有时间显示的十字路口交通灯控制系统开发

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学 号_ 1010111090

毕 业 论 文

课 题 有时间显示的十字路口交通灯控制系统开发

学生姓名

欧阳潇然

机械工程学院

10机械设计制造及其自动化2班

方新燕 二 〇 一 四 年 五 月

院 别

专业班级

指导教师

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欧阳潇然：有时间显示的十字路口交通灯系统开发

有时间显示的十字路口交通灯控制系统开发

摘 要

随着现代社会的发展，城市建设的飞跃，车辆数量的飞速增长，安全交通问题越来越引起人们的关注。如何协调人，车，路三者的关系，建设安全交通型城市，是交通管理部门急需解决的问题之一。而城市交通控制系统是城市现代化交通指挥系统的重要组成部分，其中，有时间显示的十字路口交通灯控制系统是保证城市交通井然有序的重要技术！如今，许多大城市在交通超负荷运行的形势下，纷纷修建城市高速道路。但交通量的快速增长和对高速道路的系统研究和控制的缺乏，使得城市高速道路没有充分发挥其预期的作用。如何通过合适的控制方法，最大限度的利用高速道路，缓解城市道路的压力，是城市规划与交通运输管理部门所急需解决的问题。而十字路口是交通事故最容易发生的地段，也是影响着城市交通流畅度的重要地段，本设计便是用PLC来实现对十字路口交通灯的控制，其控制方法是采用S7-200系列CPU224型号PLC对各方向交通信号灯实现有规律的循环亮起，从而实现对交通信号灯的控制。控制过程中采用顺序控制设计法，利用八个定时器和六个计数器分时段分频率自动实现对八个控制目标的控制。控制程序包括有梯形图（LAD),指令表（STL),顺序功能图（SFC)。仿真设施则是用S7—200汉化版的仿真软件进行仿真，从而最终实现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

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Time display crossroads traffic light control system development

Abstract

Along with the development of society economy,the rapid growth in the number of vehicles,the city transportation problem cause people’s concern more and more.How to coordinate the relationship between people,vehicles,road of the three,construction traffic safety oriented city,have become a transportation management a section to need one of the important problems for resolving.The urban traffic control system is an important part of urban traffic control system modernization,among them,the time display at the crossroads traffic light control system is an important technology to ensure orderly urban transport!Today,many cities in the situation of traffic overload operation,have built high-speed urban roads.But the rapid growth of traffic on the highway system and the research and the lack of control,making the city highway did not fully play its expected role.How appropriate control methods to maximize the use of high-speed roads,to ease pressure on urban roads,urban planning and traffic management departments need to solve the problem.The intersection is the most accident-prone location,but also affects the important area of urban traffic fluency.This design is used to achieve the crossroads PLC control of traffic lights,the control method is the use of S7-200 series PLC CPU224 model for each direction of traffic lights to achieve a circulation regular lights,traffic lights in order to achieve control.In the controlled process used the sequential control design law to use eight timer six counters to divide the time interval frequency division rate to realize automatically to eight controlled member control.The control procedure includes the smooth trapezoidal chat(LAD),instruction list(STL),functional diagram(SFC).What simulation test with is S7-200 sinicizes version’s simulation software to carry on the simulation,and ultimately to achieve all of the desired design.

Key words: PLC S7-200; Street-traffic control lights; Smooth functional diagram

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欧阳潇然：有时间显示的十字路口交通灯系统开发

目录

摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .i Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ii 第1章 引 言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 4 1.1 交通灯概况. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .4 1.2 设计内容及要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 4 第2章 PLC的简介和选择. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.1 PLC的简介. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .5 2.1.1 PLC的基本概念. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . 5 2.1.2 PLC的基本结构. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . 5 2.1.3 PLC的工作原理. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . .6 第3章 硬件设计 . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.1PLC的选择. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.1.1 S7-200型号PLC的说明. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . .7

3.1.2 S7-200型号PLC的硬件配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . ... . . . . . . .. 8 3.1.3 交通灯PLC的型号选择. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . 9 3.2PLC输入输出分配. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . ... . . . . . .. . . .9 3.3 PLC外部接线图. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. 10 第4章 软件设计. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 11

4.1 整体控制设计 . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . .. . . . . . . .. . . .. .. . . . . . . . ..11

4.2 调试 . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 13

4.2.1 调试中遇到的问题. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . .13 4.2.2 问题的分析与解决方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.3设计交通信号灯PLC控制梯形图 . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . . .15 总结. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .17 参考文献. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .18 致谢 . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 19

附录. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . .. . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 20

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第1章 绪 论

1.1 十字路口交通灯的概况

交通指挥信号发展到现在已经有100多年的历史，它经历了从人工到自动，从点到线，又从线到面的控制过程。最早出现的交通信号灯可以追溯到19世纪初期的英国，是英国机械师德·哈特于1868年设计的红绿两色的煤气交通信号等，可惜这盏灯的历史只有23天，因煤气灯爆炸而中断。直到1914年，克里夫兰市才率先在街道中恢复交通信号灯，随后纽约，芝加哥等城市也开始出现，而这时的交通信号灯已经从煤气进化为电气，与现在的交通信号灯已经没有太大的差距。除了信号灯本身美国人还完善了信号灯控制系统。而中国最早的交通信号灯出现在上海的英租界。

我国现代化发展迅速，城市交通压力逐年增加，加上我国人口众多，车辆流量极大。尤其是大城市，极易出现交通拥堵的现象，而一个城市的交通是否便捷是衡量这个城市是否具有发展潜力的重要指标，所以，交通问题已经成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。高速公路作为城市交通的基础，如何采用合适的控制方法，使高速公路的作用最大化，缓解主干道及其周边地区的交通拥堵现象。而一个合理的交通灯控制系统可以很好的舒缓城市原本拥挤的交通。这对将来我国经济的快速发展大有益处！而PLC可编程控制器以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术以及通讯技术逐渐发展而来的一种新型的工业控制装置。具有结构简洁，方便编程，高可靠性等等优点，广泛用于工业生产以及位置相关控制之中。而将PLC运用于交通灯系统的控制转变中，可灵活指挥车辆运行，缩短车辆的通行等候时间，科学化管理交通运行，减少交通拥堵带来的资源浪费以及交通繁忙可能造成的交通事故发生率。对现代城市的快速发展以及人民群众的生命财产安全有积极意义。

1.2 设计内容及要求

随着PLC技术的迅速发展，PLC的价格已经大大降低，而可靠性也越来越高，用PLC实现对交通灯控制系统的开发的可行性也是极高的，城市自动化发展是城市进步的大趋势，PLC系统则能实现城市交通自动化发展，减少交警的交通管理压力，降低城市人力消耗无形中降低了城市运行成本。而PLC的种类有很多，从价格及可靠性，简易性角度出发，本文采用S7-200型号PLC实现对交通灯控制系统的开发。 交通灯的控制要求：

1.交通信号灯由一个开关控制启动和停止。

2.交通灯分为东西南北4个方向，每个方向均有绿灯，红灯和黄灯。分时段分别亮起，循环

3.按下启动按钮，先东西方向的绿灯亮，后南北方向的红灯亮。其中红灯亮60s，绿灯持续亮55s后，进行闪亮3次，其闪烁周期为0.5s（亮，灭各持续0.5s）。绿豆闪亮3次后熄灭，之后东西方向的黄灯亮，维持时间为2s，之后东西方向的黄灯和南北方向的红灯是同时熄灭，而东西方向的红灯亮60s，南北方向的绿灯亮了55s之后，闪亮3次。南北方向的绿灯在闪亮3次后熄灭，南北方向的黄灯持续两2s。黄灯亮了2s后，东西方向的绿灯亮起，南北方向的红灯亮起，如此循环执行上述的亮灯过程。

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第2章 PLC的简介和选择

2.1 PLC的简介

2.1.1 PLC的基本概念

可编程控制是一种工业级的智能控制装置。它是综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术等而发展起来的，被广泛地应用于工业生产的各个领域。早期的可编程控制器是为了取代继电器控制线路，实现逻辑控制而设计的，所以被称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。随着计算机微处理器技术的发展，现代的可编程控制器将微处理器作为中央处理器，具有智能控制，通信等功能，是一种真正意义上的微型计算机工业控制装置，被称为可编程控制器（Programmable Controller），简称PC。为避免和个人计算机（简称PC）混淆，故一般把可编程控制器仍称PLC。

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它采用可编程的存储器，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，并通过数字的模拟的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应该按易于与工业控制系统形成了一个整体，易于扩充其功能的原则设计。在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制的，而汽车的每一次的改型都直接导致了人们要把继电器控制系统重新设计和安装。随着汽车产业的发展，汽车型号的更新越来越频繁

2.1.2 PLC的基本结构

PLC的基本组成包括中央处理器（CPU），存储器，借口，外部设备编程器及电源模块组成。

1.中央处理器 中央处理器是PLC结构组成的核心器件，由控制器，运算器，寄存器组成，具有取指令和执行指令的功能，并能诊断用户程序中的语法错误。CPU按照PLC内系统程序赋予的功能指挥PLC控制系统完成各项工作任务，如定期接收或采集输入信息；电源诊断，PLC内部自检；完成用户程序所规定的逻辑运算，算术运算及数据处理等功能；根据程序执行的结果定期地刷新输出电路，完成PLC的输出；完成与其他设备的通信。

2.存储器

存储器的功能是存储数据和程序，操作时为了区别不同的存储单元，一般要对其编址。存储器的容量大小不同容量大的存储器可以存储较多的数据或程序。

3.接口 PLC的接口主要有三类，分别为I/O接口，通信接口和扩展接口。 4.外部设备

包括编程器，打印机，人机界面，用户输入输出控制设备等。

5.电源

PLC的外部供电电源一般是工业电源，也有用直流24V电源供电的。通常PLC还备有锂电池，使PLC电源发生故障时内部重要数据不会丢失。PLC内部电路使用的是经过开关电源输出的直流电，大多数机型还可以输出主流24V电源，为现场的开关信号，外部传感器提供一个直流电源。

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2.1.3 PLC的工作原理

PLC的整个工作国产都是采用循环扫描的方式，也就是PLC按照一定的先后顺序循环执行PLC的程序。具体一个工作过程中，CPU完成不同操作执行程序的先后顺序大同小异。 以S7-200系列PLC为例，PLC系统上电后首先完成的系统初始化，然后进入循环执行操作阶段。在循环操作阶段中，PLC首先完成对输出状态的采样，并且输入采样只在输入采样阶段进行。当PLC进入其他程序执行阶段后输入端将被封锁，无论输入信号如何变化，输入映像存储器中的内容将保持，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行重新采样。这种方式就较多集中采样，就是在一个扫描周期内集中一段时间对输入状态进行采样。由于PLC的扫描周期一般为几十毫秒，输入刷新两次的时间间隔很短，对一般的开关量而言，可以认为采样是连续的。同样，在一个扫描周期内，执行到输出刷新程序时，只在输出刷新阶段才将输出状态从输出映像寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其他阶段里输出状态一直保存在输出映像寄存器中，这种方式称为集中输出。

一个扫描周期中，系统执行完输入采样程序后，执行用户程序和通信处理程序等。用户程序主要是工程设计人员根据PLC被控系统的功能二编制的程序，以实现对象控制等功能。通信处理程序则主要是完成PLC与其他职能模块或编程器件的通信功能。

由上分析可得，当PLC的输入端和输入信号发生变化到PLC输出端对该输入变化作出反应需要一段时间，这种现象叫做PLC输入/输出响应滞后。对一般的工业控制而言。对一般的工业控制而言。这种滞后是允许的。该响应滞后不仅源于PLC扫描工作方式，主要是由PLC输入接口的滤波环节带来输入延迟输出接口中驱动器件的动作时间带来输出延迟，同时还与程序设计有关。滞后时间则是设计PLC的应用系统时候应注意把握的参数。 而对小型PLC而言，他的I/O点数较少，用户程序比较短，一般是采用集中采样，集中输出的方式，虽然这在一定的程度上降低了系统响应速度，但PLC工作的时候大多时间都与外部的输入/输出设备隔离，从而在根本上提高系统的抗干扰能力，也增强了系统可靠性。

对大中型PLC，其I/O点数比较多，控制能力也强，用户程度比较长，为提高系统响应速度可以采用定期采样，定期输出的方式，或中断输入，输出方式以及采用智能I/O接口等方式。

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第3 章 硬件设计

3.1 PLC的选择

3.1.1 S7-200型号PLC的说明

西门子S7-200型号PLC是一种叠装式的小型PLC，它具有指令丰富，功能强大，可靠性好，适应性强，结构紧凑，便于扩展和性能的提高，此外它价格低廉，能够近乎完美的满足小规模的控制要求。同时，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户自动化问题的时候具有极强的适应能力，这使得它在各种工业的领域中实施控制任务时，成为一种既经济而切合实际的解决方案。而对于城市交通系统来说因为交通网络庞大，交通状况复杂，用于设计交通灯控制系统的PLC需要经济简单，便于城市大规模安装，同时能够满足其功能需求。西门子S7-200PLC正好能够满足这一特性。 3.1.2 S7-200型号PLC的硬件配置

1.主机结构及特性 1.S7-200 PLC的主机包括了一个中央处理单元，存储器，电源以及I/O点，他们被集成在一个独立的设备中。而在其中的CPU模块相当于人的大脑，不断的采集输入信号，执行着用户程序，刷新系统输出。

CPU模块按照I/O点数和功能不同划分为5个品种，即CPU221，CPU222，CPU224，CPU224XP和CPU226，每个品种又有两个类型：一个是DC24V供电/晶体管输出；另外一种是AC220V供电/继电器输出，因此一共有10中CPU模块。

CPU22*系列的模块具有以下特征：

CPU供电电压有两种，包括直流24V和交流220V供电。输出的方式有两种，包括晶体管输出方式与继电器输出。

(1)集成电源。主机集成有24V直流电源，可以直接的用于传感器和执行机构供电。

(2)高级脉冲计数。可累计从普通输入端子输入的高级脉冲，其高级脉冲的频率比CPU扫描频率高得多，可达200kHz (3)高速脉冲。

(4)集成模拟电位器。模块上集成有模拟电位器，使用它可以改变其对应的特殊寄存器中的数值，从而实现即时改变程序运行中的一些参数。

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表3-1 S7-200系列PLC各种型号CPU的I/P及扩展功能等特性

机 型 CPU221 CPU222 I/O点数 6输入/4输出 8输入/6输出 存储容量 扩展功能 较小 一般 具有一定高速计数和通信功能 可以最多扩展两个模块 可扩展7个模块，具有更强的模拟量和计数处理能力 主机增加了模拟量单元和一个通信口 具有两个通信口和多钟模块 适用范围 点数少或特定控制系统 可以作为全功能控制器，应用范围较小 使用广泛 CPU224XP 14输入/10输出 较大 CPU224XP 14输入/10输出 较大 有少量模拟量信号的系统和复杂通信要求的场合 点数多，要求高的小型或中型控制系统 CPU226 24输入/16输出 可达10KB 2.存储系统

(1)保持型数据存储器`

可以在断电的情况下保护数据的完整性，如果需要长时间的保护，可以采用电池卡保护。 (2)永久存储器。用户程序，数据块，系统块，强制设定值等等经过组态可以成为断电保护的M存储器和在用户程序控制下所写入的指定值能永久储存，而用户不必担心这些数据由于断电而丢失。

(3)存储卡。是一种可以移动的存储卡，用来存储用户数据，数据块等用户数据，也可以吧文档或文件存在存储卡上。因此移动存储卡可以作为主机单元扩展的存储卡。 3.I/O扩展模块和功能扩展模块 I/O扩展模块：

(1)输入扩展模块EM221。共有3种产品，8点和16点DC，点AC。

(2)输出扩展模块EM222。共有5种产品，8点DC，4点DC(5A),8点AC,8点继电器和4点继电器（10A)。

(1)输入/输出混合扩展模块EM223。共6种产品，其中DC输入/DC输出的有3种，DC输入/继电器输出有3种，他们对应的I/O点数分别为4，8,16点。

(2)模拟量输入扩展模块EM231。共有3种产品，4点AI，两路热电阻输入和4路热电偶输入。

(1)模拟量输出扩展模块EM232.两路模拟量输出的扩展模块。

(2)模拟量输入/输出扩展模块EM235.4路AI和一路AO的扩展模块。

特殊功能扩展模块：帮助PLC完成某些特殊功能的控制任务，进一步增强PLC的市场竞争力。典型的特殊模块有：

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(1)PROFIBUS-DP模块EM277。使用该模块可吧S7-200PLC连接到PROFIBUS-DP网络中，使S7-200PLC作为DP网络中的一个从站。 (2)AS-i接口模块CP243-2。该模块可以吧S7-200连接到AS-i网络中，使其作为AS-i网络中的主站。

(3)以太网模块CP243-1IT。用该模块可以吧S7-200连接到工业以太网中。 (4)以太网模块CP243-1IT。可吧S7-200连接到工业以太网中，另外该模块支持诸如FTP客户端/服务器，E-mail和HTML页面等功能。

(5)定位模块EM253。用于实现高精度的运动控制。控制范围从微型步进电动机到智能伺服系统。

(6)称重模块SIWAREX MS。用于所有简单称重和测力需要，其功能是测量传感器电压，并且将电压值转换成重量值。

(7)调制解调器模块EM241.用于替代连接于CPU通信口的外部MODEM功能。

(8)调制解调器SINAUT MS720-3。其用于基于S7-200PLC和WinCC flexible的移动无线通信，通过GSM网络进行基于IP的数据传输，可自动建立GPRS连接，可以切换到CSD方式。

4、 PLC内部资源分配

软元件或软继电器是指CPU内部具有一定功能的存储单元。不同的软元件有不同的功能，每一个软元件的地址是唯一的。软元件的数量决定了PLC的规模和数据处理能力，每一种PLC的软元件的种类和数量是有限的。

软元件是PLC内部有一定功能的器件，这些器件实际上市由电子电路和寄存器以及存储单元等组成。它们都具有继电器特性，但是没有机械特性的触点。为了吧这些元器件和传统电气控制电路中的继电器区分开来，通常吧他们称为软元件或软继电器。它们最大的特点是：

（1）软元件是看不见，摸不到的，也不存在物理特性的触点。 （2）每个软元件可提供无限多个常开触点和常闭触点 （3）体积小，功耗低，寿命长。

（4）编程时，用户只需要记住软元件的地址就可以。 3.1.3 交通灯PLC的型号选择

由于控制交通灯明暗时系统的输入，输出信号较少，选用S7-200 CPU224或 CPU222便可以达到既经济而又能够满足控制的要求。本次设计选用CPU222PLC。

3.2 PLC输入输出分配

根据十字路口交通信号灯的控制要求可知，该系统输入信号有两个：选择开关SA的常开点和常闭点。系统共有12个信号灯需要同时控制，将南北方向的绿灯HL1，HL2；南北方向的黄灯HL3，HL4;南北方向的红灯HL5，HL6；东西方向黄灯HL9，HL10；东西方向红灯HL11，HL12均并联之后共用一个输出点，这样系统的输出信号仅需要6个，其I/O地址分配表为：

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(2)经过20秒之后，在第9逻辑行中的T43动作，而第17逻辑行中的计时器T43的常闭触点断开，Q0.4断电；在第18逻辑行中的T43的常开触点闭合，使得当T45常开触点是闭合时是Q0.4接通的，而当T45的常开触点断开时Q0.4断开，此时东、西方向的绿灯闪烁。

(3)由于在第9逻辑行中的T43动作，在第10逻辑行中T43的常开触点闭合，同时计时器T44接通，在经过3秒

之后，T44开始动作；T44在第18逻辑行中的常闭触点断开，东、西方向的绿灯闪烁结束；同时在第19逻辑行中的T44常开触点闭合，而Q0.5接通，东、西方向的黄灯工作；在第8逻辑行中的T44的常开触点闭合，而计时器T43接通并计时；在经过2秒之后，T43动作在，第19逻辑行中的T43的常闭触点断开，Q0.5失电，东、西方向的黄灯停止工作。

(4)当东、西黄灯停止工作的时候，在第3逻辑中的计时器T37正好经过25秒的计时动作，在第13逻辑行中的T37的常闭触点断开，南、北方向的红灯熄灭；第20逻辑行中的T37的常开触点闭合，而Q0.6接通，东、西方向的红灯工作；由于Q0.6接通，因而在第14逻辑行中的Q0.0的常开触点闭合，南、北方向的绿灯工作。

(5)T37动作后，第4逻辑行中的T37的常开触点闭合，T38接通并计时，第7逻辑行中的T37的常开触点闭合，T41接通并计时。

(6)经过25秒后，在第4逻辑行中的T38动作，而第14逻辑行中的计时器T38的常闭触点断开，Q0.0断电；在第15逻辑行中的T38的常开触点闭合，从而使得当T45的常开触点闭合时Q0.0接通，在T45常开触点断开时Q0.4断开，此时南、北方向的绿灯闪烁。

(7)由于在第4逻辑行中的T38动作，因而使得第5逻辑行中的T38的常开触点闭合，且计时器T39接通，在经过3秒后，T39动作；而T39在第15逻辑行中的常闭触点断开，南、北方向的绿灯闪烁结束；同时在第16逻辑行中的T39的常开触点闭合，且Q0.1接通，南、北方向的黄灯工作而第6逻辑行中的T39的常开触点闭合，同时计时器T40接通并计时；在经过2秒后，T40动作，在第16逻辑行中的T40的常闭触点断开，使Q0.1失电，南、北方向的黄灯停止工作。

(8)当南、北向黄灯停止工作的时候，正好东、西方向的红灯工作了30秒，也就是在第7逻辑行中的T41计时30秒，此时T41动作，在第3逻辑行中的T37复位，且使得第4、7、13、20逻辑行中的常开触点复位，从而进入下一次循环，从而达到控制交通信号灯自动明灭的目的。

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总结

经过这一次的毕业设计，我对于所学的PLC知识有了更深刻的理解，对于知识的运用

也更加熟练，从实践中拓宽了我的知识面。同时，让我对S7-200系列PLC的特点更加了解，十字路口交通控制系统利用了S7-200系列PLC的特点，对于开关，交通等输入/输出点进行控制，实现了交通灯控制中的自动化控制。

单片机作为核心控制元件，使得电路的可靠性比较高，功能也比较强大，并且可以随时更新系统，进行不同状态的组合。虽然在设计过程中遇到了一些问题，但通过查阅相关书籍和网上的资料帮助都一一解决了！这次设计可以通过平时学习中学到的只是应用到实际中，自己设计很多有意思的电子产品，对于我们今后的发展起到了及其重要的作用 当然，在这次毕业设计中，我也发现了自身的不足之处，在以后的工作，学习中，我会不断的完善自己，加强自己的综合能力，使得自己在专业方面有更大的进展。这次的课程设计意义重大，感谢院领导的精心安排和指导老师的教导，让我们掌握了很多知识以及知识以外的很多有用的东西，比如实践动手的能力，钻研刻苦的精神等等。我会把这些精神带到以后的学习工作之中，做出自己的一番成就。

交通灯系统发展经过了很长的一段时间，人们也想出了许许多多巧妙的方法去逐步改善城市交通的合体规律地运行状态。比如用单片机，用PLC去实现十字路口交通信号灯的自动控制。我国目前的交通线自动控制系统开发还处于初步阶段，随着社会的不断发展和人们生活质量的提高，城市车辆的整体数量在不断上升，交通压力不断扩大，目前的交通灯有点不能满足人们正常出行的需要，出现了很多的问题，但是我相信随着社会的不断发展和科学技术的不断进步，人们一定会研发出一套更加先进科学的人性化的十字路口交通灯控制系统，从而达到改善整个城市交通状况，减缓城市高速发展带来 的交通压力。

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欧阳潇然：有时间显示的十字路口交通灯系统开发

参考文献

[1]刘增良 电气控制与PLC应用技术[M].北京：中国科学技术大学出版社 2013

[2]梅丽凤,郑海英.电气控制与PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社 2012

[3]陈忠平,周少华,侯玉宝,李锐敏.西门子S7-200 PLC自学手册[M].北京：人民邮电出版社 2008

[4]方强,李丽娜,孙宏昌.可编制控制器技术开发与应用实践[M].北京：电子工业出版社 2009

[5]廖常初 PLC编程及应用（第3版）[M].北京：机械工业出版社 2008

[6]杜从商,李全利,刘春龙,陈伟平.PLC编程应用基础[M].北京：北京机械工业出版社 2009

[7]孙振强.可编程控制器原理及应用教程[M].北京：清华大学出版社 2008

[8]蔡红斌,郭和伟,孙梅.电气与PLC控制技术[M].北京：清华大学出版社 2007

[9]G.L.Batten. Programmabe Controllers:hardware.software and Application..New York:MC Graw-Hill.1994.

[10]Michel Gilles.Programmabe Logic Controllers:Architecture and Application Wiley.1990

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致谢

本毕业设计是在方新燕老师的耐心指导下完成的。十分感谢她的教导，在毕业设计的撰写过程中，难免遇到各式各样的难题不知道如何去解决，或者是参考的书本，或者是相关知识的查询，但是方老师都耐心的给我一一解答，在我遇到困难时，她也多次给我鼓励。方老师本着严谨治学，宽厚待人，诲人不倦的态度，给我树立了榜样，使我在今后的学习生活工作中受益匪浅。

这几个月的毕业设计，我收获了很多东西，也遇到过很多困难，但是最终都通过向老师请教以及和同学交流，还有自己去图书馆网络上查找得以解决，我感觉到扎实的基础知识和学以致用的能力的重要性，同时网络海量的知识资源也是对我作用很大，能够给我较为完整的解答。

在进行毕业设计的历程中，感谢我的同学，朋友，以及在我遇到困难时及时给我鼓励的指导老师，感觉他们一直以来对我的关心与照顾。回顾大学四年，感慨良多，是我今后人生路途的宝贵财富。在以后的工作中，我会以更大的热情投入到工作岗位中，为社会贡献自己的绵薄之力。

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欧阳潇然：有时间显示的十字路口交通灯系统开发

附录Ⅰ：

交通灯的状态波形图

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PLC控制的指令表

LD I0.0 O M0.0 AN I0.1 = M0.0 LD M0.0 LPS AN Q0.3 AN T41 TON T37 , +250 LRD A T37 TON T38 , +250 LRD A T38 TON T39 , +30 LRD A T39 TON T40 , +20 LRD A T37 TON T41 , +300 LRD A T44 TON T42 , +20 LRD AN Q0.3 AN T37 TON T43 , +200 LRD A T43 TON T44 , +30 LRD AN T46 TON T45 , +5 LRD

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附录Ⅱ：交通信号灯

欧阳潇然：有时间显示的十字路口交通灯系统开发

A T45 TON T46 , +5 LRD AN T37 AN Q0.3 = Q0.2 LRD

LD Q0.6 AN T38 LD T 38 AN T39 A T45 OLD ALD

= Q0.0 LRD

AN T38 AN T40 = Q0.1 LRD

LD Q0.2 AN T43 LD T43 AN T44 A T45 OLD ALD = Q0.4 LPP LPS

A T44 AN T42 = Q0.5 LRD

A T37 = Q0.6 LPP

A Q0.0

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A Q0.4 = Q0.3

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/twh7.html