plc的交通灯控制系统设计及仿真
摘 要十字路口交通控制技术是交通工程中的研究热点之一，本课题介绍了S7 - 200 PLC的交通灯控制系统。在交通灯系统设计中，PLC主要通过微处理器和一些扩展模块来对交通信号灯进行有效的控制，并通过计数器来自动调节时间，根据得到的数据我们可以有效的对十字路口的红绿灯时间进行相对应的改变，从而提高交通运行效率，大大的减少车道拥堵现象。另外，分别利用S7-200仿真软件和组态王软件运设计行效果，增加了直观效果。
目 录
一、引言 1
（一）课题研究目的、意义及背景 1
（二）国内外研究动态 1
二、十字路口交通灯系统的总体方案设计 3
（一）方案设计 3
（二）方案论证 5
（三）总体方案确定 5
三、交通灯系统的硬件设计 7
（一）PLC的工作原理及选型 7
（二）S7200PLC的基本结构 8
（三）外部设备及外部接线图 10
四、交通灯系统的软件设计 11
（一）控制方案设计 11
（二）顺序功能图 11
（三）PLC梯形图 13
五、交通系统的仿真 14
（一）S7200仿真软件运行效果设计 14
（二）组态王仿真效果设计 16
结 论 21
参考文献 23
附录 24
一、引言
（一）课题研究目的、意义及背景
经济的持续性增速发展导致了越来越严重的交通道路问题，车辆的增多使得交通事故的发生也逐渐增加。现在简单的十字路口交通灯控制已经不能适应当代生活的快节奏，为了适应现代社会道路车辆交通的实际情况，能够更好的保障我们的出行效率，提高道路交通的有效性管理刻不容缓，以微机技术为核心的PLC，广泛应用于交通灯控制领域。在本设计中，我们在原有控制系统的基础上采用了新的控制方法,使系统更加实用、方便[1]。
美利坚共和国是PLC最先出现的国家。同时PLC在我国也应用了很多年，大部分都是在工业领域。它为提高工业设备自动化水平做了巨大的贡献，因此，PLC技术已经成为电子方面技能人才的必备技能。学习工程设计的基本方法和 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
基本技能，如理论分析、实验研究、文献综述、计算机和语言表达等[2]。为就业打下良好的基础。其最大的优点是减缓车辆的停滞现象，不出现空旷的道路，提高道路交通流量，成本低。
交通灯虽然在各大小城市都得到了广泛的应用，但是我国的交通灯控制技术还是不够先进，很多的路口都是固定的时间然后进行单循环，这样虽然在一定程度上解决的交通的冲突问题，但是也带来了道路的拥堵，和时间的浪费，所以出现了许多智能交通灯系统。
（二）国内外研究动态
我国的交通灯控制行业起步相对较晚，在交通灯控制系统在欧美等发达国家取得重大发展的20世界6070年代，我国主要是在引进技术和外国生产设备的生产，以满足日益增长的市场需求，但是在80年代初期，我国交通灯的技术获得长足发展。有能力创造自己的交通灯系统的设计。在80年代后，智能交通灯行业发展迅速，已经形成一个新兴行业，并创造大量的社会和经济效益[4]。
社会的不断进步和国内生活水平的不断提高，促使人们更加青睐于自动变、便捷化及多功能的交通灯系统。智能产品可实现对设备的全自动操作，无需另外配备操作人员，节约了时间成本的同时给予了市民更优秀的体验。同时，智能交通灯相对传统交通灯，具备节时、智能、安全等优势。注定成为了市场主流，得到了更加广泛的普及和应用[5]。随着行业的发展，交通灯控制系统开始注重更加安全的及人性化的设计，开始大量使用智能传感器。为了在激烈的竞争环境中脱颖而出，更多的厂家在确保质量优异及安全性突出的前提下，在继电器、单片机和PLC方面进行全方位的测试。
广泛的市场空间，成为我国交通灯系统的快速发展的重要原因，中国市场的智能交通灯系统，国内交通灯产品在中国，虽然市场在国内各城市及小地区都有了一定的发展，但是在大型的十字交叉路口，我国的系统还不能发挥其最大的优势。与此同时，小城镇街道等车流量较少的地方开始大量应用交通灯系统，交通灯开始在各市场被逐步接受，而这类的刚需要求也将拉起国内中低端交通灯市场的需求，必将促进行业的全方位发展。而市场需求的不断扩大，也预示着，我国交通灯控制行业进入快速发展的黄金时代！
信号灯开始于1850至1860年，主要是燃煤气组成的信号灯，只有红和蓝两种。用于指导马车的行驶。1868年，交通灯开始渐渐普及，它的构成是红绿两色的煤灯。红色代表“停止通行”，绿色代表“注意”。后来由于煤气灯在不经意的情况下爆炸，还让巡逻的警察受伤，所以此类交通灯就从伦敦消失了[7]。20世纪后，最早的交通灯控制信号在美国出现并开始广泛应用，此后，交通控制技术逐渐被完善，提高了交通控制的安全性。
本课题利用PLC原理实现十字路口交通灯的控制，利用可编程控制器实现交通灯控制系统的设计，由西门子系列PLC设计的交通灯来控制交通灯，达到最大经济效益。在对当前交通信号灯控制系统进行实地调查后，选择一个优化方案，在一定程度上缓解当前交通压力。
二、十字路口交通灯系统的总体方案设计
（一）方案设计
1、控制机的选择
交通信号灯控制系统可以采用可编程控制器、单片机、继电器等设备控制。交通灯的正常运行是保障交通畅通的前提条件。因此我们需要作出合理的选择来控制交通灯系统的运行。好的方案设计，能使事情事半功倍。
单片机虽然有着物美价廉的优点，但是由于单片机自身的抗干扰能力比较差单片机在工业控制领域的故障率相对较高；交通灯控制系统需要扩展控制功能，单片机系统无法做到自由扩展。
（1）PLC与继电器控制系统的比较
采用继电器实现，存在着功能少、可靠性差、结构复杂、维护量大等缺点，但是使用其内部存储器以数据的形式存储控制逻辑,只要改变内部存储器的内容,也可以达到改变控制逻辑的目的。为此,只要装备的程序员在现场可以完成变化。至于外部连接,只有点,只要输入和输出对象不变,就不需要对硬布线进行任何更改。这其中由很严厉一致,所以不会出现抖动。在时间限制控制方面,借助于时间继电器的延时动作可以完成继电器，并且环境等温度改变以及另外的原因可能会影响时间精度。连接导线也不少,电弧生成的电弧会让触头变坏,当动作发生时，机械振动随之松动,因此可靠性和可维护性不好[6]。同时容积不大、耗能少、使用时间长、可信度高,此外还拥有监视、自检等作用,让程序公开，不隐秘。继电器的逻辑只有把控开关值的作用。除了开关控制功能之外,还有些功能配备了转换等装置,在控制模拟信号方面用途很大，缺点是成本较高。
目 录
一、引言 1
（一）课题研究目的、意义及背景 1
（二）国内外研究动态 1
二、十字路口交通灯系统的总体方案设计 3
（一）方案设计 3
（二）方案论证 5
（三）总体方案确定 5
三、交通灯系统的硬件设计 7
（一）PLC的工作原理及选型 7
（二）S7200PLC的基本结构 8
（三）外部设备及外部接线图 10
四、交通灯系统的软件设计 11
（一）控制方案设计 11
（二）顺序功能图 11
（三）PLC梯形图 13
五、交通系统的仿真 14
（一）S7200仿真软件运行效果设计 14
（二）组态王仿真效果设计 16
结 论 21
参考文献 23
附录 24
一、引言
（一）课题研究目的、意义及背景
经济的持续性增速发展导致了越来越严重的交通道路问题，车辆的增多使得交通事故的发生也逐渐增加。现在简单的十字路口交通灯控制已经不能适应当代生活的快节奏，为了适应现代社会道路车辆交通的实际情况，能够更好的保障我们的出行效率，提高道路交通的有效性管理刻不容缓，以微机技术为核心的PLC，广泛应用于交通灯控制领域。在本设计中，我们在原有控制系统的基础上采用了新的控制方法,使系统更加实用、方便[1]。
美利坚共和国是PLC最先出现的国家。同时PLC在我国也应用了很多年，大部分都是在工业领域。它为提高工业设备自动化水平做了巨大的贡献，因此，PLC技术已经成为电子方面技能人才的必备技能。学习工程设计的基本方法和 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
基本技能，如理论分析、实验研究、文献综述、计算机和语言表达等[2]。为就业打下良好的基础。其最大的优点是减缓车辆的停滞现象，不出现空旷的道路，提高道路交通流量，成本低。
交通灯虽然在各大小城市都得到了广泛的应用，但是我国的交通灯控制技术还是不够先进，很多的路口都是固定的时间然后进行单循环，这样虽然在一定程度上解决的交通的冲突问题，但是也带来了道路的拥堵，和时间的浪费，所以出现了许多智能交通灯系统。
（二）国内外研究动态
我国的交通灯控制行业起步相对较晚，在交通灯控制系统在欧美等发达国家取得重大发展的20世界6070年代，我国主要是在引进技术和外国生产设备的生产，以满足日益增长的市场需求，但是在80年代初期，我国交通灯的技术获得长足发展。有能力创造自己的交通灯系统的设计。在80年代后，智能交通灯行业发展迅速，已经形成一个新兴行业，并创造大量的社会和经济效益[4]。
社会的不断进步和国内生活水平的不断提高，促使人们更加青睐于自动变、便捷化及多功能的交通灯系统。智能产品可实现对设备的全自动操作，无需另外配备操作人员，节约了时间成本的同时给予了市民更优秀的体验。同时，智能交通灯相对传统交通灯，具备节时、智能、安全等优势。注定成为了市场主流，得到了更加广泛的普及和应用[5]。随着行业的发展，交通灯控制系统开始注重更加安全的及人性化的设计，开始大量使用智能传感器。为了在激烈的竞争环境中脱颖而出，更多的厂家在确保质量优异及安全性突出的前提下，在继电器、单片机和PLC方面进行全方位的测试。
广泛的市场空间，成为我国交通灯系统的快速发展的重要原因，中国市场的智能交通灯系统，国内交通灯产品在中国，虽然市场在国内各城市及小地区都有了一定的发展，但是在大型的十字交叉路口，我国的系统还不能发挥其最大的优势。与此同时，小城镇街道等车流量较少的地方开始大量应用交通灯系统，交通灯开始在各市场被逐步接受，而这类的刚需要求也将拉起国内中低端交通灯市场的需求，必将促进行业的全方位发展。而市场需求的不断扩大，也预示着，我国交通灯控制行业进入快速发展的黄金时代！
信号灯开始于1850至1860年，主要是燃煤气组成的信号灯，只有红和蓝两种。用于指导马车的行驶。1868年，交通灯开始渐渐普及，它的构成是红绿两色的煤灯。红色代表“停止通行”，绿色代表“注意”。后来由于煤气灯在不经意的情况下爆炸，还让巡逻的警察受伤，所以此类交通灯就从伦敦消失了[7]。20世纪后，最早的交通灯控制信号在美国出现并开始广泛应用，此后，交通控制技术逐渐被完善，提高了交通控制的安全性。
本课题利用PLC原理实现十字路口交通灯的控制，利用可编程控制器实现交通灯控制系统的设计，由西门子系列PLC设计的交通灯来控制交通灯，达到最大经济效益。在对当前交通信号灯控制系统进行实地调查后，选择一个优化方案，在一定程度上缓解当前交通压力。
二、十字路口交通灯系统的总体方案设计
（一）方案设计
1、控制机的选择
交通信号灯控制系统可以采用可编程控制器、单片机、继电器等设备控制。交通灯的正常运行是保障交通畅通的前提条件。因此我们需要作出合理的选择来控制交通灯系统的运行。好的方案设计，能使事情事半功倍。
单片机虽然有着物美价廉的优点，但是由于单片机自身的抗干扰能力比较差单片机在工业控制领域的故障率相对较高；交通灯控制系统需要扩展控制功能，单片机系统无法做到自由扩展。
（1）PLC与继电器控制系统的比较
采用继电器实现，存在着功能少、可靠性差、结构复杂、维护量大等缺点，但是使用其内部存储器以数据的形式存储控制逻辑,只要改变内部存储器的内容,也可以达到改变控制逻辑的目的。为此,只要装备的程序员在现场可以完成变化。至于外部连接,只有点,只要输入和输出对象不变,就不需要对硬布线进行任何更改。这其中由很严厉一致,所以不会出现抖动。在时间限制控制方面,借助于时间继电器的延时动作可以完成继电器，并且环境等温度改变以及另外的原因可能会影响时间精度。连接导线也不少,电弧生成的电弧会让触头变坏,当动作发生时，机械振动随之松动,因此可靠性和可维护性不好[6]。同时容积不大、耗能少、使用时间长、可信度高,此外还拥有监视、自检等作用,让程序公开，不隐秘。继电器的逻辑只有把控开关值的作用。除了开关控制功能之外,还有些功能配备了转换等装置,在控制模拟信号方面用途很大，缺点是成本较高。
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