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1、河南工业职业技术学院 毕 业 设 计 题目: PLC控制的大型城市交通灯系 别 机电工程系 姓 名 班 级 机修1004 学 号 0203100405 指导教师 完成日期 200 摘要近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资
2、源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。AbstractIn recent years, with the rapid development of science and technology, the application of PLC is continuously to the deepening, and push the traditional control test on the new beneficial update. It is simple in structure,
3、 convenient programming and high reliability etc, are widely used in industrial process and the location of the automatic control. According to the statistics, the programmable controller is used in the industrial automation devices a kind of most equipment. Experts think, programmable controller wi
4、ll be the major means of industrial control and important basic equipment is one of PLC, robots, CAD/CAM will become industrial production the three pillars. Due to the use of PLC has the characteristics of strong adaptability to the environment, and the internal timer is very rich in resources, but
5、 the current widely used progressive precise control signal, especially for much of the fork in the control can be realized. So now more and more will PLC in the traffic light system.关键词：PLC，信号灯，控制系统目 录第一章交通信号灯的介绍41.1交通信号灯的发展41.2PLC在我国城市交通上的应用概述5第二章 的概述62.1PLC的产生发展历程62.2PLC的结构72.3PLC的工作原理112.4PLC的应用
6、领域122.5PLC的发展趋势14第三章交通信号灯控制要求及分析153.1十字路口交通信号灯的具体控制要求153.2十字路口交通示意图163.3 十字路口交通信号灯控制过程分析163.4十字路口交通灯系统程序173.5交通灯系统语句表19第四章 交通信号灯的控制程序214.1交通灯运行控制程序214.2交通灯定时器控制程序234.3互锁程序244.4循环程序254.5绿灯闪烁程序264.6运行模式选择程序27结 论29致谢30参考文献31第一章交通信号灯的介绍1.1交通信号灯的发展交通灯的历史其实很简单。从最初的手牵皮带转动灯箱，到20世纪的电气控制，从采用计算机控制到电子监控感应，发展时间接
7、近140多年。信号灯颜色的选择英国人择红绿两色的原因，据传言是因为当时英国妇女着红装代表已婚，绿装代表未婚。1859年10月，英国有一位纱厂的工人想了一个方法，就是用灯光颜色来控制交通，发明了一盏有活动帽檐的油灯到伦敦，但是这个发明并未引起当时政府重视，后来由于英国议会大厦前经常发生马车与人相撞的事故，人们才再次相起这个有意思的发明。世界上第一套正式开始使用的交通信号灯是在1868年12月10日，这套高7米，由得呵忒设计的红绿颜色的煤气交通灯出现在伦敦议会大厦前的路口。由一名警察握一根杆子，牵动皮带转换红绿两种颜色：红灯停，绿灯行。英国选择这两种颜色的原因就如上所述。不过这套信号灯只工作了23
8、天，停止的缘由是煤气灯突然爆炸，使一位交通警察殉职。信号灯技术进步的历史美国人带来了交通灯的主要技术进步，在3年内交通信号灯有60项专利由美国人获得。交通灯于是在美国人的系统性实验中不断进化，更新换代速度变快，1914年，美国克里夫兰市首先在各个街道中恢复交通灯，纽约、芝加哥等乡落也逐渐有了交通信号控制系统。1.2PLC在我国城市交通上的应用概述 可编程序控制器简称PLC，是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计,可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种
9、设备。 随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加重要。然而，将PLC用于对交通信号灯的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰可编程序控制器简称PLC，是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便的实现。目前大多品牌的PLC内部均配有实时时钟，通过编程控制可对信号灯实施全天候无人化管理。由于PLC本身具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。 当前
10、，我国交通建设也应用PLC控制，适用性特强，软件，硬件通过用PLC控制有很高的自动化，更能安全管理和控制，它的作用在我过交通建设方面极为重要。 城市交通灯控制采用的可编程制器具有可靠性高、维护方便，用法简单、通用性强等特点，本文用三菱FX2N的可编程控制器控制十字路口信号灯来说明可编程控制器硬件、软件的设计。第二章 的概述2.1PLC的产生发展历程 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器
11、实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC,PLC自1966年出现，美国，日本，德国的可编程控制器质量优良，功能强大。 第一台PLC的设计规范是美国通用公司提出的。当时的目的是要求设计一种新的控制装置以取代继电器盘，在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的响应时间快、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。这一设
12、想提出后，美国数字设备公司（DEC）于1969年研制成功世界上第一台PLC，型号为PDP-14，投入汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了PLC的新纪元。由于当时开发PLC的主要目的是用来取代继电器逻辑控制系统，所以最初的PLC其功能也仅限于执行继电器逻辑、计时、计数等功能。 随着微电子技术的发展，20世纪70年代中期出现了微处理器和微型计算机，人们将微机技术应用到PLC中，使它能更多地发挥计算机的功能，不仅用逻辑编程取代了硬接线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理功能，使其真正成为一种电子计算机工业控制设备。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和
13、继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。 20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程
14、控制器已步入成熟阶段。 20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。2.2PLC的结构PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/
15、O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。如图所示（一） 中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC 的控制中枢，它按照PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、检查电源、存储器I/O以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映
16、象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的 CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。 在使用者看来，不必要详各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止运行。为了进一步提高PLC 的可靠性近年来对大型PLC 还采用双CPU 构成冗余系统或采用三CPU 的表决式系统，这样即使某个CPU 出现故障整个系统仍能正常运行。CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统
17、程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它
18、们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 （二）存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器；存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 1 PLC 常用的存储器类型 （1） RAM (Random Assess Memory)，这是一种读/写存储器(随机存储器) ，其存取速度最快，由锂电池支持。（2） EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)，这是一种可擦除的只读存储器，在断电情况下存储器内的所有内容保持不变(在紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。（3） EEPROM(Electrical Erasable Pro
19、grammable Read Only Memory)，这是一种电可擦除的只读存储器，使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。2 PLC 存储空间的分配虽然各种PLC 的CPU 的最大寻址空间各不相同，但是根据PLC 的工作原理其存储空间一般包括以下三个区域：系统程序存储区；系统RAM 存储区(包括I/O 映象区和系统软设备等)；用户程序存储区。(1)系统程序存储区在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序，包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序、等由制造厂商将其固化在EPROM 中，用户不能直接存取，它和硬件一起决定了该PLC 的性能。(2)系统
20、RAM 存储区 系统RAM 存储区包括I/O 映象区以及各类软设备如：逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器、等存储器。 I/O 映象区，由于PLC 投入运行后只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设，因此它需要一定数量的存储单元(RAM)以存放I/O 的状态和数据，这些单元称作I/O 映象区，一个开关量I/O 占用存储单元中的一个位(bit)，一个模拟量I/O 占用存储单元中的一个字(16 个bit)， 因此整个I/O 映象区可看作两个部分组成：开关量I/O 映象区，模拟量I/O 映象区。系统软设备存储区除了I/O 映象区
21、区以外，系统RAM 存储区还包括PLC 内部各类软设备(逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等)的存储区，该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域，前者在PLC 断电时由内部的锂电池供电，数据不会遗失，后者当PLC 断电时数据被清零1) 逻辑线圈与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统RAM 存储区中的一个位，但不能直接驱动外设，只供用户在编程中使用，其作用类似于电器控制线路中的继电器，另外不同的PLC 还提供数量不等的特殊逻辑线圈，具有不同的功能。2) 数据寄存器 与模拟量I/O 一样，每个数据寄存器占用系统RAM 存储区中的一个字(16bits) ，另外PLC 还提供
22、数量不的特殊数据寄存器，具有不同的功能。3) 计时器4) 计数器(3) 用户程序存储区 用户程序存储区存放用户编制的用户程序，不同类型的PLC 其存储容量各不相同。 （三）电源PLC 的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视，一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内可以不采取其它措施，而将PLC 直接连接到交流电网上去。（四）I/O 模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块
23、将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。 常用的I/O分类如下： 1 开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 2 模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA），电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。3 模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit
24、,16bit等按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 （五）PLC系统的其它设备 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 （六）PLC
25、的通信联网 依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。 PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。 当然，PLC之间的通讯网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的PL
26、C之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯（七）外部设备外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类 1. 编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。 2.监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。 3.存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。 4.入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的电位器，
27、打印机等。 了解了PLC的基本结构，我们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做到既经济又合理，尽可能发挥PLC所提供的最佳。2.3PLC的工作原理可编程控制器属于工业控制计算机,它的工作原理是建立在计算机工作原理基础之上的,通过执行反映控制要求的用户程序来实现.执行用户程序时,需要各种现场信息,如果这些现场信息(例如按钮SB接通或断开)已经送到PLC的输入端口,PLC将采用所有输入信息号存放到输入映像寄存器中，执行用户程序时所需输入状态均在输入映像寄存器中取用。同样PLC的外部输出控制也是先把CPU执行用户程序的输出结果存放在输出映象寄存器中,等执行完用户程序后,将所有输出结果一次性向输出
28、端口或输出模块输出,是输出设备部件动作. PLC的工作过程是一个不断扫描的过程.CPU从第一条指令开始,按顺序逐条地执行用户程序直到结束,然后返回第一条指令，开始新的一轮扫描，当PLC处于正常运行时，PLC 会不断循环扫描地工作下去，其工作过程示意图如下；输入端子输入锁存器输入映象寄存器 执行程序输入映象寄存器输出锁存器输出端子 每一次扫描过程有输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。1 输入采样阶段 PLC在输入采样阶段，首先扫描所有出入端子，并将各输入状态存入对应的输入映像寄存器中。当输入映像寄存器被刷新后，进入程序执行阶段，当在程序执行阶段和输出刷新阶段，因输入锁存器的 存在，无论输入信号
29、如何变化，其内容都保持不变，直到下一个扫描周期和采样阶段开始，才重新向输入端写入新内容。2 程序执行阶段 PLC按从上到下，从左到右的顺序株距扫描程序。当指令中涉及输入输出状态时，PLC就从输入映像寄存器“读入”上一阶段采入的对应输入端子的状态。从元件映像寄存器“读入”对应元件（软继电器）当前状态。然后进行相应的计算，并将运算结果存入元件映像寄存器中。对元件映像器来说，每一个元件（软继电器）的状态都会随着程序执行过程的变化而变化。输出刷新阶段 当用户程序执行结束后，元件印象寄存器中所有输出继电器的状态，在输出刷新阶段转存输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载，每一次扫描所用时间称为一个
30、扫描周期2.4PLC的应用领域 目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下（1）开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。（2）模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之
31、间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。（3）运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。（4）过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型
32、PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用（5）数据处理 现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。（6）通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC
33、与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。PLC的应用领域仍在扩展，在日本，PLC的应用范围已从传统的产业设备和机械的自动控制，扩展到以下应用领域：中小型过程控制系统、远程维护服务系统、节能监视控制系统，以及与生活关连的机器、与环境关连的机器，而且均有急速的上升趋势。值得注意的是，随着PLC、DCS相互渗透，二者的界线日趋模糊的时候，PLC从传统的应用于离散的制造业向应用到连续的流程工业扩展。2.5PLC的发展趋势一是PLC网络化技术的发展，其中有两个趋势
34、：一方面，PLC网络系统已经不再是自成体系的封闭系统，而是迅速向开放式系统发展，各大品牌 PLC除外形成自己各具特色的PLC网络系统，完成设备控制任务之外，还可以与上位计算机管理系统联网，实现信息交流，成为整个信息管理系统的一部分;另一方面，现场总线技术得到广泛的采用，PLC与其他安装在现场的智能化设备，比如智能仪表、传感器、智能型电磁阀、智能型驱动执行机构等，通过一根传输介质(比如双绞线、同轴电缆、光缆)链接起来，并按照同一通信规约互相传输信息，由此构成一个现场工业控制网络，这种网络与单纯的PLC远程网络相比，配置更灵活，扩展更方便，造价更低，性能价格比更好，也更具开放意义。二是PLC向高性
35、能小型化方向发展，PLC的功能正越来越丰富，而体积则越来越小。比如三菱的FX-IS系列PLC，最小的机种，体积仅为 609075mm，相当于一个继电器，但却具有高速计数、斜坡、交替输出及16位四则运算等能力，还具有可调电位器时间设定功能。PLC已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了，而是具有越来越强的模拟量处理能力，以及其他过去只有在计算机上才能具有的高级处理能力，如浮点数运算、PID调节、温度控制、精确定位、步进驱动、报表统计等。从这种意义上说，PLC系统与DCS(集散控制系统)的差别越来越小了，用PLC同样可以构成一个过程控制系统。三是PLC操作向简易化方向发展。目前PLC推广的难
36、度之一就是复杂的编程使得用户望而却步，而且不同厂商PLC所有编程的语言也不尽相同，用户往往需要掌握更多种编程语言，难度较大。PID控制、网络通信、高速计数器、位置控制、数据记录、配方和文本显示器等编程和应用也是PLC程序设计中的难点，用普通的方法对它们编程时，需要熟悉有关的特殊存储器的意义，在编程时对它们赋值，运行时通过访问它们来实现对应的功能。这些程序往往还与中断有关，编程的过程既繁琐又容易出错，阻碍了PLC的进一步推广应用。PLC的发展必然朝着操作简化对复杂任务的编程，在这一点上西门子就充当了先行者，西门子S7-200的编程软件设计了大量的编程向导，只需要在对话框中输入一些参数，就可以自动
37、生成包括中断程序在内的用户程序，大大方便了用户的使用。第三章交通信号灯控制要求及分析交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。交通信号灯分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。交通信号灯用于道路平面交叉路口，通过对车辆、行人发出行进或停止的指令，使各同时到达的人、车交通流尽可能减少相互干扰，从而提高路口的通行能力，保障路口畅通和安全。因此必须合理的设计路口主干道的系统。3.1十字路口交通信号灯的具体控制要求 (1) 交通信号灯分布于东南西北，每个路口均有三个。南北方向绿
38、灯和东西方向的绿灯不能同时亮；如果同时亮，则应自动立即关闭信号灯系统，并立即发出报警信号。系统工作后，首先南北红灯亮并维持25s；与此同时，东西绿灯亮，并维持20s时间，到20s时，东西绿灯闪亮，闪亮3s后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮并维持2s，然后东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时南北红灯熄灭，南北绿灯亮；东西红灯亮并维持30s；与此同时，南北绿灯亮并维持25s；然后，南北绿灯闪亮3s后熄灭南北绿灯熄灭时，南北黄灯亮维持2s后熄灭；同时南北红灯亮，东西绿灯亮。至此，结束一个工作循环,如下交通信号灯变化表： 交通信号灯变化表东西绿灯亮绿灯闪黄灯亮红灯亮20S3S2S30S南北 红灯亮绿灯亮绿
39、灯闪黄灯亮 25S25S3S2S (2)在交通信号灯亮和闪烁的同时，每个路口都设有两位七段码的显示器倒数计时，并且七段码倒数计时器采用发光二极管，伴随交通信号灯，让车辆行人能够清楚地知道再过多久信号灯就会发生变化。以便于司机和行人能够在有限的时间内准确的通行。 (3)交通信号灯的启动和停用触摸屏，触摸屏发出指令与PLC结合控制交通信号灯，便于维护与管理。3.2十字路口交通示意图 交通信号灯共有12盏，每个路口各有红，黄，绿三盏，具体分布如下图所示：3.3 十字路口交通信号灯控制过程分析信号灯启动和停止受启动按钮和停止按钮控制，按下启动按钮，系统开始工作（以东西说明）。东西方向绿灯亮20秒后闪亮
40、3秒（周期为1秒）熄灭，然后东西黄灯两起2秒，在25秒内南北红灯也保持亮，而东西红灯熄灭状态，同时七段码显示器显示从24倒计数到0，此期间，东西方向的车辆通行，南北车辆等待通行；当东西黄灯熄灭后，南北绿灯亮25秒后闪亮3秒(周期为1秒)后熄灭，然后南北黄灯亮2秒后熄灭，在这30秒内东西红灯保持亮，而南北红灯熄灭状态，同时七段码显示器显示从29倒计数到0，在此期间，南北车辆通行，而东西车辆等待通行。至此，为交通信号灯变化的一个周期，随后进行周而复始。3.4十字路口交通灯系统程序3.5交通灯系统语句表步序指 令步序指 令0LD I0.0 启动27AN T981AN Q0.028LD T982AN
41、T9729AN T993TON T33, +2500 南北红灯25S30A T324LD T3331OLD5TON T97, +3000 东西红灯30S32= Q0.2 东西绿灯工作6LDN Q0.033LD T997A I0.034AN T1008AN T3335= Q0.3 东西黄灯工作9TON T98, +2000 东西绿灯20S36LD Q0.410LD T9837AN T3411TON T99, +300东西绿灯闪烁3S38LD T3412LD T9939AN T3513TON T100, +200 东西黄灯2S40A T3214LD T3341OLD15TON T34, +2500
42、 南北绿灯25S42= Q0.5 南北绿灯工作16LD T3443LD T3517TONT35, +300南北绿灯闪烁3S44AN T3618LD T3545=Q0.6 南北黄灯工作19TON T36, +200 南北黄灯2S46LD Q0.520LDN T3347A Q0.221ANQ0.048= Q0.0 报警灯工作22A I0.049LD I0.023=Q0.1 南北红灯工作50AN T9624LD T3351TON T32, +50025= Q0.4 东西红灯工作52LD T3226LD Q0.153TON T96, +500 当开关SB1合上时，I0.0触点接通，T33通电待25秒后
43、动作（南北红灯熄灭），T98通电待20秒后动作（东西绿灯闪烁），Q0.1得电，南北红灯亮；同时Q0.1的动合触点闭合，Q0.2线圈得电，东西绿灯亮。 维持到20秒，T98的动合触点接通，T99通电待3秒后动作（东西黄灯亮），与T98触点串联的T32动合触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使东西绿灯闪烁。又过3秒，T100通电待2秒后动作（东西黄灯灭），T99的动断触点断开，Q0.2线圈失电，东西绿灯灭；此时T99的动合触点闭合，Q0.3线圈得电，东西黄灯亮。 再过2秒后，T100的动断触点断开，Q0.3线圈失电，东西黄灯灭。此时自开关闭合南北红灯亮起累计时间达25秒，T33的动断触点断开，Q0.
44、1线圈失电，南北红灯灭；T33的动合触点闭合，T97通电待30秒后动作（东西红灯熄灭），T34通电待25秒后动作（南北绿灯闪烁），Q0.4线圈得电，东西红灯亮，Q0.4的动合触点闭合，Q0.5线圈得电，南北绿灯亮。 又经过25秒，T34动合触点闭合，T35通电待3秒后动作（南北黄灯亮），与T34触点串联的T32的触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使南北绿灯闪烁。闪烁3秒，T34动断触点断开，Q0.5线圈失电，南北绿灯灭；此时T35的动合触点闭合，Q0.6线圈得电，南北黄灯亮。维持2秒后，T36动断触点断开，Q0.6线圈失电，南北黄灯灭。 自南北红灯灭及东西红灯亮累计时间达30秒钟，T97的动断
45、触点断开，T33动断触点复位，Q0.2线圈失电，即维持了30秒的东西红灯灭。T33动断触点复位断开时，T97定时器失电，T97的动断触点复位闭合，只要不断开按钮SB1，系统继续循环下去。第四章 交通信号灯的控制程序4.1交通灯运行控制程序 运行控制程序是控制交通灯系统中各个信号灯运行的直接程序，每个方案有各自的运行控制程序。由于各个方案的运行控制程序对信号灯控制方式完全一样，只是存在控制时间上的差异，故下面以方案1为例，对方案的运行控制程序进行分析说明，其程序如图4-3。 当开关I1.1闭合，南北红灯和东西左转绿灯亮，T37通电待60S后动作（南北红灯熄灭、东西红灯亮、T38通电、T41通电），T43通电待25S后动作（东西左转绿灯由亮变为闪烁、T44通电），T44通电待3S后动作（东西左转绿灯熄灭、东西黄灯亮、T42通电），T42通电待2S后动作（东西黄灯熄灭、东西直右绿灯亮、T61通电），T61通电待25S后动作（东西直右绿灯由亮变为闪烁、T62通电），T62通电待3S后动作（东西直右绿灯灭、东西黄灯亮、T63通电），T63通电待2S后动作（东西黄灯熄灭）。
