毕业设计论文 - - - - -基于plc智能交通灯的控制

天津滨海职业学院

全日制高职毕业设计（典型性项目）任务书

机电系 系 机电一体化 专 业 二

班

毕业设计（典型性项目）题目：基于PLC智能交通灯的控制

完成期限：

自 2014 年 10 月 16 日 至 2015 年 4 月 15 日 止

指 导 教 师 李莉

批 准 日 期 2014年10月15日 学 生 史天宏 接受任务日期 2014年10月16日

天津滨海职业学院全日制高等职业教育

毕业实践环节企业实践报告

关于在长春市逸盈枫机械制造有限公司

的实践报告

作者：史天宏

院系：天津滨海职业学院机电工程系 专业：机电一体化 年级：2012级

学号：20120141224 指导教师：李莉 时间：2015年4月

一、长春市逸盈枫机械制造有限公司企业基本情况介绍 （一）企业基本情况

吉林省长春市西新经济技术开发区，本公司为一汽配套企业，机械制造，工程，机械加工，维修，电器维修

（二）顶岗实习岗位的情况

实习时担任的是仓储设备管理一职，主要的工作目的是为了满足生产需要，减少劳动强度，提高生产效率，通过一系列技术、经济，组织措施，逐步对主要设备的选型、使用、维修、保养、改造更新全过程综合管理，以达到寿命周期费用最经济，设备效能最高的目标管理。

二、顶岗实践的内容与过程描述

（一）负责到货物的验收，保管，发放，坚持盘点，保证帐，卡，物相符。 （二）按照设备代办协议做好设备接货，开箱验收，保管，发放。 （三）负责库存规划，仓库的安全消防管理。

（四）配合项目物资供应部办理码头，邮局零星材料，设备提货。 （五）及时与项目部办理租赁费，保管费结算。 三、问题与建议 （一）问题

1.不能很快适应角色的转换； 2.缺乏吃苦耐劳精神； 3.加班现象普遍，难以适应；

（二）建议

1.重视顶岗实习学生的心理教育，把他当做一项重要工作来抓； 2.加强校企沟通；

3.在巩固学生感恩教育的前提下，强化学生的吃苦耐劳精神教育，使学生懂得爱拼才会赢得道理；

四、实践的体会

入世以前并不知道社会的繁杂，入世之后让人不得不震惊，在此我发现其实社会是一本书，而且是一本让人很难读懂的一本厚厚的书，这本深刻而内涵的书中蕴藏着人生的真谛，当今社会人才的竞争激烈，能力表现的机会，社会的神奇，要读懂这本书，我必须保持有一颗热情的心，一颗好奇的心和一颗坚定不移的自信心的三心合一。

实习以来我从中学到了很多知识：①学会做人的基本本领，“严于律己，宽以待人。”他教会我处理好人际关系，他帮我建立了友谊的桥梁，他帮我建立事业的根基。②实习验证了我的能力,要做好人生的第一步,就得先学会认识自己,常言“旁观者清”之词,所谓的“旁观者清”能读懂别人未必就能认识自己,就如在校我曾是一个优秀的学生,我原以为我是一个很有能力的人,太过于自信,反而显出我的自悲.但一回到现实中,才发现我的这一点点能力是没法跟别人比的, 远远的微不足道. ③实习锻练了我,锻练我的能力,让自己变得更强更壮,锻练我的口才和为人处事,锻练我的灵活性和智商等等.

在这次实习的时间,我学到了很多东西,不仅有学习方面的,更学到了很多做人的道理,对我来说受益非浅。

天津滨海职业学院全日制高等职业教育

毕业实践环节毕业设计（典型性项目）说明书

基于PLC智能交通灯的控制

作者：史天宏

院系：天津滨海职业学院机电工程系 专业：机电一体化技术 年级：2012级 学号：20120141224 指导教师：李莉 时间：2015年4月

摘 要

目前，我国许多大中城市的交通压力都非常大。部分交通路口的信号灯工作时间不合理，交通违章或肇事记录不确切。所以，改善与提高现有的交通系统的工作效率，加强交通路口的信号灯控制和安全状况的监控是非常重要的。

本设计主要设计利用PLC来实现十字路口交通灯的控制与监控。通过交通中心的主机根据具体城市各路口的需要控制各个十字路口的PLC，从而控制十字路口交通灯的变化，以及对各个路口的安全状况进行监控，监控机动车是否违章、是否肇事，并把记录的结果存储、上传和处理。

本设计的上位机采用PC机，通过安装在十字路口的监控设备以及移动电子监控设备，对各个十字路口的安全状况进行监控。下位机采用德国西门子的S7-200系列的CPU226做主机，配以扩展模块EM222。设计中采用S7-200编程软件STEP 7 - Micro/WIN3.2进行编程。采用顺序功能图与梯形图相结合的方法设计程序。实现对城市十字路口的合理控制与监控。

关 键 词：PLC控制系统；梯形图；交通灯

目录

绪论 ............................................................. I

一丶交通灯发展现状 ........................................... I 二丶 交通灯监控系统的设计意义 ................................ I 三丶 PLC控制设计内容及任务 .................................. I 第一章 交通灯系统总体方案论证 ................................... 2 第一节 电气控制方式 .............................................. 2

一丶单片机系统控制 ........................................... 2 二丶继电器接触控制 ........................................... 2 三丶可编程序控制器控制 ....................................... 2 四丶控制方案的确定 ........................................... 3 第二节 系统硬件设计 ............................................. 5

一丶 系统的组成框图 .......................................... 5 二丶 交通灯的控制过程 ........................................ 5 三丶PLC的选型 ............................................... 6 四丶扩展模块的选择 ........................................... 7 五丶监控系统 ................................................ 10 六丶通信系统 ................................................ 10 第三节 系统软件设计 ............................................ 11 一丶系统控制过程 ............................................ 11

二丶流程图 .................................................. 11 三丶交通灯工作时序图 ........................................ 14 四丶梯形图 .................................................. 15 五丶监控界面设计 ............................................ 22 第二章 致谢

绪论

一丶交通灯发展现状

随着社会的发展和进步，上路的车辆越来越多，而道路建设却往往跟不上城市发展的速度，因此城市交通的问题日益突出，经常在十字路口等交通繁忙的地方发生堵塞情况，在这个时候，道路交通灯的正常运行以及合理的功能就是交通畅通的重要保证。

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。

交通灯的控制问题是个老难题，近年来，随着车辆社会拥有量的增加，这难题日显突出，特别是在上下班的高峰期。有很多学者多年来一直探讨舒缓这个难题(谈不上解决)的方法。其中包括近来提出的在车道（红绿灯前）安装车流量传感器，统计车流量再控制绿灯的放行时间；设定定时器在上、下班高峰期增加绿灯的放行时间以及对各个路口违章、肇事的监控与记录等等问题。所以，出于这些问题本文采用合理的方案设计对十字路口交通灯进行控制以及对路口的安全状况的监控。

二丶 交通灯监控系统的设计意义

目前，我国城市十字路口的交通灯控制系统基本上都采用定时控制方式。这样必然产生如下弊端：当某条道路的车流量很大却要等待红灯，而此时另一条空道或车流量相对少得多的道路却依然按原定时间亮着绿灯，这种现象是未对道路的实际情况进行实时监控所造成的。这样的交通控制系统效率低，容易造成交通拥挤，而且也浪费人力、物力。因此，我们有必要寻求一种具有智能的交通控制系统。这种智能交通控制系统能够根据车流量的变化自动调节红绿灯的时间长度，最大限度地减少十字路口的车辆滞流现象，有效的缓解交通拥挤、实现交通控制系统的最优控制，大大的提高了交通控制系统的效率。随着我国人民生活水平的不断提高，城市化的推进与私家车数量的猛增，道路交通拥挤的问题日益突出，可以预见，智能交通控制系统将具有广大的应用前景。 三丶 PLC控制设计内容及任务

本设计采用PLC做控制器，完成对十字路口交通灯的自动控制与监控，主要实现城市交通路口信号灯自动控制，机动车是否违章、肇事记录的上传、存储和处理；实现显示、通信等功能。从而保证了车辆在城市道路各路口顺畅通行以及安全。

第一章 交通灯系统总体方案论证

第一节 电气控制方式

目前普遍使用的电气控制方式主要有：继电器接触器控制、可编程序控制器控制、单片机系统控制等。 一丶单片机系统控制

单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

使用单片机设计交通灯控制系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间。使用单片机设计的优点在于它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。但是编程复杂，对环境的要求较高，出现故障时进行调试不方便，可靠性不高。 二丶继电器接触控制

采用继电接触式控制系统设计交通灯控制系统，主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，其控制方式是断续的，所以又称为断续控制系统。虽然这种系统也具有结构简单、价格低廉、维护容易、抗干扰能力强等优点，但这种控制系统的缺点是采用固定接线方式，接线多，灵活性差，工作频率低，触电易损坏，可靠性差。 三丶可编程序控制器控制

可编程控制器简称PC（Programmable Controller），它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC几个不同时期。为与个人计算机（PC）相区别，现在把可编程逻辑控制器简称为PLC。它主要用来取代继电接触器逻辑控制，系统功能仅限于执行继电器逻辑、计时、计数等。

可编程序控制器控制系统是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。它具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用

范围。这也是区别于其他一般微型控制系统的一个重要特征。

如果采用PLC作为十字路口交通灯控制系统作为控制核心，只需将程序下载到PLC内即可。并可通过通信随时对控制系统进行调试。PLC适应环境的能力非常强，抗干扰等方面能力都非常强大。性能价格也很高。 四丶控制方案的确定

可编程控制器控制技术与继电-接触器控制技术、单片机控制技术的异同点： （一）功能强，性能价格比高

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。继电器是用于逻辑控制，起到过渡作用的，亦可控制小负载。PLC是可编程逻辑控制器，是用软件来进行逻辑控制的，而继电器是用硬件结构来控制的。一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。可编程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。 （二）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强

可编程序控制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、不规模的系统。楞编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。 （三）可靠性高，抗干扰能力强

单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。而PLC的编程更比单片机通俗易懂。传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/10--1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。

（四）系统的设计、安装、调试工作量少

PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。

PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。

PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。

（五）编程方法简单

梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图

和单片机的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。

梯形图语言实际上是一种面向用户的一种高级语言，可编程序控制器在执行梯形图的程序时，用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。 （六）维修工作量少，维修方便

PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的住处迅速的查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。这些都是继电器和单片机无法比拟的。

综合以上优点，所以，本设计采用可编程序控制器控制系统。

第二节 系统硬件设计

一丶 系统的组成框图

控制系统结构图如图3.1所示

图3.1 交通灯控制系统

二丶 交通灯的控制过程

信号灯受启动及停止按钮的控制，当按下启动按钮时，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环工作，当按下停止按钮时，系统将停止在初始状态，所有信号灯都熄灭。

交通灯示意图如图3.2所示，在东西南北两个方向均安装信号灯，两个方向各6个灯，分为三个方向红、黄、绿三种颜色。

控制要求：

南北主干道 左转绿 10S 直行绿 30S 绿闪3S 黄2S 红 45S 右行红10S 绿 78S

东西人行道 绿 27S 绿闪3S 红60S

东西主干道 红 45S右行红10S 绿 78S左转绿 10S 直行绿 30S 绿闪3S 黄2S

南北人行道 红60S 绿27S 绿闪3S 正常循环控制方式

交通灯变化顺序表（单循环周期90秒）

（1）南北向（列）和东西向（行）主干道均设有左行绿灯10S，直行绿灯30S，绿灯闪亮3S，黄灯2S和红灯45S。当南北主干道红灯点亮时，东西主干道应依次点亮左行绿灯，直行绿灯，绿灯闪亮和黄灯；反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮左行绿灯，直行绿灯，绿灯闪亮和黄灯。

（2）南北向和东西向人行道均设有通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿

灯应在南北向主干道直行绿灯点亮3S后才允许点亮，然后接3S绿闪，其他时间为红灯；同样，东西人行道通行绿灯于东西向主干道直行绿灯点亮3S后才允许点亮，然后接3S绿闪，其它时间为红灯。

急车强通控制方式

（1）急车强通信号受急车强通开关控制。无急车时，按正常循环时序控制，有急车来时，将急车强通开关接通，不管原来信号状态如何，一律强制让急车来车方向的绿灯亮，直到急车通过为止，将急车强通开关断开，信号的状态立即转为急车放行方向的绿灯闪亮3次。随后按正常时序控制。

（2）急车强通信号只能响应一路方向的来车，若两个方向先后来急车，则响应先来的一方，随后再响应另一方。

图3.2 交通灯示意图

三丶PLC的选型

根据设计要求，本设计共需要I/O点数为4输入/22输出。，选择CPU226作为主机是最合理的。

如图3.3所示为CPU226的端子连接图。L+接24VDC，M接地。上部分0.0到1.7为16点输出端子，下部分0.0到2.7为24点输入端子。

图3.3 CPU226端子连接图

四丶扩展模块的选择

S7-200系列CPU提供一定数量的主机数字量I/O点，但在主机I/O点数不够的情况下，就必须使用扩展模块的I/O点。由于本设计的输入点很少，只PLC主机的输入点足以满足要求。需要扩展6点输出，EM222是8DC输出，这样扩展一个EM222就满足系统要求，且比较经济合理，所以，选择EM222作为输出扩展模块。

1.I/O分配

如表3.3、表3.4所示，优先分配主机CPU226的地址，后分配扩展模块EM222（8输出数字量模块）的地址。

表3.3 输入点分配

按扭 序号 1 2 3 4 输入信号名称 启动按钮 停止按钮 急车强通按钮1 急车强通按钮2 电气符号 I0.0 I0.1 I1.0 I1.1 SB1 SB2 SB3 SB4

3.4 输出点分配 按扭 输出信号名称 南北左转绿 南北左转黄 南北左转红 东西左转绿 东西左转黄 东西左转红 南北直行绿 南北直行黄 南北直行红 东西直行绿 东西直行黄 东西直行红 南北右行绿 南北右行黄 南北右行红 东西右行绿 东西右行黄 东西右行红 南北人行绿 南北人行红 东西人行绿 东西人行红 HL2 HL11 HL13 HL16 HL19 HL6 HL9 HL14 HL3 HL18 HL22 HL7 HL10 HL21 HL4 HL8 HL15 HL17 HL12 HL5 HL1 HL20 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 电气符号 Q0.1 Q1.2 Q1.4 Q1.7 Q2.2 Q0.5 Q1.0 Q1.5 Q0.2 Q2.1 Q2.5 Q0.6 Q1.1 Q2.4 Q0.3 Q0.7 Q1.6 Q2.0 Q1.3 Q0.4 Q0.0 Q2.3

如图3.6所示，主机和扩展模块的输入/输出都分别接在一起。 2.PLC主机与扩展模块以及交通灯的硬件连接图

SB11M1LHL1SB20.00.0HL2SB30.10.1HL3SB40.20.2HL40.30.30.42LHL50.50.4HL60.60.5HL70.70.6HL81.00.7HL91.11.01.23LHL101.31.1HL111.41.2HL122M1.51.3HL131.4HL141.6CPU2261.5HL151.71.6HL162.01.72.12.22.3N2.4L122.5AC2.62.7MDC24VL+ML+HL212LEM2221LHL17HL220.40.0HL180.50.1HL190.60.2HL200.70.3图3.6 硬件电路图

AC

五丶监控系统

本节简单介绍了对道路十字路口的监控，主要采用直接的摄像与录象方式进行监控，之后将数据通过光缆传回监控中心进行人工截取保存，以便对违章肇事事件进行见证和查询。

六丶通信系统

西门子S7-200 PLC的通信功能较强，自由端口模式是计算机或其它带有串行通信接口的设备与S7-200 CPU之间通信的一种廉价和灵活的方法。它以用户定义的通信协议为基础，通过使用相关的中断指令和专用的通信指令控制S7-200 CPU通信口的操作模式，实现与多种智能设备的连接。利用PLC的通信功能，PLC与上位机之间的数据交换。PLC采集的数据及PLC的状态可传送给上位机，也可以接受上位机的指令进行重新组态，修改控制参数及直接控制现场执行设备。

在S7-200系统中，PPI、MPI、PROFIBUS-DP协议都可以在RS-485网络上通信。RS-485是S7-200最常用的电气通信基础。CPU通信口的最高速率为187.5K波特，保证的通信距离为50m。要获得更长的通信距离，需要增加RS-485中继器；在一个总线型网络上最多加9个中继器，但通信距离不能超过9600m。

PC机的标准串口为RS232。S7 - 200系列CPU226提供2个串口，其中一个端口(PORT1)作为DP口，另一个端口(PORT 0)为自由口，自由口为标准RS-485口.西门子公司提供的PC/PPI电缆带有RS232/RS485电平转换器，因此在不增加任何硬件的情况下，可以很方便地将PLC和PC机互联，如图3.9所示。

PC机 RS232 接口 RS232/ RS485 转换器 PLC RS485 接口 图3.9 PLC—PC连接图

在上述通信方式下，由于只有用了二根线进行数据传送，所以无法实现硬件握手信号。因此，PLC和PC的通信必须协调进行，在本系统中考虑到PLC长期连续工作在采集信号、控制状态下，而PC机仅作为监控，所以PC机与PLC之间的通信采用主从方式，PC机始终处于主导地位。数据的传送都由PC机定时发出命令，该命令也作为握手信号。PLC一旦收到命令，在对命令进行确认无误后，返回该命令作为应答。然后根据命令组织数据并存入指定的数据缓冲区，上传给PC机；或准备接受PC机下传的给定压力，存入指定存储区。为了验证数据的正确性，把所有发送的数据作累加，并把结果与发送过来的累加和进行比较，若相等则发送成功；反之则放弃这批数据，并发出错误信息给对方，要求对方重发，以确保修改后的压力值实时传给下位机。

目前，普遍使用的传送介质有：同轴电缆、双绞线、光缆，其他介质如无线电、红外微波等在PLC网络中应用很少。

第三节 系统软件设计

一丶系统控制过程

系统由传感器、输入接口电路、PLC、信号灯、电源等组成。以下面一个十字路口为例 (传感器及红绿灯控制端口设置见表一) , 该路口控制为普通采用的方式，依次放行顺序南、东、西、北。按绿灯指示方向行驶(向左、直行和向右) , 人行道在南面车辆放行时，东面人行道放行，依此类推,顺序为东、北、南、西,绿灯的放行时间初始设定值为 30秒，时间结束后绿灯闪三次（1秒一次），黄灯亮2秒，黄灯灭，红灯亮,三秒后黄灯灭,红灯亮。每个方向循环一次90秒 。人行道只有绿灯和红灯，由放行车道的绿、红灯并联控制,绿灯结束后，绿灯闪烁三秒后常亮。 二丶流程图

（一）交通灯正常循环运行逻辑流程图

交通灯正常循环运行逻辑流程图如图4.1所示。

图4.1 交通灯正常循环运行流程图

续图4.1 交通灯正常循环运行流程图

续图4.1 交通灯正常循环运行流程图

（二）急车强通控制的逻辑流程图

急车强通控制的逻辑流程图如图4.2所示。

图4.2 急车强通控制流程图

续图4.2 急车强通控制流程图

三丶交通灯工作时序图

交通灯工作时序图如图4.3所示。

图4.3 交通灯工作时序图

续图4.3 交通灯工作时序图

四丶梯形图

本设计采用S7-200系列专用编程软件STEP-Mirco/WIN32编程软件进行编程。 具体程序如下：

网络一：置位初始状态。网络二：状态S0.0开始

网络三：在状态S0.0中，实现东西、南北方向交通灯以及人行道交通灯的复位和置位。

网络四：若启动按钮有效，分支开始，顺序状态转移到状态S0.1

网络五：复位状态S0.0

网络六：状态S0.1开始

网络七：

状态执行，南北同时左转绿、直行红、右转红10S 南北左转绿灯闪3秒 南北黄灯亮2秒

南北人行道绿灯亮27秒 南北左转红30秒

东西右转、南北直行、南北人行同时绿灯闪3秒

程序执行43秒时对南北直行绿、南北人行绿、东西右行绿进行复位 南北直行黄、东西右行黄2秒

程序执行45秒时对南北直行黄、东西右行黄、东西左转红进行复位 东西左转绿、东西右行红10秒

程序执行45秒时对南北直行红进行置位 东西左转绿灯闪3秒

程序执行55秒时对东西直行绿、东西右行绿进行置位，对东西直行红进行复

位

定时器T37设定植58秒

T37有效，顺序状态转移S0.2

顺序状态转移结束

状态S0.2

东西左转黄灯亮2秒 东西人行道绿灯复位 东西人行红道红灯复位 东西左转红置位

东西人行绿、南北右行绿、东西直行绿闪2秒 计时器T38设定值30秒

T38有效，顺序状态转移S0.3

顺序状态转移结束

状态S0.3

南北直行黄置位

东西人行红、南北右行黄置位 东西人行绿复位

南北直行绿、南北右行绿复位 定时器T39设定值2秒

T39有效，顺序状态转移S0.0

顺序状态转移结束

有急车来时，将急车强通开关接通，不管原来信号状态如何，一律强制让急车来车方向的绿灯亮，直到急车通过为止，将急车强通开关断开，信号的状态立即转为急车放行方向的绿灯闪亮3次。随后按正常时序控制。急车强通控制梯形图如下。

图4.5 东西方向急车强通控制梯形图

图4.6 南北方向急车强通控制梯形图 五丶监控界面设计

随着经济发展，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通拥塞已成为一

个国际性的问题。因此，设计可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有极大的现实必要性。通常情况下，交通信号灯控制的主要缺陷是交通信号灯控制系统缺乏有效的应急措施，导致十字路口交通受阻，造成不必要的经济损失。为此，我们考虑设计十字路口的监控系统。以便方便、快速的对交通灯控制。Siemens公司生产的PLC由于价格低、适应工业现场以及强大联网功能特点被广泛使用。考虑到这些因素，本系统以PLC作为下位机。上位机采用VB高级语言，由于本系统实现的功能相对简单，涉及的数据处理和数据管理要求不是太高，因此考虑用价格便宜，通讯容易实现的VB作为上位机的语言界面。

本节介绍了VB和PLC通讯的实现过程。该系统以装有VB的PC机作为上位机，PLC作为下位机。利用VB中的MSComm控件, PLC的自由口模式创建用户定义的协议，通过PC/PPI电缆连接PC机和PLC,实现上位机和下位机的串口通讯。并给出了该方法在十字路口交通灯实时监控系统中的具体应用。 （一）系统构成

图3.9 PC机与PLC连接示意图

监控系统主要由计算机和PLC构成。用PC/PPI电缆连接计算机的RS-232口

和PLC的RS-485口，作为数据转换器。

（二）操作流程及通讯原理

操作流程

1、在SETP7-Micro/WIN软件的操作栏中点击system block 图标，出现图3.10所示的界面。

图3.10 配置S7-200CPU

2、 为PLC选择站地址、波特率。

3.、在操作栏中点击communications 图标，出现图3.11所示的界面。

图3.11 配置S7-200CPU

4、在所示的界面8上点击右边栏的“双击刷新”按钮，以便搜寻正确的波特率。 5、将程序下载至PLC。

6、将 PLC处于RUN模式。

7、 打开VB界面，点击菜单的“运行”选项，出现图9的所示的监控界面，在监控界面中输入需要传输的数据。

8、 单击图3.12的监控界面上的开始按钮，通讯开始。 通讯原理

当程序开始时，初始化VB界面，打开通信端口，当按下VB界面上的开始按钮时，启动定时器，用于采集通信数据，该定时器每隔0.1s采集一次通信数据；同时接收和发送函数也已经打开，这时可以在VB界面中输入南北、东西交通灯的运行时间。即在VB中输入数据传送给PLC。

图3.12 监控界面

PLC程序开始时，初始化PLC的通讯端口，接收VB发送过来的数据，PLC判断是否接收到结束字符，如果没有接收到结束字符，PLC将处于接收状态，如果接收到结束字符，PLC延时0.01s后开始向VB发送数据。如果由于任何其它原因接收完成，启动一个新的接收。

VB接收PLC发送过来的数据“1”或“0”来控制交通灯的“亮”或“灭”，同时控制对应车的“运行”或“停止”。

当没有按下停止或结束按钮时，VB每隔0.1s发送一次数据给PLC, PLC接收到数据后，如果满足发送条件，就把数据发送给VB。这样就达到了计算机上的模拟界面来监控实际路面交通的运行状况，如果遇到紧急事件，需要调整车辆的运行时间，只需要在计算机中输入需要的时间即可。

第二章 致谢

感谢学校领导对我们的精心培养，给我们一个良好的学习环境，感谢指导老师的悉心关注和耐心指导。通过这次毕业设计，我学到了很多东西，受益匪浅。本次课程设计主要涉及PLC可编程控制及电路等专业课程，在此期间不仅巩固了我们的专业课知识，拓宽了我们的知识面，使我初步掌握了可编程控制技的基础设计，了解了可编程控制的核心内容，更让我们有机会理论联系实际得以学以致用。这次设计我感触很多，更加体会到老师这个职业的不平凡，是他们在这平凡的岗位上奉献着自己的青春，奉献着自己辛勤劳动与心血。

大学生活即将结束，似水流年的日子里我开始期待明天，我要以一颗感恩和奉献的心走上新的工作岗位，努力学习回报他们、回报社会，实现人生的社会价值。

参考文献：

[1]康华光. 电子技术基础.高等教育出版社.2005 [2]胡寿松等.自动控制原理.北京：科学出版社，2004

[3]张进秋等.可编程控制器原理及应用实例.北京：机械工业出版社，2004

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