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1、电子与信息工程学院本 科 毕 业 论 文论文题目 基于plc智能交通灯的控制 学生姓名 学 号 专 业 电气工程及其自动化 班 级 指导教师 2011年5月摘 要目前，我国许多大中城市的交通压力都非常大。部分交通路口的信号灯工作时间不合理，交通违章或肇事记录不确切。所以，改善与提高现有的交通系统的工作效率，加强交通路口的信号灯控制和安全状况的监控是非常重要的。本设计主要设计利用PLC来实现十字路口交通灯的控制与监控。通过交通中心的主机根据具体城市各路口的需要控制各个十字路口的PLC，从而控制十字路口交通灯的变化，以及对各个路口的安全状况进行监控，监控机动车是否违章、是否肇事，并把记录的结果存储
2、、上传和处理。 本设计的上位机采用PC机，通过安装在十字路口的监控设备以及移动电子监控设备，对各个十字路口的安全状况进行监控。下位机采用德国西门子的S7-200系列的CPU226做主机，配以扩展模块EM222。设计中采用S7-200编程软件STEP 7 - Micro/WIN3.2进行编程。采用顺序功能图与梯形图相结合的方法设计程序。实现对城市十字路口的合理控制与监控。关 键 词：PLC控制系统；梯形图；交通灯ABSTRACTAt present, traffic pressure in many large and medium-sized cities in China is very g
3、reat. Some traffic lightss working hours is unreasonable, violation and records of the incident is inaccurate too. Therefore, to improve and enhance the existing transport systems efficiency and strengthen the control of traffic lights and monitoring the security situation is very important. The mai
4、n idea of design is to achieve the control of traffic lights at crossroads and monitoring by PLC. Through the host at control centre to control the various crossroads PLC according to the specific needs of the junction of the city,to control the change of traffic lights at the crossroads,and to moni
5、tor the security situation at crossroads, whether the vehicle violate regulations,whether cause incident， and to record The results. then, storage, upload and processing. This designs superior machine uses PC. Through installs in the intersection monitoring equipment as well as the mobile electron m
6、onitoring equipment, carries on the monitoring to each intersections safe condition. The lower position machine uses German Simenss S7-200 series CPU226 to make the main engine, matches expands module EM222. In the design uses S7-200 programming software STEP 7 - Micro/WIN3.2 to carry on the program
7、ming. Uses methods design procedure which the smooth functional diagram and the trapezoidal chart unify. Realizes to the city intersection reasonable control and the monitoring.KEY WORDS: PLC controlling system；Trapezoidal diagram；Traffic Light目 录1 绪论11.1 交通灯发展现状11.2 交通灯监控系统的设计意义11.3 PLC控制设计内容及任务22
8、交通灯系统总体方案论证32.1 单片机系统控制32.2 继电器接触控制32.3 可编程序控制器控制32.4 控制方案的确定43系统硬件设计63.1 系统的组成框图63.2 交通灯的控制过程63.3PLC的选型73.4扩展模块的选择103.5监控系统143.6通信系统144系统软件设计164.1系统控制过程164.2流程图164.3交通灯工作时序图194.4梯形图204.5监控界面设计282.4.1 系统构成282.4.2 操作流程及通讯原理295结论与展望32致 谢33参考文献34Equation Chapter 1 Section 11 绪论1.1 交通灯发展现状随着社会的发展和进步，上路的
9、车辆越来越多，而道路建设却往往跟不上城市发展的速度，因此城市交通的问题日益突出，经常在十字路口等交通繁忙的地方发生堵塞情况，在这个时候，道路交通灯的正常运行以及合理的功能就是交通畅通的重要保证。交通十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。靠什么来实现这井然秩序呢？靠的是交通信号灯的自动指挥系统。那么控制系统是如何实现红、绿、黄三种颜色信号灯有条不紊工作的呢？交通信号灯控制方式很多，可以用电子电路来实现，也可以用单片机编程控制来实现。交通灯的控制问题是个老难题，近年来，随着车辆社会拥有量的增加，这难题日显突出，特别是在上下班的高峰期。有很多学者多年来一直探讨舒缓这个难题(谈不上
10、解决)的方法。其中包括近来提出的在车道（红绿灯前）安装车流量传感器，统计车流量再控制绿灯的放行时间；设定定时器在上、下班高峰期增加绿灯的放行时间以及对各个路口违章、肇事的监控与记录等等问题。所以，出于这些问题本文采用合理的方案设计对十字路口交通灯进行控制以及对路口的安全状况的监控。1.2 交通灯监控系统的设计意义目前，我国城市十字路口的交通灯控制系统基本上都采用定时控制方式。这样必然产生如下弊端：当某条道路的车流量很大却要等待红灯，而此时另一条空道或车流量相对少得多的道路却依然按原定时间亮着绿灯，这种现象是未对道路的实际情况进行实时监控所造成的。这样的交通控制系统效率低，容易造成交通拥挤，而且
11、也浪费人力、物力。因此，我们有必要寻求一种具有智能的交通控制系统。这种智能交通控制系统能够根据车流量的变化自动调节红绿灯的时间长度，最大限度地减少十字路口的车辆滞流现象，有效的缓解交通拥挤、实现交通控制系统的最优控制，大大的提高了交通控制系统的效率。随着我国人民生活水平的不断提高，城市化的推进与私家车数量的猛增，道路交通拥挤的问题日益突出，可以预见，智能交通控制系统将具有广大的应用前景。1.3 PLC控制设计内容及任务本设计采用PLC做控制器，完成对十字路口交通灯的自动控制与监控，主要实现城市交通路口信号灯自动控制，机动车是否违章、肇事记录的上传、存储和处理；实现显示、通信等功能。从而保证了车
12、辆在城市道路各路口顺畅通行以及安全。2 交通灯系统总体方案论证标题2目前普遍使用的电气控制方式主要有：继电器接触器控制、可编程序控制器控制、单片机系统控制等。2.1 单片机系统控制单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。使用单片机设计交通灯控制系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中
13、心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间。使用单片机设计的优点在于它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。但是编程复杂，对环境的要求较高，出现故障时进行调试不方便，可靠性不高。2.2 继电器接触控制采用继电接触式控制系统设计交通灯控制系统，主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，其控制方式是断续的，所以又称为断续控制系统。虽然这种系统也具有结构简单、价格低廉、维护容易、抗干扰能力强等优点，但这种控制系统的缺点是采用固定接线方式，接线多，灵活性差，工作频率低，触电易损坏，可靠性差。2.3 可编程序控制器控制
14、可编程控制器简称PC（Programmable Controller），它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC几个不同时期。为与个人计算机（PC）相区别，现在把可编程逻辑控制器简称为PLC。它主要用来取代继电接触器逻辑控制，系统功能仅限于执行继电器逻辑、计时、计数等。可编程序控制器控制系统是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出
15、，控制各种类型机械的生产过程。它具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。这也是区别于其他一般微型控制系统的一个重要特征。如果采用PLC作为十字路口交通灯控制系统作为控制核心，只需将程序下载到PLC内即可。并可通过通信随时对控制系统进行调试。PLC适应环境的能力非常强，抗干扰等方面能力都非常强大。性能价格也很高。2.4 控制方案的确定可编程控制器控制技术与继电-接触器控制技术、单片机控制技术的异同点：1、 功能强，性能价格比高在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。继电器是用于逻辑控制，
16、起到过渡作用的，亦可控制小负载。PLC是可编程逻辑控制器，是用软件来进行逻辑控制的，而继电器是用硬件结构来控制的。一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。可编程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。2、 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强可编程序控制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、不规模的系统。楞编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有很强的带负载能力，可以直接驱动一
17、般的电磁阀和交流接触器。3、 可靠性高，抗干扰能力强单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。而PLC的编程更比单片机通俗易懂。传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接
18、用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。4、 系统的设计、安装、调试工作量少PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继
19、电器系统少得多。5、 编程方法简单梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图和单片机的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。梯形图语言实际上是一种面向用户的一种高级语言，可编程序控制器在执行梯形图的程序时，用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。6、 维修工作量少，维修方便PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的住处迅速的查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。这
20、些都是继电器和单片机无法比拟的。7、 体积小，能耗低对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的确1/2-1/10。PLC的配线比继电器控制系统的配线要少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，可以减少大量费用。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
21、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。综合以上优点，所以，本设计采用可编程序控制器控制系统。3系统硬件设计3.1 系统的组成框图控制系统结构图如图3.1所示图3.1 交通灯控制系统3.2 交通灯的控制过程信号灯受启动及停止按钮的控制，当按下启动按钮时，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环工作，当按下停止按钮时，系统将停止在初始状态，所有信号灯都熄灭。交通灯示意图如图3.2所示，在东西南北两个方向均安装信号灯，两个方向各6个灯，分为三个方向红、黄、绿三种颜色。控制要求：南北主干道 左转绿 10S 直行绿 30S
22、绿闪3S 黄2S 红 45S 右行红10S 绿 78S东西人行道 绿 27S 绿闪3S 红60S东西主干道 红 45S右行红10S 绿 78S左转绿 10S 直行绿 30S 绿闪3S 黄2S南北人行道 红60S 绿27S 绿闪3S正常循环控制方式交通灯变化顺序表（单循环周期90秒）（1）南北向（列）和东西向（行）主干道均设有左行绿灯10S，直行绿灯30S，绿灯闪亮3S，黄灯2S和红灯45S。当南北主干道红灯点亮时，东西主干道应依次点亮左行绿灯，直行绿灯，绿灯闪亮和黄灯；反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮左行绿灯，直行绿灯，绿灯闪亮和黄灯。（2）南北向和东西向人行道均设有通行绿灯和
23、禁行红灯。南北人行道通行绿灯应在南北向主干道直行绿灯点亮3S后才允许点亮，然后接3S绿闪，其他时间为红灯；同样，东西人行道通行绿灯于东西向主干道直行绿灯点亮3S后才允许点亮，然后接3S绿闪，其它时间为红灯。急车强通控制方式（1）急车强通信号受急车强通开关控制。无急车时，按正常循环时序控制，有急车来时，将急车强通开关接通，不管原来信号状态如何，一律强制让急车来车方向的绿灯亮，直到急车通过为止，将急车强通开关断开，信号的状态立即转为急车放行方向的绿灯闪亮3次。随后按正常时序控制。（2）急车强通信号只能响应一路方向的来车，若两个方向先后来急车，则响应先来的一方，随后再响应另一方。图3.2 交通灯示意
24、图3.3 PLC的选型根据设计要求，本设计共需要I/O点数为4输入/22输出。具体需要的输入输出点数如表3.1和表3.2所示。表3.1 输入点数分配序号输入信号名称电气符号1启动按钮SB12停止按钮SB23急车强通按钮1SB34急车强通按钮2SB4表3.2 输出点数分配 序号输出信号名称电气符号1南北左转绿HL22南北左转黄HL113南北左转红HL134东西左转绿HL165东西左转黄HL196东西左转红HL67南北直行绿HL98南北直行黄HL149南北直行红HL310东西直行绿HL1811东西直行黄HL2212东西直行红HL713南北右行绿HL1014南北右行黄HL2115南北右行红HL416
25、东西右行绿HL817东西右行黄HL1518东西右行红HL1719南北人行绿HL1220南北人行红HL521东西人行绿HL122东西人行红HL20根据表3.1和表3.2可以确定PLC以及扩展模块的选型。对于这种中小型自动控制中，应用德国西门子公司生产的S7-200系列PLC无疑是十分明智的选择。在主机模块中，常用的主机有CPU222，CPU224，CPU226三种。方案一：若选择CPU222作为主机，由于CPU222有8输入/6输出，与此设计的4输入/22输出相差16点数字量输出。还需要扩展16点数字量输出。方案二：若选择CPU224作为主机，仍然缺少8点数字量输出，和前者相比，CPU224的存
26、储容量增大了一倍，它可以有7个扩展模块，并且有内置时钟，有更强的模拟量和高速计数处理能力。是使用的相对较多的S7-200产品。方案三：如果选用CPU226作为主机，CPU226主机为24输入/16输出，与4输入/22输出较为接近，只需扩展一片8点数字量输出的扩展模块即可。和CPU224相比，CPU226增加了通讯口的数量，使得它的通信能力大大增强，可以用于点数较多，要求较高的小型或者中型控制系统。经过价格、性能、扩展模块的数量的比较，以及设计的要求等多方面的考虑，选择CPU226作为主机是最合理的。如图3.3所示为CPU226的端子连接图。L+接24VDC，M接地。上部分0.0到1.7为16点
27、输出端子，下部分0.0到2.7为24点输入端子。图3.3 CPU226端子连接图3.4扩展模块的选择1、 扩展模块的选择S7-200系列CPU提供一定数量的主机数字量I/O点，但在主机I/O点数不够的情况下，就必须使用扩展模块的I/O点。由于本设计的输入点很少，只PLC主图3.4 EM222数字输出8X24 VDC端子连接图机的输入点足以满足要求。需要扩展6点输出，EM222是8DC输出，这样扩展一个EM222就满足系统要求，且比较经济合理，所以，选择EM222作为输出扩展模块。2、 EM222的端子连线图如图3.4所示， L+接24VDC，M接地。上下两部分其他8个端子均为数字量输出端子。3
28、、 扩展模块与主机的连接形式主机和扩展模块上均有一个连接口，用专用的连线将两个接线口连通即可。如图3.5所示。图3.5 CPU226与EM222的连接图4、 I/O分配如表3.3、表3.4所示，优先分配主机CPU226的地址，后分配扩展模块EM222（8输出数字量模块）的地址。表3.3 输入点分配序号输入信号名称按扭电气符号1启动按钮SB1I0.02停止按钮SB2I0.13急车强通按钮1SB3I1.04急车强通按钮2SB4I1.1 3.4 输出点分配序号输出信号名称按扭电气符号1南北左转绿HL2Q0.12南北左转黄HL11Q1.23南北左转红HL13Q1.44东西左转绿HL16Q1.75东西左
29、转黄HL19Q2.26东西左转红HL6Q0.57南北直行绿HL9Q1.08南北直行黄HL14Q1.59南北直行红HL3Q0.210东西直行绿HL18Q2.111东西直行黄HL22Q2.512东西直行红HL7Q0.613南北右行绿HL10Q1.114南北右行黄HL21Q2.415南北右行红HL4Q0.316东西右行绿HL8Q0.717东西右行黄HL15Q1.618东西右行红HL17Q2.019南北人行绿HL12Q1.320南北人行红HL5Q0.421东西人行绿HL1Q0.022东西人行红HL20Q2.35、 PLC主机与扩展模块以及交通灯的硬件连接图如图3.6所示，主机和扩展模块的输入/输出都分
30、别接在一起。图3.6 硬件电路图3.5监控系统本节简单介绍了对道路十字路口的监控，主要采用直接的摄像与录象方式进行监控，之后将数据通过光缆传回监控中心进行人工截取保存，以便对违章肇事事件进行见证和查询。3.6通信系统西门子S7-200 PLC的通信功能较强，自由端口模式是计算机或其它带有串行通信接口的设备与S7-200 CPU之间通信的一种廉价和灵活的方法。它以用户定义的通信协议为基础，通过使用相关的中断指令和专用的通信指令控制S7-200 CPU通信口的操作模式，实现与多种智能设备的连接。利用PLC的通信功能，PLC与上位机之间的数据交换。PLC采集的数据及PLC的状态可传送给上位机，也可以
31、接受上位机的指令进行重新组态，修改控制参数及直接控制现场执行设备。在S7-200系统中，PPI、MPI、PROFIBUS-DP协议都可以在RS-485网络上通信。RS-485是S7-200最常用的电气通信基础。CPU通信口的最高速率为187.5K波特，保证的通信距离为50m。要获得更长的通信距离，需要增加RS-485中继器；在一个总线型网络上最多加9个中继器，但通信距离不能超过9600m。PC机的标准串口为RS232。S7 - 200系列CPU226提供2个串口，其中一个端口(PORT1)作为DP口，另一个端口(PORT 0)为自由口，自由口为标准RS-485口.西门子公司提供的PC/PPI电
32、缆带有RS232/RS485电平转换器，因此在不增加任何硬件的情况下，可以很方便地将PLC和PC机互联，如图3.9所示。PC机RS232接口RS232/RS485转换器PLCRS485接口图3.9 PLCPC连接图在上述通信方式下，由于只有用了二根线进行数据传送，所以无法实现硬件握手信号。因此，PLC和PC的通信必须协调进行，在本系统中考虑到PLC长期连续工作在采集信号、控制状态下，而PC机仅作为监控，所以PC机与PLC之间的通信采用主从方式，PC机始终处于主导地位。数据的传送都由PC机定时发出命令，该命令也作为握手信号。PLC一旦收到命令，在对命令进行确认无误后，返回该命令作为应答。然后根据
33、命令组织数据并存入指定的数据缓冲区，上传给PC机；或准备接受PC机下传的给定压力，存入指定存储区。为了验证数据的正确性，把所有发送的数据作累加，并把结果与发送过来的累加和进行比较，若相等则发送成功；反之则放弃这批数据，并发出错误信息给对方，要求对方重发，以确保修改后的压力值实时传给下位机。目前，普遍使用的传送介质有：同轴电缆、双绞线、光缆，其他介质如无线电、红外微波等在PLC网络中应用很少。其中双绞线（带屏蔽）成本低、安装简单；光缆尺寸小、质量轻、传输距离远，但成本高、安装维修需专用仪器。具体性能如表3.6所示。表3.6 传送介质性能比较性能传送介质双绞线同轴电缆光缆传送速率9.6KB/s2M
34、B/s1450MB/s10500MB/s连接方法点到点多点1.5km不用中继器点到点多点1.5km不用中继器13km不用中继器点到点1.5km不用中继器传送信号数字、调制信号、纯模拟信号（基带）调制信号，数字（基带）数字、声音、图象（基带）调制信号（基带）、数字、声音、图象（基带）支持网络星形、环行、小型交换机总线型、环行总线型、环行抗干扰好（需外屏蔽）很好极好抗恶劣环境好好，但必须将电缆与腐蚀物隔开极好，耐高温和其他恶劣环境本设计监控数据的通信传输介质选择光纤电缆，与其他介质相比，具体优点如下：（1） 光纤用各种玻璃外加保护层组成在折射率较高的单根关前外面用折射率较低的包层围裹起来，就构成一
35、条光前通道，由多条光纤组成光纤电缆；（2） 光纤普遍用于点到点的连接，可以在6-8km的距离内不使用中继器进行传输；（3） 光纤不易受电磁干扰和噪声的影响，所以抗干扰性极强，在价格方面，光纤的价格比同轴电缆和双绞线高。4系统软件设计4.1系统控制过程系统由传感器、输入接口电路、PLC、信号灯、电源等组成。以下面一个十字路口为例 (传感器及红绿灯控制端口设置见表一) , 该路口控制为普通采用的方式，依次放行顺序南、东、西、北。按绿灯指示方向行驶(向左、直行和向右) , 人行道在南面车辆放行时，东面人行道放行，依此类推,顺序为东、北、南、西,绿灯的放行时间初始设定值为 30秒，时间结束后绿灯闪三次
36、（1秒一次），黄灯亮2秒，黄灯灭，红灯亮,三秒后黄灯灭,红灯亮。每个方向循环一次90秒 。人行道只有绿灯和红灯，由放行车道的绿、红灯并联控制,绿灯结束后，绿灯闪烁三秒后常亮。4.2流程图1、交通灯正常循环运行逻辑流程图交通灯正常循环运行逻辑流程图如图4.1所示。图4.1 交通灯正常循环运行流程图续图4.1 交通灯正常循环运行流程图续图4.1 交通灯正常循环运行流程图2、急车强通控制的逻辑流程图急车强通控制的逻辑流程图如图4.2所示。图4.2 急车强通控制流程图续图4.2 急车强通控制流程图4.3交通灯工作时序图交通灯工作时序图如图4.3所示。图4.3 交通灯工作时序图续图4.3 交通灯工作时序
37、图4.4梯形图本设计采用S7-200系列专用编程软件STEP-Mirco/WIN32编程软件进行编程。STEP-Mirco/WIN32编程软件是基于Windows的应用软件，由西门子公司专门为S7-200系列可编程控制器设计开发。它功能强大，主要为用户开发控制程序使用，同时也可实时监控用户程序执行状态。它是西门子S7-200用户不可缺少的开发工具。现在加上汉化程序后，可在全汉化的界面下进行操作，使中国的用户使用起来更加方便与实用。本设计采用顺序控制指令进行编程，具体程序如下：网络一：置位初始状态。网络二：状态S0.0开始网络三：在状态S0.0中，实现东西、南北方向交通灯以及人行道交通灯的复位和
38、置位。网络四：若启动按钮有效，分支开始，顺序状态转移到状态S0.1网络五：复位状态S0.0网络六：状态S0.1开始 网络七：状态执行，南北同时左转绿、直行红、右转红10S南北左转绿灯闪3秒南北黄灯亮2秒南北人行道绿灯亮27秒南北左转红30秒东西右转、南北直行、南北人行同时绿灯闪3秒程序执行43秒时对南北直行绿、南北人行绿、东西右行绿进行复位南北直行黄、东西右行黄2秒程序执行45秒时对南北直行黄、东西右行黄、东西左转红进行复位东西左转绿、东西右行红10秒程序执行45秒时对南北直行红进行置位东西左转绿灯闪3秒程序执行55秒时对东西直行绿、东西右行绿进行置位，对东西直行红进行复位定时器T37设定植5
39、8秒T37有效，顺序状态转移S0.2顺序状态转移结束状态S0.2东西左转黄灯亮2秒东西人行道绿灯复位东西人行红道红灯复位东西左转红置位东西人行绿、南北右行绿、东西直行绿闪2秒计时器T38设定值30秒T38有效，顺序状态转移S0.3顺序状态转移结束状态S0.3南北直行黄置位东西人行红、南北右行黄置位东西人行绿复位南北直行绿、南北右行绿复位定时器T39设定值2秒T39有效，顺序状态转移S0.0顺序状态转移结束有急车来时，将急车强通开关接通，不管原来信号状态如何，一律强制让急车来车方向的绿灯亮，直到急车通过为止，将急车强通开关断开，信号的状态立即转为急车放行方向的绿灯闪亮3次。随后按正常时序控制。急
40、车强通控制梯形图如下。图4.5 东西方向急车强通控制梯形图图4.6 南北方向急车强通控制梯形图Equation Chapter (Next) Section 14.5监控界面设计随着经济发展，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通拥塞已成为一个国际性的问题。因此，设计可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有极大的现实必要性。通常情况下，交通信号灯控制的主要缺陷是交通信号灯控制系统缺乏有效的应急措施，导致十字路口交通受阻，造成不必要的经济损失。为此，我们考虑设计十字路口的监控系统。以便方便、快速的对交通灯控制。Siemens公司生产的PLC由于价格低、适应工业现场以及强大联网功能特点被广泛使用
41、。考虑到这些因素，本系统以PLC作为下位机。上位机采用VB高级语言，由于本系统实现的功能相对简单，涉及的数据处理和数据管理要求不是太高，因此考虑用价格便宜，通讯容易实现的VB作为上位机的语言界面。本节介绍了VB和PLC通讯的实现过程。该系统以装有VB的PC机作为上位机，PLC作为下位机。利用VB中的MSComm控件,PLC的自由口模式创建用户定义的协议，通过PC/PPI电缆连接PC机和PLC,实现上位机和下位机的串口通讯。并给出了该方法在十字路口交通灯实时监控系统中的具体应用。2.4.1 系统构成图3.9 PC机与PLC连接示意图监控系统主要由计算机和PLC构成。用PC/PPI电缆连接计算机的
42、RS-232口和PLC的RS-485口，作为数据转换器（使用PC/PPI电缆上的DIP开关来为电缆配置正确的波特率）。 本系统选用的计算机处理器型号是Pentium（R）4CPU;有40G的硬盘空间；选用MicrosoftwindowsXP操作系统；有一个COM口。Siemens公司提供多种型号的CPU以适应各种应用。本系统选用的是Siemens公司生产的CPU224型号的S7-200PLC,它有一个RS-485口，14个输入口，10个输出口，完全可以满足该系统的要求（该系统需要8个输出口）。2.4.2 操作流程及通讯原理操作流程1、在SETP7-Micro/WIN软件的操作栏中点击syste
43、mblock图标，出现图3.10所示的界面。图3.10 配置S7-200CPU2、为PLC选择站地址、波特率。3.、在操作栏中点击communications图标，出现图3.11所示的界面。图3.11 配置S7-200CPU4、在所示的界面8上点击右边栏的“双击刷新”按钮，以便搜寻正确的波特率。5、将程序下载至PLC。6、将PLC处于RUN模式。7、打开VB界面，点击菜单的“运行”选项，出现图9的所示的监控界面，在监控界面中输入需要传输的数据。8、单击图3.12的监控界面上的开始按钮，通讯开始。 通讯原理当程序开始时，初始化VB界面，打开通信端口，当按下VB界面上的开始按钮时，启动定时器，用于
44、采集通信数据，该定时器每隔0.1s采集一次通信数据；同时接收和发送函数也已经打开，这时可以在VB界面中输入南北、东西交通灯的运行时间。即在VB中输入数据传送给PLC。图3.12监控界面PLC程序开始时，初始化PLC的通讯端口，接收VB发送过来的数据，PLC判断是否接收到结束字符，如果没有接收到结束字符，PLC将处于接收状态，如果接收到结束字符，PLC延时0.01s后开始向VB发送数据。如果由于任何其它原因接收完成，启动一个新的接收。VB接收PLC发送过来的数据“1”或“0”来控制交通灯的“亮”或“灭”，同时控制对应车的“运行”或“停止”。当没有按下停止或结束按钮时，VB每隔0.1s发送一次数据
45、给PLC,PLC接收到数据后，如果满足发送条件，就把数据发送给VB。这样就达到了计算机上的模拟界面来监控实际路面交通的运行状况，如果遇到紧急事件，需要调整车辆的运行时间，只需要在计算机中输入需要的时间即可。6 致 谢感谢学校领导对我们的精心培养，给我们一个良好的学习环境，感谢指导老师的悉心关注和耐心指导。通过这次毕业设计，我学到了很多东西，受益匪浅。本次课程设计主要涉及PLC可编程控制及电路等专业课程，在此期间不仅巩固了我们的专业课知识，拓宽了我们的知识面，使我初步掌握了可编程控制技的基础设计，了解了可编程控制的核心内容，更让我们有机会理论联系实际得以学以致用。这次设计我感触很多，更加体会到老师这个职业的不平凡，是他们在这平凡的岗位上奉献着自己的青春，奉献着自己辛勤劳动与心血。大学生活即将结束，似水流年的日子里我开始期
