论文总字数：11528字

摘 要

如今车辆越来越多，十字路口处的交通信号灯也显得越来越重要。现在许多高科技技术的广泛应用使得空气中各种各样的电磁干扰越来越严重,为了确保交通控制的可靠性和稳定性,本文选择了结构简单、抗干扰能力强的PLC来实现交通信号灯的模拟控制。

本文以西门子公司的s7-200系列的PLC为核心部件，重点对硬件接口设计、软件编程和仿真进行了分析。根据硬件接口设计，确定I/O分配表。利用梯形图和语句表进行编程，编程容易。最后采用了组态王进行仿真和调试，实现了十字路口交通灯模拟控制系统的自动化。

关键字：交通信号灯，可编程控制器，模拟，组态王

Abstract:Nowadays,with more and more vehicles,traffic lights at intersections are becoming more and more important.Now the wide application of many high-tech technologies makes the various electromagnetic interference in the air more and more serious,in order to ensure the reliability and stability of traffic control,this paper chose the simple structure,strong anti-interference ability of PLC to achieve the simulation control of traffic lights.

This paper focuses on the analysis of hardware interface design,software programming and simulation with the PLC of Siemens s7-200 series as the core component.Determine the I/O allocation table according to the hardware interface design.Using ladder diagram and statement table programming,programming easy.At last,Kingview is used to simulate and debug the traffic light at the intersection.

Key words:traffic lights, programmable logic controller, analog, kingview

目 录

1 绪论 5

1.1 交通信号灯的发展史 5

1.2 研究意义 5

1.3 本文主要研究内容 5

2 设计方案的选择 6

2.1 交通信号灯控制系统的控制要求 6

2.2 交通信号灯的实现方案 7

2.3 方案确定与选择 7

3 可编程控制器（PLC） 7

3.1 PLC概述 8

3.2 PLC的软硬件系统 8

3.3 西门子S7-200系列PLC组成 9

3.4 PLC的编程语言 9

3.4.1 梯形图及符号 9

3.4.2 触点状态 10

3.5 PLC的工作过程 10

4 系统设计 11

4.1 系统控制过程 11

4.2 程序控制 12

4.2.1 普通模式 12

4.2.2 夜间自动控制模式 15

4.2.3 紧急控制 16

4.3 主要应用程序 16

4.3.1 系统的启动、停止控制 16

4.3.2 接通延时控制 17

4.3.3 倒计时控制 17

4.4 硬件接口框图 17

4.5 本系统I/O地址分配 18

4.5.1 输入信号 18

4.5.2 输出信号 19

4.5.3 16位地址VWX分配 20

5 组态王 20

5.1 组态王基本介绍 20

5.2 组态王程序编写 21

5.2.1 监控画面 21

5.2.2 夜间模式画面 21

5.2.3 东西紧急启动画面 22

5.2.4 南北紧急启动画面 23

5.2.5 普通模式下交通灯画面 23

结论 27

参考文献 28

致谢 29

附录A 30

1 绪论

1.1 交通信号灯的发展史

在19世纪初的英国，已婚妇女穿红色衣服是为了不让求婚者靠近，未婚女子穿绿色衣服是为了鼓励小伙子们勇敢地追求她们。而英国的马车经常造成交通事故，于是人们受到红绿装的启发，1868年，世界上第一个红绿灯在国会大厦前的一个十字路口竖立起来。它高7米，用燃烧的煤气灯，由警察在下面拉皮带改变灯罩的颜色，以提醒红灯停，绿灯行。但煤气灯后来因爆炸被停用。1914年在美国的克利夫兰市恢复了交通信号灯的使用。

黄灯是我国的胡汝鼎发明的。他去美国深造的时候，一次在等待交通灯过马路的时候，一辆转弯的汽车快速驶过，险些发生车祸。之后他想到在红灯和绿灯中间加一个黄灯，提醒人们在切换红绿灯时要注意安全。他的建议立即得到采纳并应用于实际。

1.2 研究意义

在经济日益发展的今天，车流量日益增大，大多十字路口的交通信号灯都采用定时控制，这样难免会出现一个问题：一条道路的车流量较多与另一条车流量较少的道路绿灯亮的时间是一样的。改变绿灯亮的时间是解决这一问题的有效途径。因此设计一种有效的控制方案使红绿灯能根据车流量来调节工作时长，将快速提高车辆通行效率。本文将用可编程控制器实现交通灯控制系统的设计，它价格低、可靠性高，因此在各个行业也得到了广泛应用[^[1]]。

交通管理系统关乎人们的生命安全，而智能交通系统对于缓解和解决各种交通环境问题具有重要的作用和意义[^[2]]。

因此基于PLC的的交通信号灯电气控制系统的设计这样命题的研究十分有意义，对现代社会来说，智能化、易于管理化也是交通管理系统发展的一个大趋势。

1.3 本文主要研究内容

本设计通过PLC完成对交通信号灯的模拟控制，主要实现交通路口信号灯正常情况下的循环控制、夜间控制和应急控制，从而保证车辆在各个路口顺畅通行及安全。主要研究内容为以下几点：

（1）选择交通信号灯设计方案并确定交通信号灯控制模式。

（2）确定交通信号灯的输入输出设备，选择PLC的型号，画出系统硬件接线图。

（3）画出流程图，根据流程图进行程序设计，画出梯形图。

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