SM179.7，共180个字节。其中SM0.0～SM29.7的30个字节为只读型区域。①SMB0为状态位字节，在每次扫描循环结尾由S7-200CPU更新，定义如下：SM0.0RUN状态监控，PLC在运行RUN状态，该位始终为1。SM0.1首次扫描时为1，PLC由STOP转为RUN状态时，ON〔1态〕一个扫描周期，用于程序的初始化。SM0.2当RAM中数据丧失时，ON一个扫描周期，用于出错处理。SM0.3PLC上电进入RUN方式，ON一个扫描周期。SM0.4分脉冲，该位输出一个占空比为50％的分时钟脉冲。用作时间基准或简易延时。SM0.5秒脉冲，该位输出一个占空比为50％的秒时钟脉冲。可用作时间基准。SM0.6扫描时钟，一个扫描周期为ON〔高电平〕，另一为OFF〔低电平〕循环交替。SM0.7工作方式开关位置指示，0为TERM位置，1为RUN位置。为1时，使自由端口通讯方式有效。②SMB1为指令状态位字节，常用于表及数学操作，局部位定义如下：SM1.0零标志，运算结果为0时，该位置1。SM1.1溢出标志，运算结果溢出或查出非法数值时，该位置1。SM1.2负数标志，数学运算结果为负时，该位为1。2、置位／复位指令SS-BIT，N：从起始位〔S-BIT〕开始的N个元件置1。RS-BIT，N：从起始位〔S-BIT〕开始的N个元件清0。3、定时器1〕工作方式分类通电延时型〔TON〕、有记忆的通电延时型〔保持型〕〔TONR〕、断电延时型〔TOF〕等三类。2〕时基标准分类1ms、10ms、100ms三种类型，不同的时基标准，定时精度、定时范围和定时器的刷新方式不同。a.定时精度：b.定时范围：定时时间T＝时基*预置值时基越大，定时时间越长，但精度越差。4、定时器工作原理分析〔1〕通电延时型〔TON〕使能端〔IN〕输入有效时，定时器开始计时，当前值从0开始递增，大于或等于预置值〔PT〕时，定时器输出状态位置1〔输出触点有效〕，当前值的最大值为32767。使能端无效〔断开〕时，定时器复位〔当前值清零，输出状态位置0〕。〔2〕有记忆通电延时型〔TONR〕使能端〔IN〕输入有效时〔接通〕，当前值从0递增，当前值大于或等于预置值〔PT〕时，输出状态位置1。使能端输入无效〔断开〕时，当前值保持〔记忆〕，使能端〔IN〕再次接通有效时，在原记忆值的根底上递增计时。(TONR)定时器采用线圈的复位指令〔R〕进行复位操作，当复位线圈有效时，定时器当前值清零，输出状态位置0。〔3〕断电延时型(TOF)使能端〔IN〕输入有效时，定时器输出状态位立即置1，当前值复位〔为0〕。使能端〔IN〕断开时，开始计时，当前值从0递增，当前值到达预置值时，定时器状态位复位置0，并停止计时，当前值保持五、十字路口交通灯的介绍〔一〕十字路口交通灯的原理及示意图在十字路口的东西、南北主干道上装设红灯、绿左转、绿直行和黄灯，控制机动车辆和非机动车辆，人行斑马线上装设红、绿灯控制行人。其控制过程为：东西南北方向主干道的红灯一直处于点亮状态，提示主干道上左转通行时直行禁止通行，直行通行时左转禁止通行，只有红灯亮时该方向车辆禁止通行。主干道车辆通行时交通灯信号的变化规律为：左转绿灯亮15秒后闪烁三次，黄灯亮2秒，然后直行绿灯亮〔同时东西方向人行道绿灯亮〕，15秒后闪烁三次，黄灯亮2秒，然后绿灯全部熄灭，只有红灯亮，车辆禁止通行。该系统属于连续循环工作的控制系统，要求系统启动后能够周期性地连续循环工作，故系统中设置两个输入信号分别控制系统的启动和停止。PLC选用三菱F1—40MR根本单元，I/O接口数为24/16。分析系统的控制模型可以看出，人行道斑马线上的绿灯状态与直行绿灯信号相同，可用同一个控制信号。故整个控制系统需设置两个输入接口：X400接启动输入开关SB1，X401接停止输入开关SB2；再设置九个输出端口分别控制各信号灯。根据系统的控制模型和控制要求可画出系统中各输出信号的控制时序如图三所示。六、应用PLC设计十字路口交通灯〔一〕输入输出点分配表为了将十字路口交通灯的控制关系用PLC控制器实现，PLC需要1个输入点作为启动、停止开关，9个输出点。为了使用方便，所以选用三菱F1—40MR根本单元，I/O接口数为24/16。交通信号灯控制系统的PLC输入、输出点分配表。输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号启动按钮SB1I0.0主干道红灯Y430Q0.0停止按钮SB2I0.0南北左转绿灯Y432Q0.1南北方向黄灯Y433Q0.2南北直行绿灯Y431Q0.3东西左转绿灯Y532Q0.4东西方向黄灯Y533Q0.5东西直行绿灯Y531Q0.6南北人行道红灯Y534Q0.7东西人行道红灯Y434Q1.0表6.1输入输出点分配表根据以上I/O分配表和所选定的S7-200小型PLC，得到该控制系统的I/O外部接线如图二所示。〔二〕顺序功能图由实验内容和分析控制过程，得出控制规律，根据以上分析绘出顺序功能图，见附录一：〔三〕梯形图：根据控制系统的顺序功能图，采用以转换条件为主要的设计方法，可以编写得到该十字路口交通灯的PLC控制系统的梯形图，见附录二。〔四〕指令表该十字路口交通灯的PLC控制系统的指令表，见附录三。七、小结本次设计的是十字路口交通灯PLC控制系统设计与调试，由于这个课题和我们的生活联系很紧密，所以这让我做起来相对简单一点。俗话说万事开头难，一开始我没有头绪，但是在老师和同学的指导下，我慢慢的就理解了，然后就开始了设计。首先我自己研究课题中的十字交通灯的根本要求，在了解透彻的情况下，就去查阅各种资料，然后初步确定了要以时间计时为转换条件来进行各工部间的联系。接着分析了设计中可能会遇到的问题。分析了这些问题之后，我就开始做准备工作。首先我先画顺序功能图，在反复揣摩与研究后顺利的完成了。然后就是确定各器件的型号。之后就是设计各器件的位置，使电路看起来整齐美观。然后我就开始画梯形图，在此之前，我先对顺序功能图进行了分析，在理解之后，去查阅了一些资料，就开始画梯形图了。这个过程是很困难，也很考验人的。在反反复复，一次又一次的编译、仿真与检查后，最后终于成功了。在这几周的忙碌中，我学到了许多，对PLC有了进一步的了解。在老师、同学的帮助下，我完成了设计。我认为本次设计不仅是学到了更多知识，也很好的锻炼了我面对困难时的意志力。致谢能够顺利完成这次PLC控制十字交通灯的设计，首先要感谢我的指导教师——XXX老师，从开始分析设计此课题一直到现在的论文写作，XXX老师都给了我莫大的帮助。期间XXX老师的工作比拟忙，但是他仍然在百忙之中抽出时间来给我们辅导，甚至一整天都待在实验室帮我们解疑，很多时候都顾不上吃饭。由于我在做设计的过程中遇到好多不懂的问题，但XXX老师一直都是很耐心的解释给我听，直到我弄懂为止。其次，也要感谢我的同学们，当我遇到难以解决的问题时，他们帮我去查阅资料，然后耐心的解释给我听。真的很感动，很感谢！因为我们互相理解、互相帮助，所以我们都学到了很多东西。总之，感谢XXX老师和我的同学们，在此，向你们表示我衷心的谢意！参考文献[1]宋伯生.陈东旭.PLC应用及实验教程[M].北京:机械工业出版社,2006.P212[2]孙同景.PLC原理及工程应用[D].北京:机械工业出版社,2023.P256[3]周波.胡修玉.可编程控制器原理与应用[M].北京:国防工业出版社.2023.P122[4]钟肇新.范建东.冯太合.可编程控制器原理及应用[M].广州:华南理工大学出版社.2023.P188附录附录一：〔顺序功能图〕附录二：〔程序梯形图〕附录三：〔程序指令表〕ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1TITLE=程序注释BEGINNetwork1//网络标题//网络注释LDSM0.1SM0.0,1Network2LDM0.0AI0.0SM0.1,1RM0.0,1Network3LDM0.1AT37SM0.2,1RM0.1,1Network4LDM0.2AT38SM0.3,1RM0.2,1Network5LDM0.3AT39SM0.4,1RM0.3,1Network11LDM1.1AT45SM1.2,1RM1.1,1Network12LDM1.2AT46SM1.3,1RM1.2,1Network13LDM1.3AT47SM1.4,1RM1.3,1Network14LDM1.4AT48SM0.0,1RM1.4,1Network15LDM1.4OM0.1OM0.2OM0.3OM0.4OM0.5OM0.6OM0.7Network22LDM0.1LDM0.2ASM0.5OLDOM0.3OM0.6OM0.7OM1.0OM1.1OM1.2LDM1.3ASM0.5OLDO