基于PLC的交通灯控制系统设计

基于PLC的交通灯控制系统的设计与实现摘要随着交通状况的复杂化愈加严重，人们开始着力于解决该问题，利用划分不同的流量路径或者增加不同的分流交通道等等，然而有限的资源并不能根本上解决问题，随着经济的快速发展，车辆的数量在不断增加，现有的交通状况并不能满足当前汽车数量的日益增长速度。传统的交通拥堵状况都是以人为指导，一旦超出当前交通拥堵状况所能承受的范围，只能是通过增加交通道或者交警引流等方式，尽管现有的交通灯可以做到一部分的引流，但是目前现有的交通灯设施存在设置时间固定不能故居特定时间变换，同时也不能有效地根据实时的交通客流量自动处理，因此交通拥堵现象不能得到有效缓解。因而本次毕业设计旨在探索一种具有高效率、低成本的的交通灯控制系统的可行性。本系统控制器以西门子S7-200PLC为主控器，以定时器作为交通灯时间统计，结合车流量检测传感器，实时统计东西南北等待车辆。使用MCGS组态模拟软件对交通灯系统进行模拟验证，大大增加系统实物的可靠性以及系统控制的准确性。关键词：PLC；车流量检测；交通灯控制系统；组态仿真

目录1绪论 绪论1.1设计目的和意义据不完全统计截止2022年，我国私家车现有量达到2.5亿辆左右，比2018年同比增长增长16%，增加0.49亿辆私家车，而载货小型汽车或者载货大型汽车增加70万辆左右，这就给我国交通拥堵状况带来机具的挑战。目前国内关于交通拥堵状况一直是头疼问题，不论是早高峰还是晚高峰等，人们面临的交通拥堵状况的问题一直没有办法得到有效解决。随着交通状况的不断增加，人们开始着力于解决该问题，利用划分不同的流量路径或者增加不同的分流交通道等等，然而有限的资源并不能根本上解决问题，随着经济的快速发展，车辆的数量在不断增加，现有的交通状况并不能满足当前汽车数量的日益增长速度。传统的交通拥堵状况都是以人为指导，一旦超出当前交通拥堵状况所能承受的范围，只能是通过增加交通道或者交警引流等方式，尽管现有的交通灯可以做到一部分的引流，但是目前现有的交通灯设施存在设置时间固定不能故居特定时间变换，同时也不能有效地根据实时的交通客流量自动处理，因此交通拥堵现象不能得到有效缓解。随着科学技术的不断进步，自动化系统在不同领域的应用，使得人们开始将视线转移到将自动化技术与交通等控制技术进行有效结合，并逐渐演变为研究方向。1.2国内外研究现状处于1950到1960时期，国外利用传感器技术的思想，构建了以传感器为识别的交通灯检测单元。1965年左右，美国开始将计算机技术与交通灯控制系统进行有效结合，并成功建立了一个以计算机控制技术为核心的多维交通灯控制系统。由于其控制效率高、运行方便等特点，在系统刚露头角时，便在国外迅速发展，并逐渐演变为一个专用的领域。1965年左右，日本通过引进国外技术，于本国内开始新型交通灯控制系统，并开始在本国内快速发展。相较于日本，欧洲一些国家将微处理器技术进行有效结合，形式多维的交通灯控制技术，方便大量的车辆运行。HossanS,NowerN在Fog-baseddynamictrafficlightcontrolsystemforimprovingpublictransport中提出了一种基于雾的分布式ITS动态交通灯控制系统架构。提出了高效动态交通灯控制。国内于1980年左右开始对交通灯控制系统由二维向三维进行研究，但是由于初期技术的缺陷，使得大量引进国外设备。赵露，李远在基于PLC控制的多功能智能交通灯系统设计中提出该文针对十字交叉路口的交通灯信号控制存在的问题进行了探讨,提出一种新的控制方案,由PLC承担主要的控制任务,建立多相位信号灯智能控制据。国内仍然具有较大差异，因此研究交通灯的控制系统仍然是具有深远意义。1.3本设计内容本次系统设计主要是设计一款基于PLC的交通灯控制系统设计，对交通灯系统进行高峰与正常时间段进行不同交通灯控制，同时利用东西南北不同的车流量检测传感器对不同方向的车流量进行统计，并根据高峰时间与正常时间段，设定交通灯控制规则，本次基于PLC的交通灯控制系统设计主要分成三个部分，分别是输入端、输出端以及组态监控端，在输入端中主要是对启动按钮的信号的采集，输出端主要是对东西南北的红黄绿交通灯的通断控制，监控端主要是利用MCGS组态软件实现对系统的实时监控与对系统的功能验证。基于上述准则，本次设计内容主要有四大功能，分别如下：1、实时按键检测功能：系统将会实时对启动按钮的信号进行采集，一旦发现采集的按钮信号发生变化，此时代表系统开始运行；2、实时红黄绿灯控制：根据系统中，设定的不同方向的等待时间，对不同方向的交通灯进行延时以及切换操作；3、实时监控：使用组态软件，实时监控当前路口以及其他路口交通灯颜色状态变化与延时的时间，同时验证设计的功能是否准确；4、实时车流量检测：使用红外检测传感器实时检测东南西北方向的车流量信息，进而根据不同的时间段与车流量检测对交通灯的控制策略进行调整。2MCGS组态与PLC相关介绍2.1组态软件介绍本次针对交通灯控制系统的组态软件使用的是MCGS6.2通用版本，该组态中具有丰富的组态元件库，同时具有的工具栏以及任务栏，满足不同的自动化控制系统的设计。同时MCGS组态软件是国内为了解决当前PLC工程开发的一款用于实时监控运行状态与运行功能的上位机应用，但是与一般的上位机应用不同的是该组态软件不需要利用代码编写生成特定的通信协议以及通讯格式，[20]其自身具有完成的通信标准，直接可以利用软件设置，完成与不同的PLC型号通信，进而可以实现实时监控当前PLC的输入信号与输出控制信号，同时该组态软件中利用建立的变量数据库（其内具有常见的变量类型，包括int、bool以及模拟与数字等）直接关联到不同的控制系统的输入信号与输出信号，实现一体化监控与设置。2.2可编程逻辑控制器的基本结构可编程逻辑控制器自从上世纪八十年代问世以来伴随着信息化革命和计算机技术，电子技术的迅猛发展，自身也从中得到和借鉴了很多特点，其中存储器、CPU、I/O模块、电源等，计算机的标准配置也都在这几中技术相互发展相互作用中一点点移植到了可编程控制器PLC的设计理念之中，其结构如图1所示当前，对于逻辑层设计决策的控制核心来讲，均需要满足一定的数据信号处理单元以及可以进行外界信号实时处理与传输的交互接口，不论是信号具有的大数据包信息还是小数据包信息，都是需要满足基础的信号采集。针对与PLC来讲，其内部具有可以用来处理信号的决策机构（CPU），交互端具有可以用来实时作为采集的I/O口和可以用来作为输出控制信号的I/O口。对于整个控制器本身来说，除了具有采集、输出以及控制单元之外，还具有对其采集的数字信号进行独立处理的信号处理单元。[6]其实质上工作的流程是按照外界信号通过某种装置（传感器或者其他采集单元）采集到一定的信号后，进过转换或者不转换输入到交互端I/O口处，此时该组信号将会通过数字信号处理单元，对其中具备的一定量的杂散信号进行数字滤除，同时也对其数字信号进行适时的规整，该组数字信号具有稳定、有效以及信号编码符合逻辑规则判定后，随后输入到CPU控制单元中，控制单元将会根据原有设定的逻辑与或非关系进行判决（该部分的判决取决于开发人员设定的基本判决规则），随后控制单元将会输出不同的数据电平信号进行输出控制，该信号将会实时发送到交互端I/O口处，利用不同的外围设备完成不同的控制相应[1]，具体的流程如下图所示：图1可编程逻辑控制器的结构图2.3PLC的特点根据上述的控制流程，对于正常的自动化控制系统而言，交互端I/O口具有采集外界多变的信号，因此在设计过程中，需要满足控制单元CPU对其判决信号的最大电压或者电流成为交互端I/O口采集信号的先天限制条件，只有满足最基本的控制单元对其判决的信号有效时，自动化控制系统放开执行相对应的动作相应与采集，否则控制系统将会出现不可逆转的损伤。以当前主流的控制器来说，如STC89C51系列单片机与S7-200PLC为例。前者交互端的I/O口所能承受最大的电压为DC5左右，而后者所能承受的电压为±2.5V/±5V/±-10V，根据不同的CPU型号，具有不同的电压承受能力。由于外界输入的信号存在模拟量信号输入，换句话说输入的信号不仅仅具有电压信号，还可能时具有电流信号。前者I/O口所能承受的电流与后者基本类似，均在20mA以下（受限于不同的I/O与厂家）[2]。此类信号采集时，根据不同的电压或者电流信号，需要搭配不同的匹配电路，不同的电流或者电压，均会使得交互端与控制单元采集的信号存在一定的误差，因此必须额外匹配有一定的整流或者稳压等外围电路，用以保证对其信号的稳定与精准采集。2.4编程平台介绍本次针对交通灯控制系统使用的编程为STEP7-Micro/WIN，其具有较为丰富的编写功能，并且根据不同的控制系统实现不同的程序载体编写。[16]同时对于需要满足不同的在线调试系统而言，自动检错与自动编译可以实时检查应用程序的编写，并且由于该软件具有的丰富的库文件，可以对实时转换模块、计数与定时模块、脉冲生成模块、I/O口信号操控、扩展模块等进行直接调用，满足在系统设计过程不同需求。[7]从本次系统来说，根据选择的控制器型号以及需要控制的LED等，可以很好地解决当前系统的信号采集与信号输出控制。3系统总体方案及硬件设计3.1毕业设计主要要求本课程设计是一种基于PLC的交通信号灯设计,这个设计是针对基于PLC的交通信号灯设计的问题做研究。该系统使用STEP7软件平台编写梯形图。根据红外车流量传感器主控制器控制红绿灯在高峰时段、正常时段、晚上时段设置了不同循环的方式，左转和右转模式切换以及南北直行与东西直行等待时间可以根据车流量进行直行设置。其中要注意东西绿灯和南北绿灯不能同时亮;系统停电后保持停电前的状态，在此状态下继续工作，故障指示灯常亮。[15]其实时的总体框图为：图2总体框图3.2交通灯控制系统中PLC的选型及优点因为此次毕业设计的交通灯控制系统的主要驱动部件门机选用的是直流电动机，所以本设计中的中央控制器即可编程逻辑控制器PLC也应该优先选用直流供电的PLC。并且本设计需要用到压电式压力传感器的交流信号模拟量输入，所以本次选用的PLC也应该具有外接模块插口，方便整个系统的连接。本次基于PLC的交通灯控制设计，根据系统初期的设计，其输入的I/O口数量需求9个，输出为22个I/O口，而单纯地的S7-200最大的I/O口输入数量仅为24个，输出口16个I/O（型号为S7-200CPU226），因此必须要对现有的I/O口进行扩展，其使用的扩展EM222（单模块增加16个I/O口），EM222为输出I/O扩展，因此对于输出扩展模块需要1个扩展模块，增加对应的I/O口，因此本次选择的PLC的信号为西门子S7-200CPU226。3.3交通灯控制系统中的车流量检测传感器对于车道中的实时车流量检测传感器在目前市场上常用的是光电传感器，当然还存在一些使用红外感知和其它类型的车流量信息检测传感器对车流量信息的情况进行检测，现列举以下两大类型的传感器选择：方案一：选择光电传感器作为本次感知车流量信息的传感器。在正常工作条件下，接收端经过很长一段时间后可以接收到模块发出的激光，显示的电平很低。如果检测到信息中车辆信息存在信息中是，此时发射的激光将被阻挡。同时该模块发射的激光将不会从接收端接收到激光信号和激光器的电平为高，检测并确定不同情况下的目标。一般来说，它可以在30米的范围内进行有效的探测，但是需要车辆实时通过。方案二：选择红外感知传感器作为本次感知车流量信息传感器，该模块基于外部强红外怀疑作为测试基础。一般而言，对于发射的红外线，它们具有与普通光相同的特性，并且具有反射和折射等一般特性。对于要检测的任何物体，根据被测物体的表面，其物理温度不同，它可以发出不同的温度射线，并且模块可以很容易地检测到射线的存在。本此设计考虑到一些实际情况，考虑具体情况，选择方案二。对于车流量的信号检测，使用的传感器为红外检测传感器，该红外检测传感器输出的信号为数字量，红外检测传感器可以对动作幅度较大的进行很好地侦测，使用红外检测传感器作为检测其实时车流量信号检测。[21]其电路图，电路板及传感器如下图所示：图3-1车流量检测电路图图3-2车流量检测电路板图3-3车流量传感器将红外检测传感器设立在路口记录上轮通过的车辆数量进行下一次的调整。关于三种模式（高峰、正常、夜晚）的切换设定的阈值分别是：1.高于14辆执行高峰模式2.低于14辆（包含）高于3辆执行正常模式3.低于3辆（包含）执行夜晚模式关于各个路口红绿灯的变化所设定的阈值分别是：左转路口可直行灯低于3辆执行可以直行右转路口可直行灯低于3辆执行可以直行南北直行通过车辆数与东西通过车辆数相差5辆及以上则通过车辆少的方向红灯时间变长，通过车辆多的方向的绿灯变长3.4交通灯控制系统电气原理图下图为交通灯控制系统电气原理图：图4交通灯信号输出电气原理图根据红外车流量传感器主控制器控制红绿灯在高峰时段、正常时段、晚上时段设置了不同循环的方式，左转和右转可以根据车流量进行直行设置。其中要注意东西绿灯和南北绿灯不能同时亮。根据东南西北的车流量检测启动标志是由流量信号作为启动信号即I0.2口，生效后的车流量传感器主要是与I0.3-I0.7进行链接，根据不同的南北左右车流量检测、东西左右车流量检测、南北直行车流量检测以及东西直行车流量检测，进而控制上述的控制交通灯LED。图5交通灯信号输入电气原理图3.5交通灯控制系统外部接线下图为交通灯控制系统外部接线图：图6外部接线图4交通灯控制系统的软件设计与实现4.1交通灯控制系统主程序框图图7主程序框图4.2交通灯控制系统的I/0设计根据本次交通灯控制系统的要求，需要对当前的I/O口，按照实时的信号采集与信号输出控制进行划分，其具体的PLC交通灯控制系统的I/O分配如表1所示：PLCI/0端口用途PLCI/0端口用途I0.0启动Q1.0东西左绿灯I0.1停止Q1.1南北左红灯I0.2红外计数感应Q1.2南北左黄灯I0.3南北左转检测车流量Q1.3南北左绿灯I0.4南北右转感应Q1.4东西右红灯I0.5东西左转感应Q1.5东西右黄灯I0.6东西右转感应Q1.6东西右绿灯I0.7南北直行感应Q1.7南北右红灯I1.0东西直行感应Q2.0南北右黄灯Q0.0东西直红灯Q2.1南北右绿灯Q0.1东西直黄灯Q2.2南北左转可直行指示Q0.2东西直绿灯Q2.3南北右转可直行指示Q0.3南北直红灯Q2.4东西左转可直行指示Q0.4南北直黄灯Q2.5东西右转可直行指示Q0.5南北直绿灯Q0.7东西左黄灯Q0.6东西左红灯表1I/O分配表4.3交通灯控制系统梯形图设计见附录。4.4交通灯控制系统梯形图仿真利用STPE7/win设计本次交通灯控制系统的梯形图，随后编译运行没有问题后，选择软件中导出功能，并且其导出的格式为“.awl”，命名为“仿真文件.awl”。随后在S7-200Exploar软件中选择本次PLC的型号为CPU-226，利用软件中的加载功能，将本次“仿真文件.awl”文件加载至软件中，并在软件中选择模块EM223，该模块为8路输出信号。图8工程导入后界面打开状态表查看模拟量采集数据情况。对其中的参数进行设置VW2为车流量检测。设置当前的VW2实时的检测值为3，并且当前的环境为夜晚低峰期，此时将会所有的黄灯闪，也就是I0.1、I0.4、I0.7、I1.2、I1.5以及I2.0均会输出控制黄灯图9所有黄灯闪烁模拟随后模拟VW2，阈值设置为12。时间段处于高峰期时，此时以20-30作为模拟高峰期的数值，其总共可以分为八个阶段，因此需要对其进行挑选模拟，本次选择二个阶段，分别如下：阶段一：东西直行绿Q0.2亮，南北红灯Q0.3亮，东西左红Q0.6亮，南北左红Q1.1东西右绿Q1.6，南北右红Q1.7。图10高峰期阶段一模拟阶段二：东西直行红Q0.0亮，南北红灯Q0.3亮，东西左绿Q1.0亮，南北左红Q1.1东西右绿Q1.6，南北右红Q1.7。图11高峰期阶段二模拟随后模拟时间段为正常时间段，车辆阈值仍然为12，模拟VW2实时检测值处于10-20之间。和高峰期区别就是多一个复合车道指示灯提示。模拟南北左转车VW36小于10，那么就左转道可直行灯亮Q2.3。模拟南北左转车VW44小于10，那么就左转道可直行灯亮Q2.5。模拟南北左转车VW32小于10，那么就左转道可直行灯亮Q2.2。模拟南北左转车VW32大于10，那么就左转道可直行灯灭Q2.2。模拟南北左转车VW36小于10，那么就左转道可直行灯亮Q2.3。模拟南北左转车VW36大于10，那么就左转道可直行灯灭Q2.3。模拟南北左转车VW40小于10，那么就左转道可直行灯亮Q2.4。模拟南北左转车VW40大于10，那么就左转道可直行灯灭Q2.4。模拟南北左转车VW44小于10，那么就左转道可直行灯亮Q2.5。模拟南北左转车VW44大于10，那么就左转道可直行灯灭Q2.5。图12复合型交通灯控制仿真5交通灯控制系统组态工程创建及仿真5.1MCGS工程创建利用组态MCGS6.2版本建立本次系统的工程，打开MCGS组态软件，选择新建立工程的任务工具栏，随后对选择完成的工程建立工程名，本次系统的组态工程名为：独立组态，用户窗口建立为：交通灯，具体的工程如下：图13MCGS新建工程图5.2变量数据设计在完成工程建立后，建立合适的界面，并使用组态软件中合适的元件库，根据需求插入到界面中，完成元件的选择后，对每一个的元件中需要增加的参数变量进行定义，本次设计的参数总数为61个参数，系统内建参数为4个，对建立的参数按照实际的功能选择合适的参数类型，参数类型包括字符型、数值型、开关型等类型设计上述参数，其中开关型为27个，字符型为4个（系统内建参数），其他均为数值型，具体的变量数据库如图14所示：图14变量数据设计5.3画面链接设计根据本次系统设计，对控制系统设计完成的组态界面进行动画设计，利用属性设置设置当前的车辆移动动画数据链接（包括数据对象链接为垂直与水平标志）、LED状态显示动画链接对象为移动（包括上下左右移动）、按钮属性的动画链接与操作属性设置（数据对象置位操作与表达式为具体汽车移动）等动画链接，随后对每个模块的表达式也进行设计，包括变量与表达式关联等，此时根据不同的数据链接与表达式完成对应的数据设置。具体的设计的截图如下图15所示。图15动画链接设计5.4MCGS组态脚本语言见附录。5.5组态仿真调试如图16所示，在组态工程创建完毕后，此时进入到组态运行界面中，利用组态中的启动按键对系统进行开始执行。图16仿真系统启动操作如图17所示，使用组态中的输入，模拟南方向阈值设定为12辆车，此时时间段处于正常时间段，此时模拟输入南方向左转方向具有的车辆较少时，此时左转与直行均可以同行，但当左转车辆较多时，模拟输入为11辆车时，此时仅准许左转，直行不准许。图17处于南方向左转不同车辆数情况下左转及直行交通灯动作控制此时时间段处于正常时间段，此时模拟输入南方向右转方向具有的车辆较少时，此时右转与直行均可以同行，但当右转车辆较多时，模拟输入为11辆车时，此时仅准许右转，直行不准许。图18处于南方向右转不同车辆数情况下右转及直行交通灯动作控制基于上面操作，对东西方向进行模拟仿真，等待车辆上限阈值仍然设定为12，此时时间段处于正常时间段，此时模拟输入东方向右转方向具有的车辆较少时，此时右转与直行均可以同行，但当右转车辆较多时，模拟输入为11辆车时，此时仅准许右转，直行不准许。图19处于东方向右转不同车辆数情况下右转及直行交通灯动作控制如图20所示，此时模拟输入东方向左转方向具有的车辆较少时，此时左转与直行均可以同行，但当左转车辆较多时，模拟输入为16辆车时，此时仅准许左转，直行不准许。图20处于东方向左转不同车辆数情况下左转及直行交通灯动作控制如图21，当南北的车辆比东西直行的车辆多时，如仿真中设置，南北具有12辆车，东西直行具有8辆车，此时可以清楚地看出当前南北的直行绿灯时间是较长的，东西直行的绿灯是较短的。图20处于南北直行车辆数量大于东西直行车辆的交通灯时间控制6总结与展望本次毕业设计为了设计一种具有高效率、低成本的的交通灯控制系统的可行性。本系统控制器以西门子S7-200PLC为主控器，以定时器作为交通灯时间统计，结合车流量检测传感器，实时统计东西南北等待车辆。鉴于交通灯存在的复杂度较高，同时依据使用的PLC为西门子S7-200，其具有SIM仿真软件，因此借用SIM仿真使用梯形图逻辑功能的论证与调试，保证系统设计的合理性与可靠性。同时还借助MCGS组态软件，利用组态再次论证系统方案的可行性，因此全文除了论证系统的方案与硬件之外，还着重对SIM仿真与组态功能进行叙述。在完成此次交通灯控制系统设计的过程中我体会到了理论与实践相结合的好处，在设计过程中充分地将书本中存在的理论知识进行逐一应用，并结合设计的控制逻辑使用不同的知识进行方案设计。但真实设计过程中，仍然存在较多问题，包括对于PLC基础知识欠缺、车流量检测传感器的相关理论与使用方法的不熟悉等，需要在设计过程中不断加深理论知识学习。同时在此次设计过程中另我费尽苦心的是关于MCGS组态软件的使用，由于欠缺该部分的使用方法，在组态设计过程中只能通过不断熟悉知识，不断进行改良设计等等。这些问题充分地告诉我，学习知识要学会学以致用并且学会把零散化的知识串联起来，形成自我的知识储备。虽然设计经过SIM仿真与组态仿真验证，但对比实际场景中的交通灯控制系统而言，其复杂度将会更高，仅仅通过简单的车流量检测传感器并不能把所有累积的车辆数量进行完成的统计，也会存在交通路况没有按照本次系统预设的那样，因此其论证的实际性存在局限性，同时实际的场景中，车辆数量的阈值可能远远不止我们设想的那样等等复杂情况。结合本次设计，我充分地明白了对于任何知识来讲，不能学以致用，将都会是空想空谈，因此在日后生活中我将会秉持实践与理论有机结合，才能真正掌握知识！参考文献[1]李明河.可编程控制器原理与应用[M].合肥:合肥工业大学出版社,2009.1.[2]何文雪,刘华波,吴贺荣.PLC编程与应用[M].机械工业出版社,2010.[3]李若谷.西门子S7-200系列PLC编程指令与梯形图快速入门[M].电子工业出版社,2011.[4]吴亦锋,侯志伟.PLC及电气控制[M].电子工业出版社,2012.3.[5]赵璐,李远.基于PLC控制的多功能智能交通灯系统设计[J].集成电路应用,2019,v.36;No.304(01):59-60.[6]李航.基于定时器、中间继电器和PLC的交通灯控制系统[J].上海电气技术,2019,12(01):62-65.[7]黄强.基于MCGS的智能交通灯设计[J].智慧工厂,2019.[8]王浩然.的智能交通灯系统设计基于西门子S7-200PLC[J].农家参谋,2020(24).[9]陈海洋,金晓磊,牛龙辉,等.基于改进克隆选择算法的区域交通灯配时优化[J].计算机工程与应用,2020(9).[10]张敏.基于PLC控制交通灯的编程方式探究[J].伊犁师范学院学报(自然科学版),2018(3):64-68.[11]王秀.基于PLC的十字路口交通灯控制系统[J].电子技术,2011(04):52-53.[12]HossanS,NowerN.Fog-baseddynamictrafficlightcontrolsystemforimprovingpublictransport[J].PublicTransport,2020,12.[13]HeX,ChenX.ApplicationofPLC-BasedStrokeControlinIndustrialProduction[J].IOPConferenceSeries:EarthandEnvironmentalScience,2021,632(4):042041(6pp).[14]ZhaoJ,ChenZ,ZhangM.TheDesignandImplementationofTrafficLightControlSystemBasedonSingleChipMicrocomputer(SCM)[J].ComputerScience&Application,2013,03(08):349-353.[15]郁汉琪.电气控制与可编程序控制器[M].东南大学出版社.2010.[16]潘新民.微型计算机控制技术[M].电子工业出版社.2010.[17]于桂音.电气控制与PLC[M].中国电力出版社.2010.[18]熊永前.电机学[M].华中科技大学出版社.2009.[19]廖常初.PLC编程及应用[M].机械工业出版社.2014.[20]吕建国.组态软件基础及应用[M].机械工业出版社.2017.[21]吴建平.传感器原理及应用[M].机械工业出版社.2012.

附录Ⅰ梯形图附录Ⅱ命令语言IF数据<10THEN晚上时间=晚上时间+1IF(晚上时间MOD2)AND运行THEN南北红灯=0南北黄灯=0南北绿灯=0东西红灯=0东西黄灯=0东西绿灯=0东西左红灯=0东西左黄灯=0东西左绿灯=0南北左红灯=0南北左黄灯=0南北左绿灯=0南北右红灯=0南北右黄灯=0南北右绿灯=0东西右红灯=0东西右黄灯=0东西右绿灯=0ELSE南北黄灯=1东西黄灯=1东西左黄灯=1东西右黄灯=1南北左黄灯=1南北右黄灯=1ENDIFENDIFIF数据>=10AND数据<20THENIF南北左数据<10THEN南北左可直灯=1ELSE南北左可直灯=0ENDIFIF南北右数据<10THEN南北右可直灯=1ELSE南北右可直灯=0ENDIFIF东西左数据<10THEN东西左可直灯=1ELSE东西左可直灯=0ENDIFIF东西右数据<10THEN东西右可直灯=1ELSE东西右可直灯=0ENDIFIF过程=1THEN南北红灯=1南北黄灯=0南北绿灯=0东西红灯=0东西黄灯=0东西绿灯=1东西左红灯=1东西左黄灯=0东西左绿灯=0南北左红灯=1南北左黄灯=0南北左绿灯=0时间=时间+1东西时间=25-时间/2东西左时间=30-时间/2南北时间=45-时间/2南北左时间=75-时间/2IF时间=40THEN时间=0过程=2ENDIFENDIFIF过程=2THENIF时间MOD2THEN东西绿灯=0ELSE东西绿灯=1ENDIF时间=时间+1东西时间=5-时间/2东西左时间=10-时间/2南北时间=25-时间/2南北左时间=55-时间/2IF时间=10THEN时间=0东西绿灯=0过程=3ENDIFENDIFIF过程=3THEN东西黄灯=1时间=时间+1东西时间=5-时间/2东西左时间=5-时间/2南北时间=20-时间/2南北左时间=50-时间/2IF时间=10THEN时间=0过程=4ENDIFENDIFIF过程=4THEN东西黄灯=0东西左红灯=0东西左绿灯=1东西红灯=1时间=时间+1东西时间=60-时间/2东西左时间=10-时间/2南北时间=15-时间/2南北左时间=45-时间/2IF时间=20THEN时间=0过程=5ENDIFENDIFIF过程=5THEN东西左黄灯=1东西左绿灯=0时间=时间+1东西时间=50-时间/2东西左时间=5-时间/2南北时间=5-时间/2南北左时间=35-时间/2IF时间=10THEN时间=0东西左黄灯=0过程=6ENDIFENDIFIF过程=6THEN南北红灯=0南北绿灯=1东西红灯=1南北左红灯=1东西左红灯=1时间=时间+1东西时间=45-时间/2东西左时间=75-时间/2南北时间=25-时间/2南北左时间=30-时间/2IF时间=40THEN时间=0过程=7ENDIFENDIFIF过程=7THENIF时间MOD2THEN南北绿灯=0ELSE南北绿灯=1ENDIF时间=时间+1东西时间=25-时间/2东西左时间=55-时间/2南北时间=5-时间/2南北左时间=10-时间/2IF时间=10THEN时间=0南北绿灯=0过程=8ENDIFENDIFIF过程=8THEN南北黄灯=1时间=时间+1东西时间=15-时间/2东西左时间=50-时间/2南北时间=5-时间/2南北左时间=5-时间/2IF时间=10THEN时间=0过程=9ENDIFENDIFIF过程=9THEN南北黄灯=0南北左红灯=0南北左绿灯=1南北红灯=1时间=时间+1东西时间=15-时间/2东西左时间=45-时间/2南北时间=60-时间/2南北左时间=10-时间/2IF时间=20THEN时间=0过程=10ENDIFENDIFIF过程=10THEN南北左黄灯=1时间=时间+1东西时间=5-时间/2东西左时间=35-时间/2南北时间=55-时间/2南北左时间=5-时间/2IF时间=10THEN时间=0南北左黄灯=0过程=1ENDIFENDIFIF绿灯过程=1THEN东西右红灯=0东西右黄灯=0东西右绿灯=1南北右红灯=1南北右黄灯=0南北右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1东西右时间=35-绿灯时间/2南北右时间=45-绿灯时间/2IF绿灯时间=60THEN绿灯时间=0绿灯过程=2ENDIFENDIFIF绿灯过程=2THEN东西右红灯=0东西右黄灯=0IF时间MOD2THEN东西右绿灯=0ELSE东西右绿灯=1ENDIF南北右红灯=1南北右黄灯=0南北右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1东西右时间=5-绿灯时间/2南北右时间=15-绿灯时间/2IF绿灯时间=10THEN绿灯时间=0绿灯过程=3ENDIFENDIFIF绿灯过程=3THEN东西右红灯=0东西右黄灯=1东西右绿灯=0南北右红灯=1南北右黄灯=0南北右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1东西右时间=5-绿灯时间/2南北右时间=10-绿灯时间/2IF绿灯时间=10THEN绿灯时间=0绿灯过程=4ENDIFENDIFIF绿灯过程=4THEN东西右红灯=1东西右黄灯=0东西右绿灯=0南北右红灯=1南北右黄灯=0南北右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1东西右时间=50-绿灯时间/2南北右时间=5-绿灯时间/2IF绿灯时间=10THEN绿灯时间=0绿灯过程=5ENDIFENDIFIF绿灯过程=5THEN南北右红灯=0南北右黄灯=0南北右绿灯=1东西右红灯=1东西右黄灯=0东西右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1南北右时间=35-绿灯时间/2东西右时间=45-绿灯时间/2IF绿灯时间=60THEN绿灯时间=0绿灯过程=6ENDIFENDIFIF绿灯过程=6THEN南北右红灯=0南北右黄灯=0IF时间MOD2THEN南北右绿灯=0ELSE南北右绿灯=1ENDIF东西右红灯=1东西右黄灯=0东西右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1南北右时间=5-绿灯时间/2东西右时间=15-绿灯时间/2IF绿灯时间=10THEN绿灯时间=0绿灯过程=7ENDIFENDIFIF绿灯过程=7THEN南北右红灯=0南北右黄灯=1南北右绿灯=0东西右红灯=1东西右黄灯=0东西右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1南北右时间=5-绿灯时间/2东西右时间=10-绿灯时间/2IF绿灯时间=10THEN绿灯时间=0绿灯过程=8ENDIFENDIFIF绿灯过程=8THEN南北右红灯=1南北右黄灯=0南北右绿灯=0东西右红灯=1东西右黄灯=0东西右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1南北右时间=50-绿灯时间/2东西右时间=5-绿灯时间/2IF绿灯时间=10THEN绿灯时间=0绿灯过程=1ENDIFENDIFENDIFIF(数据>=20)AND(南北直数据>=东西直数据)THENIF过程=1THEN南北红灯=1南北黄灯=0南北绿灯=0东西红灯=0东西黄灯=0东西绿灯=1东西左红灯=1东西左黄灯=0东西左绿灯=0南北左红灯=1南北左黄灯=0南北左绿灯=0时间=时间+1东西时间=28-时间/2东西左时间=30-时间/2南北时间=45-时间/2南北左时间=75-时间/2IF时间=50THEN时间=0过程=2ENDIFENDIFIF过程=2THENIF时间MOD2THEN东西绿灯=0ELSE东西绿灯=1ENDIF时间=时间+1东西时间=3-时间/2东西左时间=5-时间/2南北时间=20-时间/2南北左时间=50-时间/2IF时间=6THEN时间=0东西绿灯=0过程=3ENDIFENDIFIF过程=3THEN东西黄灯=1时间=时间+1东西时间=2-时间/2东西左时间=2-时间/2南北时间=17-时间/2南北左时间=47-时间/2IF时间=4THEN时间=0过程=4ENDIFENDIFIF过程=4THEN东西黄灯=0东西左红灯=0东西左绿灯=1东西红灯=1时间=时间+1东西时间=60-时间/2东西左时间=13-时间/2南北时间=15-时间/2南北左时间=45-时间/2IF时间=26THEN时间=0过程=5ENDIFENDIFIF过程=5THEN东西左黄灯=1东西左绿灯=0时间=时间+1东西时间=47-时间/2东西左时间=2-时间/2南北时间=2-时间/2南北左时间=32-时间/2IF时间=4THEN时间=0东西左黄灯=0过程=6ENDIFENDIFIF过程=6THEN南北红灯=0南北绿灯=1东西红灯=1南北左红灯=1东西左红灯=1时间=时间+1东西时间=55-时间/2东西左时间=85-时间/2南北时间=38-时间/2南北左时间=40-时间/2IF时间=70THEN时间=0过程=7ENDIFENDIFIF过程=7THENIF时间MOD2THEN南北绿灯=0ELSE南北绿灯=1ENDIF时间=时间+1东西时间=20-时间/2东西左时间=50-时间/2南北时间=3-时间/2南北左时间=5-时间/2IF时间=6THEN时间=0南北绿灯=0过程=8ENDIFENDIFIF过程=8THEN南北黄灯=1时间=时间+1东西时间=17-时间/2东西左时间=47-时间/2南北时间=2-时间/2南北左时间=2-时间/2IF时间=4THEN时间=0过程=9ENDIFENDIFIF过程=9THEN南北黄灯=0南北左红灯=0南北左绿灯=1南北红灯=1时间=时间+1东西时间=15-时间/2东西左时间=45-时间/2南北时间=60-时间/2南北左时间=13-时间/2IF时间=26THEN时间=0过程=10ENDIFENDIFIF过程=10THEN南北左绿灯=0南北左黄灯=1时间=时间+1东西时间=2-时间/2东西左时间=32-时间/2南北时间=47-时间/2南北左时间=2-时间/2IF时间=4THEN时间=0南北左黄灯=0过程=1ENDIFENDIFIF绿灯过程=1THEN东西右红灯=0东西右黄灯=0东西右绿灯=1南北右红灯=1南北右黄灯=0南北右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1东西右时间=38-绿灯时间/2南北右时间=45-绿灯时间/2IF绿灯时间=70THEN绿灯时间=0绿灯过程=2ENDIFENDIFIF绿灯过程=2THEN东西右红灯=0东西右黄灯=0IF时间MOD2THEN东西右绿灯=0ELSE东西右绿灯=1ENDIF南北右红灯=1南北右黄灯=0南北右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1东西右时间=3-绿灯时间/2南北右时间=10-绿灯时间/2IF绿灯时间=6THEN绿灯时间=0绿灯过程=3ENDIFENDIFIF绿灯过程=3THEN东西右红灯=0东西右黄灯=1东西右绿灯=0南北右红灯=1南北右黄灯=0南北右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1东西右时间=2-绿灯时间/2南北右时间=7-绿灯时间/2IF绿灯时间=4THEN绿灯时间=0绿灯过程=4ENDIFENDIFIF绿灯过程=4THEN东西右红灯=1东西右黄灯=0东西右绿灯=0南北右红灯=1南北右黄灯=0南北右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1东西右时间=50-绿灯时间/2南北右时间=5-绿灯时间/2IF绿灯时间=10THEN绿灯时间=0绿灯过程=5ENDIFENDIFIF绿灯过程=5THEN南北右红灯=0南北右黄灯=0南北右绿灯=1东西右红灯=1东西右黄灯=0东西右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1南北右时间=48-绿灯时间/2东西右时间=55-绿灯时间/2IF绿灯时间=90THEN绿灯时间=0绿灯过程=6ENDIFENDIFIF绿灯过程=6THEN南北右红灯=0南北右黄灯=0IF时间MOD2THEN南北右绿灯=0ELSE南北右绿灯=1ENDIF东西右红灯=1东西右黄灯=0东西右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1南北右时间=3-绿灯时间/2东西右时间=10-绿灯时间/2IF绿灯时间=6THEN绿灯时间=0绿灯过程=7ENDIFENDIFIF绿灯过程=7THEN南北右红灯=0南北右黄灯=1南北右绿灯=0东西右红灯=1东西右黄灯=0东西右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1南北右时间=2-绿灯时间/2东西右时间=7-绿灯时间/2IF绿灯时间=4THEN绿灯时间=0绿灯过程=8ENDIFENDIFIF绿灯过程=8THEN南北右红灯=1南北右黄灯=0南北右绿灯=0东西右红灯=1东西右黄灯=0东西右绿灯=0绿灯时间=绿灯时间+1南北右时间=50-绿灯时间/2东西右时间=5-绿灯时间/2IF绿灯时间=10THEN绿灯时间=0绿灯过程=1ENDIFENDIFENDIFIF(数据>=20)AND(南北直数据<东西直数据)THENIF过程=1THEN南北红灯=1南北黄灯=0南北绿灯=0东西红灯=0东西黄灯=0东西绿灯=1东西左红灯=1东西左黄灯=0东西左绿灯=0南北左红灯=1南北左黄灯=0南北左绿灯=0时间=时间+1东西时间=38-时间/2东西左时间=40-时间/2南北时间=55-时间/2南北左时间=85-时间/2IF时间=70THEN时间=0过程=2ENDIFENDIFIF过程=2THENIF时间MOD2THEN东西绿灯=0ELSE东西绿灯=1ENDIF时间=时间+1东西时间=3-时间/2东西左时间=5-时间/2南北时间=20-时间/2南北左时间=50-时间/2IF时间=6THEN时间=0东西绿灯=0过程=3ENDIFENDIFIF过程=3THEN东西黄灯=1时间=时间+1东西时间=2-时间/2东西左时间=2-时间/2南北时间=17-时间/2南北左时间=47-时间/2IF时间=4THEN时间=0过程=4ENDIFENDIFIF过程=4THEN东西黄灯=0东西左红灯=0东西左绿灯=1东西红灯=1时间=时间+1东西时间=60-时间/2东西左时间=13-时间/2南北时间=15-时间/2南北左时间=45-时间/2IF时间=26THEN时间=0过程=5ENDIFENDIFIF过程=5THEN东西左黄灯=1东西左绿灯=0时间=时间+1东西时间=47-时间/2东西左时间=2-时间/2南北时间=2-时间/2南北左时间=32-时间/2IF时间=4THEN时间=0东西左黄灯=0过程=6ENDIFENDIFIF过程=6THEN南北红灯=0南北绿灯=1东西红灯=1南北左红灯=1东西左红灯=1时间=时间+