基于PLC的组态软件交通灯控制系统模型设计

基于PLC的交通灯控制系统组态模型设计与实现

摘要：当今社会，红绿灯安装在各个道口上，已经成为了疏导交通车辆最为常见和最有效的手段。随着社会的发展和人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法来控制交通灯是势在必行的。PLC 的智能控制是控制系统的核心，采用PLC把东西方向或是南北方向的车辆按照数量规模进行分档，相应给定的东西方向或南北方向的绿灯时长也按照一定的规律分档. 这样就可以实现了按车流量规模给定绿灯时长，达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高交通控制系统的效率.

PLC具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程的自动控制中。由于PLC具有着对使用环境适应性强的特性，同时其内部的定时器资源十分丰富，可对目前较为普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制也可方便地实现。因此现在越来越多地把PLC应用于交通灯系统中。

PLC还具有通讯联网功能，可将同一条道路上的信号灯连成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在实时检测和自动控制PLC 应用系统中，PLC大都是作为一个核心部件来设计使用的。

关键字：PLC、交通灯、控制系统、组态设计

目录

第一章绪论 (2)

1.1 PLC及组态王介绍 (2)

1.1.1 PLC简单概述 (3)

1.2 十字路口交通灯控制任务 (4)

1.3 研究目的和意义 (5)

1.4 方案比较 (5)

1.4.1 采用数字逻辑电路设计 (6)

1.4.2 PLC设计 (6)

第二章交通信号控制系统实况 (7)

2.1十字路口交通灯控制实际情况描述 (7)

2.1.1 控制任务要求 (7)

2.2 结合十字路口交通灯的路况画出模拟图 (8)

2.3交通灯控制流程图 (8)

第三章可编程控制器程序设计 (9)

3.1可编程控制器I/O端口分配 (9)

3.2 PLC的外部接线图 (9)

3.2.1输入/输出接线列表 (9)

3.2.2 PLC外部接线原理图 (9)

3.3程序梯形图及指令语句表 (11)

3.3.1梯形图程序 (11)

3.3.2梯形图所对应的语句表 (13)

第四章十字路口交通灯的组态控制过程 (15)

4.1工程的建立和变量定义 (15)

4.1.1 工程的建立

4.1.2 变量的定义 (16)

4.1.3 设备与变量连接 (17)

4.2画面建立 (18)

4.2.1工程画面建立 (18)

4.2.2调试系统组态制作 (208)

4.3 动画连接 (21)

4.3.1交通灯的动画连接 (19)

4.3.2调试系统的动画连接 (19)

4.5 组态运行 (20)

4.5.1 进入运行界面 (20)

4.5.2 启动运行 (20)

第五章总结 (20)

参考文献 (21)

第一章绪论

1.1 PLC及组态王介绍

1.1.1 PLC简单概述

（一）什么是PLC

可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易与个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们习惯地用PLC来作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器作为核心的数字运算操作电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数以及算术运算等操作指令，并通过数字式以及模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械生产过程。可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程可分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出三个阶段。PLC是微机技术与传统继电接触控制技术互相结合的产物，它克服了继电接触控制系统之中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作和维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不涉及专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图作为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在

购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的程序的编制工作，就可方便地将PLC应用于生产实践。

（二）PLC的结构及各部分

PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展接口和外部设备接口等等几个主要部分组成。PLC的硬件系统结构如下图所示：

（三）PLC的工作原理

PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按照控制要求编制好并存储于用户存储器中的程序，按指令步序号或地址号作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条按顺序执行用户程序，直至程序结束。然后再重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号采样以及对输出状态的刷新等工作。

PLC的扫描一个周期经过输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

PLC输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将暂存在输入锁存器中的输入端子通断状态或输入数据读入，并写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。

PLC程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序来扫描执行每条指令，执行的结果写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中的所有的内容也随着程序的执行而改变。

输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器通断状态在输出刷新阶段传送至输出锁存器中，并通过相应的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。

1.2 十字路口交通灯控制任务

信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。

南北红灯亮维持25秒，南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。

东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。

1.3 研究目的和意义

在十字路口设置交通灯用来对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的人身安全提供了强有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能再适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。