基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统

基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统（共6篇）

1.基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统 篇一

湘潭大学信息工程学院

课程名称：十字路口人行道交通灯设计

专

业：自动化

学

号：2011551810

班

级：11自动化（3）班

学生姓名：余帆

完成日期：2015年1月11日

摘要

PLC是一种新型的通用的自动控制装置。PLC它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，是专门为工业控制而设计的，具有功能强、运用灵活、可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、编程简单，使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列有点。十字路口的红绿灯指挥着行人和车辆的安全运行，实现红绿灯的自动指挥能使交通管理工作得到改善，也是交通管理工作自动化的重要标志之一。解决好公路交通灯控制问题是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。

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。控制程序为梯形图(LAD)。

关键词：PLC控制、梯形图、交通灯

目录

0

（一）PLC概述.............................错误！未定义书签。

1.1 PLC的硬件结构........................................3 1.2 PLC的工作原理.........................................4 1.3 S7-200的概述.........................................5

（二）交通信号灯............................................7

（三）方案设计..............................................8

3.1控制要求...............................................8 3.2系统设计方案分析.......................................8 3.3 交通灯状态图..........................................9 3.4 主程序流程图：.......................................10

（四）硬件设计............................................10 4.1 硬件选择.............................................10 4.2 PLC的I/O分配表.....................................10

4.3 PLC的硬件接线图：..................................11

（五）软件设计............................................12 5.1 十字路口交通信号灯梯形图..............................12

（六）仿真实验............................................14

（七）设计总结............................................16 参考文献....................................................16 1

（一）PLC概述

可编程序控制器（Programmabie Logic Controller,缩写PLC）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种、小批量生产的需要，生产、发展起来的一种新型的工业控制装置，在工业自动化各领域取得了广泛的应用。

1.1 PLC的硬件结构

PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，模块式包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。其结构如图1所示。中央处理单元(CPU)是PLC 的控制中枢，按照系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、存储器I/O以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止。

图1 PLC的结构图

1.2 PLC的工作原理

PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。

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：

1输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

2用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

3输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。

1.3 s7-200的概述

西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号：

小型PLC中，CPU221价格低廉能满足多种集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的单元，通过可连接的扩展模块即可处理模拟量。CPU 224具有更多的输入输出点及更大的存储器。CPU 226和226XM是功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。四种型号的PLC具有下列特点：

集成的24V电源

可直接连接到传感器和变送器执行器，CPU 221和CPU222具有180mA输出。CPU224输出280mA，CPU 226、CPU 226XM输出400mA可用作负载电源。

高速脉冲输出

有2路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20KHz，用于控制步进电机或伺服电（3）通信口CPU 221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。

CPU 226、CPU 226XM具有2个RS-485通信口。支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。

（4）模拟电位器CPU221/222有1个模拟电位器，CPU224/226/226XM有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。

（5）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。

（6）EEPROM存储器模块（选件）可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作。

（7）电池模块用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约5天。选用电池模块能延长存储时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。

（8）不同的设备类型CPU 221～226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。

（9）数字量输入/输出点CPU 221具有6个输入点和4个输出点；CPU 222具有8个输入点和6个输出点；CPU 224具有14个输入点和10个输出点；

CPU226/226XM具有24个输入点和16个输出点。CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（MOS型）两种类型

（10）高速计数器CPU 221/222有4个30KHz高速计数器，CPU224/226/226XM有6个30KHz的高速计数器，用于捕捉比CPU扫描频率更快脉冲信号。

（二）交通信号灯

交通十字路口车辆穿梭，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。

随着社会的发展，人们的消费水平不断提高，私人车辆不断的增加。人多、车多、道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC根据不同时刻车流量的不同，将红绿灯时长按一定的规律分档。这样就可以达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞留，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。

交通信号灯的出现，使得交通得以管制，对于疏导交通流量，提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管制，力求交通管理先进性、科学化。

用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法。实验证明该系统实现简单、经济，能够有效的疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制和管理问题的现状，结合交通实际情况阐述了交通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PLC设计方案。可编程控制器在工业自动化中的地位极其重要。广泛应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、低价格、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。

（三）方案设计

3.1控制要求

交通灯控制系统的控制要求如下：

（1）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。

（2）南北红灯亮维持25秒，在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。（3）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

3.2系统设计方案分析

按照交通灯系统控制要求下，结合西门子S7-200系列可编程控制器的特性，选择适合的型号。设计思想分析如下：给一个启动的输入信号，要配合一个SB1的按钮，当SB1启动按钮动作，系统工作。

当启动开关SD合上时，I0.0触点接通，Q0.2得电，南北红灯亮；同时Q0.2的动合触点闭合，Q0.3线圈得电，东西绿灯亮。1秒后，T49的动合触点闭合，Q0.7线圈得电，模拟东西向行驶车的灯亮。维持到20秒，T43的动合触点接通，与该触点串联的T59动合触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使东西绿灯闪烁。又过3秒，T44的动断触点断开，Q0.3线圈失电，东西绿灯灭；此时T44的动合触点闭合、T47的动断触点断开，Q0.4线圈得电，东西黄灯亮，Q0.7线圈失电，模拟东西向行驶车的灯灭。再过2秒后，T42的动断触点断开，Q0.4线圈失电，东西黄灯灭；此时起动累计时间达25秒，T37的动断触点断开，Q0.2线圈失电，南北红灯灭，T37的动合触点闭合，Q0.5线圈得电，东西红灯亮，Q0.5的动合触点闭合，Q0.0线圈得电，南北绿灯亮。1秒后，T50的动合触点闭合，Q0.6线圈得电，模拟南北向行驶车的灯亮。又经过25秒，即起动累计时间为50秒时，T38动合触点闭合，与该触点串联的T59的触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使南北绿灯闪烁；闪烁3秒，T39动断触点断开，Q0.0线圈失电，南北绿灯灭；此时T39的动合触点闭合、T48的动断触点断开，Q0.1线圈得电，南北黄灯亮，Q0.6线圈失电，模拟南北向行驶车的灯灭。维持2秒后，T40动断触点断开，Q0.1线圈失电，南北黄灯灭。这时起动累计时间达5秒钟，T41的动断触点断开，T37复位，Q0.3线圈失电，即维持了30秒的东西红灯灭。

3.3 交通灯状态图

十字路口交通灯如下图1所示，将12个交通灯进行编号

图2 十字路口交通灯状态图

3.4 控制要求及程序流程：

（1）按下启动按钮，信号灯开始工作，东西向绿灯、南北向红灯同时亮。（2）东西向绿灯亮25s后，闪烁三次，频率为1s/次。然后东西向黄灯亮，2s后东西向红灯亮，30s后东西绿灯亮……按此循环。

（3）南北向红灯亮30s后，南北向绿灯亮，25s后，闪烁3次，频率为1s/次。然后南北向黄灯亮，2s后南北向红灯亮，30s后南北向绿灯亮……按此循环下去。

（四）硬件设计

4.1 硬件选择

本设计采用PLC来实现对十字路口交通信号灯的控制，其控制方法是选用西门子的S7-200系列CPU222型号PLC对东西南北的红、黄、绿灯实现有规律的循环闪亮，9

以达到对交通信号灯的控制。控制过程中采用顺序控制法用多个定时器自动实现对六个控制对象的控制。根据交通信号灯的亮灭规律，可用PLC编程对其实行自动控制。

4.2 PLC的I/O分配表

名称

启动按钮停止按钮

表1 交通信号灯PLC的输入/输出点分配表

输入信号

输出信号

代号 输入点编号

名称 代号 输出点编号

SB1

I0.0

南北向绿

灯

L0

Q0.0

SB2 I0.1

南北向黄灯

L1 Q0.1

南北向红

灯

L2 Q0.2

东西向绿

灯

L3 Q0.3

东西向黄

灯

L4 Q0.4

东西向红

灯

L5 Q0.5

4.3 PLC的硬件接线图：

图5 PLC 控制接线图

端口I0.0为接入系统开关的传送信号，端口Q0.0接南北绿灯，端口Q0.1接南北黄灯，端口Q0.2接南北红灯，端口Q0.3接东西绿灯，端口Q0.4接东西黄灯，端口Q0.5接东西红灯。

（五）软件设计

5.1 十字路口交通信号灯梯形图

（六）仿真实验

（七）设计总结

在这次课程设计中我遇到了一些问题，但加强了以往学过的理论的知识的应用。虽然这次的课程设计花了我一个星期的时间，通过这次的锻炼，我学到了很多的东西，不仅锻炼了自己的思考能力、绘图能力和程序仿真能力，还锻炼了综合应用知识的能力，同时，我也是在这次课程设计中意识到了自己的不足，我还有许多未知的知识和问题等着学习和处理，知道了今后需要更加努力，使自我能够不断完善。

经过本次课程设计，让我更加深刻的学习和巩固了PLC这门课程，不仅从理论上掌握了课堂上没有学懂的知识，还从实践中扩展了我的知识面，让我对我们专业的知识有了更加全面的认识，更加清晰的认识到我们专业知识的实用性是如此的强，不仅能培养我们的兴趣爱好，更对我们今后的求职就业起到至关重要的作用。

参考文献

[1] 许谬、王淑英.电气控制与PLC.机械工业出版社,2006.[2] 廖常初.PLC编程及应用（第3版）.机械工业出版社,2008.[3] 罗宇航.流行PLC实用程序及设计.机械工业出版社,2006.[4] 罗宇航.流行PLC实用程序及设计.西安电子科技大学出版社,2006.

2.基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统 篇二

关键词：PLC控制,交通灯,状态转移图,步进梯形图

1前言

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。本文设计的十字路口交通灯PLC控制系统, 能够被应用到现实的城市道路十字路口交通灯控制, 还能对PLC初学者掌握并熟练应用PLC编程知识起到促进作用。

2可编程序控制器 (PLC) 的概况

PLC是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。其英文全称Programmable Logic Controller, 中文全称为可编程逻辑控制器。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器, 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令, 并能通过数字式或模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。

PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、体积小、重量轻、能耗低、配套齐全、功能完善、适用性强的特点, 其易学易用, 系统的设计和建造工作量小, 维护方便, 容易改造, 深受工程技术人员欢迎。

目前, PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、环保及文化娱乐、交通运输等各个行业。

3设计过程

3.1交通信号灯控制要求:

(1) 启动开关接通时, 信号灯系统开始工作, 且先南北红灯亮, 维持14秒;

(2) 南北红灯亮的同时, 东西绿灯也亮, 但只维持6秒;

(3) 到6秒时, 东西绿灯闪亮3秒后熄灭, 东西黄灯再亮2秒, 然后东西黄灯闪亮3秒后熄灭, 东西红灯点亮, 同时南北红灯熄灭, 南北绿灯亮;

(4) 东西红灯亮并维持14秒, 南北绿灯亮维持6秒, 到6秒时, 南北绿灯闪亮3秒后熄灭, 南北黄灯再亮2秒;

(5) 到2秒时, 南北黄灯再闪亮3秒后熄灭, 东西绿灯亮, 开始第二个周期的动作, 以后周而复始的循环;

(6) 绿灯闪亮的周期为1秒 (即亮0.5秒, 熄0.5秒) ;

(7) 当启动开关断开时, 所有信号灯熄灭。

3.2 I/O设备及I/O编号的分配:

输入设备输入点编号启动 (SB1) X001停止 (SB2) X001

3.3输出设备输出点编号:

东西向绿灯Y000东西向黄灯Y001东西向红灯Y002南北向绿灯Y003南北向黄灯Y004南北向红灯Y005

3.4接线操作

3.5状态转移图:

3.6交通信号灯步进梯形图:

3.7十字路口交通灯控制的PLC控制程序:

4结束语

通过十字路口交通灯plc控制程序的设计, 掌握了十字路口交通信号灯的自动控制原理, 并进一步熟悉PLC功能指令的应用, 为设计更加复杂的交通信号PLC控制系统打下了一定的基础。

参考文献

[1]于庆广.可编程控制器原理及系统设计[M].北京:清华大学出版社, 2004

[2]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社, 2009

3.基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统 篇三

关键词： PLC-200；交通信号灯控制系统；梯形图

交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。交通信号灯用于道路平面交叉路口，通过对车辆、行人发出行进或停止的指令使各同时到达的人、车通流，尽可能的减少相互干扰，从而提高路口的通行能力，保障路口的畅通和安全。因此，研究和设计交通信号灯控制系统具有很重要的现实意义。本设计采用PLC控制器实现交通信号灯系统的控制。

交通信号灯控制系统的设计包括：明确被控对象并分析被控制对象提出控制要求，找出控制规律；选择控制方案，选择PLC及输入／输出设备；分配输入/输出地址、设计PLC外围硬件线路；程序设计；系统的调试与运行。下面我们就从这几个方面来分别进行设计。

一、分析被控对象提出控制要求

十字路口交通灯控制系统就是在十字路口的东、西、南、北四个方向各装一组红、绿、黄灯。让红、绿、黄灯按照一定的时序轮流发亮。

1、控制对象

控制对象为东南西北四个方向的六组红、绿、黄信号灯即东西方向绿灯、东西方向黄灯、东西方向红灯、南北方向绿灯、南北方向黄灯、南北方向红灯各2盏。

2、控制要求

信号灯的动作受总开关总体控制。总开关闭合，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环动作；总开关断开，所有信号灯熄灭，系统停止工作。具体控制要求如下：

（1） 接通起动按钮，信号灯开始工作，南北红灯，东西绿灯同时亮。

（2） 东西绿灯亮55秒后，东西绿灯闪烁3次（1秒/次），接着东西黄灯亮。2秒后，东西红灯亮。60秒后，东西绿灯又亮……。如此循环，直到停止工作。

（3） 南北红灯亮60秒后，南北绿灯亮。55秒后，南北绿灯闪烁3次（1秒/次），接着南北黄灯亮。2秒后，南北红灯又亮……。如此循环，直到停止工作

（4） 按停止按钮后，所有交通信号灯控制系统停止工作，所有信号灯均熄灭。

3、控制规律

十字路口交通信号灯控制系统的控制规律用时序图表示如下：

二、交通信号灯控制系统方案设计

（一）交通信号灯控制系统方案的选择

交通灯信号灯控制系统，可由多种电路来完成，因此交通信号灯控制系统的设计方案有很多，我们这里提供二种方案供选择：

方案一：由普通的数字电路集成芯片组成 。这种方案的特点是：硬件设计思路简单，但用元器件多，电路比较复杂，焊接调试容易出错，而且不利于智能控制，调时电路复杂。

方案二：用PLC来实现控制。这种方案的特点是：可靠性强，控制功能强，编程方便，易于使用，能用于恶劣的环境，抗干扰性能力强，具有各种接口，与外部设备连接非常方便，采用积木式结构或模块式结构，扩展灵活方便，维修方便，能随时对程序进行在线修改，不用修改硬件线路，适应性强，灵活方便。

由于交通灯都是安装在嘈杂的交通路口，故其工作的稳定性、可靠性与抗干扰的能力要求均较高，同时考虑发展，要求控制系统能灵活方便的升级。因此本设计中选择第二种方案。

（二）交通信号灯控制系统总体设计

交通信号灯控制系统以PLC为核心，在其输入端接入控制系统启动和停止的两个控制按钮，输出端分别接入东西绿灯、东西黄灯、东西红灯、南北绿灯、南北黄灯、南北红灯用于车辆的通行指示。运用八个定时器进行定时控制，两个计数器进行绿灯闪烁次数的控制，其中两个定时器分别与两个计数器构成振荡电路进行绿灯闪烁的控制。一个输助继电器用于系统工作的控制。

三、PLC及输入／输出设备的选择

1、PLC的选择

西门子S7-200是西门子SIMATIC PLC家族中的最小成员，体积小，配置灵活，内置功能强大，广泛用于各行各业；西门子S7-200PLC CPU222具有180mA输出，具有8个输入点和6个输出点，4个调整高速计数器，用户程序存储容量在4KB左右。本设计控制系统控制要求相对较简单，属于小型控制系统，从输入输出点数来考虑，则需要2个输入点和6个输出点，因此本设计采用S7-200PLC CPU222为系统控制器。

2、输入、输出设备的选择

根据经验，根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时，应再增加10%～20%的备用量，以便随时增加控制功能。本设计中，采用了2个控制按钮进行交通灯控制系统的启动和停止控制，考虑20%的备用量，选择具有3个以上的输入点即可，输出量需要控制东西绿灯、东西黄灯、东西红灯、南北绿灯、南北黄灯、南北红灯6组共12盏交通灯的点亮、熄灭，所以至少需要6个输出点，而S7-200 CPU222型的PLC具有8个基本输入点，6个基本输出点，满足设计要求。

三、分配输入/输出地址

根据控制要求，本系统使用了两个控制按钮，一个是用于启动系统的启动按钮SB1，一个系统是用于停止系统的停止按钮SB2，需要接两个输入点，因此将控制按钮SB1、SB2分别接输入点I0.0和I0.1。本系统的控制对象为6组信号灯，需要6个输出点，将信号灯HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6分别接输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5。PLC-200 CPU222的输入输出地址分配详见下表。

输入输出地址分配表

四、PLC外围硬件线路的设计

根据设计要求，本文采用西门子S7-200 CPU222 型PLC 控制器。SB1、SB2 为系统总开关，总开关SB1 接入输入继电器I0.0 端，SB2接入输入继电器I0.1，输入继电器采用PLC内部24V的直流电源供电。东西方向的绿灯接入输出继电器Q0.0 端，东西方向黄灯接入输出继电器Q0.1 端，东西方向的红灯接入输出继电器Q0.2 端，南北方向绿灯接入输出继电器Q0.3端，南北方向黄灯接入输出继电器Q0.4 端，南北方向红灯接入输出继电器Q0.5 端，输出端电源与输出公共端1L、2L 相连，PLC的输出继电器采用外接220V的交流电源供电，该系统的输入、输出接线如图3 所示。

五、程序设计

(一)梯形图设计

根据控制要求,设计梯形图如下:

(二)指令设计

根据梯形图写出指令（略）

六、安装配线

本设计中，遵循PLC的安装与配线原则，严格按照图3进行安装配线。接线时，注意PLC端子接线要用别径压端子连接。通电试车前，要复验一下接线是否正确，并测试绝缘电阻是否符合要求。

七、系统的调试与运行

1、在断电的状态下，用PC/PPI电缆连接好计算机与PLC

2、打开PLC的前盖，将运行模式选择开关拨到STOP位置，此时PLC处于停止状态。或者用鼠标单击工具栏中的“STOP” 按钮，进行程序编写。

3、在作为编程器的PC上，运行STEP7Micro/WIN32编程软件。

4、设置通信参数。

5、编写控制程序。用鼠标单击工具栏中的“编译”按钮或“全部编译”按钮来编译输入的程序。下传程序文件到PLC。

6、将运行模式选择开关拨到RUN位置，或者用鼠标单击工具栏的“RUN（运行）”按钮使PLC进入运行方式。按`SB1键起动模拟操作。观察交通信号灯控制是否正常。

本设计在硬件电路的设计上采用了较多的定时器实现延时和状态转换，同时还利用定时器与计数器构成振荡器实现信号灯的闪烁，另外还采用了自锁电路等；在软件设计上采用了梯形图语言来设计，设计思路清晰，语言简单，逻辑性强，易于理解等；本设计系统经调试，结果符合要求，在现实中有一定的推广价值，符合设计要求。

采用PLC设计十字路口交通信号灯控制系统的方法还有很多，设计思路、硬件电路及软件的设计也可能各不相同，但只要能实现所需的控制功能，同时考虑实用性、经济性，以获得最佳性价比为目标。

参考文献

[1] 袁任光。可编程序控制器选用与系统设计实例[J].机械工业出版社,2010,1:166-169

[2] 赵光. 西门子S7-200系列PLC应用实例详解[M].北京:化学工业出版社,2010。4：7-10

[3] 张力胜.PLC 控制十字交通灯的设计[J].矿业科学技术,2005,2:4-6

4.基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统 篇四

提出了一种基于模糊逻辑的交叉口信号控制算法,并通过对相位顺序进行优化,获得了更好的控制效果.与传统的.信号模糊控制算法相比,该算法具有相位组合灵活、延误时间小等优点,能够有效解决交通流不平衡的问题,更适应城市交叉口实时变化的交通状况.仿真研究表明:该控制算法能够大大减少车辆延误时间,是进行城市智能交通控制的一种实用且行之有效的方法.

作 者：臧利林 贾磊 林忠琴 ZANG Li-lin JIA Lei LIN Zhong-qin 作者单位：臧利林,贾磊,ZANG Li-lin,JIA Lei(山东大学,控制科学与工程学院,山东,济南,250061)

林忠琴,LIN Zhong-qin(济南市公安局交警支队,山东,济南,250100)

5.智能交通路口控制器的设计 篇五

智能交通控制器应用软件由四个通讯协议模块和五个算法模块构成。四个通讯模块分别是：违章处理协议、控制中心通讯协议、串口通讯协议和流量数据采集协议。五种控制算法模块分别是：定时控制模块、感应控制模块、多时段控制模块、黄闪控制模块和绿波带控制模块。图3给出了基于Uclinux的智能路口交通控制器的软件工作流程。

下面说明整个系统的工作流程。系统上电后，Uclinux启动，设置CPU主频工作方式、PLL，进行串口波特率设置、初始

化堆栈，将FLASH中的数据段COPY到RAM中指定位置上，跳到第一片RAM的0位置开始执行。如果是9030的中断，系统调用违章抓拍系统的通讯协议，获取违章车牌号；如果是8900A的中断，系统调用控制中心的通讯协议，获得控制中心的控制信息；如果是串口中断，系统再查询是16C554的哪个串口的中断，然后调用相应的协议；如果是时钟中断，就给传感器发出控制指令，或者给红绿灯控制器发出控制指令，或者给交通指示牌发出相应的控制信息。不管是什么中断发生，都要调用五种算法中正在运行的算法来重新计算参数。

6.基于PLC控制的十字路口交通灯信号系统 篇六

摘 要：采用三菱PLC对双面铣床进行技术改造，针对双面铣床的控制要求，给出两种程序设计方案，并简单分析了各自的优缺点，PLC的应用不但大大提高了系统运行的可靠性和抗干扰能力，降低了设计运行的故障率，同时给设计维护带来极大的便利，对同类设备的技术改造有较大的参考价值。

关键词：PLC；铣床；工作方式；IST

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.012

PLC的全称是Programmable Logic Controller（可编程控制器），刚引入国内时，曾简称为PC。后来，IBM-PC获得广泛应用，PC成了个人电脑的代名词，才改为PLC。PLC是一种智能产品，是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（IEC）于1987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿，明确强调了PLC直接应用于工业环境，具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、搞干扰能力强，编程简单等特点。在工业领域中，PLC控制技术的应用已成为世界潮流。

在传统的机床控制系统中，都是采用继电器――接触器等元器件组成的硬件逻辑控制电路，在PLC出现之前，一直占主导地位，应用广泛。但是电气控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂，工艺难度高，不易更改，对生产工艺变化的适应性也差，所以用PLC控制取代传统机床电气控制系统是机床控制发展的主要趋势。它可以完美的解决传统机床电气控制系统的可靠性、柔性、开发周期、故障自诊断等问题。

铣床作为机械加工的通用设备，在汽车等配件生产加工中起着不可替代的作用。而双面铣床由于两面可同时加工，加工效率高，应用更为广泛，本文主要进行双面铣床的PLC控制程序设计。双面铣床控制系统控制要求

工作台来回往返运动由液压驱动，工作台速度和方向由限位开关SQ1―SQ3控制。工作台与主轴循环工作过程为：工作台启动――向右快进（左动力头）――减速工进，同时主轴启动，加工结束――停止工进，主轴延时10S停转――工作台向左快退回原位――进入下一循环工作状态。右动力头的运行方向与左动力头相反。

控制要求：PLC设计时，工作方式设为自动循环、点动、单周循环和步进4种；主轴只在自动循环和单周循环时启动；要有必要的电气保护和联锁装置；自动循环时按下图的顺序动作。PLC设计设计

2.1 采用IST指令实现程序设计

根据控制系统要求，该程序主要需包括四种工作方式，分别为自动循环、点动、单周循环和步进，最为简便的编程方法是使用功能指令的初始化指令IST（FNC60）。

梯形图源操作数S表明的是首地址，它有共8个位连号软元件元件组成，由开关量输入继电器X20～X27组成，其功能分别是：

X20：手动工作方式的输入控制信号；X21：返回原点工作方式的输入控制信号；X22：单步工作方式的输入信号；X23：单周期工作方式的输入控制信号；X24：全自动工作方式的输入控制信号；X25：返回原点的启动信号；X26：进入自动工作方式的启动信号；X27：停止。在开关量输入X20～X24中，不允许有两个或两个以上的输入端同时闭合，因此，必须选用满足该条件的转换开关，且该开关至少有五挡位置，当开关扳到某挡位置时，只有该位置的触点闭合，其他各位置的触点断开。在梯形图中，目的操作数D1和D2只能选用状态器S，其范围是S20～S899，其中D1表示自动工作方式所使用的最低位状态器，D2表示自动工作方式时所使用的最高位状态器。S0～S9是实际发始状态器地址编号。S0是各操作的初始状态，S1是原点回归的初始状态。

同时，与IST指令有关的特殊辅助继电器有8个。它们是M8040～M8047，其中M8040：转移禁止；M8040：转移开始；M8042：起动脉冲；M8043：返回原点完成，当M8043为1时，允许进入自动工作方式，当M8043为0时，表示返回原点未完成，不允许进入自动工作方式；M8047：STL监控有效。

因此，如果采用IST指令设计该双面铣床控制程序时，可将程序设计成四部分，第一部分IST指令；第二部分为手动程序，设计在状态点S0下；第三部分为返回原点程序，设计在状态点S1下，且在该部分程序最后，到达原点时对M8043置1，表示返回原点完成；第四部分为自动和单周程序，设计在状态点S2下。若X20为ON时，状态器S0为1，表示工作在手动工作状态；若X21为ON时，状态S1为1，处于返回工作原点状态，当返回工作原点完成时，M8043置1，此时如果X22为ON，则工作于单步工作状态即步进状态，每按一次启动按钮，就进行一次状态转移，如果输入端X23为ON，则处于单周期工作状态，每按一次启动按钮，扫行完一个周期后，停止在起始状态S2；如果输入端X24为1时，则处于自动工作方式，循环执行用户程序。由此可见，该程序完全满足该双面铣床控制系统的四种工作方式。但是我们同时也可以发现，一旦采用IST指令，其输入端一次性占用X20～X27共8个输入点，对于三菱FX2N-32MR的PLC来说，有可能输入点是不够用的，并且它必须采用至少有五档的转换开关，那我们可不可以不采用IST指令同样也可以实现控制要求呢？

2.2 采用基本指令实现程序设计

2.2.1 程序的总体结构

图3为双面铣床的PLC梯形图程序的总体结构，将程序分为公用程序、手动程序和自动程序三个部分，其中自动程序包括单步、单周期、自动循环和自动回原点四部分。这是因为它们的工作都是按照同样的顺序进行，所以将它们合在一起编程更加简单。回原点程序放在自动程序的初始状态点S0中，因为自动循环等工作方式起点就要求动工作台处于原点位置，梯形图中使用跳转指令使得自动程序和手动程序不会同时执行。

2.2.2 各部分程序的设计

（1）公用程序。公用程序如图4所示，用于自动程序和手动程序相互切换的处理。当选择自动X7、单周X10、步进X11这三种工作方式时，程序跳转至P0执行自动程序，反之若选择的是手动X12，则执行手动程序。当执行手动程序时，首先将状态点S0～S13复位，同时将输出Y0～Y4复位，再进行手动工作方式，必免同时有两个活动步的异常情况，同时为避免手动工作时的越程故障，可在左动力头和右动力头输出上分别加上SQ3和SQ1的常闭触点，进行位置限制。

自动程序初始状态点S0的激活，由自动X7、单周X10、步进X11三个输入的并联进行触发，并采用边沿触发，如果采用普通触发，当以上三个输入开关闭合时，会出现初始状态点S0一直处于激活状态，当自动程序开始执行时，会同时出现两个活动步的异常情况，而采用上升沿触发，只有当开关合上一瞬间，初始状态点S0才会被激活，当下一个状态点满足条件激活时，S0状态点关闭。

步进工作状态依靠特殊辅助继电器M8040来实现，由启动按钮X0的常闭触点和步进工作状态选择开关S11的常开状态驱动特殊辅助继电器M8040。当步进选择开关S11闭合，没有按下启动按钮X0时，M8040为1，禁止状态转移，按下启动按钮X0时，常闭触点断开，M8040为0，允许状态转移，即跳转至下一个状态点，执行下一步动作，由此，每按一次，自动程序执行一步，即实现了步进控制。

（2）自动程序。自动程序功能图如图5所示，其中包含单周、自动循环以及自动回原点程序。其中单同和自动循环通过状态点S13下的跳转实现，当选择单周或步进时，程序跳转至状态点S0，当选择自动或步进时，程序跳转至状态点S10。自动回原点程序设计在初始状态点S0下。当返回原点后，即到达行程开关SQ1位置，给出原点信号Y5，作为下一个状态S10激活的条件之一。同时需注意的是，因为步进工作方式与自动程序是合在一起编程的，当程序工作在单周或自动时，满足下一个状态点激活条件时，则跳转至下一个状态点执行，而工作在步进工作状态时，尽管满足了下一个状态点激活条件，但没有按下启动按钮，程序不会执行下一个状态点的动作，即当前状态点一直处于激活状态，当前状态点也一直有输出，为了避免这种情况的出现，在每个状态点的输出元件上，加上条件限制，当满足跳转条件时，尽管没有跳转，当前状态点也无输出。如在状态点S10的输出元件前串上SQ2的常闭触点。

（3）程序调试。程序调试时，可各部分程序分别调试，然后再进行全部程序的调试，也可直接进行全部程序的调试。总结

本文介绍的在双面铣床控制系统中应用PLC替代继电器―接触器电气控制线路的技术改造，经过实际运行，系统运行稳定可靠，能很好的保证其加工精度和定位精度，两个编程方法各有优缺点，采用IST指令，编程方法简单，程序结构清晰，但在工作方式的选择开关上一定要采用五档转换开关来实现，采用普通指令，编程较为复杂，但开关无特殊要求。总之，PLC的应用不但大大提高了系统运行的可靠性和抗干扰能力，降低了设计运行的故障率，同时给设计维护带来极大的便利，对同类设备的技术改造有较大的参考价值。

参考文献：