wincc和s7300的交通灯系统设计
目 录
1. 绪论 1
1.1交通灯的发展背景 1
1.2课题的研究目的与意义 2
1.3本文内容概述 2
2. 总体方案设计与论证 4
2.1系统总体方案 4
2.2信号灯循环点亮与倒计时模块 4
2.3车流量检测模块 5
2.4闯红灯报警模块 6
3. 硬件设计 7
3.1硬件框架设计 7
3.2PLC设备的选型 7
3.3PLC硬件的设计 9
3.3.1I/O端口分配 9
3.3.2PLC主机硬件接线图 11
4. 软件设计 13
4.1编程设计说明 13
4.2主程序设计 13
4.3子程序设计 19
4.3.1交通灯循环时序图及流程图设计 19
4.3.2交通灯循环程序设计 19
5. 人机界面的设计及系统运行 25
5.1WinCC显示界面的设计 25
5.2通信方式的选择 25
5.3上位机wincc监控功能的实现 26
6. 总结 29
参考文献 30
附录 31
致谢 49
1. 绪论
1.1 交通灯的发展背景
交通信号灯是在规定时间交替变换的光色信号，它通常设置在十字路口和其他特殊的地点，按交通规则通行权授予特定行人与驾驶车辆的人，以管理人们的交通行止和转向的。
在19世纪的初期，交通灯在英国中部一个叫约克城的地方诞生。那时在约克城绿和红代表着不同女性的身份，穿着绿色衣服的女人是没有结婚的人，而穿着红色衣服的人代表着已经结婚了。有一次，在英国的伦敦维斯敏斯议会大楼的门口发生了一起事故，一辆马车横插进来，轧死了很多的人，后来人们才受到建立信号灯的启发。在1868年12月10 日，英国铁路信号工程师德.哈特在伦敦议会大楼前设了一个高有7米的灯柱，灯柱上挂有两盏提交通煤气灯，一个是红一个是绿，由此信号灯家族的第一个成员在此诞生了。不过只面
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
世了23天，煤气等突然爆炸，也使下方的警察断送了生命。
从那以后，城市的交通灯被取消了。直到1914年，红绿灯恢复了，已经不是过时的煤油灯，而是电气信号灯了。先出现在美国的克利夫兰市，接着纽约和芝加哥等重要城市，交通灯开始普及。
说道信号灯就不得不说一下黄色信号灯。有一天，胡汝鼎他在繁忙你的十字路口要等绿色信号灯，刚看红色信号灯要过去，突然一辆车来个急转弯呼的一声擦身而过，吓的他浑身冒汗。一回到宿舍，他就反复的揣测和琢磨，终于在红色信号灯和绿色信号灯中间加了一个黄色的信号灯。这黄色的信号灯是想告诉人们这时还很危险，提醒人们要注意安全。他的建议在上交后立即得到了有关方面的肯定。于是，红、黄、绿就变成了一个完整的信号灯出现在马路工具上。
交通信号灯从最早的手牵皮带到了20 世纪的50 年代的电气控制，运用计算机的控制做到了电子定时监控，交通灯在自动化和科技化上做了很多的改善、发展与更新。不管是地面还是空中，不管是模糊还是精准，都是符合现代人性的理念的。
从世界上第一个有红绿组成的煤油信号灯在1868年的伦敦出现，经过了不断了改善与改进，才出现了有红黄绿三色了交通信号灯，并一直沿用到了今天。交通灯的颜色不是瞎放上去的，红绿黄三种颜色是有科学根据的。红色的光的波长很长，穿透力非常强，而且非常的惹人注意，所以红色作为禁止通行的信号最好不过，大雾天气我们也是能看见红灯的。黄色的光也是比较长的了，穿透力在空气中也较强，所以为警告信号正合适。绿色的光和红色的光差别很大，把它和红灯放在一起易于分辨，它显示距离也比较远。
1.2 课题的研究目的与意义
人们在十字路口设置交通信号灯能够有效的缓解交通状况，并对路上行人安全提供有力的保障。改善交通灯控制系统，适应社会变化是当前研究的目的与意义。
在八九十年代的十字路口交通灯，通常的做法是事先统计车流量，根据车流量的大小设置一个倒计时定值，这样就能控制交通状况。然而，实际上车流量的变化是不确定的，不同的路口和不同的时段可能存在着很大差异。事情总是有着意外的，进过长期运行，比较实用的方案，仍然会发生这种那种情况：红灯方向的车辆排着老长了大队，然而绿灯方向却只有寥寥无几的几辆车通行。这样的车流量偶然性是不可避免的，也无法建立准确的模型的。统计的方法已经不能够适用日益迅猛的交通实况了，更加的急切的需要能够根据车流量变换而变换的交通灯，能够自动适应控制的交通灯。
可编程的PLC系统能够普遍的采用模拟继电器控制系统的原理图来编制梯形图语言，设计的结构简单，运行稳定，而且抗干扰能力非常的强，可以方便的编程，设定时间，灵活修改，功能扩展，并且有着完善的自诊断和显示的功能，更不要说维修起来简单了。可以设计一个文本运用的小型可编程控制系统来控制交通灯，一次解决交通拥堵的现状。采用电感式传感器来检测过往的车辆，并用PLC里的高速计数器来对车辆计数，来实现智能的控制。运用智能的控制原则，PLC可以根据车流量大小来自动的调节时间，红绿灯的时间长度来提高交通通畅度，提高运行效率，达到最优的控制。
1.3 本文内容概述
本文对交通灯循环点亮的实际情况进行分析，合理的选择本设计的需要的硬件，并完成了下位机PLC s7300控制系统与上位机wincc控制系统的设计。本设计采用MPI对上位机与下位机直接通信实现的。论文的主要内容如下：
1.绪论：讲的是交通灯的发展背景和意义，还点出了现在交通灯的不足，并讲述了本课题研究的目的与意义。
2.总体方案设计与论证：在这章里讲述了交通灯的总设计方案，并介绍了交通灯中车辆闯红灯报警模块，车流量检测模块，交通信号灯循环点亮模块，倒计时模块显示模块。
3.硬件设计：在本章中介绍了交通灯的硬件框架，PLC的选型，如何正确分配I/O端口和交通灯硬件的接线图。
4.软件设计：分析主程序和两个子程序，解释程序的意义，帮助理解。
5.人机界面的设计及系统运行：这章介绍了wincc人机界面的设计，wincc和PLC的通信，还有wincc人机界面的运行。
6.总结：在结束本设计之后，对本次设计的一个总结，以及愿望。
1. 绪论 1
1.1交通灯的发展背景 1
1.2课题的研究目的与意义 2
1.3本文内容概述 2
2. 总体方案设计与论证 4
2.1系统总体方案 4
2.2信号灯循环点亮与倒计时模块 4
2.3车流量检测模块 5
2.4闯红灯报警模块 6
3. 硬件设计 7
3.1硬件框架设计 7
3.2PLC设备的选型 7
3.3PLC硬件的设计 9
3.3.1I/O端口分配 9
3.3.2PLC主机硬件接线图 11
4. 软件设计 13
4.1编程设计说明 13
4.2主程序设计 13
4.3子程序设计 19
4.3.1交通灯循环时序图及流程图设计 19
4.3.2交通灯循环程序设计 19
5. 人机界面的设计及系统运行 25
5.1WinCC显示界面的设计 25
5.2通信方式的选择 25
5.3上位机wincc监控功能的实现 26
6. 总结 29
参考文献 30
附录 31
致谢 49
1. 绪论
1.1 交通灯的发展背景
交通信号灯是在规定时间交替变换的光色信号，它通常设置在十字路口和其他特殊的地点，按交通规则通行权授予特定行人与驾驶车辆的人，以管理人们的交通行止和转向的。
在19世纪的初期，交通灯在英国中部一个叫约克城的地方诞生。那时在约克城绿和红代表着不同女性的身份，穿着绿色衣服的女人是没有结婚的人，而穿着红色衣服的人代表着已经结婚了。有一次，在英国的伦敦维斯敏斯议会大楼的门口发生了一起事故，一辆马车横插进来，轧死了很多的人，后来人们才受到建立信号灯的启发。在1868年12月10 日，英国铁路信号工程师德.哈特在伦敦议会大楼前设了一个高有7米的灯柱，灯柱上挂有两盏提交通煤气灯，一个是红一个是绿，由此信号灯家族的第一个成员在此诞生了。不过只面
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
世了23天，煤气等突然爆炸，也使下方的警察断送了生命。
从那以后，城市的交通灯被取消了。直到1914年，红绿灯恢复了，已经不是过时的煤油灯，而是电气信号灯了。先出现在美国的克利夫兰市，接着纽约和芝加哥等重要城市，交通灯开始普及。
说道信号灯就不得不说一下黄色信号灯。有一天，胡汝鼎他在繁忙你的十字路口要等绿色信号灯，刚看红色信号灯要过去，突然一辆车来个急转弯呼的一声擦身而过，吓的他浑身冒汗。一回到宿舍，他就反复的揣测和琢磨，终于在红色信号灯和绿色信号灯中间加了一个黄色的信号灯。这黄色的信号灯是想告诉人们这时还很危险，提醒人们要注意安全。他的建议在上交后立即得到了有关方面的肯定。于是，红、黄、绿就变成了一个完整的信号灯出现在马路工具上。
交通信号灯从最早的手牵皮带到了20 世纪的50 年代的电气控制，运用计算机的控制做到了电子定时监控，交通灯在自动化和科技化上做了很多的改善、发展与更新。不管是地面还是空中，不管是模糊还是精准，都是符合现代人性的理念的。
从世界上第一个有红绿组成的煤油信号灯在1868年的伦敦出现，经过了不断了改善与改进，才出现了有红黄绿三色了交通信号灯，并一直沿用到了今天。交通灯的颜色不是瞎放上去的，红绿黄三种颜色是有科学根据的。红色的光的波长很长，穿透力非常强，而且非常的惹人注意，所以红色作为禁止通行的信号最好不过，大雾天气我们也是能看见红灯的。黄色的光也是比较长的了，穿透力在空气中也较强，所以为警告信号正合适。绿色的光和红色的光差别很大，把它和红灯放在一起易于分辨，它显示距离也比较远。
1.2 课题的研究目的与意义
人们在十字路口设置交通信号灯能够有效的缓解交通状况，并对路上行人安全提供有力的保障。改善交通灯控制系统，适应社会变化是当前研究的目的与意义。
在八九十年代的十字路口交通灯，通常的做法是事先统计车流量，根据车流量的大小设置一个倒计时定值，这样就能控制交通状况。然而，实际上车流量的变化是不确定的，不同的路口和不同的时段可能存在着很大差异。事情总是有着意外的，进过长期运行，比较实用的方案，仍然会发生这种那种情况：红灯方向的车辆排着老长了大队，然而绿灯方向却只有寥寥无几的几辆车通行。这样的车流量偶然性是不可避免的，也无法建立准确的模型的。统计的方法已经不能够适用日益迅猛的交通实况了，更加的急切的需要能够根据车流量变换而变换的交通灯，能够自动适应控制的交通灯。
可编程的PLC系统能够普遍的采用模拟继电器控制系统的原理图来编制梯形图语言，设计的结构简单，运行稳定，而且抗干扰能力非常的强，可以方便的编程，设定时间，灵活修改，功能扩展，并且有着完善的自诊断和显示的功能，更不要说维修起来简单了。可以设计一个文本运用的小型可编程控制系统来控制交通灯，一次解决交通拥堵的现状。采用电感式传感器来检测过往的车辆，并用PLC里的高速计数器来对车辆计数，来实现智能的控制。运用智能的控制原则，PLC可以根据车流量大小来自动的调节时间，红绿灯的时间长度来提高交通通畅度，提高运行效率，达到最优的控制。
1.3 本文内容概述
本文对交通灯循环点亮的实际情况进行分析，合理的选择本设计的需要的硬件，并完成了下位机PLC s7300控制系统与上位机wincc控制系统的设计。本设计采用MPI对上位机与下位机直接通信实现的。论文的主要内容如下：
1.绪论：讲的是交通灯的发展背景和意义，还点出了现在交通灯的不足，并讲述了本课题研究的目的与意义。
2.总体方案设计与论证：在这章里讲述了交通灯的总设计方案，并介绍了交通灯中车辆闯红灯报警模块，车流量检测模块，交通信号灯循环点亮模块，倒计时模块显示模块。
3.硬件设计：在本章中介绍了交通灯的硬件框架，PLC的选型，如何正确分配I/O端口和交通灯硬件的接线图。
4.软件设计：分析主程序和两个子程序，解释程序的意义，帮助理解。
5.人机界面的设计及系统运行：这章介绍了wincc人机界面的设计，wincc和PLC的通信，还有wincc人机界面的运行。
6.总结：在结束本设计之后，对本次设计的一个总结，以及愿望。
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