十字路口交通信号灯PLC控制系统设计

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指导教师：                 

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2013年07月12日

十字路口交通信号灯PLC控制系统设计

1控制要求

1.1系统受开关控制

启动电源开关则系统工作；关闭电源开关则系统停止工作。

启动上班开关则系统工作在上班状态；启动下班开关则系统工作在下班状态。

1.2控制对象

典型路口的交通灯示意图如图1所示东西方向红灯两个，南北方向红灯两个；东西方向黄灯两个，南北方向黄灯两个；东西方向绿灯两个，南北方向绿灯两个；东西方向左转绿灯两个；南北方向左转绿灯两个；东西人行道绿灯四个；南北人行道绿灯四个。

要求东西绿灯和南北绿灯不能同时亮，上电后首先东西绿灯和南北红灯亮，然后分别是东西黄灯、东西左转灯、南北绿灯、南北黄灯、南北红灯、南北左转灯依次顺序亮，东西和南北人行道绿灯与对应的东西、南北绿灯控制方式保持一致。

图1 一个典型路口的交通灯示意图

1.3控制规律

6:00—23:00按照图3来运行，其时序图如图2所示。

23:00—6:00按提示警告方式运行，规律为：东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮0.5秒，暗0.5秒的规律反复循环。

图2 系统控制时序图

0—28s                            30—40s

40—68s                          70—80s

图3 控制过程

2系统硬件设计

系统硬件设计包括PLC的硬件配置、I/O地址分配。

2.1硬件配置

根据交通信号灯控制系统的要求，PLC具体硬件配置如表1所示。

表1 PLC配置说明

交通灯控制系统中输入/输出信号具体地址分配表如表2所示。

表2 开关量I/O信号一览表

根据系统硬件和控制要求，控制切换图如图4所示：

图4 控制时序切换方式

3 PLC外部接线图

交通信号灯控制系统PLC外部接线图如图5所示

图5 PLC外部接线图

4 控制程序

根据控制要求，使用梯形图编写控制程序如下：

5 系统运行调试及S7-PLCSIM仿真

打开仿真窗口，然后将数据块和代码下载到仿真PLC中，然后将方式开关置于RUN状态下，按下上班按钮东西绿灯、东西人行道绿灯亮、南北红灯亮，东西绿灯、东西人行道绿灯亮25s后闪烁3s，然后东西黄灯亮2s，然后东西红灯亮、东西左转灯亮7s后闪烁3s然后南北红灯灭、南北绿灯、南北人行道绿灯亮25s闪烁3s，然后南北黄灯亮2s然后南北红灯亮、南北左转灯亮7s闪3s，这样周而复始的循环工作。当按下下班按钮时，东西、南北黄灯闪烁。当按下电源总开关时，所有信号灯都关闭，整个系统停止工作。仿真图如图6、图7所示

图6 东西方向绿灯亮时的状态

图7 东西方向左转时的状态

6 心得体会与总结

通过本次课程设计，加深了我对课堂所学知识的了解和掌握，并且学会了从整体考虑问题，把多学科的知识综合起来运用。通过本次设计，使我掌握了通过PLC控制十字路口交通灯的原理，加深了对PLC结构和原理的认识，对PLC编程原理有了个系统的认识。通过这次课程设计，掌握了定时器电路的设计，对PLC的执行过程有了深刻的认识。

在这次设计中，学会了运用多学科综合去解决问题。通过这次设计，为以后的学习与工作打下了坚实的基础，也锻炼了我对STEP7的掌握能力，为马上就开始的毕业设计打下了基础。