十字路口交通灯控制设计5则范文

十字路口交通灯控制设计5则范文（精选6篇）

篇1：十字路口交通灯控制设计5则范文

网络教育学院

《可编程控制器》大作业

题

目： 十字路口交通灯控制设计

学习中心： 辽宁彰武电大学习中心 层 次： 高中起点专科 专 业： 电力系统自动化技术

年 级： 2015 年 秋 季 学 号： ***6 学生姓名： 陈 润 泽

题目五：十字路口交通灯控制设计

起动后，南北红灯亮并维持30s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，东西绿灯亮25s后闪亮，3s后熄灭，东西黄灯亮，黄灯亮2s后，东西红灯亮，与此同时，南北红灯灭，南北绿灯亮。南北绿灯亮25s后闪亮，3s后熄灭，南北黄灯亮，黄灯亮2s后，南北红灯亮，东西红灯灭，东西绿灯亮。依次循环。

十字路口交通灯控制示意图及时序图如下图所示。

设计要求：（1）首先对可编程序控制器（PLC）的产生与发展、主要性

能指标、分类、特点、功能与应用领域等进行简要介绍；

（2）设计选用西门子S7－200 系列PLC，对其I/O口进行分配，并使用STEP7-MicroWIN编程软件设计程序梯形图（梯形图截图后放到作业中）；

（3）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。

设计背景 1.1 背景概述

本文对十字路口交通信号灯控制系统，运用可编程逻辑器件PLC做了软件与硬件的设计，能基本达到控制要求。系统仅实现了小型PLC系统的一个雏形，在完善各项功能方面都还需要进一步的分析、研究和调试工作。如果进一步结合工业控制的要求，形成一个较为成型的产品，则需要作更多、更深入的研究。

1.2 可编程逻辑控制器简介

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称 PLC)根据国际电工委员会(IEC)在1987年的可编程控制器国际标准第三稿中，对其作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器作为目前工业自动化的重要基础设备，被称为“工业自动化三大支柱性产业之一”，在各工业生产领域发挥着愈来愈大的作用。十字路口交通信号灯PLC控制系统简介 2.1 控制对象及要求 2.1.1 控制对象

本系统的控制对象有八个，分别是： 东西方向红灯（R—EW）两个； 南北方向红灯(R—SN)两个； 东西方向黄灯（Y—EW）两个； 南北方向黄灯(Y—SN)两个； 东西方向绿灯（G—EW）两个； 南北方向绿灯(G—SN)两个； 东西方向左转弯绿灯(L—EW)两个； 南北方向左转弯绿灯(L—SN)两个。2.1.2 控制要求

1、系统工作受开关控制，起动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作；

2、交通信号灯按高峰时段、正常时段及晚上时段进行控制，这三个时段的的时序分配如图1所示；

3、在高峰时段，交通信号灯按图2所示时序控制；

4、在正常时段，交通信号灯按图3 所示时序控制；

5、晚上时段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 0.4 秒，暗 0.6 秒的规律反复循环。

2.2 系统简介

本系统是一个十字路口交通灯的PLC控制系统，利用西门子公司的S7-200可编程逻辑控制器对十字路口的交通灯进行控制。本系统具有一定的智能性，即它可以对交通灯按高峰期、正常期及晚间几个时段进行分段控制。高峰期的控制方案为：

（1）南北方向左转弯灯和南北南北方向红灯同时亮10秒，同时东西方向红灯亮；

（2）南北方向绿灯亮35秒，东西方向红灯继续亮；（3）南北方向黄灯闪烁5秒；东西方向红灯继续亮；

（4）东西方向左转弯绿灯和南北方向红灯同时亮10秒，东西方向红灯继续亮；（5）东西方向绿灯亮25秒，南北方向红灯继续亮；

（6）东西方向黄灯闪烁5秒，南北方向红灯继续亮，然后跳至第（1）步依次循环。

正常期的控制方案为：

（1）南北方向左转弯灯和南北南北方向红灯同时亮10秒，同时东西方向红灯亮；（2）南北方向绿灯亮30秒，东西方向红灯继续亮；（3）南北方向黄灯闪烁5秒；东西方向红灯继续亮；

（4）东西方向左转弯绿灯和南北方向红灯同时亮10秒，东西方向红灯继续亮；（5）东西方向绿灯亮30秒，南北方向红灯继续亮；

（6）东西方向黄灯闪烁5秒，南北方向红灯继续亮，然后跳至第（1）步依次循环。

晚间的控制方案为：

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 0.4 秒，暗 0.6 秒的规律反复循环。

2.3 硬件选型

城市道路交通信号控制是典型的开关量顺序控制，采用PLC能充分利用它的优点。在这里我们采用德国西门子公司的S7-200可编程控制器，它是积木式结构，安装比较方便，中央处理单元和信号模板有多种类型，另外还具有如位控单元、PD调节等特殊功能模块。根据本系统输入点数及控制要求，中央处理单元可选用CPU224，该CPU板上本身具有10个数字量输入点，6个非隔离数字量输出点，最多能够带8个数字量信号模板。

电源模块将交流电源转换成供CPU，存储器等所有扩展模块使用的直流电源，是整个PLC系统的能源供给中心，它的好坏直接影响到PLC的稳定性和可靠。S7-200属于小型PLC，电源模块与CPU模块封装在一起，通过连接总线为本机和扩展模块提供+5V（DC）电源。同时，还可通过端子向外输出一个+24V（DC）电源，供本机输入点和扩展模块继电器线圈使用。需注意的是，从资料中我们了解到，外部电源不可与S7-200的传感器电源并联使用。否则，交会导致两个电源的竟争而影响它们各自的输出，缩短其使用寿命，使得一个或两个电源同时失效，使PLC系统产生不正确的操作。正确的使用方法是S7-200的传感器电源和外部电源应该在不同的点上提供电源，而两者之间只能有一个会共连接点。

由于根据控制要求所确定的输入输出点分别人二个和九个，由于我们是以一个路口信号单独控制为例，考虑到够用为准。所以我们选择了CPU224这一具有较强控制功能的控制器。

另外，在硬件选型时，不要忘记完成现场测试及软件编程时所需的一些设备。综上，得到系统硬件配置如表1所示：

表1 硬件配置表 名 称 数 量 DC24V电源 1 CPU224 1 PC/PPI编程电缆 STEP7编程软件 1 PC机 1 3 系统I/O分配

分析PLC的输入和输出信号,在满足控制要求的前提下,要尽量减少占用PLC的I/O点。由系统控制要求可见，由控制开关输入的启、停信号是输入信号。由PLC的输出信号控制各指示灯的亮、灭。在交通灯布置图中，南北方向的三色灯共六盏，同颜色的灯在同一时间亮、灭；所以，可将同色灯两两并联，用一个输出信号控制。同理，东西方向的三色灯也依次设计。再加上东西方向左转的三色灯共九盏，所以其占9个输出点。由此可得系统I/O分配如表2所示：

表2 系统I/O分配表

输入/输出 设备/器件名称 I/O地址 输入 校正当前时钟 I0.0

符号名 数据类型 1

SB0 BOOL 程序启停按钮 I0.1 SB1 BOOL

Q1 DINT 输出

东西方向绿灯 Q0.0 东西方向黄灯 Q0.1 东西方向红灯 Q0.2 南北方向绿灯 Q0.3

Q2 DINT Q3 DINT Q4 INT

南北方向黄灯 Q0.4 南北方向红灯 Q0.5

Q5 INT Q6 INT

Q7 INT Q8 INT 东西方向左转弯灯 Q0.6 南北方向左转弯灯 Q0.7 4 软件设计

本控制系统的控制原理是：用一路数字量的不同输入状态来判定是否对时钟进行初始化，用一路数字量的不同输入状态分别用作程序的启动和停止控制，每一方向有红、黄、绿及转弯四种信号灯，分别对应四位数字量输出，两个方向共有8位数定量输出；在某一方向用两个延时脉冲定时器分别控制该方向黄灯闪烁的亮、灭时间，根据道路人车流量多少，分别设置各信号灯亮灭时间的长短，通过6个定时器依次交替工作，就可实现各方向交通信号灯的顺序工作。本文所设计的软件由一个主程序和四个子程序（时钟初始化子程序，晚间时段交通灯控制子程序，正常时段交通灯控制子程序和高峰时段交通灯控制子程序）组成。主程序主要任务包括：读取两个开关状态，根据开关的不同状态做出相应的处理，当开关SB0闭合时则对时钟进行初始化，反之则不对时钟进行初始化；当开关SB1闭合时，则读取时钟值，并做处理，根据处理后的时钟值的大小判定当前时间是属于哪个时间段，并调用相应的交通灯控制子程序，反之，则停止程序的运行主程序流程图如图5所示。晚间时段的控制规律为：两个方向的四个黄灯均按亮0.4秒灭0.6秒的规律闪烁，其余的交通灯全灭程序中将用到两个定时器T37和T38，各定时器的功能如表3所示。正常时段的控制方案结构图如图6所示，程序中将用到8个定时T37-T44，各定时器的功能如表4所示。高峰时段的控制方案结构图如图7所示，程序中将用到8个定时T37-T44，各定时器的功能如表5所示。

该程序实现了信号由东西左转、东西直行、南北直行依次循环变化。其优势思路简单，容易理解，对时钟的校正以及各时段的起始时间和终止时间的修改方便。如路口要求在晚上10：00以后实行各方向黄色信号灯闪烁功能，只需要将实时采集PLC的时钟信号作为一个子程序的跳转条件，再增加一段闪光程序即可。如果需要将几个路口集中到一台PLC控制，根据实际需要的I/O点数，硬件上再增加相应的数字量输出模板即可。需要指出的是，用PLC实现城市道路关通信号控制，最好几个路口共用一套PLC，这样可以大大降低工程成本。

表3 晚间时段各定时器一个循环中的功能明细表 定时器 t0 t1 T2 T37 定时0.4秒 开始定时，黄灯亮 定时到，输出ON且保持；黄灯灭 开始下一次循环的定时 T38 定时1秒 开始定时 继续定时 定时到，输出ON，随即复位开始下一次循环的定时，黄灯亮。

表4 正常时段各定时器一个循环中的功能明细表 定时器 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 T37 定时10秒 开始定时,南北转弯灯、南北红灯、东西红灯亮。定时到，输出ON且保持；南北转弯灯灭，南北绿灯亮，东西红灯继续亮。开始下一个循环定时

ON ON ON ONT38 定时40秒 开始定时 继续定时 定时到，输出ON且保持；南北绿灯灭，南北黄灯闪烁，东西红灯继续亮。T39 定时45秒 开始定时 继续定时 继续定时 定时到，输出ON且保持；南北黄灯灭，东西转弯灯、南北红灯亮，东西红灯继续亮。ON ON 开始下一个循

ON ON ON 开始下一个循环定时 环定时 T40 定时55秒 开始定时 继续定时 继续定时 继续定时 定时到，输出ON且保持；东西转弯、东西红灯灭，东西绿灯亮，南北红灯继续亮。一个循环定时 T41 定时85秒 开始定时 继续定时 继续定时 继续定时 继续定时 定

时

ON 开始下到，输出ON且保持；东西绿灯灭，东西黄灯闪烁，南北红灯继续亮。开始下一个循环定时 T42 定时90秒 开始定时 继续定时 继续定时 继续定时 继续定时 继续定时 定时到，输出ON，随即复位开始下一次循环定时；东西黄灯、南北红灯灭，南北转弯灯、南北红灯、东西红灯亮。

表5 高峰时段各定时器一个循环中的功能明细表 定时器 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 T37 定时10秒 开始定时,南北转弯灯、南北红灯、东西红灯亮。定时到，输出ON且保持；南北转弯灯灭，南北绿灯亮，东西红灯继续亮。开始下一个循环定时

ON ON ON ONT38 定时45秒 开始定时 继续定时 定时到，输出ON且保持；南北绿灯灭，南北黄灯闪烁，东西红灯继续亮。T39 定时50秒 开始定时 继续定时 继续定时 定时到，输出ON且保持；南北

ON ON ON 开始下一个循环定时 黄灯灭，东西转弯灯、南北红灯亮，东西红灯继续亮。ON ON 开始下一个循环定时 T40 定时60秒 开始定时 继续定时 继续定时 继续定时 定时到，输出ON且保T41 定时85秒 开始定时 继续定时 继续定时 继续定时 继续定时 定

时到，输出ON且保持；东西绿灯灭，东西黄灯闪烁，南北红灯继续亮。开始下一个循环定时 T42 定时90秒 开始定时 继续定时 继续定时 继续定时 继续定时 继续定时 定时到，输出ON，随即复位开始下一次循环定时；东西黄灯、南北红灯灭，南北转弯灯、南北红灯、东西红灯亮。持；东西转弯、东西红灯灭，东西绿灯亮，南北红灯继续亮。5 程序编辑

附录 源程序-STL语句 ORGANIZATION_BLOCK 主:OB1 TITLE=程序注解 VAR T:BYTE;//时钟值缓冲区 H:INT;//小时数存储单元 M:INT;//分钟数存储单元 SEC:INT;//秒钟数存储单元

Tim:WORD;//小时数乘100加分钟数乘10加秒钟数所得结果存储单元 END_VAR BEGIN Network 1 // 网络标题 // 网络注解 LD I0.0 CALL SBR0 //开关SB0闭合,调用SBR0(INIT)对时钟进行初始化 Network 2 LDN I0.1 //起动/停止开关SB1断开,则停止程序 STOP Network 3 LD I0.1 TODR LB0 //起动/停止开关SB1闭合,则起动程序,读取时钟 Network 4 LD I0.1 INCB LB0 Network 5 LD I0.1 INCB LB0 Network 6 LD I0.1 INCB LB0 //T加3指向小时存储单元 Network 7 LD I0.1 BTI LB0, LW1 //将小时由字节型转换为整型 Network 8 LD I0.1 MOVW LW1, VW16 *I +100, VW16 //将小时的数值乘以100 Network 9 LD I0.1 INCB LB0 //将T指向分钟存储单元 Network 10 LD I0.1 BTI LB0, LW3 //将分钟由字节型转换为整型 Network 11 LD I0.1 MOVW LW3, VW18 *I +10, VW18 //将分钟的数值乘以10 Network 12 LD I0.1 MOVW VW16, VW20 +I VW18, VW20 //将小时数乘100与分钟数乘10相加 Network 13 LD I0.1 INCB LB0 //将T指向秒钟存储单元 Network 14 LD I0.1 BTI LB0, LW5 //将秒钟由字节型转换为整型 Network 15 LD I0.1 MOVW VW14, LW7 +I LW5, LW7 //将小时数乘100与分钟数乘10相加所得的结果与秒钟数相//加得Tim Network 16 LDW<= LW7, 630序

CALL SBR1 //Tim小于630时,则调用SBR1(SUBE)子程 Network 17 LDW< LW7, 700 CALL SBR2 //Tim大于630小于700时,则调用SBR2(SUBN)子程序 Network 18 总结

通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和PCB连接图，和芯片上的选择。这个方案总共使用了74LS248，CD4510各两个，74LS04，74LS08，74LS20，74LS74，NE555定时器各一个。

2、在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。

3、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

篇2：十字路口交通灯控制设计5则范文

1．PLC控制系统设计的基本内容？本文选择西门子可编程控制器S7-200为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和语句表进行编程，实现了十字路口交通灯控制系统的自动化。

2．试述你设计的十字路口交通灯控制时序关系？信号灯受一个起动开关控制，当起动开关接通时，信号系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当起动开关断开时，所有信号灯都熄灭。

南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，如果同时亮时应关闭信号灯系统，并报警。

南北红灯亮维持30S。在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持25S。到25S时，东西绿灯闪烁，闪烁3S后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2S。到2S时，东西黄灯熄，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。

东西红灯亮维持30S。南北绿灯亮维持25S。然后闪烁3S，熄灭。同时南北黄灯亮，维持2S后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。

周而复始。

3．试述你选择的PLC的型号，它的输入是（1）、输出各是（7），留有多少裕量？一般留40%的.裕量

4．试述在PLC编程中，你是如何实现绿灯闪烁的？需脉冲源（时钟脉冲sm0.5）动作使南北绿灯闪烁，5．PLC控制系统设计的基本原则？ 1最大限度的满足被控制对象的控制要求

2在满足控制要求的前提下。力求使控制系统简单、经济使用和维护方面

3保证控制系统安全可靠

4考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC容量时应留有余量

6．在S7-200系列PLC中，定时器按工作方式分为哪几种类型，你在设计中用了哪几种类型？ 延时接通定时器、延时断开定时器和保持型延时接通定时器（TONR）。我用的是延时接通定时器(TON)、延时断开定时器(TOF)。

7．在S7-200系列PLC中，定时器按工作时基脉冲为哪几种类型，1ms、10ms、100ms三种。你在设计中用了哪几个编号的定时器?T33、T97、T98、T99、T100.其时基脉冲是多少？10MS 8．在S7-200系列PLC中，计数器按工作方式分为哪几种类型？加计数器、减计数器和加/减计数器等不同类型。

9．PLC有哪几种编程语言，请简要说明？

 梯形图（LD） 功能块图（FBD） 顺序功能图（SFC） 结构化文本（ST） 指令表（IL）

10．在十字路口交通灯控制中，你选用的灯具是那种类型，有什么优点？发光二极管.优点：价格便宜、经济实惠且耐用

11．PLC程序设计有哪几种方法？现在常用的是梯形图，除此外还有指令语言(STL)，功能图（SFC)12．PLC有哪三种输出电路，实训室用PLC的输出电路是哪一种？是继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出。实验室常用的是继电器输出

13．PLC控制系统中要用直流电源，现常用的是哪种直流电源？有什么优点？直流24V电源，可以显著地减少来自交流电源的干扰，在交流电源消失时，也能保证PLC的正常工作。14．试述PLC的定义？PLC[可编程控制器] PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程

15．PLC与微机相比，为何有更高的可靠性？

1.可靠性高，抗干扰能力强 2.通用性强、控制程序可变 3.使用方便

16．在PLC编程中，你用了哪几个特殊功能继电器，请说明？sm0.0：始终接通；

sm0.1：首次扫描为1，以后为0，常用来对程序进行初始化；

sm0.2：当机器执行数学运算的结果为负时，该位被置1； sm0.3：开机后进入run方式，该位被置1一个扫描周期； sm0.4：该位提供一个周期为1分钟的时钟脉冲，30秒为1，30秒为0；

sm0.5：该位提供一个周期为1秒钟的时钟脉冲，0.5秒为1，0.5秒为0；

sm0.6：该位为扫描时钟脉冲，本次扫描为1，下次扫描为0；

篇3：十字路口交通灯控制设计5则范文

随着人们生活水平的不断提高, 人们参加社会活动日益频繁, 机动车辆迅速增多, 交通在人们的日常生活中占据重要作用, 安装在各交通要道上的红绿灯是疏导交通车辆的最佳手段。本文用西门子S7-200PLC对某城市交通灯状态显示系统编程, 设计十字路口可能出现的各种状况的控制系统。

1 交通灯三种模式的PLC程序设计

通过考察, 根据某城市众多的十字路口交通情况, 分别设计三种不同的自动控制系统模式。模式一:交通灯布置如图1 (a) 所示。

(1) 控制要求:自动开关合上后, 东西方向绿灯亮20秒后熄灭, 红灯亮20秒后绿灯亮……循环;对应东西方向绿灯亮时, 南北方向红灯亮20秒后熄灭, 接着绿灯亮20秒后熄灭, 红灯又亮……循环。当断开自动开关时, 交通信号灯立刻停止工作。此种模式较简单, 用于人、车流量较少的十字路口, 目前已少用。 (2) 分析控制要求, 进行I/O点分配, 并画出PLC外部接线图 (只有一个输入和两个输出点, 接线图略) 。 (3) 程序设计:用顺序控制指令设计功能流程图如图2所示;根据功能图设计PLC梯形图程序如图3所示。

模式二:交通灯布置如图1 (b) 所示。 (1) 控制要求:接通起动按钮后, 信号灯开始工作, 东西方向红灯、南北绿灯同时亮;南北绿灯亮25s后, 闪烁3s, 接着南北黄灯亮, 2s后南北红灯亮, 30s后南北向绿灯又亮……如此不断循环, 直至停止工作。东西方向红灯亮30s后, 东西向绿灯亮, 25s后东西向绿灯闪烁3s, 接着东西向黄灯亮, 2s后东西方红灯又亮……如此不断循环, 直至停止工作。 (2) 根据控制要求, 进行I/O点分配如表1所示;画出PLC外部接线图 (见图4所示) 。

[说明]表1中, 东西两盏红灯HL1、东西两盏绿灯HL2、东西两盏黄灯HL3、南北两盏绿灯HL4、南北两盏黄灯HL5、南北两盏红灯HL6分别并联后共用一个输出点, 选用CPU222即可。

(3) 程序设计:设计顺序控制功能图如图5所示, 编写PLC梯形图程序如图6所示。

模式三:交通灯布置如图1 (c) 所示。 (1) 控制要求:接通起动按钮后, 信号灯开始工作, 东西方向红灯、南北直行绿灯同时亮;图5模式二PLC功能图南北绿灯亮30s后, 黄灯亮, 2s后南北红灯亮30s, 南北红灯亮的同时南北左转绿灯亮, 30s后南北黄灯亮2s, 接着南北左转红灯亮, 此时东西方向直行绿灯亮, 情况与南北方向相同, 不断循环, 直至停止工作。南北方向和东西方向均设有左转信号灯, 各信号灯工作情况见表2所示。

(2) I/O分配见表3;I/O接线图与模式二相似, 此处略。

(3) 程序设计:设计顺序功能图如图7所示, PLC梯形图程序与模式二相似, 此略。

2 运行与调试程序

根据不同的控制模式, 将编写的程序输入PLC后, 分别进行测试工作。由于在程序设计过程中, 难免会有疏漏, 因此在将PLC连接到现场设备上之前, 必须进行软件测试, 以排除程序中的错误, 同时也为整体调试打好基础, 缩短整体调试的周期。下面以模式二为例说明测试步骤。

(1) 将设计好的梯形图程序 (图6所示) 输入到计算机。 (2) 按图4所示I/O接线图连接好PLC的输入与输出端, 将PLC与计算机连接好。 (3) 对程序进行调试运行。合上电源开关, 按下启动按钮SB1, 观察HL1-HL6的指示状态。将S打开, 按下启动按钮SB1, 观察HL1-HL6的指示状态。按下停止按钮, 再观察HL1-HL6的指示状态。程序运行时, 测试到各信号灯显示状态如图8所示, 完全符合控制要求。其他测试情况也完全符合要求, 此略。

3 结语

从以上三种模式的设计可知, 由于PLC是用存储逻辑代替接线逻辑, 大大减少了控制设备外部的接线, 使控制系统设计及建造的周期大大缩短, 同时日常维护也变得容易起来, 更重要的是, 改变控制要求时, 只需改变PLC相应部分程序就可实现调节过程简单易控制。测试结果证明, 用PLC设计的交通灯自动控制系统设计合理, 性能稳定, 工作可靠, 可用于交通灯的现场控制。

摘要：本文采用西门子S7-200PLC实现对某城市十字路口交通灯三种控制方式的设计, 在实验的基础上验证了方案的可行性。测试结果表明, PLC控制系统运行稳定, 定位精确, 具有较高的应用价值。

关键词：PLC,交通灯,控制系统,程序设计

参考文献

[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京航空航天大学出版, 2008, 2 (2) .

[2]周波, 胡修玉.可编程序控制器原理与应用[M].北京:国防工业出版社, 2008 (2) .

篇4：十字路口交通灯控制设计5则范文

关键词： PLC-200；交通信号灯控制系统；梯形图

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、车通流，尽可能的减少相互干扰，从而提高路口的通行能力，保障路口的畅通和安全。因此，研究和设计交通信号灯控制系统具有很重要的现实意义。本设计采用PLC控制器实现交通信号灯系统的控制。

交通信号灯控制系统的设计包括：明确被控对象并分析被控制对象提出控制要求，找出控制规律；选择控制方案，选择PLC及输入／输出设备；分配输入/输出地址、设计PLC外围硬件线路；程序设计；系统的调试与运行。下面我们就从这几个方面来分别进行设计。

一、分析被控对象提出控制要求

十字路口交通灯控制系统就是在十字路口的东、西、南、北四个方向各装一组红、绿、黄灯。让红、绿、黄灯按照一定的时序轮流发亮。

1、控制对象

控制对象为东南西北四个方向的六组红、绿、黄信号灯即东西方向绿灯、东西方向黄灯、东西方向红灯、南北方向绿灯、南北方向黄灯、南北方向红灯各2盏。

2、控制要求

信号灯的动作受总开关总体控制。总开关闭合，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环动作；总开关断开，所有信号灯熄灭，系统停止工作。具体控制要求如下：

（1） 接通起动按钮，信号灯开始工作，南北红灯，东西绿灯同时亮。

（2） 东西绿灯亮55秒后，东西绿灯闪烁3次（1秒/次），接着东西黄灯亮。2秒后，东西红灯亮。60秒后，东西绿灯又亮……。如此循环，直到停止工作。

（3） 南北红灯亮60秒后，南北绿灯亮。55秒后，南北绿灯闪烁3次（1秒/次），接着南北黄灯亮。2秒后，南北红灯又亮……。如此循环，直到停止工作

（4） 按停止按钮后，所有交通信号灯控制系统停止工作，所有信号灯均熄灭。

3、控制规律

十字路口交通信号灯控制系统的控制规律用时序图表示如下：

二、交通信号灯控制系统方案设计

（一）交通信号灯控制系统方案的选择

交通灯信号灯控制系统，可由多种电路来完成，因此交通信号灯控制系统的设计方案有很多，我们这里提供二种方案供选择：

方案一：由普通的数字电路集成芯片组成 。这种方案的特点是：硬件设计思路简单，但用元器件多，电路比较复杂，焊接调试容易出错，而且不利于智能控制，调时电路复杂。

方案二：用PLC来实现控制。这种方案的特点是：可靠性强，控制功能强，编程方便，易于使用，能用于恶劣的环境，抗干扰性能力强，具有各种接口，与外部设备连接非常方便，采用积木式结构或模块式结构，扩展灵活方便，维修方便，能随时对程序进行在线修改，不用修改硬件线路，适应性强，灵活方便。

由于交通灯都是安装在嘈杂的交通路口，故其工作的稳定性、可靠性与抗干扰的能力要求均较高，同时考虑发展，要求控制系统能灵活方便的升级。因此本设计中选择第二种方案。

（二）交通信号灯控制系统总体设计

交通信号灯控制系统以PLC为核心，在其输入端接入控制系统启动和停止的两个控制按钮，输出端分别接入东西绿灯、东西黄灯、东西红灯、南北绿灯、南北黄灯、南北红灯用于车辆的通行指示。运用八个定时器进行定时控制，两个计数器进行绿灯闪烁次数的控制，其中两个定时器分别与两个计数器构成振荡电路进行绿灯闪烁的控制。一个输助继电器用于系统工作的控制。

三、PLC及输入／输出设备的选择

1、PLC的选择

西门子S7-200是西门子SIMATIC PLC家族中的最小成员，体积小，配置灵活，内置功能强大，广泛用于各行各业；西门子S7-200PLC CPU222具有180mA输出，具有8个输入点和6个输出点，4个调整高速计数器，用户程序存储容量在4KB左右。本设计控制系统控制要求相对较简单，属于小型控制系统，从输入输出点数来考虑，则需要2个输入点和6个输出点，因此本设计采用S7-200PLC CPU222为系统控制器。

2、输入、输出设备的选择

根据经验，根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时，应再增加10%～20%的备用量，以便随时增加控制功能。本设计中，采用了2个控制按钮进行交通灯控制系统的启动和停止控制，考虑20%的备用量，选择具有3个以上的输入点即可，输出量需要控制东西绿灯、东西黄灯、东西红灯、南北绿灯、南北黄灯、南北红灯6组共12盏交通灯的点亮、熄灭，所以至少需要6个输出点，而S7-200 CPU222型的PLC具有8个基本输入点，6个基本输出点，满足设计要求。

三、分配输入/输出地址

根据控制要求，本系统使用了两个控制按钮，一个是用于启动系统的启动按钮SB1，一个系统是用于停止系统的停止按钮SB2，需要接两个输入点，因此将控制按钮SB1、SB2分别接输入点I0.0和I0.1。本系统的控制对象为6组信号灯，需要6个输出点，将信号灯HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6分别接输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5。PLC-200 CPU222的输入输出地址分配详见下表。

输入输出地址分配表

四、PLC外围硬件线路的设计

根据设计要求，本文采用西门子S7-200 CPU222 型PLC 控制器。SB1、SB2 为系统总开关，总开关SB1 接入输入继电器I0.0 端，SB2接入输入继电器I0.1，输入继电器采用PLC内部24V的直流电源供电。东西方向的绿灯接入输出继电器Q0.0 端，东西方向黄灯接入输出继电器Q0.1 端，东西方向的红灯接入输出继电器Q0.2 端，南北方向绿灯接入输出继电器Q0.3端，南北方向黄灯接入输出继电器Q0.4 端，南北方向红灯接入输出继电器Q0.5 端，输出端电源与输出公共端1L、2L 相连，PLC的输出继电器采用外接220V的交流电源供电，该系统的输入、输出接线如图3 所示。

五、程序设计

(一)梯形图设计

根据控制要求,设计梯形图如下:

(二)指令设计

根据梯形图写出指令（略）

六、安装配线

本设计中，遵循PLC的安装与配线原则，严格按照图3进行安装配线。接线时，注意PLC端子接线要用别径压端子连接。通电试车前，要复验一下接线是否正确，并测试绝缘电阻是否符合要求。

七、系统的调试与运行

1、在断电的状态下，用PC/PPI电缆连接好计算机与PLC

2、打开PLC的前盖，将运行模式选择开关拨到STOP位置，此时PLC处于停止状态。或者用鼠标单击工具栏中的“STOP” 按钮，进行程序编写。

3、在作为编程器的PC上，运行STEP7Micro/WIN32编程软件。

4、设置通信参数。

5、编写控制程序。用鼠标单击工具栏中的“编译”按钮或“全部编译”按钮来编译输入的程序。下传程序文件到PLC。

6、将运行模式选择开关拨到RUN位置，或者用鼠标单击工具栏的“RUN（运行）”按钮使PLC进入运行方式。按`SB1键起动模拟操作。观察交通信号灯控制是否正常。

本设计在硬件电路的设计上采用了较多的定时器实现延时和状态转换，同时还利用定时器与计数器构成振荡器实现信号灯的闪烁，另外还采用了自锁电路等；在软件设计上采用了梯形图语言来设计，设计思路清晰，语言简单，逻辑性强，易于理解等；本设计系统经调试，结果符合要求，在现实中有一定的推广价值，符合设计要求。

采用PLC设计十字路口交通信号灯控制系统的方法还有很多，设计思路、硬件电路及软件的设计也可能各不相同，但只要能实现所需的控制功能，同时考虑实用性、经济性，以获得最佳性价比为目标。

参考文献

[1] 袁任光。可编程序控制器选用与系统设计实例[J].机械工业出版社,2010,1:166-169

[2] 赵光. 西门子S7-200系列PLC应用实例详解[M].北京:化学工业出版社,2010。4：7-10

[3] 张力胜.PLC 控制十字交通灯的设计[J].矿业科学技术,2005,2:4-6

篇5：智能交通路口控制器的设计

智能交通控制器需要执行繁重的通讯和算法处理，对处理器的通讯和运算速度有很高的要求，摩托罗拉公司的MPC8245能够满足这些要求。MPC8245具有强大的通讯和运算能力[5]，可以通过TI16C554等串口芯片扩展多个RS232串口，和多个外设通过串口进行通讯?鸦可以连接多达4个PCI设备，还可以通过以太网或者电话线进行网络通讯。由于MPC8245可以运行在300MHz，因此可以满足很多智能交通算法的需求。

智能交通控制器硬件框图如图2所示，MPC8245扩展了32MSDRAM和4MFLASH存储器，其中，4MFLASH用来存储Linux内核和应用程序,32M的SDRAM在系统运行的时候存储Linux的内核和应用程序。违章抓拍控制器通过PCI总线接口芯片PLX9030接入MPC8245，系统可以兼容各种不同的违章抓拍控制器，通过编写不同的驱动程序来实现。以太网控制器通过以太网接口芯片CS8900A接入MPC8245，可以接入Internet，加入光线接口就可以实现光纤通讯。通过MPC8245的UART口扩展了一片16C554，扩展出了四个串口，分别接入液晶控制器、交通灯控制器、交通指示牌控制器和传感器。液晶控制器用来设定或者修改智能路口控制器控制参数，而且还可以通过手动直接控制交通灯。交通灯的控制是直接控制交通灯，接收来自MPC8245的参数设定，比如路口数、红绿灯时间等，并控制交通灯。交通指示牌是用来提供交通信息的大屏幕，MPC8245接收来自控制中心的交通信息，并将这些信息送到交通指示牌控制器，显示在大屏幕上，用来疏导交通。检测设备在目前交通控制中的作用越来越重要，各种检测设备不但种类繁多，而且新产品不断涌现，因此TCS-0602预留了包括串口在内的多种接口方式。

篇6：十字路口交通灯控制设计5则范文

关键词：图论,四色原理,着色

图是一种常见的数据结构[1]。图论问题中的四色原理猜想最早是在1852年由毕业于伦敦大学的Francis Guthrie发现提出的[2]，运用四色原理着色是常见的将问题化繁为简的方法。

通常，十字路口只需设置红黄绿三种颜色的交通信号灯便可保持正常的交通秩序，而在车流量较大的多岔路口则需设多种颜色的交通灯才能既使车辆相互之间不碰撞，又能达到车辆的最大流通。

汪学典将十字路口交通信号灯控制系统看作典型的米莱型时序逻辑电路，用时序PLA实现了该系统[4];雷新军与王耀青采用了以8051为内核的单片机芯片作为核心控制器，以嵌入式操作系统RTX51为软件开发平台，通过控制城市路口十字路口的交通信号灯来指挥交通的方法[5];耿文波和黄伟基于EWB实现交通信号灯控制系统的设计与仿真[6];但是他们并没有提出具体的交通信号灯设置问题的解决方案。本文将讨论把四色原理运用到三岔路口交通信号灯的设置问题上，运用Welch Powell法对图进行着色，即可算出信号灯的所有颜色。提出自己的算法，并将此算法推广至四岔路口五岔路口至多岔路口交通信号灯的设置问题上，最后讨论了此种算法的优点与不足。

1图论的基础理论

定义1.1图G的正常着色(简称着色)是指对它的每一个结点指定一种颜色，使得没有两个邻接的结点有同一种颜色。如果图G在着色时用了n种颜色，称为G为n-色的。

定义1.2对于图G着色时需要的最少颜色数称为G的着色数，记作x(G)。

韦尔奇·鲍威尔法(Welch Powell)着色法：

1)将图中的顶点按照度数的递减次序进行排列。(这些排列可能不是唯一的，因为有些点又相同的度数。这时进行实地考察，按车流量排序。)

2)用第一种颜色对第一个点着色，并且按排列次序，对与前面着色点不邻接的每一个点着相同的颜色。

3)用第二种颜色对尚未着色的点重复b)，用第三种颜色继续这种做法，直到所有的点全部着上颜色为止。

定义1.3对于n个结点的完全图Kn，有x(Kn)=n。

定义1.4四色原理：任一平面G最多是4-色的[2]。G=(V,E)，

定义1.5图G的着色2当且仅当G是一个非空二分图。

2由上导出的交通信号灯的设置

2.1三岔路口

1)图1是一个三岔路口，在路的中间有L1,L2，...，L6六个交通信号灯，图中箭头方向表示每条路上的车流方向，交叉和箭头并行表明两条道路不能同时通车，否则会发生交通事故。当且仅当某个方向上的交通灯变为绿色时，此方向上的车辆才能通行。问怎样变换交通灯的颜色才能使此路口的车都能安全通过又能达到路口的最大流通。

2)解决方法：在“图”中，用一个顶点表示一条通路，两条通路之间相互矛盾的关系用两个顶点之间的连线表示，即若两条通路之间不能同时通车，则两个顶点之间连一条线。因此设置交通灯的问题就转化为对图中顶点的着色问题，要求对图上的每个顶点染一种颜色，并且要求有线相连的两个顶点不能具有相同染色，而总的颜色种类应尽可能地少。由定义1.4中四色原理可知，所使用的最大颜色数为4。

按韦尔奇·鲍威尔法(Welch Powell)法对图中顶点着色。由于对顶点的着色顺序不唯一，所得的着色结果也不唯一，图2所示仅为其中的一种着色结果，当结点的度数相同时，按结点顺序由小到大进行着色。

1号灯亮时，只有L1、L2、L6三个方向上的车能通过;

2号灯亮时，只有L4、L5两个方向上的车能通过;

3号灯亮时，只有L3方向上的车能通过。

2.2四岔路口

1)图3是一个四岔路口，在路的中间有L1,L2，...，L9九个交通信号灯，图中箭头方向表示每条路上的车流方向，交叉和箭头并行表明两条道路不能同时通车，否则会发生交通事故。当且仅当某个方向上的交通灯变为绿色时，此方向上的车辆才能通行。问怎样变换交通灯的颜色才能使此路口的车都能安全通过又能达到路口的最大流通。

2)解决方法：

分析方法与三岔路口的情况相同，所得的着色结果如图4所示。

1号灯亮时，只有L1、L2、L3三个方向上的车能同时通过;

2号灯亮时，只有L4、L5、L9三个方向的车能同时通过;

3号灯亮时，只有L6、L7两个方向上的灯能同时通过;

4号灯亮时，只有L8方向上的车能通过。

2.3五岔路口

1)图5是一个三岔路口，在路的中间有L1,L2，...，L10十个交通信号灯，图中箭头方向表示每条路上的车流方向，交叉和箭头并行表明两条道路不能同时通车，否则会发生交通事故。当且仅当某个方向上的交通灯变为绿色时，此方向上的车辆才能通行。问怎样变换交通灯的颜色才能使此路口的车都能安全通过又能达到路口的最大流通。

2)解决方法：

分析方法与三岔路口的情况相同，所得的着色结果如图6所示。

1号灯亮时，只有L5、L9、L10三个方向上的车能同时通过;

2号灯亮时，只有L3、L4两个方向的车能同时通过;

3号灯亮时，只有L1、L2两个方向上的灯能同时通过;

4号灯亮时，只有L6、L7、L8三个方向上的车能同时通过。

3推广到多岔路口交通信号灯的设置

当碰到多岔路口情况时，按如下算法解决问题：

1)画出此多岔路口的车流量抽象图;

2)计算出每条路与其它路交叉的数与驶向同一个方向的路的总数;

3)将每个方向设置成一个结点，把不能同时通车的两个结点间连线;

4)按韦尔奇.鲍威尔法(Welch Powell)对图中的结点着色;

5)着相同颜色的结点即能同时通车的道路。

用韦尔奇·鲍威尔法(Welch Powell)法对图着色，所用的最大着色数也为4，这与四色原理恰好吻合。

4对此算法的评价

算法优点：1)此种算法创新性强;2)算法简单，方法可行。

算法不足：1)人们对于颜色的敏感度不同，其中红、黄、绿三种最能引起人的注意力，很难再找到第四种颜色作为交通信号灯的颜色;2)大城市中路口多时，需要在每个路口都设置一个交通灯，这样会增加人们的等待时间。

5结束语

将图论的着色问题用于交通信号灯的设置上，不仅为交通信号灯的设置提出了一种新的解决方案，同时也大大简化了设置的方法。该文以三岔路口为切入点，提出了新的交通信号灯设置算法，用同样的方法解决了四岔路口与五岔路口的信号灯设置问题，并推广到多岔路口问题上。此算法简单，理论性强，然而也有弊端。实际生活中，在城市规划问题上，一般避免出现多岔路口的情况，而通过增加立交桥、地铁的方法来缓解城市因车流量大而引起的交通拥堵情况。

参考文献

[1]严蔚敏,吴伟民.数据结构(C语言版)[M].北京:清华大学出版社,2008.

[2]Gray Chartrand,Ping Zhang.Introduction to Graph Theory[M].美国:McGraw-Hill Companies,Inc.2005.

[3]http://www.bjkp.gov.cn/bjkpzc/kxcl/wk/qnkxjkpwk/gc/9324.shtml.

[4]汪学典.十字路口交通信号灯控制系统[J].武汉化工学院学报,1996,18(3):47-50.

[5]雷新军,王耀青.基于MCU和嵌入式操作系统的交通信号灯控制系统[J].河南科学,2009,27(6):714-717.