十字路口交通灯控制系统.doc

目录
课程设计任务书………………………………1
总体设计………………………………………2
硬件系统设计…………………………………6
程序设计………………………………………8
程序调试及结果分析…………………………12
总结……………………………………………15
参考文献………………………………………16
2总体设计

城市交通信号控制是通过对交通流的调节、警告和诱导以达到改善人和货物的安全运输,提高运营效率。其目标在于改善交通流的质量,更好地利用现有运输能力,提高交通流的安全性、快速性和舒适性。目前,就我国大多数城市而言,已经建立了多种交通信号控制系统,与此同时,其中利用定时控制的比例较大。
20世纪20年代,人们把各种继电器、定时器、接触器以及触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统,控制各种机械设备,这是传统的继电器控制系统。随着工业的发展,设备和生产过程越来越复杂。对于复杂的系统继电器控制系统存在两个缺点:一个是可靠性差,另一个是灵活性差。
因此,在实现十字路口交通灯控制的时候我们将目光转向了更为有效的控制装置——PLC。
可编程控制器简称——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。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。
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信号灯进行精确控制。目前大多品牌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。
鉴于设备的限制,我们选择PLC中的S7-200来实现这一功能。

当启动按钮按下后,南北主干道处于红灯状态,东西道路处于绿灯可通行状态。
期间,南北红灯持续25S,我们使用定时器T39来实现,T39定时完成以后,T40开始定时30S,用于东西红灯的定时。这样,整个控制系统一个周期55S。南北亮红灯的同时,东西亮绿灯,持续20S,利用定时器T41实现,随后,东西绿灯闪烁3S,用定时器T42实现。闪烁完成后,东西黄灯亮2S,利用定时器T43实现功能。
在南北红灯定时完成后,南北绿灯定时25S,用定时器T44完成,然后是3S的绿灯闪烁电路,用定时器T45实现,闪烁定时到了以后,南北黄灯进行2S的定时,用定时器T46实现。
至此,控制系统的定时已经完成。在设计过程中,考虑到安全因素,我们加入报警系统,即出现东西、南北同时绿灯或者同时黄灯或者同时红灯时,报警灯亮,工作人员断开启动按钮,进行维修和调试。
经过分析,十字路口交通灯在工作过程的一个周期过程中,将会出现以下6种状态:
南北红灯亮,东西绿灯持续亮;
南北红灯亮,东西绿灯闪烁;
南北红灯亮,东西黄灯亮;
南北绿灯亮,东西红灯亮;
南北绿灯闪烁,东西红灯亮;
南北黄灯亮,东西红灯亮。
另外,若出现同色灯同时亮的情况,报警灯亮。


南北绿灯闪烁
南北绿灯亮
东西黄灯亮
东西红灯亮
东西绿灯闪烁
启动
南北红灯亮
东西绿灯亮
25S
20S
3S
南北黄灯亮
25S
2S
3S
2S
30S
南北黄灯亮


东西黄
东西红
南北绿
南北
黄
20S
3S
2S
25S
3S
2S
30S
20S
3S
2S
ON
OFF
十字路口交通灯时序图
25S
南北红
启动
东西绿
3硬件系统设计

从上面的分析可以知道,系统共有开关量输入点1个,开关量输出点7个,如果选用CPU222 / PLC,也需要扩展单元 PLC,参照西门子S7-200系列特性(见附录),选用主机为CPU224(14 输入/10继电器输出)。
S7-200 CPU 主要技术指标

1ms: T32,T96
10ms: T33~T36, T97~T100
100ms: T37~T63, T101~T255

地址
外部设备

启动/停止按钮

南北主干道红灯

东西红灯

南北主干道绿灯

东西绿灯

南北主干道黄灯

东西黄灯

报警灯

SD