十字路口交通灯的控制1

成绩 _______

重庆邮电大学移通学院自动化系

可编程逻辑控制器

课程设计报告

题目

系别

专业名称

班级

学号

姓名

指导教师

重庆邮电大学移通学院自动化系制

二0一二年五月

《可编程逻辑控制器》课程设计任务书——供09级电气工程及其自动化、电气工程与自动化、自动化专业学生用引言：《可编程逻辑控制器》课程设计是该课程的一个重要教学环节，既有别于毕业设计，又不同于课堂教学。它需要学生统筹运用所学基本理论、基本方法对现实生活中的实际系统进行设计和调试。

一、设计题目四：十字路口交通灯的控制

本设计要求熟练使用西门子公司的S7-200系列产品各基本指令和部分应用指令，根据控制要求进行PLC梯形图编程，解决十字路口交通灯控制的问题。

二、系统工作过程说明

图1是一个十字路口的交通灯模拟示意图，R、Y、G分别代表红灯、黄灯、绿灯。红灯亮表示相应方向的车停止行进，绿灯亮表示相应方向的车可以通行，绿灯闪烁、黄灯亮表示短暂的时间后相应方向的车将改变行进状态，提醒司机朋友做好准备。

图1 十字路口的交通灯模拟示意图

如图1所示，本设计具体要求完成以下工作过程：

（1）按一下“启动”按钮，信号灯控制系统开始工作，设此时南北向红灯亮，东西绿灯亮，按一下“停止”按钮，所有信号灯都熄灭。

（2）南北红灯亮维持30秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，东西绿灯并维持24秒。到24秒时，东西绿灯以2Hz的频率闪烁，闪烁3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持3秒。东西黄灯亮3秒后熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。

（3）东西红灯亮维持40秒。南北绿灯亮维持34秒后以以2Hz的频率闪烁，闪烁3秒后熄灭。在南北绿灯熄灭时，南北黄灯亮，维持3秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。

（4）完成（2）、（3）的整个过程为一个周期，当“启动”按钮按下时，可以周而复始的工作，直至按下“停止”按钮，整个系统才停止工作。

（5）东西绿灯和南北绿灯不能同时亮，东西红灯和南北红灯不能同时亮，否则则自动关闭系统并发出报警信号。

三、设计步骤：

（1）对系统进行需求分析，确定I/O点数，分配I/O地址；

（2）画出PLC硬件接线图；

（3）绘制PLC梯形图；

（4）绘制时序图；

（5）简述工作过程。

摘要

本设计是用PLC来实现对十字路口交通信号灯的控制，其控制方法是采用西门子的S7-200系列CPU224型号PLC对东西南北的红、黄、绿、左绿灯实现有规律的循环闪亮，以达到对交通信号灯的控制。控制过程中采用了顺序控制设计法用了八个定时器六个计数器分时段分频率自动实现对八个控制对象的控制。控制程序包括有顺序功能图（SFC）、梯形图(LAD)、指令表(STL)。仿真测试用的是S7-200汉化版的仿真软件进行仿真，最终经过多次调试实现了我们所需的全部设计要求。

关键词：PLC S7-200，交通信号灯，顺序功能图，梯形图，仿真调试，自动控制

第一章绪论

1.1 本论文的目的及工作内容

在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的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。

按照城市交通控制的需要，本文讨论了用PLC实现系统24小时循环运行，工作规律按时序图运行（见附图）绿灯闪烁时按0.5秒间隔运行和提示警告方式运行两方式，通过传感器与PLC完成对交通异常状况（滞留或堵车）的判别及处理。

系统工作受开关控制，起动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作。

东西方向红灯两个 , 南北方向红灯两个，

东西方向黄灯两个 , 南北方向黄灯两个，

东西方向绿灯两个 , 南北方向绿灯两个，

东西方向左转弯绿灯两个，南北方向左转弯绿灯两个。

正常时序控制对路面进行控制.南北方向红灯时,东西方向绿灯.绿灯闪3秒紧接着黄灯闪2秒,变红灯.南北方向红灯直接变绿灯.东西方向红灯时同理.

急车强通时,发送信号给交通灯让其对来急车方向的交通灯进行绿灯畅通. 急车强通信号受急车强通开关控制；无急车时，信号灯接正常时序控制；有急车来时，一律强制让急车方向的绿灯亮，使急车放行，直至急车通过为止。

交通滞留的异常情况，在路口与路尾设置两个传感器进行检测车流量.交通路段车流量繁忙时，传感器起到勘测车流量的存在与通过的作用。当一方车流量过大的时候,PLC要对控制这一路段的信号灯进行调控,让滞留或堵车的一方绿灯时间加长,直到交通畅通为止这种工作的好处是避免了交通堵塞造成的不必要的麻烦与事故,就、控制进行很方便,很便捷。

1.2 课题介绍及研究意

早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。自60年代问世以来，PLC得到了突飞猛进

的发展，尤其在数据处理、网络通信及与DCS等集散系统融合方面有了很大的进展，可变程序控制器已经成为工业自动化强有力的工具，得到了广泛的普及和推广应用。

城市交通信号控制是通过对交通流量的调节以达到改善人和货物的安全运输，提高运营效率来设计的。但是交通系统是一个具有随机性、模糊性和不确定性的复杂系统。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。靠什么来实现这井然秩序呢?靠的是交通信号灯的自动指挥系统。那么控制系统是如何实现红、绿、黄三种颜色信号灯有条不紊工作的呢?交通信号灯控制方式很多，可以用电子电路来实现，也可以用单片机编程控制来实现。本文主要介绍如何利用PLC来实现十字路口交通灯的控制。

1.3 相近研究课题的特点及优缺点分析（国内外现状）

城市交通矛盾的日益突出，已开始影响城市的发展，解决这个问题最行之有效的良方或许就是大力发展智能化交通。智能化交通管理体系在国外已经有了40多年的发展历史，是目前发达国家普遍采用的交通管理方式，这种方式是在发达的交通网络基础上，应用卫星定位系统，对所辖区域的交通流量实施有效控制，使有限的交通网络功能得到充分合理的利用，极大发挥城市的载体功能。智能交通系统将大大提高交通效率而节省大量的燃料和时间;除此之外，智能交通系统能够减少交通事故，减少因事故造成部分经济损失。在与世界发达国家机动车人均拥有量差距还很大的情况下，我国一些特大城市的交通拥堵已排在世界前列。

在北京召开的“第二届国际智能交通系统技术研讨暨技术与产品展览会”上透露。我国将投资20亿元对北京、上海、天津、重庆、广州、深圳、济南、青岛、杭州、中山10个城市进行交通智能化改造，到2010年，这10个城市将全部实现交通的智能化。目前国内外对智能交通系统的理解不尽相同，但不论从何种角度出发，有一点是共同的:智能交通系统是用各种高新技术，特别是电子信息技术提高交通效率，增加交通安全性和改善环境的技术经济系统。日本、欧洲等众多国家和地区在智能交通系统方面都取得了相当大的进展，对当地交通运输效率的提高起了关键性的作用。从各国的发展来看，智能交通系统能使交通基础设施发挥出最大的效能，提高服务质量;同时使社会能够高效地使用交通设施和能源，从而获得巨大的社会及经济效益。它不但有可能解决交通的拥堵，而且对交通安全、交通事故的处理与救援、客货运输管理、