目录
目 录
摘 要 .................................................................................................................................................. I Abstract ................................................................................................................................................ II 目 录 ................................................................................................................................................ III 1 绪论 .................................................................................................................................................. 1
1.1本设计的目的及意义 ............................................................................................................. 1 1.2国内外发展研究现状 ............................................................................................................. 1
1.2.1国外发展现状 .............................................................................................................. 1 1.2.2国内发展现状 .............................................................................................................. 2 1.3本设计的主要内容 ................................................................................................................. 2 1.4本章小结 ................................................................................................................................ 3 2系统方案设计 ................................................................................................................................... 4
2.1 系统性能分析........................................................................................................................ 4 2.2 控制方案分析 ...................................................................................................................... 4 2.3 PLC选型分析......................................................................................................................... 5 3硬件设计 ........................................................................................................................................... 6
3.1PLC简介 .................................................................................................................................. 6
3.1.1PLC定义及硬件结构 .................................................................................................... 6 3.1.2PLC的主要功能及特点 ................................................................................................ 7 3.1.3PLC编程语言 ................................................................................................................ 9 3.2交通灯控制分析................................................................................................................... 10 3.3PLC I/O分配 ........................................................................................................................ 10 3.4PLC接线图 ............................................................................................................................ 11 4 软件设计 ........................................................................................................................................ 12
4.1PLC控制时序图..................................................................................................................... 12 4.2主程序的设计....................................................................................................................... 12 4.3子程序的设计....................................................................................................................... 13
4.3.1南北红、黄、绿灯的控制 ........................................................................................ 14 4.3.2东西红、黄、绿灯的控制 ........................................................................................ 16
5 交通灯的组态设计 ........................................................................................................................ 23
5.1 组态王简介 ......................................................................................................................... 23
5.1.1组态王的概述 ............................................................................................................ 23 5.1.2组态王的结构 ............................................................................................................ 23 5.2组态设计 .............................................................................................................................. 24 结 论 ............................................................................................................................................ 33 致 谢 ............................................................................................................................................ 35 参考文献 ............................................................................................................................................ 37 附录 程序 .......................................................................................................................................... 39
III
榆林学院本科毕业设计（论文）
1 绪论
1.1本设计的目的及意义
近年来，我国许多城市的交通压力都伴随着流动人口的急剧增加而增加。经济的快速发展，一些红绿灯路口不合理的工作时间，交通违章记录不准确，因此，为了提高工作效率，改善现有的交通系统，加强对路口信号控制是非常重要的。在此背景下，结合城市道路交通国内的实际情况来看，开发真正适合我们自己的智能控制系统，已成为一项重要任务。设计一个十字路口的交通灯控制电路，设计红色，黄色，绿色交通信号灯，其中红色光，表示该道路禁止通行;黄灯表示车辆等待，绿灯表示道路允许通行。该电路自动控制两个红色，黄色和绿色交通灯的状态转换。红绿灯十字路口易于使用相应的系统配置简单的编程与友好的用户界面接入设备的设计要求，应用程序库，以加速编程和调试的速度。在另一方面，这个时候学会了设计PLC控制扩展I / O接口的方法，学习使用软件组态王，并进一步学习编程PLC-200，以及学习实施模拟交通灯的控制。
在日常生活中，利用交通信号灯可以有效清晰的管理道路交通，提高道路通行能力，对减少交通事故有着显著的效果。交通灯控制系统由PLC控制，监控仿真组态王两部分组成，继而实现交通灯的基本功能，使交通实现有效控制。为了保障通过路口的行人安全，以及车辆交通秩序化，规范化，有必要使设计的红绿灯更人性化，更标准化，保障行人和车辆的安全通行。通过设计红绿灯电路程序，掌握PLC编程软件和仿真软件组态王的应用，并达到基本电路可以自行设计的目的。
1.2国内外发展研究现状
1.2.1国外发展现状
早在19世纪，英国就诞生了第一个交通信号灯，由于其使用的是煤气交通信号灯，并在随后的使用中发生爆炸，造成交通信号灯几乎近半个世纪消失。 直到20世纪初，美国的克利夫兰市才再次出现了交通灯，但此时已经改成了电力信号灯。1926年英国出现了使用自动化的控制器来控制的交通灯，这是城市交通自动控制的开始。
20世纪初，美国首先使用车辆感应式信号控制器，车辆传感器控制器的特征是，它可以根据交通流量来调整绿灯时间的长度，使得绿灯时间更有效地利用，
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基于PLC与组态王的交通灯控制系统设计
减少车辆在路口的等待时间，比定时控制具有更大的灵活性。
目前城市道路交通信号控制系统最具代表性的有英国的TRANSYT和SCOOTS交通控制系统以及澳大利亚的SCATS系统。信号灯在发展过程中，自适应理论备受各研究机构欢迎。比如上面提到的SCOOTS和SCATS系统。近年来，国外依旧偏向于用自适应理论研究交通控制系统，特别是美国的十几所大学和研究机构正在开发自适应交通信号控制系统的理论，例如美国亚利桑那大学研发的RHODES。
1.2.2国内发展现状
我国在交通灯的研发领域起步较晚，由于我国人口众多，随着社会的发展，交通问题越发严重，这使得我国对交通的需求急剧增加。城市交通是一个高度集成和复杂的问题，必须在依据城市道路实际情况下进而多方面的去解决。由于中国经济和社会的快速发展使得对道路交通效率而安全的要求越发严格。
当前国内的交通灯设计呈现多元化，有单片机控制交通灯的控制系统；有应用CPLD设计的交通灯控制系统；有应用PLC设计的交通灯控制系统。国内交通信号灯基本位于车辆相对密集的十字路口，并设置红，绿，黄三种颜色的指示灯指示，再加上一个倒数计时器来控制车辆的行驶。这样的设计对于大多数的道路交通都能起到很好的车辆分流作用，但由于实际中出现各种突发事件，与各种外在因素的存在，这种设计仍然存在着很大的弊端，例如不能根据道路的车流量来及时的改变放行时间，进而影响了交通效率。
1.3本设计的主要内容
在生产控制系统自动化领域中PLC具有可靠、稳定、抗干扰能力强的特性，如今PLC的应用也更加广泛。在PLC控制器设计主要是利用内部定时器和外围电路相结合，来实现控制十字路口红绿灯。通过主电路，控制电路，梯形图设计，仿真和在线监控组态王实现了系统的硬件和软件的设计和人机交互。
摸拟的十字路口交通灯组态图，用一个开关控制交通灯的运行与停止，当开关为开时，信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯控制系统开始工作，且先南北绿灯亮，东西红灯亮。南北绿灯亮12秒，同时东西红灯亮12秒，则南北方向的车辆运行，东西方向的车辆停止运行，之后南北方向绿灯闪烁3秒，此时东西方向仍然红灯；然后南北方向黄灯亮3秒，之后东西绿灯亮12秒，同时南北红灯亮12秒，则东西方向的车辆运行，南北方向的车辆停止运行，之后东西方向绿灯闪烁3秒，此时南北方向仍然红灯；然后东西黄灯亮3秒，再回到南北绿灯、东西红灯的状态，循环下去。另外，此设计中在遇到特殊情况时加上
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