第一篇：PLC控制十字路口交通信號燈實驗

PLC控制十字路口交通信號燈 一、十字路口交通信號燈設計控制要求

1、系統工作受開關控制，起動開關ON時則系統開始工作；停止開關ON時則系統停止工作。

2、控制對象有六個：

東西方向紅燈兩個，南北方向紅燈兩個； 東西方向黃燈兩個，南北方向黃燈兩個； 東西方向綠燈兩個，南北方向綠燈兩個。

圖1所示是十字路口交通信號燈示意圖。信號燈的動作受開關總體控制，按一下起動按鈕，信號燈系統開始工作，并周而復始地循環動作；按一下停止按鈕，所有信號燈都熄滅。信號燈控制的具體要求如表1所示。

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二、控制思路設計步驟

1、觀察十字路口交通燈的工作時序

2、設計I／O口。（輸入／輸出端口接線如圖2所示，只接PLC輸入端）

3、用專用軟件編程（用指令，或畫梯形圖）。

4、調試運行。

5、寫出實驗報告

實驗報告中要包括的內容：（要交打印版）

①、封面（實驗的題目，班號，學號，姓名，實驗日期）

②、在工業控制方面，可以使用傳統的繼電器控制方式，單片機控制方式和PLC控制方式，對它們進行比較。（簡述）③、畫出“十字路口交通信號燈”示意圖（圖1）；

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電工電子中心 2 ④、畫出交通燈控制要求表（上面的表格）

⑤、畫出“十字路口交通燈”的工作時序圖（自己分析后畫出來）⑥、設計I／O口。（輸入／輸出端口接線如圖2所示，實際接線時只接PLC輸入端）

⑦、寫出程序（畫梯形圖，或用指令）。⑧、小結（實驗的體會和收獲）

三、硬件及外圍元器件

根據信號燈的控制要求，本模塊所用的器件有：起動按鈕SB1，停止按鈕SB2，紅黃綠色信號燈各六只（共12只），輸入／輸出端口接線如圖2所示。

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電工電子中心 由圖可見：起動按鈕SBl接于輸入繼電器XO端，停止按鈕SB2接于輸入繼電器X1端，東西方向的綠燈接于輸出繼電器Y0端，東西方向黃燈接于輸入繼電器Y1端，東西方向的紅燈接于輸出繼電器Y2端，南北方向綠燈接于輸出繼電器Y3端，南北方向的黃燈接于輸出繼電器Y4，南北方向紅接于輸出繼電器Y5。

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第二篇：十字路口交通信號燈PLC控制系統摘要

摘 要

隨著社會的發展和進步以及人民生活水平的提高，上路的車輛越來越多，但相應的公路設施卻沒有相應的改善，這就導致了城市交通擁堵問題突出，而且擁堵的地方多是十字路口等車輛匯集處。如何改善交通燈控制系統，以適應現在的交通狀況，成為競相研究的課題，本文對該問題給予了深刻地研究。本文十字路口交通燈控制系統主要用于處理十字路口車輛及行人通過的問題，使其減少相互干擾，提高了十字路口的通行能力。

本文總結了交通燈控制技術的發展，討論了基于PLC的十字路口交通信號燈控制系統的設計可行性。根據PLC的工作原理并結合城市交通的實際狀況，本文提出了以三菱公司生產的FX2N-128MT-001型PLC作為基本控制核心，安排了四個方向的直行、左轉紅黃綠燈，人行道紅綠燈以及倒計時數碼管的具體配置；設計完成了PLC的I/O端口分配和控制程序；探索了基于紅外遙控的十字路口交通信號燈的無線強通控制方案并設計了具體的硬件電路及軟件控制程序。

關鍵詞：十字路口；信號燈；PLC；三菱；無線控制器

ABSTRACT

As the development of society and the advance in people’s living standard, More and more vehicles drive on road, meanwhile, road facilities corresponding haven’t got improved, which leads to the prominent of traffic jam.What’s more, traffic jams appear mainly at the gathering area of vehicles such as crossroad.How to improve the current traffic system becomes a hot point to research, and the paper revealed it deeply.Traffic light control system is mainly used to process passing of vehicles and pedestrians, reducing interference between vehicles and to promote the traffic capacity.The paper summarized the development of traffic light control technology and discussed the feasibility of crossroad traffic signal light control system based on PLC.According to the PLC work principle and practical situation of crossroad, the paper presents FX2N-128MT-001 of Mitsubishi Corporation as control core, making arrangements of red, yellow, green light for straight going and for left-face;red，green light on sidewalk and figure manifestation of count down.Completed I/O port-settings and control procedure of PLC.The paper also searched the project of crossroad traffic signal light based on infrared remote control and designed the specific hardware circuit and software control programs.Keywords: crossroad;traffic light;PLC;Mitsubishi Corporation;remote controller

第三篇：交通信號燈PLC自動控制

交通信號燈PLC自動控

一、實驗目的

1.掌握十字路口交通信號燈的控制原理。2.掌握PLC定時器﹑計數器的使用方法。

二、實驗器材

1.PLC可編程序控制器實驗臺

1臺 2.PLC-DEMO001交通信號燈PLC自動控制演示板

1塊 3.PC機或編程器

1臺 4.編程電纜

1根 5.自鎖式連接導線

若干

三、實驗要求

1.本裝置與交通信號燈控制一致，采用LE模擬信號燈，信號燈分東西﹑南北二組分別有“紅”“黃”“綠”三種顏色。其工作狀態由PLC程序控制，“啟動”、“停止”按鈕分別控制信號燈的啟動和停止。“白天/黑夜”開關控制信號燈白天黑夜轉換。

2.對“紅”“黃”“綠”燈控制要求如下：

3.假設東西方向交通比南北方向繁忙一倍，因此東西方向的綠燈通行的時間多一倍。

4.控制時序要求如 所示。

5.按下“啟動”按鈕開始工作，按下“停止”按鈕停止工作，“白天/黑夜”開關按下閉合時為黑夜工作狀態，這時只有黃燈閃爍，斷開時按時序控制圖工作。6.根據具體情況還可增加控制要求，如緊急控制，某一方向綠燈常亮。

PLC簡介

隨著社會經濟的發展，城市交通問題越來越引起人們的關注。人，車，路三者關系的協調，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統是用于城市交通數據監測，交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統，它是現代城市交通監控指揮中最重要的組成部分。1.隨著城市機動車量的不斷增加，許多大城市如北京，上海，南京等出現了交通超負荷運行的情況，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速公路，在 高速公路建設完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統研究和控制，高速道路沒有充分發揮出預期的作用。而城市高速道路在構造上的特點，也決定了城市高速道路的 交通狀況必然受高速道路和普通道路耦合出交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道，城區與周邊地區的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規劃部門亟待解決的主要問題，2.根據交通等工藝控制要求和特點，我們采用了日本三菱公司FX2N_48MR。三菱PLC有小型化，高速度，高性能等特點，三菱可編程控制器指令豐富，可以接各種輸入，輸出擴充設備，有豐富的特殊擴展設備，其中的模擬輸入設備和通信設備是系統所必需的，能夠方便地聯網通信。本系統就是應用可編程控制器（PLC）對十字路口交通控制等實現控制。本系統采用PLC是基于以下四個原因：

3.PLC具有很高的可靠性，抗干擾能力。通常的平均無障礙時間都在30萬小時以上；

4.系統設計周期短，維護方便，改造容易，功能完善，實用性強； 5.干擾能力強，具有硬件故障的自我檢查功能，目前空中各種電磁干擾日益嚴重，為了保證交通控制的可靠穩定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環境下正常工作的PLC；

6.近年來PLC的性能價格比有較大幅度的提高，是的實際應用成為可能。2 PLC及PLC簡介

7.可編程控制器簡稱——PLC是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術發展而來的一種新型工業控制裝置。它具有結構簡單、編程方便、可靠性高等優點，已廣泛用于工業過程和位置的自動控制中。據統計，可編程控制器是工業自動化裝置中應用最多的一種設備。專家認為，可編程控制器將成為今后工業控制的主要手段和重要的基礎設備之一，PLC、機器人、CAD/CAM將成為工業生產的三大支柱。

8.可編程控制器（PLC）是用來取代控制系統中的繼電器的一種設備，它通過檢測輸入端口，并根據輸入端口的狀態，按照程序控制輸出口，可編程控制器的程序一般要使用一定的軟件編寫，使用人員通過輸入預先編寫的程序，使可編程控制器按預定的控制方案執行控制任務。目前大多數城市采用的交通信號燈指揮控制系統，采用電子線路加繼電器構成，也有少數采用單片機構成。對信號燈的要求也越來越高，采用電子線路加繼電器的控制方式，則需要加入大量的中間繼電器，時間繼電器，計數器等器件。而且交通控制智能化需要按實際情況而改變參數，如使用繼電器控制，則很難實現。如使用單片機控制，則需要引入大量I/O接口電路、硬件設計，而且這兩種控制方式的抗干擾能力十分有限。采用可編程控制器對交通信號燈進行管理，技能滿足控制要求，又具有高的抗干擾和穩定性。

9.PLC的一般結構 10.可編程控制器的結構分類

11.(1)按硬件的結構類型分類：編程控制器是專門為工業生產環境設計的。為了便于在工業現場安裝，便于擴展，方便接線，其結構與普通計算機有很大區別，常見的有箱體式，模塊式，及疊裝式三種結構。

12.箱體式PLC一般用于規模小，輸入輸出點數固定，不需要擴展的場合。模塊式PLC一般用于規模較大，輸入輸出點數多，輸入輸出點數比例靈活的場合。疊裝式PLC具有二者的優點。

13.按應用規模及功能分類：為了適應不同工業生產過程的應用要求，PLC能夠處理的輸入信號數量是不一樣的。一般將一路信號稱作一個店，將輸入輸出點數的總和稱為機器的點。按照點數的多少，可將PLC分為超小，小，中，打，14.超小型 小型 上

中型

大型

超大型

512—8192點

8192點以15.64點以下 64—128點 128—512點

二、實驗內容

程序指令：

三、實驗記錄

程序測試過程

定時器

在PLC內的定時器是根據時鐘脈沖的累積形式，當所計時間達到設定值時，其輸出觸點動作，時鐘脈沖有1ms、10ms、100ms。定時器可以用用戶程序存儲器內的常數K作為設定值，也可以用數據寄存器（D）的內容作為設定值。在后一種情況下，一般使用有掉電保護功能的數據寄存器。即使如此，若備用電池電壓降低時，定時器或計數器往往會發生誤動作。

定時器通道范圍如下：

ms定時器T0～T199，共200點，設定值：0.1～ 3276.7秒；ms定時器T200～TT245，共46點，設定值：0.01～327.67秒；ms積算定時器 T245～T249，共4點，設定值：0.001～32.767秒；

ms積算定時器T250～T255，共6點，設定值：0.1～3276.7秒；

定時器指令符號及應用如圖

繼電器的應用

當定時器線圈T200的驅動輸入X000接通時，T200的當前值計數器對10 ms的時鐘脈沖進行累積計數，當前值與設定值K123相等時，定時器的輸出接點動作，即輸出觸點是在驅動線圈后的1.23秒（10 * 123ms = 1.23s）時才動作，當T200觸點吸合后，Y000就有輸出。當驅動輸入X000斷開或發生停電時，定時器就復位，輸出觸點也復位。

每個定時器只有一個輸入，它與常規定時器一樣，線圈通電時，開始計時；斷電時，自動復位，不保存中間數值。定時器有兩個數據寄存器，一個為設定值寄存器，另一個是現時值寄存器，編程時，由用戶設定累積值

交通燈工作時的程序

1.初始態，南北東西都是紅燈，其梯形圖如圖所示

2.按下啟動按鈕X0，東西直行綠燈了，南北全是紅燈，東西左轉彎紅燈亮，其梯形圖如圖所示：

3.當T0時間到9秒時，東西直行綠燈滅，黃燈閃1秒，此時南北仍是紅燈，其梯形圖如圖所示：

4.當T1時間到時，東西左轉彎綠燈亮，東西直行紅燈亮，南北仍全是紅燈，禁止通行，其梯形圖如圖所示：

5.當T2時間5秒一到，東西左轉彎黃燈閃1秒，東西直行紅燈亮，南北全是紅燈，其梯形圖如圖所示

6.當T3時間到，南北直行綠燈亮9秒，東西全是紅燈。其梯形圖如圖所示

7.當T4的時間到，南北直行黃燈閃1秒，東西全是紅燈，禁止通行。其梯形圖如圖所示

8.當T11的時間到，南北左轉彎的綠燈亮，直行紅燈亮，東西全是紅燈亮。其梯形圖如圖所示

9.當T5時間到，南北左轉彎的黃燈閃1秒，東西仍全是紅燈。其梯形圖如圖所示

10.當T6時間到，東西直行的綠燈亮，又回到了S1狀態，以后依次執行。

系統的調試過程

（1）將PLC與對應輸入輸出的設備連接起來。

（2）用FXgpwin軟件編制圖的梯形圖程序，將編制無誤的程序分別下載到PLC中，并將模式選擇開關撥至RUN狀態。

（3）調試運行。

按下啟動開關，東西方向綠燈亮9ｓ，同時南北方向的紅燈亮16ｓ，換行前東西方向的黃燈閃爍1ｓ，然后東西左轉彎方向的綠燈亮5ｓ；接著東西左轉彎方向的黃燈亮1ｓ，同時東西方向的紅燈亮6ｓ，然后南北方向的綠燈亮9ｓ，最后南北方向黃燈亮1ｓ，然后南北左轉彎方向綠燈亮5秒，東西方向紅燈亮，之后南北左轉彎黃燈亮1秒。之后自動開始第二周期的循環顯示。

（4）監控運行。

當PLC運行時，可以使用FXgpwin軟件中的監視功能監控整個程序的運行過程，以方便調試程序。在FXgpwin軟件上，單擊 “PLC寫入”—“監視”－“監視開始”，可以全畫面監控PLC的運行，這時可以觀察到定時器的定時值會隨著程序的運行而動態變化，通電閉合的觸點和線圈會變藍。借助于FXgpwin軟件的監控功能可以檢查哪些線圈和觸點該通電時沒通電，從而為進一步修改程序提供幫助。

四、實驗總結

通過交通燈PLC控制系統的設計，掌握了十字路口交通信號燈的控制原理，以及PLC定時器﹑計數器的使用方法，同時學會了PLC系統設計的步驟和方法。

五、實驗心得

在近兩星期的日子里，經過這次設計我學到很多很多的的東西，不僅鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設計使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨的課題的是感覺很茫然。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。而且通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正的學到知識，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發現是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。

總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發現是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。

第四篇：交通信號燈PLC課程設計.

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計 PLC概述

可編程序控制器（Programmabie Logic Controller,縮寫PLC）是以微處理器為基礎，綜合計算機、通信、聯網以及自動控制技術而開發的新一代工業控制裝置。可編程序控制器是隨著技術的進步與現代社會生產方式的轉變，為適應多品種、小批量生產的需要，生產、發展起來的一種新型的工業控制裝置，在工業自動化各領域取得了廣泛的應用。

1.1 PLC的硬件結構

PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，模塊式包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架。其結構如圖1所示。中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞，按照系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據、存儲器I/O以及警戒定時器的狀態；并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，并分別存入I/O 映象區，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后，按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O 映象區或數據寄存器內，等所有的用戶程序執行完畢之后，最后將I/O 映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行直到停止。

圖1 PLC的結構圖

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1.2 PLC的工作原理

PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。

當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段：

1輸入采樣階段

在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

2用戶程序執行階段

在用戶程序執行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。

3輸出刷新階段

當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。

1.3 PLC的應用領域

目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、保及文化娛樂等各個行業，使用情況大致可歸納為以下幾類：（1）開關量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，可用它取代傳統的繼電器控制電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，又可用于多機群控制及自動化流水線。如電梯控制、高爐上料、注塑機、印刷機、組合機床、磨 2

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計

床、包裝生產線、電鍍流水線等。

（2）模擬量控制 在工業生產過程中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使PLC能處理模擬信號，PLC廠家生產有配套的A/D、D/A轉換模塊，使PLC可用于模擬量控制。

（3）運動控制 PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用開關量I/O模塊連接位置傳感器和執行機構，現在可使用專門的運動控制模塊。廣泛的運用于各種機床、機械、機器人、電器等場合。

（4）過程控制 這是對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。PLC能編制各種控制算法程序，完成閉環控制。PID控制時一般閉環控制系統中常用的控制方法。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用

（5）數據處理 現代PLC具有數學運算、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較。一般用于大型系統，如無人控制的柔性制造業。

（6）通信及聯網 PLC通信包含PLC之間的通信以及PLC與其他智能設備間的通信。在工業自動化網絡發展加快前提下，廠家都十分重視PLC的通訊功能，紛紛推出各自的網絡系統，通訊十分方便。

1.4 PLC的發展趨勢

1969年，美國數字設備公司（DEC）首先研制出第一臺符合要求的控制器，即可編程邏輯控制器，并在美國GE公司的汽車自動裝配上試用獲得成功。此后，這項技術迅速發展，從美國、日本、歐洲普及到全世界。

總的來說發展趨勢如下：

(1)向高速度、大容量方向發展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應速度和更大的儲存容量。

(2)向超大型、超小型兩個方向發展。以適應不同類型的自動控制系統的需要。(3)PLC大力開發智能模塊，加強聯網通信功能。為了擴大適用范圍，廠家還制定了通用的通信彼岸準，已構成更大的網絡系統。

(4)增強外部故障的檢測與處理能力。外部故障的幾率很大，因此，PLC廠家致力 3

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于研制、發展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統的可靠性

(5)編程語言多樣化。PLC結構不斷發展的同時,PLC的編程語言也越來越豐富。多種語言并存、互補與發展是PLC進步的一種趨勢。

1.5 S7-200的概述

西門子S7系列可編程控制器分為S7-400、S7-300、S7-200三個系列，分別為S7系列的大、中、小型可編程控制器系統。S7-200系列可編程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可編程控制器提供了4個不同的基本型號，常見的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四種基本型號：

小型PLC中，CPU221價格低廉能滿足多種集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的單元，通過可連接的擴展模塊即可處理模擬量。CPU 224具有更多的輸入輸出點及更大的存儲器。CPU 226和226XM是功能最強的單元，可完全滿足一些中小型復雜控制系統的要求。四種型號的PLC具有下列特點：（1）集成的24V電源

可直接連接到傳感器和變送器執行器，CPU 221和CPU222具有180mA輸出。CPU224輸出280mA，CPU 226、CPU 226XM輸出400mA可用作負載電源。（2）高速脈沖輸出

有2路高速脈沖輸出端，輸出脈沖頻率可達20KHz，用于控制步進電機或伺服電（3）通信口CPU 221、CPU222和CPU224具有1個RS-485通信口。

CPU 226、CPU 226XM具有2個RS-485通信口。支持PPI、MPI通信協議，有自由口通信能力。

（4）模擬電位器CPU221/222有1個模擬電位器，CPU224/226/226XM有2個模擬電位器。模擬電位器用來改變特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的數值，以改變程序運行時的參數。如定時器、計數器的預置值，過程量的控制參數。（5）中斷輸入允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應。

（6）EEPROM存儲器模塊（選件）可作為修改與拷貝程序的快速工具，無需編程器并可進行輔助軟件歸檔工作。

（7）電池模塊用戶數據（如標志位狀態、數據塊、定時器、計數器）可通過內部的超級電容存儲大約5天。選用電池模塊能延長存儲時間到200天（10年壽命）。電池 4

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計

模塊插在存儲器模塊的卡槽中。

（8）不同的設備類型CPU 221～226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。

（9）數字量輸入/輸出點CPU 221具有6個輸入點和4個輸出點；CPU 222具有8個輸入點和6個輸出點；CPU 224具有14個輸入點和10個輸出點；CPU226/226XM具有24個輸入點和16個輸出點。CPU22X主機的輸入點為24V直流雙向光電耦合輸入電路，輸出有繼電器和直流（MOS型）兩種類型

（10）高速計數器CPU 221/222有4個30KHz高速計數器，CPU224/226/226XM有6個30KHz的高速計數器，用于捕捉比CPU掃描頻率更快脈沖信號。

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計 交通信號燈的作用和意義

交通十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。靠什么來實現這井然秩序呢?靠的是交通信號燈的自動指揮系統。那么控制系統是如何實現紅、綠、黃三種顏色信號燈有條不紊工作的呢?交通信號燈控制方式很多，可以用電子電路來實現，也可以用單片機編程控制來實現。本設計主要介紹如何利用PLC來實現十字路口交通燈的控制。

隨著社會的發展，人們的消費水平不斷提高，私人車輛不斷的增加。人多、車多、道路少的道路交通狀況已經很明顯了。所以采用有效的方法控制交通燈是勢在必行的。PLC的智能控制原則是控制系統的核心，采用PLC根據不同時刻車流量的不同，將紅綠燈時長按一定的規律分檔。這樣就可以達到最大限度的有車放行，減少十字路口的車輛滯留，緩解交通擁擠，實現最優控制，從而提高交通控制系統的效率。

交通信號燈的出現，使得交通得以管制，對于疏導交通流量，提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。為了實現交通道路的管制，力求交通管理先進性、科學化。用可編程控制器實現交通燈管制的控制系統，以及該系統軟、硬件設計方法。實驗證明該系統實現簡單、經濟，能夠有效的疏導交通，提高交通路口的通行能力。分析了現代城市交通控制和管理問題的現狀，結合交通實際情況闡述了交通控制系統的工作原理，給出了一種簡單實用的城市交通燈控制系統的PLC設計方案。可編程控制器在工業自動化中的地位極其重要。廣泛應用于各個行業。隨著科技的發展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、低價格、可靠性高，在現代工業中的作用更加突出。

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計 方案設計

3.1控制要求

交通燈控制系統的控制要求如下： 信號燈受一個起動開關（SB1）控制，當起動開關接通時，信號系統開始工作，且先南北紅燈亮，東西紅燈亮。交通燈按如下順序循環點亮：紅紅（2s）-->紅綠（3s）-->紅黃（1s）-->紅紅（2s）-->綠紅（3s）-->黃紅（1s）-->紅紅(2s)。周而復始。

3.2系統設計方案分析

按照交通燈系統控制要求下，結合西門子S7-200系列可編程控制器的特性，選擇適合的型號。設計思想分析如下：給一個啟動的輸入信號，要配合一個SB1的按鈕，當SB1啟動按鈕動作，系統工作。

按照控制要求，將控制過程分為六步，分別是紅紅、紅綠、紅黃、紅紅、綠紅、黃紅，程序控制繼電器按時序一步步的跳轉。可采用多種方案實現跳轉，在此，我們采用傳送指令與時間繼電器結合來控制程序的運轉。

首先，上電后，按下啟動按鈕SB1，I0.0動作，啟動通電延時時間繼電器T37和T40，Q0.0和Q0.3接通，南北紅燈和東西紅燈亮，延時2s后，其常閉觸點斷開，Q0.3斷開，東西紅燈滅。啟動時間繼電器T38，T37常開觸點閉合，Q0.5接通，東西綠燈亮，延時3s后，T38常閉觸點斷開，東西綠燈滅。啟動時間繼電器T39，T38常開觸點閉合，Q0.4接通，東西黃燈亮，延時1s后，T39常閉觸點斷開，東西黃燈滅。T39常開觸點閉合,東西紅燈亮，延時2s后，南北紅燈滅，同時啟動時間繼電器T41，Q0.1接通，南北綠燈亮，延時3s后，T41常閉觸點開、常開觸點閉合，南北綠燈滅。同時啟動時間繼電器T42，Q0.2接通，南北黃燈亮，延時1s后，T42常閉觸點開、常開觸點閉合,南北黃燈滅，同時南北紅燈亮，開始下一輪循環。

按照控制要求，需要一個信號輸入，六個信號輸出，十字路口有十二個交通信號燈，南北、東西兩個為一組用一個輸出信號控制。通過如下的十字路口交通燈狀態分析表、主流程圖、十字路口交通燈時序圖一一展開，十字路口交通燈控制系統設計思路逐漸脈絡清晰。

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計

3.3 交通燈狀態圖

十字路口交通燈如下圖1所示，將12個交通燈進行編號

圖2 十字路口交通燈狀態圖

這12個交通燈共有六個狀態：

狀態1：南北紅燈（1、7）亮，東西紅燈（4、10）亮； 狀態2：南北紅燈（1、7）繼續亮，東西綠燈（6、12）亮； 狀態3：南北紅燈（1、7）繼續亮，東西黃燈（5、11）亮； 狀態4：南北紅燈（1、7）繼續亮，東西紅燈（4、10）亮； 狀態5：南北綠燈（3、9）亮，東西紅燈（4、10）繼續亮； 狀態6：南北黃燈（2、8）亮，東西紅燈（4、10）繼續亮。

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計

3.4 主程序流程圖

圖3 主程序流程圖

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計

圖4 十字路口交通燈時序圖

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計 硬件設計

4.1 硬件選擇

本設計采用PLC來實現對十字路口交通信號燈的控制，其控制方法是選用西門子的S7-200系列CPU222型號PLC對東西南北的紅、黃、綠燈實現有規律的循環閃亮，以達到對交通信號燈的控制。控制過程中采用順序控制法用多個定時器自動實現對六個控制對象的控制。根據交通信號燈的亮滅規律，可用PLC編程對其實行自動控制。

4.2 PLC的I/O分配表

硬件結構設計必須了解各個對象的控制要求,分析對象的控制要求,確定輸入/輸出(I/O)接口的數量,確定所控制參數的精度及類型。如對開關量,模擬量的控制,用戶存儲器的存儲容量等。選擇合適的PLC機型及外設,以完成PLC的硬件結構配置。

根據上述選型及控制要求,繪制PLC控制交通燈的電路接線原理圖,編制I/O接口功能表, I/O分配及其接線原理圖分別如表1和圖5所示

表1 交通信號燈PLC的輸入/輸出點分配表

輸入信號

名稱 工作按鈕

代號 SB1

輸入點編號

I0.0

定時元件

T37:狀態一2S T38:狀態二3S T39:狀態三1S T40狀態四2S T41:狀態五3S T42:狀態六1S

名稱 南北紅燈 南北綠燈 南北黃燈 東西紅燈 東西綠燈 東西黃燈

輸出信號

代號 輸出點編號 L0 L1 L2 L3 L4 L5

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 11

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4.3 PLC的硬件接線圖

圖5 PLC 控制接線圖

端口I0.0為接入系統開關的傳送信號，端口Q0.0接南北紅燈，端口Q0.1接南北綠燈，端口Q0.2接南北黃燈，端口Q0.3接東西紅燈，端口Q0.4接東西綠燈，端口Q0.5接東西黃燈。

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計 編制程序

5.1 十字路口交通信號燈順序功能圖

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計

5.2 十字路口交通信號燈梯形圖

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計

5.3 指令表

Network 1 LD I0.0 AN T42 TON T37, 20 TON T38, 50 TON T39, 60 TON T40, 80 TON T41, 110 TON T42, 120

Network 2 LD I0.0 AN T40 O T42 = Q0.0

Network 3 LD I0.0 AN T37 O T39 = Q0.3

Network 4 LD T37 AN T38 = Q0.5

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計

Network 5 LD T38 AN T39 = Q0.4

Network 6 LD T40 AN T41 = Q0.1

Network 7 LD T41 AN T42 = Q0.2

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計 PLC檢查調試

6.1常規檢查

在通電之前要耐心細致地作一系列的常規檢查(包括接線檢查、絕緣檢查、接地電阻檢查、保險檢查等)，避免損壞PLC模塊(用STEP7的診斷程序對所有模塊進行檢查)。

6.2系統調試

系統調試可按離線調試與在線調試兩階段進行。其中離線調試主要是對程序的編制工作進行檢查和調試，采用STEP7能對用戶編制程序進行自動診斷處理，用戶也可通過各種邏輯關系判斷編制程序的正誤。而在線調試是一個綜合調試過程，包括程序本身、外圍線路、外圍設備以及所控設備等的調試。在線調試過程中，系統在監控狀態下運行，可隨時發現問題、隨時解決問題，從而使系統逐步完善。因此，一般系統所存在的問題基本上可在此過程中得到解決。

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計

總 結

經過五天的課程設計，我初步掌握了PLC程序設計的基本方法，了解到順序控制的方法，理解了時序對交通燈設計的重要性。整個課程設計最大的難點在于確定交通燈的控制邏輯和時序分析，在程序設計的最初階段，我們沒有深刻理解交通燈狀態變化的時序關系，無法找到狀態轉換的起始點，所以始終寫不出合理的程序。后來，我們采用傳送指令來控制時間繼電器的啟動，也解決了這個問題。總的感覺是，這次課程設計的收獲很大，我學到了一些實用的PLC知識，這些知識也將為我以后的學習和工作所用。

通過本次課程設計，我們將所學的所有理論知識都很好的運用到了實際的設計當中，在具體的設計過程中，遇到了很多問題，通過查資料問老師，都一一得到解答，通過本次鍛煉主要體現在以下幾個方面：

(一)提高了對知識系統化能力

設計過程中運用了很多的知識，因此如何將知識實用化就成了關鍵。如本設計中用到了西門子PLC編程理論，因此在設計過程中側重了知識轉變成能力的培養，為今后的工作和學習打下了很好的理論基礎。

(二)提高了計算和微機應用能力得到提高

使自己計算準確度有了明顯的進步，沒有以前那么馬虎大意了。軟件方面，熟練了對Photoshop、WORD、繪圖等軟件的掌握。

(三)自我學習的能力提高

此次設計過程中遇到了很多的困難，為了解決問題，激發了對獲取 知識的追求，使自學能力得到了提高。

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計

致 謝

本課程設計是段老師的悉心指導下完成的。

課程設計是檢驗和鍛煉學生實際工程設計能力的一項教學環節。在此次設計中，我綜合運用所學知識，認真按照 “S7-200PLC編程手冊”等相關書籍的設計要求，注重理論聯系實際。在段老師的耐心指導下，完成了基于S7-200PLC的十字路口交通燈控制系統設計，培養了綜合運用基礎知識和技能解決實際問題的能力，初步掌握了工程設計的方法，為將來的工作奠定了基礎。

在此期間段老師為我做了大量的輔導和答疑工作，幫我解決了設計過程中的一個個難題，并一次又一次的幫我修改設計說明書，使設計工作順利完成。在此，謹向段老師致以深深的謝意!同時，在本次設計及論文的寫作過程中，同學們為我提供了力所能及的幫助，并創造了濃厚的學習氛圍！

再次感謝段老師悉心的指導和同學們的熱心幫助。

基于S7-200_PLC十字路口交通燈控制系統設計

參考文獻

[1]廖常初.PLC編程及應用（第三版）[M].北京：機械工業出版社，2008 [2]田淑珍.S7-200 PLC原理及應用 [M].北京：機械工業出版社，2009 [3]張運剛等.PLC技術與應用 [M].北京：人民郵電出版社，2007 [4]徐國林.PLC應用技術 [M].北京：機械工業出版社，2007 [5]廖常初.S7-200PLC基礎教程(第二版)[M].北京：機械工業出版社，2009 [6]廖常初.可編程序控制器應用技術（第四版）[M].重慶: 重慶大學出版社,2002

第五篇：1.《交通信號燈的PLC控制》教學設計

平羅縣職業教育中心

《交通信號燈的PLC控制》教學設計

一、教學目標 知識目標：

1、進一步學習PLC的編程。

2、掌握交通信號燈的控制原理。能力目標：

培養學生的動手操作能力和自主探究能力。情感目標：

通過“工學一體化”的課堂教學，讓學生邊學邊做，體驗學習的充實與快樂。在小組合作學習中，互相交流促進，增強學生合作意識。

二、教學重點與難點

重點：交通燈PLC控制電路的組裝與工作過程。難點：交通燈PLC程序設計、調試運行。

三、教法與學法

教法：項目教學法（確定項目、制定計劃、實施計劃、檢查評估、記錄歸檔、知識延伸）

學法：小組學習法（將學生分為六個小組，每個小組設工段長、操作工等不同崗位，讓學生分別明確自己的任務和職責。）

四、課時 2課時

五、教學準備

PLC與變頻器實訓室（集PLC編程電路安裝、教室功能于一體，平羅縣職業教育中心

并具有多媒體演示功能）；主要設備：S7-200 PLC、計算機、萬用表。

六、設計理念

本次項目實施設置了六個環節，如圖所示：

七、教學過程

（一）確定項目（約10分鐘）采用創設工作情境的方式引入項目：

假設道路上沒有交通燈，世界將變成什么樣子？實際生活中交通燈是如何控制的？如果用我們所學的PLC知識，應該如何完成？

一組同學展示：

1、彩色圖片展示：搜集十字路口交通燈圖片。

2、交通燈工作演示：通過多媒體展示交通燈工作示意圖，各組同學在操作中認識交通燈工作原理。平羅縣職業教育中心

項目任務描述：

1、啟動：當按下啟動按鈕時，信號燈系統開始工作。

2、停止：當需要信號燈系統停止工作時，按下停止按鈕即可。

3、信號燈正常時序：

(1)信號燈系統開始工作時，南北紅燈亮，同時東西綠燈亮。(2)南北紅燈亮維持25s，在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮并維持20s，20s后，東西綠燈閃亮3s（亮0.5s。熄0.5s），綠燈閃亮3s后熄滅，東西黃燈亮并維持2s，2s后，東西紅燈亮，南北綠燈亮。

(3)東西紅燈亮維持30s，南北綠燈亮維持25s，到25s時南北綠燈閃亮3s后熄滅，南北黃燈亮，并維持2s，到2s時，南北黃燈熄，南北紅燈亮，同時東西紅燈熄，東西綠燈亮，開始第二個周期的動作。

(4)以后周而復始地循環，直到停止按鈕被按下為止。

（二）制定計劃（約10分鐘）

學生分小組討論列出元器件清單，制定實施項目的步驟和操作程序，最后由老師審核確定項目計劃。

項目實施步驟：電路安裝、程序設計、運行調試平羅縣職業教育中心

（三）實施計劃

1、電路安裝（約25分鐘）

二組工段長在此環節帶領同學作好組裝前的準備工作，教師引導學生分析電路連接中應注意的問題。并利用交通燈示意圖，列出交通燈閃亮表，通過閃亮表畫出交通燈工作時序圖。

交通燈閃亮表

東西南北信號綠燈亮綠燈閃黃燈亮時間20S3S2S信號時間紅燈亮25S

交通燈工作時序圖

紅燈亮30S綠燈亮綠燈閃黃燈亮25S3S2S

2、工藝準備

學生認識、清點元器件并檢測，保證元器件質量。教師提問如下問題：

（1）啟動按鈕和停止按鈕如何接線？

（2）東西南北信號指示燈有什么位置安裝規律？平羅縣職業教育中心

（3）PLC電源短路保護如何接線？（4）線路安裝應遵循的原則？ 各組回答，教師總結強調。

3、動手安裝

學生結合交通燈工作時序圖，寫出I/O地址分配表和、畫出PLC接線圖

I/O地址分配表

輸入信號名稱SB1SB2功能輸入繼電器I0.0I0.1名稱HL1HL2HL3HL4HL5HL6輸出信號功能南北紅燈東西綠燈東西黃燈東西紅燈南北綠燈南北黃燈輸出繼電器Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5啟動開關停止開關 PLC接線圖

（1）每個學生都根據PLC輸入/輸出接線圖完成電路安裝。（2）安裝完畢后，不通電工段內互查。平羅縣職業教育中心

（3）接通電源，觀察PLC工作情況。

（四）程序設計（約15分鐘）

此環節要完成控制電路的程序設計，由三組同學負責。

1、探討原理

利用學生在這種情況下對電路的急切探究心理，三組學生在教師的幫助下設計以下問題：

（1）如何實現電路連續運行？（2）使用定時器如何設定相應時間？ 在理解了電路的整體工作情況后，又提出：（3）程序一共需要幾個定時器？（4）如何使用定時器實現循環？（5）綠燈閃爍控制可以用幾種方法實現？ 突破難點：教師提示，學生實驗探究

提示一：什么條件下，第一個定時器重新開始計時，以實現循環控制？

提示二：每個信號燈什么時間啟動，什么時間停止工作，用定時器如何去控制的？

2、運用提高

教師通過幾個修改后的程序用幾個實際問題引發學生深入思考，學以致用。

（1）如果在啟動控制中，不加自鎖電路會如何？（2）若定時器采用斷電延時，程序會如何運行？平羅縣職業教育中心

（3）若將SM0.5改成SM0.4，綠燈又將如何變化？ 學生討論、交流，各抒己見，教師演示改裝程序結果。

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（五）運行調試（約15分鐘）

本環節完成電路運行調試、電路故障的分析、排除任務。教師指導，小組討論，以優帶差，第四組總結分析

1、教師引導

教師提出排除故障的兩種思路：

（1）原理分析法：據工作原理分析故障結果。

（2）逐步排除法：利用萬用表先檢查電路硬件接線、再通過仿真軟件及程序監控分別檢查啟保停程序、時間控制電路、負載輸出電路三部分，找出接線故障和程序錯誤。

2、小組討論，排除故障

3、第四組總結各種故障產生原因平羅縣職業教育中心

（1）交通燈不能循環工作原因：（a）沒有自鎖電路（b）定時器類型選擇不對（c）沒有常閉觸點

（2）綠燈不能閃亮：沒有加秒脈沖（3）信號燈指示錯誤：

（a）地址分配和實際接線沒有對應（b）定時器時序控制錯誤（c）指示燈位置安裝錯誤

4、填寫表格：

八、檢查評估（約10分鐘）

主要以自我評價與小組評價和教師評價相結合的方式對項目成果和工作行為進行評估。第五組負責班里學生項目整體制作、完成情況的評價，評選出3-5件較優秀的作品。體會比較深刻的同學總結反思得與失，與其他人交流。過程評價表格見附表。

九、記錄歸檔（約2分鐘）將項目計劃及實施評估記錄存檔。

十、知識延伸（約3分鐘）平羅縣職業教育中心

由第六組同學給學生們展示帶有東西、南北緊急控制的交通燈電路圖，以開闊同學們的眼界。

同時讓學生感悟人生紅綠燈，做一名遵章守紀的中職生。

十一、教學反思

采用“工學一體化”教學模式，以小組學習的為依托、以項目教學為主線，為學生創造“真項目、真環境”生產條件，理論和實踐交替進行，直觀和抽象交錯出現，充分調動和激發了學生的學習興趣。學生真正變成了學習的主人。同時，學生的操作能力得到很大提高，實現了練技能和用工標準的“無縫對接”。