论文总字数：12907字

摘 要

随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，电气控制技术在各领域中得到越来越广泛的应用。PLC是以计算机技术为核心的通用自动化控制装置，它具有功能性强,可靠性高，编程简单，使用方便，体积小巧等特点，在各类领域中发挥重要作用。根据交通灯的工作原理，本文选用S7-200系列PLC为控制核心，分配有12个输入点和10个输出点，采用了14个定时器对交通灯进行计时，4个计数器对堵车状态下车流量读取循环控制，并且从交通灯的基本构造、硬件的选择和软件设计等方面进行分析。最后，程序仿真的效果与设计最终的要求基本一致，仿真结果正确。

关键词: PLC，S7-200，交通灯，仿真

Abstract: With the development of social economy and the improvement of science and technology, electrical control technology has been applied more and more widely in all fields. PLC is the universal automatic computer technology as the core control decive it has strong function, high reliability, simple programming, convenient use, small volume etc., play an important role in various fields. According to the working principle of the traffic lights, the paper selection S7-200 series PLC as the control center, assigned 12 inputs and 10 outputs, using a 14 timer for timing the traffic lights, 4 counters on the traffic jam to get off state read circulation flow control, and analyze traffic lights from the basic structure, choice of hardware and software design and so on. Eventually, the program simulation results are consistent with the final requirements of the basic design, simulation results are correct.

Keywords:PLC，S7-200，traffic light，simulation

目录

1 绪论 4

1.1 交通灯设计背景 4

1.2 研究目的和意义 4

1.3 本文主要内容 6

2 交通灯控制系统方案设计 6

2.1交通灯示意图和控制要求 6

2.2 PLC控制系统特点 7

2.3 PLC控制系统框图 8

2.4输入输出设备统计 9

3 PLC硬件设计 9

3.1 I/O点数统计 9

3.2 CPU选型 9

3.3 I/O口分配表 10

3.4 PLC外部接线图 11

4 PLC软件设计 11

4.1 正常情况控制方式 11

4.2 急车强通控制方式 16

4.3 堵车时的交通灯控制方式 18

5 仿真 22

5.1 S7-200仿真软件简介 22

5.2 仿真过程分析 23

结论 25

参考文献 26

致谢 27

附录 28

1 绪论

1.1 交通灯设计背景

1858年，在英国伦敦重要街头都安装了以燃煤气为光源的红，蓝两种颜色的机械手动式信号灯，用来指挥马车通行。这就是交通信号灯雏形。1868年，在国会大厦广场伦敦威斯敏斯特的英国机械工程师纳伊特安装了世界上第一台煤气灯，它由红色和绿色的方形玻璃旋转彩灯组成，红色意味着“停止”，绿色意味着“注意”。 1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，随后被取消。 1914年，电灯在美国出现。这种交通灯由红色，绿色和黄色的圆形发射器组成，安装纽约市塔架的第五大道上。红灯亮是“停止”，绿灯亮是“通行允许”。 1918年，又出现了红外线红绿灯和带控制的红绿灯。带控制的红绿灯，两种形式。一种是把压力传感器安装在地下，车辆时靠近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来控制红绿灯变化，只要司机遇到红灯时按一下嗽叭，红灯就变为绿灯。红外线红绿灯是当人踏上压敏路面时，它就能感知有人要通过马路。红外光束能把亮起红灯时间延长，延缓汽车放行，避免交通事故发生。交通灯的出现，可以有效管制交通，对于疏导交通流量、提升道路运行能力，减少交通事故有显著效果。1968年，联合国对各种信号灯的含义通过《道路交通和道路标志信号协定》作了规定。绿灯是允许通行的信号，面对绿灯的车辆可以直行通过，左转和右转，除非有标志禁止某种转向。左右转弯车辆都一定让合法地正在路口内行驶的车辆和行人优先通行。红灯是禁止通行信号，车辆在面对红灯必须在停车线后停车。黄灯是预警信号，车辆在面对黄灯时不能越过停车线，但如果已接近停车线而不能安全停车时允许进入交叉路口^[1]。

1.2 研究目的和意义

随着社会和经济的发展。引起越来越多人的关注城市交通问题。人员、车辆、道路三者关系的协调，已成为交通管理部门解决的重要课题之一。交通数据监测、交通信号控制与交通疏导的计算机综合管理组成了城市交通控制系统，它也在现代城市交通监视指挥系统中发挥重要作用。由于城市车量的不断增加，许多城市如北京、郑州、南京、上海等出现了交通超负荷现象，于是，从80年代末，这些城市开始大规模翻新城市道路，开始修建高速公路，最初，有效改善了交通状况 ^[2]。但是，随着高速道路的快速增长和缺乏研究和控制系统，高速道路没有充分发挥其预期的作用。然而由于城市高速道路自身结构特点，也决定了高速道路与普通道路耦合处的交通状况必然制约着城市高速道路的交通状况。所以，如何使用适当的控制方法，充分利用好城市的巨资缓解建设中，城市交通问题，成为交通运输管理和城市规划部解决的主要问题。因此提高交通灯控制系统，以适应当前的交通条件，成为研究的课题。

传统的交通控制灯，通常采用方法是：经过事先调查的车辆流量，运用统计学的方法将红绿灯延时先设置好。但是，现实生活中上车流量通常是不确定的、变化的，有的路口随着时间变化甚至产生很大的差异。即使是经过长期运行检测、较稳定的方案，也会出现下面的现象：红灯方向排着长队等候通过，而绿灯方向没有什么车辆。这种现象是由于流量偶然性导致的，是无法建模的。说明统计学的方法已不能适应交通现状迅猛发展，这种情况下，能自动适应流量变化的智能控制的交通灯就产生了 ^[3]。

目前，大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，如果采用固定时间来控制车流量的话，会造成道路资源利用的浪费，出现空等现象，影响了道路的畅通。所以，为了更好解决这个问题，必须采用模糊控制方法来设计交通灯控制器。另外在日常生活高科技得到普遍应用，各种电磁干扰相互影响变得越来越严重，为实现交通控制的可靠、稳定，选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC是必要的。

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