第一章基于PLC的交通灯控制系统PLC 基础知识
1.1PLC的概述
可编程控制器（简称PLC）是在继电器控制和计算机技术的基础上开发出来，
并逐渐发展成为以微处理器为核心，集计算机技术，自动控制技术及通讯技术
于一体的一种新型工业控制装置。
PLC改变原传统的“硬”接线程序控制方式为存储程序控制方式，即通过运行
事先编好，并存于程序存储器中的用户程序来完成控制的功能。而控制要求改
变时只需修改存储器中用户程序的部分语句即可。
可编程控制器以其可靠性高，组合灵活，编程简单，维护方便等独特优势被日
趋广泛应用于国民经济的各个控制领域，它的应用深度和广度已成为一个国家
工业先进水平的重要标志。
1.2PLC的由来
早期工业生产中广泛使用的电器自动控制系统是继电器-接触器控制系统，简称继电器控制系统，随着20世纪工业生产的迅速发展，市场竞争越来越激烈，工业产品更新换代的周期日趋缩短，新产品不断涌现，传统的继电器控制系统难以满足现代社会小批量、多品种、低成本、高质量生产方式的生产控制要求，为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并从用户角度提出了招标研制新一代工业控制器（可编程序逻辑控制器）的十条要求，即：
1、编程方便，现场可修改程序，可迅速重新设计；
2、可靠性高于继电器控制装置，对环境的适应性高；
3、维修简单，采用模块化结构；
4、体积小于继电器控制装置，能量消耗小；
5、能与中央处理系统进行通信，以便监视系统运行状态和情况；
6、系统能接受按钮及限位开关的信号流；
7、输出信号能直接驱动电动机起动器及电磁阀线圈；
8、在扩展时，原系统只要很小变更，并在很短时间内变更完毕；
9、成本可与继电器控制系统竞争；
10、用户程序存储器容量至少能扩展到4000个存储字节或存储单元。
这就是著名的GM10条，
1969 年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可行性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，
基于PLC的交通灯控制系统
造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974 年开始研制。于1977 年开始工业应用。
1.3PLC的定义
可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为
工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现
逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个
人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC
可编程控制器一直在迅速发展中，因此到目前为止，尚未对其下最后的定义。国际电工委员会（IEC）又先后颁布了PLC 标准的草案第一稿，第二稿，并在1987年2 月通过了对它的如下定义：
“可编程控制器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。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”
总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。
1.4PLC的工作原理和过程
PLC虽然以微处理器为核心，具有微机的许多特点，但它的工作方式却与
微机有很大不同，危机一般采用等待命令和中断的工作方式，而PLC则是采用“顺序扫描、不断循环”的方式进行工作的。当PLC运行时，CPU根据用户按
控制要求编写好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号周期性的程序循环
扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条执行用户程序，直到程序结束，然后重返回第一条指令，开始下一轮扫描。每次完成对输入信号的采样和
对输出状态的刷新等工作，如此周而复始。
PLC工作过程大体分三个阶段：输入刷新阶段、程序执行阶段、输出刷新
阶段。
1 2 3
基于PLC的交通灯控制系统
输入刷新阶段
PLC在此阶段首先以扫描方式按顺序从输入锁存器中读入所有输入端子的通断状态或输入数据，并将其存入内存中各对应的输入状态映像寄存器中，这一过程称为输入刷新。随后关闭输入端口，进入程序执行阶段，
在程序执行阶段，即使输入端状态有变化，输入状态映像寄存器中的内
容也不发生变化。变化了的输入信号状态只能在下一周期的输入刷新阶
段被读入。
程序执行阶段
PLC在程序执行阶段，按用户程序顺序扫描执行每条命令，所需的执行条件可以从输入映像寄存器中和元件状态寄存器中读入，经过相应的运算处理后，将结果再写入元件映像寄存器中，因此对于每一个元件来说，
元件映像寄存器中所存的内容会随着程序的执行进程而改变。输出刷新阶段
当程序所有指令执行完毕，输出状态映像寄存器的通断状态在CPU的控制之下被一次集中送至输出锁存器中，并通过一定输出方式，推动外部相应执行元件工作。
1.5 PLC的结构
PLC是以微处理器为核心的电子系统，索然厂家品种繁多，功能和指令系统存在差异，但其结构和工作原理大同小异，它一般由中央处理单元CPU、存储器、输入/输出接口、电源、I/O扩展接口、外部设备接口、编程器等几个主要部分构成。
中央处理单元CPU
CPU 作为整个PLC的核心起着总指挥的作用，是PLC运算和控制的中心，主要任务是
1、诊断电源，内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。
2、用扫描的方式采集由现场输入装置送来的数据和状态，并存入寄存器中。
3、运行状态时，按用户程序中存放的先后顺序逐条读取指令，经编译后，按指令规定的任务完成各种运算和操作，根据运算结果存储相应数据，并更新所有标志位的状态和输出映像寄存器的内容。
4、将存于数据寄存器中的数据处理结果和输出映像寄存器的内容送至输出
电路。
5、按照PLC中系统程序所赋予的功能按接收并存储从编程器输入的用户程序和数据，响应各种外部设备的工作请求。
存储器
PLC内部存储器有两类：
一类是系统程序存储器，用以存放系统程序（包括系统管理程序、监控程序、
模块化应用功能子程序以及对用户程序做编译处理的编译解释程序等）。一
类是用户存储器，包括用户存储区及工作数据存储区。其中用户程序存储区
主要存放用户已编制好或正在调试的应用程序；工作数据存储区则包括存储
各种输入端状态采样结果和各输出状态运算结果的输入/输出映像寄存器区、定时器/计数器的设定值和经过值存储区、各种内部编程元件状态及特殊标志
位存储区，存放暂存数据和中间运算结果的数据寄存器区等等。
输入/输出接口
输入/输出接口是将PLC与现场各种输入、输出设备连接起来的部件。输入
接口通过PLC的输入端子接受现场输入设备（如限位开关、操作按钮、光
电开关、温度开关等）的控制信号，并将这些信号转换成CPU所能接受和
处理的数字信号。
输出接口则相反，它将CPU处理过的输出数字信号传送给输出端的电路元件，以控制其接通或断开，从而驱动接触器、电磁阀、指示灯等输出设备获
得或是去工作所需的电压或电流。
电源
PLC的电源是指将外部输入的交流经过整流、滤波、稳压等处理后转换为满
足PLC的CPU、存储器、输入输出接口等内部电子电路工作需要的直流电
源电路或电源模块。输入、输出接口电路的电源彼此相互独立，以避免或减
小电源间的干扰。
现在许多PLC的直流电源采用直流开关稳压电源，这种电源稳压性能好、
抗干扰能力强，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而且可以为输
入设备或输出设备的传感器提供标准电源。
编程器
编程器是人与PLC联系和对话的工具，是PLC最重要的外围设备。用户
可以利用编程器来输入，读出、检查、修改、调试用户程序，也可以用它监
视PLC的工作状态、显示错误代码或修改系统寄存器的参数设置。
I/O扩展接口
若主机（基本单元）的I/O接口不能满足输入输出设备点数需要时，可以通过此接口用扁平电缆线将I/O扩展单元与基本单元相连，以增加I/O点数。
外部设备接口
外部设备接口可将编程器、上位计算机、图形监控系统、打印机、条码判读
器等外部设备与主机CPU 连接，以完成相应操作。
1.6 PLC的主要技术性能
PLC的主要技术性能，通常可以用以下各种指标进行描述。
1、I/O总点数
I/O总点数是衡量PLC可以接收输入信号（I）和输出信号（O）的数量。
PLC输入输出有开关量和模拟量两种，其中开关量用最大I/O点数表示，模拟量用最大I/O通道数表示。
2、用户程序存储容量
用户程序存储量是衡量可存储用户应用程序多少的指标，通常以字或K字为单位，PLC中通常以字为单位来存储指令和数据，一般的逻辑操作指令每条占一个字，定时/计数、移位等指令占2个字，而数据指令占2-4个字。
3、编程语言
编程语言一般有梯形图、语句表、控制系统程序流图等几种，因PLC不同而不同。
4、编程手段
手持编程器、CRT编程器、计算机编程分为小型、中型及大型PLC的编程装置。
5、指令执行时间
指令执行时间是指CPU执行基本指令所需要的时间，一般每步几至几十微秒。
6、扫描速度
扫描速度是指扫描1K字用户程序所需的时间，一般以ms/K字为单位。
7、指令系统
指令系统的指令种类和数量是衡量PLC的软件功能强弱的重要指标。PLC的指令一般分为基本指令和高级指令两部分。
8、内部继电器的种类和数量
PLC内部继电器是指内部辅助继电器、定时器/计数器、移位寄存器、特殊功能继电器等，其数量多少关系到编程是否灵活方便。
9、其它除以上基本性能外，不同的PLC还有一些其他指标，如输入/输出方式、
特殊功能模块种类、自诊断、通讯联网、远程I/O、监控、主要硬件型号、工作环境及电源等级等。
第二章模拟交通灯控制系统设计要求
2.1十字路口交通灯控制设计要求描述
1、按下开关S1后，交通灯白天模式工作，南北红灯亮10s，同时东西绿
灯先平光亮5s，再闪烁亮3s，然后东西黄灯亮2s；总共10s结束后，东西红灯亮10s，同时南北绿灯平光亮5s，再闪烁亮3s，然后南北黄灯亮2s，依次循环下去，在此过程中，数码管跟随红灯亮的10s开始显示时间的减少，一直的循环。
2、白天时，按下开关S3，提前进入夜间模式，当此时按S2时，交通灯控制系统可以关断，但夜间模式时按S4键进入不了强制通行状态，因夜间一般不会出现强制通行的任务。
3、白天模式时、按下S4，交通灯进入强制通行状态，交通灯所有红灯亮，并且，数码管显示全为8，象征吉利，此时一般是有大的领导来的时候，要一路同行时使用。当通行完毕后按S1即可恢复正常。
4、当过一段时间，白天模式进行60s后，自动进入夜间模式，夜间模式持续30s时，自动转为白天模式，在夜间模式时，只能有黄灯闪烁，按任意按钮都没有作用，只要是PLC通电，夜间模式就能执行。保证夜间不管是什么情况，总能保证夜间模式的执行。
2.2 十字路口交通灯的路况画出模拟图
基于PLC的交通灯控制系统
绿
黄
红东
红黄绿
南
2.1 交通指挥灯示意图
第3章交通灯控制系统硬件设计
3.1 PLC机型和容量的选择步骤与原则
随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。
PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。
PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点：
1、合理的结构型式
PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。
整体式PLC的每一个I／O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC 的功能扩展灵活方便在I／O点数、输入点数与输出点数的比例、I／O模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。
2、安装方式的选择
PLC系统的安装方式分为集中式、远程I／O式以及多台PLC联网的分布式。
集中式不需要设置驱动远程I／O硬件，系统反应快、成本低；远程I／O式适
用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程I／O可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程I／O电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通讯模块。
3、相应的功能要求
一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关
量控制的设备都可满足。
对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带A／D和
D／A转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。
对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。
4、响应速度要求
PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都
能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有
特殊的速度要求时，则应该慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速I／O
处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。5、系统可靠性的要求
对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑
是否采用冗余系统或热备用系统。
6、机型尽量统一
主要考虑到以下三方面问题：
1)机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。
2)机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平
的提高。
3)机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算
机后易于形成一个多级分布式控制系统。
3.2PLC容量的选择步骤与原则
PLC的容量包括I／O点数和用户存储容量两个方面。
1、I／O点数的选择
PLC平均的I／O点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的I／O点的
数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I／O点最少，但必须留有一定的裕量。
通常I／O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上
10%~15%的裕量来确定。
2、存储容量的选择
用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25%之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。
PLC的I／O点数的多少，在很大程序上反映了PLC系统的功能要求，因此
可在I／O点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加20%~30%的裕量。
存储容量(字节)＝开关量I／O点数×10＋模拟量I／O通道数×100
3.3本系统选择的PLC
本次交通灯设计用的是FP-1C40可编程控制器。由于实验室的PLC 是松下FP-1C40可编程控制器，所以为了方便演示而选择的。
3.4 可编程控制器I/O端口分配
根据对交通指挥信号灯系统控制设计分析，系统采用自动控制方式，输入有系统白天模式按钮，白天关闭系统按钮，夜间模式按钮，白天强制通行按钮，输出有东西方向、南北方向各两组指示信号。由于每一个方向的两组指示灯中，同种颜色的指示灯同时工作，为了节省输出点数，可采用并联输出方法。当夜间模式时有显示正处于夜间模式的指示灯，当处于白天模式时有处于白天模式的指示灯，当处于强制通行时，有处于强制通行模式的指示灯。由此可知，该系统所需的输入点数为4，输出点数为16。全部是开关量，则可将I//O分配用表3-1和表3-2表示
3.3PLC外部接线图
基于 PLC 的交通灯控制系统
白天开 S1
白天关 S2
夜间开 S3
强制通行 S4
F E
A
G B
C D
数码 管端 口
4.1
图 3-1,PLC 外部接线图
第四章 模拟交通灯控制系统软件设计
时序图
交通等正常白天工作时，对指挥灯的控制要求按一定时序进行，如下：
启动/
南北红灯
东西绿灯
X0
X1 X2 X3
COM Y8
Y9 YA YB YC YD YE
Y0
Y1
Y2
Y3 Y4
Y5 Y6 Y7 YF COM1
东西红灯
东西绿灯
东西黄灯
南北红灯
南北绿灯
南北黄灯
强制同行 夜间显示 白天显示
电源
基于PLC的交通灯控制系统
夜间模式时，只有每个路口的黄灯交替闪烁。
4.2继电器、定时器、计数器、寄存器功能分配表
如附件4所示。
4.3流程图
根据交通灯工作的实际控制情况，可得出其流程图如图附5所示,。
4.4程序梯形图
根据对交通信号灯的控制要求及PLC控制系统的I/O分配的定义，可对PLC
进行控制程序的设计，其梯形图如附件6所示。
下面对所设计的梯形图作几点说明：
(1)当按下S1按钮，白天模式指示灯YF亮，Y0接通10s，东西红灯亮
10s，数码管由9每秒递减至0，同时Y5接通亮，南北绿灯亮5s，闪烁3s，
之后Y4接通南北黄灯亮2s。之后，南北黄灯灭，数码管由9每秒递减至0，Y3接通，南北红灯亮10s，同时，Y2接通，东西红灯变为绿灯亮5s，闪3s，然后，Y1接通。东西黄灯亮2s。
(2)白天时，按下S3，进入强制通行状态，Y0和Y3保持接通，东西南北
红灯一直亮。
(3)白天时，按下S2，可以进入夜间模式，，Y1和Y4同时间隔通电，南北
黄灯闪烁，再按其他键可以返回其他状态。
(4)白天时，按下S1，关闭整个系统，但时间照样走
(1)夜间时执行夜间模式，Y1和Y4同时间隔通电，东西南北黄灯闪烁，
同时按其它键都没有关闭或更换模式的功能。
第五章系统的软硬件调试
基于PLC的交通灯控制系统
5.1、硬件调试
接通电源，检查松下FP-1C40型可编程控制器是否可以正常工作，接头是
否接触良好，然后把其与电脑的通信口连接。电脑与PLC连接正确之后，再连接交通灯的外接电路，将数码管和模拟交通连接，并连上电源线。
通
过下载程序，调试电路是否正确。
5.2、软件调试
打开FPSOFT软件，按要求输入梯形图，看软件是否与PLC可编程控制
器正常连接，下载此梯形图到PLC可编程控制器，进行下一步的运行调
试。
5.3、运行调试
在硬件调试和软件调试的基础上，运行此程序并进行调试直至程序可以按
照系统要求运行。
参考文献和资料
1、吴建强、姜三勇编著《可编程控制器原理及其应用》，哈尔滨工业大学出
版社,1998年9月。
2、常斗南主编，《可编程控制器原理应用实验》，机械工业出版社，1998年
7 月。
3、李俊秀、赵黎明主编，《编程控制器应用技术实训指导》，化学工业出版社，2004 年1月。
4、中国期刊网
附件:
东西红灯Y0数码管a段Y8
输出口地 址分配表
东西黄灯
Y1 数码管 b 段 Y9 东西绿灯 Y2 数码管 c 段 YA 南北红灯 Y3 数码管 d 段 YB 南北黄灯 Y4 数码管 e 段 YC 南北绿灯 Y5 数码管 d 段 YD 显示强制通行 Y6 数码管 f 段 YE 显示夜间模式
Y7
显示白天工作
YF
附件 3 PLC 接线原理图
白天开 S1
白天关 S2
夜间开 S3
强制通行 S4
F
E
A G B
C
D
数码 管端 口
附件 4 继电器、定时器、计数器、寄存器功能分配表
R35 其通断控制白天模式时绿灯的闪烁 R23 白天模式时按下按钮 S4，转为强制通行 R22 参与控制白天和夜间模式的循环交替 R21
参与控制白天和夜间模式的循环交替
X0
X1 X2 X3
COM
Y8 Y9 YA YB YC YD YE
Y0
Y1
Y2
Y3 Y4
Y5 Y6 Y7 YF COM1
东西红灯
东西绿灯
东西黄灯
南北红灯
南北绿灯
南北黄灯
强制同行 夜间显示 白天显示
电源
附件5 PLC 程序流程图
基于PLC的交通灯控制系统附件6程序梯形图
基于PLC对十字路口红绿灯的控制 摘要 可编程序控制器(PLC，programmable Logic Controlle r)因其高可靠性和较高的性价比，而在工业控制中被广泛应用。监控组态软件也是自80年代后期伴随个人计算机的普及而迅猛发展起来的。它以其具备的实时多任务、接口开放、使用灵活、功能多样、运行可靠等特点而具有很强的实用价值。 关键词：可编程控制器，循环扫描，定时器，计数器
ABSTRACT Programmable logic controller because of its high dependability and higher cost performance their,wide to suffused with application in industrial control. Control configuration software to follow popularization of personal computer and develop will it be later stage the eighties rapidly too. With real-time many tasks,interface open,flexible in usage,various operating characteristics such as being reliable and having strong practical value very function that possess there it. key words:programmable controller,circulation scanning,timer,counter
目录 第一章摘要............................................................................ - 2 - 第二章简述PLC ......................................................................... - 3 - 2.1 PLC简介.............................................................................. - 3 - 2.2 PLC工作原理 ...................................................................... - 4 - 2.3 PLC主要功能 ...................................................................... - 6 - 第三章PLC的交通信号灯系统设计.......................................... - 7 - 3.2 流程图如下：.................................................................... - 8 - 3.3程序梯形图设计： ............................................................. - 9 - 第四章总结.............................................................................. - 12 - 4.1程序调试........................................................................... - 12 - 4.2 收获和体会...................................................................... - 12 -
交通灯控制系统 一、实验目的 (1)用PLC构成十字路口交通灯控制系统。 (2)掌握程序调试的步骤和方法。 (3)掌握构建实际PLC控制系统的能力。 二、实验要求 (1)复习PLC常用指令的功能及用法。 (2)复习PLC程序设计的一般方法。 (3)根据实验要求提前编写程序，待上机验证调试修改。 三、实验环境 软件：STEP 7-Micro_WIN V40+ SP9：S7-200的编程软件 STEP 7-Micro_WIN V32指令库 硬件：THSMS-2A型PLC实验箱（西门子）、电脑、连接导线、USB-PPI 通信电缆 四、实验内容及步骤 交通灯控制系统面板图如上图所示，控制要求如下： 交通信号灯受一个总控制开关控制，当总控制开关接通时，信号灯系统开始工作。 开始工作后，南北红灯和东西绿灯同时点亮，4秒后东西绿灯开始闪烁，闪烁2秒后熄灭，熄灭同时切换成东西黄灯亮，2秒后东西黄灯和南北红灯同时熄灭，东西红灯和南北绿灯同时点亮。4秒后南北绿灯开始闪烁，闪烁2秒后熄灭，熄灭同时切换成南北黄灯亮，2秒后南北黄灯和东西红灯同时熄灭，再次切换成南北红灯和东西绿灯同时点亮。如此循环，周而复始。 当总控制开关断开时，所有信号灯都熄灭。
(1)确定I/O点数。列出详细的I/O地址分配表。如（该表仅为举例， (3)输入编好的PLC控制程序。 (4)运行程序，按控制要求设置各输入量，观察PLC运行情况，记录南北、东西各灯顺序亮、灭的运行情况。调试程序直至正确为止。 解：由题目要求得，
②梯形图如下图①，语句表如下图②，时序图如下图③： 图①图① 图②图② 图③ 五、注意事项
河南职业技术学院 毕业设计（论文）题目PLC控制红绿灯运行 系（分院）机械电子工程系 学生姓名 学号 专业名称电气自动化 指导教师 年月日
河南职业技术学院机械电子工程系（分院）毕业设计（论文）任务书
毕业设计（论文）指导教师评阅意见表
摘要 传统的交通灯控制系统大多是由数字电路来实现的，交通灯控制系统稳定性可靠性与抗干扰能力较差，随着社会经济的发展，数字电路交通灯越来越不能满足日益增长的交通压力，因此必须寻求一种新的方法来取代这种复杂而工作不稳定的控制系统。 在实际应用中，采用PLC控制城市交通信号灯，能根据不同的路况要求，随时修改控制程序，以改变各信号灯的工作时间和工作状况。与继电器或逻辑电路控制系统相比，PLC控制系统具有更高的可靠性、灵活性和经济实用性。本论文就是运用PLC原理来实现对十字路口的交通灯的控制，介绍了基于PLC在交通系统的运用，系统介绍了PLC的基本原理。 关键词：交通灯控制系统； PLC；科学化管理；稳定性；可靠性 基于PLC交通灯控制系统的设计 1可编程序控制器PLC的概况 1.1 PLC的定义 早期的可编程控制器是为了取代继电器控制线路，采用存储器程序指令完成顺序控制而设计的。它仅有逻辑运算、定时、计数等功能，采用开关量控制，实际只能进行逻辑运算，所以称为可编程逻辑控制器，简称PLC（Programmable Logic Controller）。进入20世纪80年代后，采用了16位和少数32位微处理器构成PLC，使得可编程逻辑控制器在概念、设计、性能上都有了新的突破。采用微处理器之后，这种控制器的功能不再局限于当初的逻辑运算，增加了数值运算、模拟量的处理、通信等功能，成为真正意义上的可编程控制器（Programmable Controller），简称为PC。但是为了与个人计算机PC（Personal Computer）相区别，长将可编程控制器仍成为PLC。 随着可编程控制器的不断发展，其定义也在不断变化。国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月颁布了可编程控制器标准草案第一稿，1985年1月发表了第二稿，1987年2月又颁布了第三稿。1987年颁布的可编程控制器的定义如下：“可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作
齐鲁工业大学 可编程控制器课程设计报告（2015--2016学年第二学期） 题目：十字路口交通灯机械手 院系：电气工程及自动化学院 班级：测控12-1 学号：201202051029 学生姓名：曲瑞瑞 指导教师：王斌鹏 设计周数：一周 成绩： 日期：2016年3 月11 日
目录 摘要 (3) 一、课程设计的目的与要求 (3) 二、设计正文 (3) （一）机械手PLC控制系统设计 (3) 1、控制系统分析 (3) 1.1工艺过程和控制要求 (3) 1.2方案论证 (4) 2、系统设计 (4) 2.1 硬件设计 (4) 2.2程序设计 (6) 3、系统调试 (9) （二）十字路口交通信号灯控制系统设计 (9) 1、控制系统分析 (9) 1.1工艺过程和控制要求 (9) 1.2方案论证 (10) 2、系统设计 (11) 2.1 硬件设计 (11) 2.2程序设计 (12) 3、系统调试 (16) 三、课程设计总结或结论 (16) 四、参考文献 (17)
2016年测控12级可编程控制器课程设计 摘要： 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械设备或生产过程。 本次课程设计为机械手与十字路口交通灯的模拟,采用西门子S7-200PLC通过自主设计试验程序，调试试验台来实现对工业机械手抓取物体移动放置再回到原位的设计，本设计包括自动与半自动两种执行方式。而十字路口交通灯则包括红灯绿灯的闪烁，左转等工能。 一、课程设计的目的与要求 通过PLC课程设计，进一步掌握PLC的原理和系统设计方法。培养和锻炼应用PLC的能力。为今后实际应用和设计PLC系统打下良好的基础。 要求了解PLC控制系统设计的全过程，熟悉PLC系统设计的相关内容，掌握系统的方法和步骤。主要包括：系统工艺过程和控制要求；系统分析和方案论证、系统功能图；硬件设计、程序设计；系统的调试步骤和方法。 二、设计正文 （一）机械手PLC控制系统设计 1、控制系统分析 1.1工艺过程和控制要求 ⑴机械手PLC控制系统的基本组成 a、现场输入输出单元（各种检测信号及执行机构） b、PLC控制单元 c、外部主令开关。 ⑵机械手的动作过程及其控制要求 a、机械手负责将工件由A处传送到B处。其动作包括上升、下降、左移、右移、夹紧、放松等动作。
永州职业技术学院 课 程 设 计 课程名称： PLC的原理与应用 题目：基于PLC的交通灯控制系统系、专业：电气自动化 年级、班级 07级电子大专班 学生姓名：秦志斌 指导老师：李明老师 时间： 2009.12.28—2010.1.4
目录 摘要 (3) 一、系统总体方案设计 (3) 1.1 系统设计任务要求 (3) 1.2 系统总框图 (4) 1.3 系统工作原理 (4) 1.4 方案论证与比较 (4) 1.4.1 PLC控制交通灯 (4) 1.4.2 FPGA控制方式 (5) 1.4.3 单片机8255扩展方式 (6) 1.4.4单片机74LS164扩展方式 (6) 二、硬件设计 (7) 2.1 PLC简介 (7) 2.2 红绿灯显示电路设计 (8) 2.3 倒计时电路 (9) 2.4 报警提示电路 (9) 三、软件设计 (10) 3.1程序设计思想 (10) 3.2系统程序流程图 (10) 3.3 PLC梯形图编程优点 (11) 四、系统调试与仿真 (11) 五、心得体会 (12) 参考文献 (13) 附录1整机原理图 (14) 附录2本交通灯设计系统源程序 (14)
摘要：本文论述了基于PLC的交通灯模拟控制系统, 该系统根据实际公路交通灯情况进行东西和南北方向的切换控制，通过数码管显示和箭头指示来指挥车辆的轮流流通，采用高亮度数码管和发光二极管模拟交通灯的实际情况。该系统具有贴近生活、实用性强、操作简单、扩展性好等特点。 关键词：PLC; 交通灯; 模拟控制 一、系统总体方案设计 1.1系统设计任务要求 1.1.1任务 设计并制作一个能对东、西、南、北方向进行控制和显示的一个自动化交通灯系统。 1.1.2要求 （1）基本要求 ①控制功能：能分别对东、西、南、北四个方向进行合理的控制，其中向右转要求能够一直通行； ②显示功能：能实现显示当前倒数的时间。采用七段LED数码管来显示； ③报警功能：当其中某个方向的灯坏了或者某个线路有问题时，能够及时报警。 （2）发挥部分 ①能实时测定车辆的数量； ②能根据车辆的数量合理变更不同的通行方案； ③其他功能。 1.2 系统总框图
《PLC原理及应用》课程设计报告 学院：工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：1104 姓名：宋扬 学号：120113024 指导教师：高成卢芳菲 起止日期：2014年6月9日～2014年6月15日
目录 1.课程设计目的 (3) 2.课程设计题目和要求 (3) 3.设计内容 (4) 3.1 (4) 4.设计总结 (9) 参考书目 (9) 附录 (9) 宋体，小四不加粗
前言 公路交通要防止交通事故的发生，特别是保证行人的安全。在行人过马路是必要的交通灯指示是很有必要的，这样安全可靠，在出现交通事故时还可以进行事故鉴定。本设计着重于设计人行道按钮交通灯控制，在一条公路与人行横道之间的信号灯顺序控制，没有人横穿公路时，公路绿灯与人行道红灯始终都是亮的，当有人需要过马路时按马路设有的按钮（两侧均设），相应的指示灯亮，指示车辆和行人安全行驶，杜绝交通事故的发生，保证行人的安全。控制使用S7-200系列的PLC指令丰富，一般分基本指令和功能指令。SIMATIC指令有梯形图LAD、语句表STL、功能图3种编程语言。而梯形图LAD和语句表STL是PLC最基本的编程语言。梯形图是在继电器控制系统的基础上发展起来的，其符号和规则充分体现了电气工作人员的思维和习惯，简洁直观。语句表是最基本的编程语言。功能指令实质上是一些功能不同的子程序，其开发和应用是PLC应用系统不可缺少的。因PLC编程形式不同，本设计将采用西门子S7-200系列的PLC来设计人行道按钮控制信号灯。
1.课程设计目的 课程设计是课程的总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一实际问题的基本训练，加深对该课程知识的理解。在整个教学计划中,它起着培养学生独立工作能力的重要作用。 通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力: 1.查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力； 2.方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性又考虑经济上的合理性并注意提高分析和解决实际问题的能力； 3.迅速准确的进行工程计算的能力计算机应用能力 4.用简洁的文字清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 5.掌握按钮式人行横道控制系统的设计、安装和调试方法。 6.能对出现的故障根据设计要求独立检修，直至系统正常工作 2.课程设计题目和要求 题目：按钮人行道控制的设计 控制要求： 通常车道上只允许车辆通行，道口处车道指示灯保持绿灯亮，这是不允许人跨越车道，人行道指示灯保持红灯亮。在车道两侧各设有一个人行道开关，当有人想通过人行横道时，需要用受按下“走人行道”开关，使“走人行道”信号通过输入端子传送到PLC中，PLC在接收到有人要“走人行道”信号时，开始执行如下时序程序。 当有行人要通过横道时，车行道的绿灯继续保持亮30S，然后绿灯灭而黄灯亮10S，10S过后红灯亮，车辆停。当车行道红灯亮5S后，人行道的红灯灭，绿灯亮15S，行人可以过横道，这15S的后5S人行道绿灯应闪烁，表示行人通行的时间快到了。人行道绿灯闪烁之后，人行道红灯亮，再过5S，车道绿灯亮，恢复车辆通行。
PLC实验报告 实验三十字路口交通灯控制模拟 一、实验目的 1、掌握可编程控制器的工作原理。 2、通过动手接线，提高学生的实际动手能力以及加强对PLC基本结构的了解。 3、通过实验，，加强学生对PLC逻辑顺序编程的理解，使学生能够熟练应用PLC 定时器，以及PLC的基本辅助继电器 二、实验内容 十字路口南北方向和东西方向均设有红、黄、绿三只信号灯，交通灯启动时，6 只信号灯依一定的时序循环往复工作。交通信号灯的时序图如下图所示。
图1 整个交通灯系统至少要设置有启动键，停止键以及复位键。启动键启动系统按照上面时序开始运行；停止键停止系统，6个信号灯全部熄灭；复位键复位系统，此时无论系统处于什么状态，复位后系统重新开始运行。 本实验是一个简单时序的顺序控制实验，关键是要将交通灯状态变化的时间点标记出来。分析时序图，找出交通灯状态发生变化的每个时间点，并使PLC 做出相应的动作改变交通灯的状态。 三.实验I/O端口分配 1.输入端口 2.输出端口
四．硬件接线图 24V PLC 南北红灯南北绿灯南北黄灯东西红灯东西绿灯东西黄灯 五．实验梯型图及程序简介
六．系统使用说明书 1.按下启动键SB1，常开接点X000闭合，继电器M0闭合并进行自锁，定时器T0 T1 开始计时，首先东西方向红灯Y27亮，南北方向绿灯Y6亮，南北方向通行。 2.定时器T1计满13秒时，南北方向黄灯Y6开始闪亮，黄灯闪亮时间为2秒 3.定时器T3和T4形成一个分频电路，周期为1秒，占空比为50%，用这样一个矩形波去控制黄灯的闪亮 4.T0 计满15秒时，南北方向红灯Y17亮，东西方向绿灯Y4亮，其他灯灭，东西方向通行。 5.定时器T1计满13秒时，东西方向黄灯Y5开始闪亮，黄灯闪亮时间为2秒，闪亮原理同上。然后循环重复上述过程。 6.当停止按钮SB2，继电器M0失电，此时所有的输出灯都将熄灭，程序停止运行。 7.无论何时当复位按钮SB3按下时，定时器T0 T1将复位，程序重头开始运行。 七．实验小结 大二做过智能交通灯的程序设计，也是用的梯形图语言，然而到现在却大抵忘却了。 通过老师及书本上一些知识的介绍，我们组又重新了解了PLC 的相关知识及梯形图语言，经过一番理解与全局的设计，但是在实验
课 程 设 计 课程名称：PLC的原理与应用 题目：基于PLC的交通灯控制系统系、专业：电气自动化
目录 摘要 (3) 一、系统总体方案设计 (3) 1.1 系统设计任务要求 (3) 1.2系统总框图 (4) 1.3系统工作原理 (4) 1.4 方案论证与比较 (4) 1.4.1PLC控制交通灯 (4) 1.4.2FPGA控制方式 (5) 1.4.3单片机8255扩展方式 (6) 1.4.4单片机74LS164扩展方式 (6) 二、硬件设计..............................................................................72.1 PLC简介.................................................................................72.2 红绿灯显示电路设计..................................................................82.3 倒计时电路..............................................................................92.4 报警提示电路 (9) 三、软件设计 (10) 3.1程序设计思想 (10) 3.2系统程序流程图 (10) 3.3 PLC梯形图编程优点 (11) 四、系统调试与仿真 (11) 五、心得体会 (12)
参考文献 (13) 附录1整机原理图 (14) 附录2本交通灯设计系统源程序 (14) 摘要：本文论述了基于PLC的交通灯模拟控制系统, 该系统根据实际公路交通灯情况进行东西和南北方向的切换控制，通过数码管显示和箭头指示来指挥车辆的轮流流通，采用高亮度数码管和发光二极管模拟交通灯的实际情况。该系统具有贴近生活、实用性强、操作简单、扩展性好等特点。 关键词：PLC; 交通灯; 模拟控制 一、系统总体方案设计 1.1系统设计任务要求 1.1.1任务 设计并制作一个能对东、西、南、北方向进行控制和显示的一个自动化交通灯系统。 1.1.2要求 （1）基本要求 ①控制功能：能分别对东、西、南、北四个方向进行合理的控制，其中向右转要求能够一直通行； ②显示功能：能实现显示当前倒数的时间。采用七段LED数码管来显示； ③报警功能：当其中某个方向的灯坏了或者某个线路有问题时，能够及时报警。 （2）发挥部分 ①能实时测定车辆的数量； ②能根据车辆的数量合理变更不同的通行方案； ③其他功能。 1.2 系统总框图
第一章 PLC实现智能交通灯控制设计方案 1.1题目要求： 南北方向为主干道，东西方向为次干道。东西方向红灯亮20s，南北方向绿灯亮13s，闪4次（每次0.5s亮，0.5s灭），黄灯亮3s；然后，东西方向绿灯亮8s，闪3次（每次0.5s亮，0.5s灭），黄灯亮3s，南北方向的红灯亮14s；再然后，东西方向红灯亮20s，南北方向绿灯亮13s，闪4。。。。。。这样东西南北交通灯循环运行；当人行道上有人要过马路时，按相应人行道按钮，马路灯立马改变，延时3s钟后（为了给正行驶在马路上的机动车通过时间）人行道同向变绿灯，而垂直方向人行灯变红灯，延时4s钟后，垂直方向马路灯及人行灯变绿灯且马路灯恢复正常循环运行。交通灯要有启动和停止按钮。 南北方向的时间用LED显示。 此外，当南北马路及人行道绿灯时三相异步电动机星形启动并运行，南北不是绿灯则停止；三相异步电动机也应有独立控制的启停按钮。 1.2设计流程及方案说明 1.2.1设计流程 首先编写普通功能的交通灯没有显示时间的程序，结合实验设备上的模块连接电路看是否实现普通交通灯的功能；其次在普通功能交通灯基础上将人行道按钮加入到网络中；然后将南北路灯时间用LED显示；最后把电机联动的网络融合到之前的程序中。 1.2.2放按说明 按下交通灯启动按钮I1.0交通灯开始正常运行，当按下交通灯停止按钮I1.1时交通灯停止运行所有灯熄灭。若有人要过的马路为红灯时按下相应的人行道按钮I1.4、1.5所有路口红灯亮，三秒后相应的人行道变为绿灯，四秒后交通灯恢复正常。此外当南北绿灯时三相异步电动机自动启动否则电机自动停转，电机的独立启动停止按钮为I1.2、I1.5。
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Ab st r ac t (1) Key words (1) 1绪论 (2) 1.1课题的研究背景与意义 (2) 1.2主要内容 (2) 2 PLC的概述 (2) 2.1 PLC的定义，分类及特点 (3) 2.2 PLC的功能和应用 (3) 2.3 PLC的工作原理 (3) 2.4 PLC的工作过程 (3) 2.5的编程语言 (4) 2.6 PLC定时器指令介绍 (5) 3 PLC控制系统的实现 (6) 3.1方案的比较与选择 (7) 3.2 I/0分配表 (7) 3.3接线图 (8) 3.4工作流程图 (8) 3.5工作时序图 (9) 3.6梯形图 (9) 3.7仿真过程 (10) 4.总结 (12) 参考文献 (13) 致谢 (14)
基于西门子S7-200 PLC的交通灯控制设计 机械设计制造及其自动化李金辉 指导教师吕永田 摘要：交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。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。虽然自交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统不断地被改进，设计方法也多种多样，但随着经济条件的升高，数字交通电路灯越来越不能满足日益增加的交通压力。现今PLC技术飞速发展，可编程控制系统的功能日益完善，加上小型化，可靠性高，价格低等优点，在现代工业中的作用更加突出。 因此，本文的设计就是运用PLC技术实现对十字路口的交通灯控制，通过对交通灯控制系统进行实地考察，我选择了一种最优方案，运用西门子系列的S7-200 PLC来控制交通灯的变化。 关键词：交通灯控制系统PLC The design of traffic light’s control based on Siemens S7-200 PLC Student majoring in Mechanical design and manufacturing automation Li Jinhui Tutor Lv Yongtian Abstract：The traffic control system is a unique public management system now, producing with logistics, travel and so on. The coordination of the relationship between people, vehicles and roads has become one of the important issues which need to be addressed with traffic management. Since the traffic lights produced, the internal circuit control system has been improved and the design methods varied also, but with the increasing of economic conditions, digital traffic lights can not meet the increasing traffic pressure. Nowadays the PLC technology development quickly, the function of programmable control system become refinement also the characters of miniaturization, high reliability, and low prices make it more prominent in modern industry. Therefore used PLC technology to control the traffic lights at the intersection, through fielding trips to traffic light control system, selected an optimal programmer, then using Siemens S7-200 PLC to control the traffic lights' change. Key words: traffic lights;control system;PLC
PLC课程设计 课程设计报告 题目交通信号灯控制学院电子与信息工程学院专业电气工程及其自动化班级 姓名 指导教师 2012 年12 月 4 日 电子与信息工程学院
目录 1绪论 (3) 2PLC及PLC简介 (3) 2.1PLC简介 (3) 2.2PLC的一般结构 (4) 2.2.1可编程控制器的结构分类 (4) 2.2.2可编程控制器的配置 (5) 2.4PLC的应用领域 (6) 2.5PLC的发展趋势 (7) 3系统总体方案及硬件设计 (7) 3.1系统总体方案 (7) 3.1.1设计目的 (7) 3.1.2 设计任务及要求 (7) 3.1.3 设计思路 (8) 3.2硬件设计 (8) 4交通灯的软件设计 (9) 4.1顺序功能图 (9) 4.2交通灯工作时的程序 (10) 5交通灯的仿真 (11) 6总结 (12) 参考文献 (13)
1 绪论 随着社会经济的发展，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中最重要的组成部分。 随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京，上海，南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速公路，在高速公路建设完成的初期，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高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路和普通道路耦合出交通状况的制约。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城市高速道路，缓解主干道与匝道，城区与周边地区的交通拥堵状况，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， 根据交通等工艺控制要求和特点，我们采用了日本三菱公司FX2N_48MR。三菱PLC有小型化，高速度，高性能等特点，三菱可编程控制器指令丰富，可以接各种输入，输出扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程控制器（PLC）对十字路口交通控制等实现控制。本系统采用PLC是基于以下四个原因： （1）PLC具有很高的可靠性，抗干扰能力。通常的平均无障碍时间都在30万小时以上； （2）系统设计周期短，维护方便，改造容易，功能完善，实用性强； （3）干扰能力强，具有硬件故障的自我检查功能，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC； （4）近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，是的实际应用成为可能。 2 PLC及PLC简介 2.1PLC简介 可编程控制器简称——PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，
p l c交通灯控制系统
目录 1 题目背景意义 (1) 1.1交通灯的研究背景及意义 (1) 1.2交通灯控制系统设计意义 (2) 2 设计题目介绍 (2) 2.1设计内容及要求 (2) 2.2交通灯控制系统设计意义 (2) 3 系统设计方案 (3) 3.1设计方案 (3) 3.2设计思路流程图 (3) 4硬件系统设计 (4) 4.1控制系统的模块配置 (5) 4.2 PLC I/O口设置 (5) 4.3硬件接线图 (6) 5 软件系统设计 (6) 6 系统仿真调试 (8) 6.1 软件调试 (9) 6.2 运行调试 (10) 7 结论 (10) 参考文献 (11) 附录 (11)
1 题目背景意义 1.1交通灯的研究背景及意义 随着我国经济的飞速发展，城市人口越来越多，居民出行次数和机动车拥有量不断增加，城市道路拥挤、车流量不均衡等问题日趋严重。人们经常会为道路拥挤、交通秩序混乱、出行时间过长等城市交通问题倍感苦恼，例如：绿灯方向几乎没有什么车辆,而红灯方向却排着长队等候通过。因此提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫，如何才能保持城市交通的安全便捷、高效畅通和绿色环保，已成为政府政策规划的一个重点问题。 通过对十字路口交通灯控制系统的设计与制作，使我们进一步巩固和加深了对所学的基础理论、基本技能和专业知识的认识掌握。同时也培养自身综合运用所学过的基础理论、基础知识和基本技能进行分析和解决实际问题的能力，更使我们受到了PLC系统开发的综合训练，从而能够使我们进行PLC系统设计和实施，并且掌握典型自动控制系统的工作原理和设计思路。更重要的是：通过对十字路口交通灯系统的每个环节的实际制作，锻炼了自身的刻苦钻研、勇于探索、实事求是、善于与他人合作的工作作风，这为我们将来的上岗实习做好了充分的准备。 1.2交通灯控制系统设计意义 随着城市汽车数量的增多和汽车进入家庭步伐的加快，城市道路交通问题显得越来越重要。马路上经常会看到这种现象：一旦整个路口的交通信号灯出现故障，若没有交警的及时疏导，该路口会塞得一塌糊涂，甚至造成严重的交通事故。原交通信号控制大都采用继电器或单片机实现，存在着功能少、可靠性差、维护量大等缺点，越来越不能适应城市道路交通高速发展的要求。 本文对十字路口交通信号灯控制系统，运用可编程逻辑器件PLC做了软件和硬件的设计，能基本达到控制要求。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城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，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。 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城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，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。因此，交通灯的设计是十分重要且迫在眉睫的。随着社会的发展，一个城市的交通是否便捷是衡量其是否具有发展潜力的重要指标，目前，我国大中小城市都出现了交通拥堵的现象，特别是大城市，随着城市机动车量的不断增加，如北京、上海、南京等出现了交通
1 绪论 随着社会经济的发展，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部分。在城市交通中，交通灯信号是交通网络控制中最重要的元素，今年来城市交通的车流量较大，给交通带来了巨大的压力。提高路口的车辆通行效率，对于缓解路口车辆阻塞，便捷出行具有十分重要的意义，目前的城市交通灯，都是根据车辆的一般通行量预设固定的红绿灯转换周期。这种固定配时模式会导致某个方向的车辆已通行完毕，而另个方向的车辆要有相对较长的时间等待，这样就降低了车辆的通行效率。对此不断有学者用不同的方法，从不同的角度来研究。国内外有宏观和微观两种模型。宏观模型更适于实时模型，短期预测和速度控制等。近年来，有学者提出速度阶梯连续性模型，还利用CA模型优化交通灯控制。 但前者主要侧重于在理论方面阐释，后者把问题简化为单行道的控制，均未对实际问题提出解决方案。还有的学者从宏观角度研究改善交通控制的方法，提出通过检测各车道的车辆数量来调节时长，但只是考虑直行车道，并未解决问题。后来有学者提出直行和左转车道同时运行，但允许同时运行的车道组合教单一，通行效率提高不明显。针对以上情况，在此本文介绍一种新型交通灯智能控制系统。该系统采取车多通行时间长和同时通行的车道不冲突的原则，采用热释电红外传感器测量车辆的数量，在软硬件方面对现行的交通灯控制系统做了进一步的改进，大大提高了运行效率和车辆通行的灵活性和实时性。本方案中具体的设计思路是在入路口的各个方向附近按要求架设红外检测仪，当汽车进入检测区时，能以温度变化的形式影响红外传感器,这样红外传感器就能产生变化的电信号，即可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长，利用LED数码管显示时间。 1．1 PLC的定义 PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：
学号：0121018700318 课程设计 题目交通灯的PLC控制系统设计 学院物流工程学院 专业物流工程 班级物流zy1001 姓名宋金龙 指导教师刘有源教授 2013 年7 月 5 日
课程设计任务书 学生姓名：宋金龙专业班级：物流卓越1001班 指导教师：刘有源教授工作单位：物流工程学院 题目:交通灯的PLC控制系统设计 初始条件： 1)PLC型号：西门子公司S7系列，S7-300 2)编程环境：SIMATIC Manager /Step7 V5.4或更高版本 3)根据控制要求分配PLC I/O地址，画出PLC与控制对象的接线图，设计控制流程，按照模块化的方式设计程序，既可以采用LAD编程，也可以采用STL 编程，还可以采用组合方式编程。 4)编写的需要输入PLC，调试通过。 要求完成的主要任务: 1)十字路口交通信号灯，共有两组信号灯，其中一组控制直行，一组控制转弯。当轮到一个方向开始直行时，控制该方向直行的绿灯亮，指示该方向可以直行，并维持20s，当通行时间即将结束时，绿灯闪烁3s以作提示。 2)随后，该方向的黄灯亮2s，熄灭，通行时间结束，该方向的红灯亮，禁止该方向通行。同时控制该方向转弯的绿灯亮，指示该方向转弯，转弯时，绿灯维持15s，当转弯时间即将结束时，绿灯闪烁3s以作提示。 3)紧接着，该方向的黄灯亮2s，熄灭，转弯时间结束。 4)接下来，该方向的红灯亮，禁止该方向转弯。同时另一方向直行的绿灯亮，轮到另一方向直行了。如此周而复始。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
摘要 城市规模不断扩大，城市的交通问题也变的日益突出，如堵车问题，城市交通问题也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。为了解决交叉口混合交通流中的相互影响或彼此的相互影响，我们可以合理的设置交叉路口的红绿灯系统，帮助疏导交通流，从而有效的减少交通阻塞等问题，并为行人的安全提供强有力地保障。 现在，城市的红绿灯基本上都是程序控制，在实际使用中采用可编程序控制器（PLC）控制占很大比例，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，并通过仿真实验证明该系统的实用性，利用PLC对十字路口交通灯进行模拟控制，从而能够对真正的十字路口交通灯控制系统有更深入的了解。 关键词：十字路口，交通灯， PLC控制
文献综述 一．绪论 1.交通灯的由来： 交通灯是指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯，最早出现在19世纪初在英国中部的约克城的一个典故中，当时交通灯只有两种颜色红绿，随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。 2.交通灯的发展史： 19世纪初，在英国中部的约克城，红、绿装分别代表女性的不同身份。 其中，着红装的女人表示我已结婚，而着绿装的女人则是未婚者。后来，英国伦敦议会大前经常发生马车轧人的事故，于是人们受到红绿装启发，1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德?哈设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。后来在信号灯的中心装上煤气灯罩，它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。不幸的是只面世23天的煤气灯突然爆炸自灭，使一位正在值勤的警察也因此断送了性命。 从此，城市的交通信号灯被取缔了。直到1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。 随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。 黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥
$ 18 学号： 课程设计 》 交通灯的PLC控制系统设计 题目 学院物流工程学院 专业物流工程 班级物流zy1001 ( 宋金龙 姓名 指导教师刘有源教授
2013年【 7月5日 课程设计任务书 学生姓名：宋金龙专业班级：物流卓越1001班 ~ 指导教师：刘有源教授工作单位：物流工程学院 题目:交通灯的PLC控制系统设计 初始条件： 1)PLC型号：西门子公司S7系列，S7-300 2)编程环境：SIMATIC Manager /Step7 或更高版本 3)根据控制要求分配PLC I/O地址，画出PLC与控制对象的接线图，设计控制流程，按照模块化的方式设计程序，既可以采用LAD编程，也可以采用STL 编程，还可以采用组合方式编程。 4)编写的需要输入PLC，调试通过。 — 要求完成的主要任务: 1)十字路口交通信号灯，共有两组信号灯，其中一组控制直行，一组控制转弯。当轮到一个方向开始直行时，控制该方向直行的绿灯亮，指示该方向可以直行，并维持20s，当通行时间即将结束时，绿灯闪烁3s以作提示。 2)随后，该方向的黄灯亮2s，熄灭，通行时间结束，该方向的红灯亮，禁止该方向通行。同时控制该方向转弯的绿灯亮，指示该方向转弯，转弯时，绿灯维持15s，当转弯时间即将结束时，绿灯闪烁3s以作提示。 3)紧接着，该方向的黄灯亮2s，熄灭，转弯时间结束。 4)接下来，该方向的红灯亮，禁止该方向转弯。同时另一方向直行的绿灯亮，轮到另一方向直行了。如此周而复始。
指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 — 摘要 城市规模不断扩大，城市的交通问题也变的日益突出，如堵车问题，城市交通问题也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。为了解决交叉口混合交通流中的相互影响或彼此的相互影响，我们可以合理的设置交叉路口的红绿灯系统，帮助疏导交通流，从而有效的减少交通阻塞等问题，并为行人的安全提供强有力地保障。 现在，城市的红绿灯基本上都是程序控制，在实际使用中采用可编程序控制器（PLC）控制占很大比例，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，并通过仿真实验证明该系统的实用性，利用PLC对十字路口交通灯进行模拟控制，从而能够对真正的十字路口交通灯控制系统有更深入的了解。 关键词：十字路口，交通灯， PLC控制