红绿灯PLC编程设计报告

绪论

绪论

随着社会经济和城市交通的快速发展，城市规模的不断扩大，交通日益繁忙，红绿灯已经成为疏导交通最常见和最有效的手段。

红绿灯采用红、黄、绿三种颜色组成。绿灯是通行信号，面对绿灯车辆可以直行，左右转弯；红灯是禁止通行信号，面对红灯车辆必须停止前进；黄灯是等待信号，面对黄灯车辆不能越过停车线，等待信号指示。

城市红绿灯一般采用可编程控制器，其中采用PLC程序控制的在实际使用中占有很大的比例。信号一般采用三种控制形式。第一种为传统红绿灯，即在红绿灯之间转换，绿灯变红灯时加黄灯来缓冲；第二种是在传统红绿灯基础上加上绿灯闪烁（以下简称绿闪）功能，即在绿灯将要结束之际加上闪烁，其目的是提醒车辆，并保留黄灯缓冲时间；第三种是数字显示红绿灯，这是目前大城市所用最多的红绿灯，这种是在第二种红绿灯基础上加左右转弯和倒计时显示。

另外人行道的红绿灯对行人和车辆起到秩序化的放行和安全交通的交通设备。人行道上的红绿灯也与马路上的红绿灯大同小异，设计方法也基本相同。

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第一章设计方案

1.1 设计基础

此次PLC编程方法均与以S7-200作为背景机。

1.2 方案选择

这次给的方案有三种，一种是传统红绿灯，即绿灯切换到红灯之前用黄灯缓冲，而红灯到绿灯没有黄灯缓冲，这种红绿灯没有人行道上的红绿灯；第二种是普通红绿灯，就是在传统红绿灯基础上加上人行道红绿灯，人行道上只有红、绿两种灯；第三种是大型红绿灯，这种红绿灯是在普通红绿灯基础上加左右转弯和倒计时显示。下面就来介绍这三种红绿灯：方案一传统红绿灯

十字路口每个方向各有一组红绿灯，共四组。这种红绿灯控制简单方便。但是缺点是只适合小型城市或者没有行人过马路和马路两边架设天桥的十字路口。现今已经无法满足较大城市的交通需求，很容易出现交通堵塞现象。

当启动PLC时，南北方向绿灯亮25s，同时东西方向红灯亮30s ；25s后南北方向绿灯闪烁3次（用时3s）后，改为黄灯，之后南北红灯并维持30s；此时东西方向由红灯变为绿灯亮25s，然后绿灯闪烁3次（用时3s）后转为黄灯亮2s，如此一直循环。如图：

传统红绿灯平面示意图

方案二普通实用型红绿灯

十字路口每个方向各有一组红绿灯，共四组；在每个路口加上人行道，人行道左右方向上各有一组红绿灯，共八组。这种红绿灯以控制简单实用方便，普遍运用在我们生活中。缺点是此种红绿灯不适合用在大型的交通枢纽上，因为它不能承受大流量的车辆通行。下面就来介绍这种红绿灯的设计。

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当启动PLC时，南北方向绿灯亮25s，人行道南北方向亮红灯30s ，同时马路东西方向红灯亮30s人行道东西亮绿灯27s后闪烁3次（频率1s/次）；25s后马路南北方向绿灯闪烁3次（频率1s/次）后，改为黄灯亮2s，之后马路南北红灯亮并维持30s，这时人行道南北方向亮绿灯27s后闪烁3次（频率1s/次）；此时马路东西方向由红灯变为绿灯亮25s，人行道由绿灯变为红灯亮30s；然后绿灯闪烁3次（频率1s/次）后转为黄灯亮2s。如此一直循环。下面是示意图：

普通实用型红绿灯平面示意图

方案三大型红绿灯

十字路口每个方向各有一组左右转弯直行红绿灯，一共四组；人行道东南西北方向上各有一组红绿灯，共八组。这种红绿灯是针对现今大城市交通而设计的，车道上设计了左转、直行、右转三组信号灯。它相对前两种红绿灯有了很大的变化，系统也复杂很多。各组灯之间的关系也比较复杂；但是这种红绿灯面对大量的行人和车辆也可以进行秩序化的放行。下面就来介绍这种红绿灯：

注：先对各个方向上的灯作序号，记向北左转为1点方向、向北直行为2点方向以此顺时针计数。最后向东左转为12点方向。

当启动PLC时，系统得电。按下启动按钮，9、5点方向亮绿灯27s后变为黄灯亮3s最后变为红灯亮90s；9、5变红灯同时11、3变为绿灯亮27s后变为黄灯亮3s最后变为红灯亮90s ，11、3变为红灯同时2、6变为绿灯亮27s后变为黄灯亮3s最后变为红灯亮90s ，2、6变为红灯同时8、12变为绿灯亮27s后变为黄灯亮3s最后变为红灯亮90s。人行道上开始南北方向绿灯亮60s后变为红灯亮60s，东西方向红灯亮60s后变为绿灯亮60s。马路东南西北右转方向亮灯与南北人行道一样。完成一个周期后，循环。下面是平面示意图：

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大型红绿灯平面示意图1.3 方案比较

下面把三种方案列出比较：

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第二章红绿灯控制系统设计

2.1 PLC型号选用

根据设计要求得出，只需要一个启动按钮SB1和一个停止按钮SB2两个输入信号，而马路上有六组信号灯，人行道上有四组信号灯，共十组输出信号。为避免大材小用，秉承经济节约方针，我们应尽量选择最经济的方案。这次设计我们选用了S7-200 CPU224型号PLC，外加CPU221作为外加的模块。

2.2 硬件设备选用及I/O地址分配

地址分配表

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2.2.2 硬件电路接线（实验用电路）

PLC调试接线图

注：实验选用的指示灯为工作电压为24v 50Hz。变压器为方正EI行变压器。进行模拟实验时，接线每个端口输出都只接一盏灯作为指示。

PLC编程设计报告2.2.3 硬件电路接线（实验线路接线）

实际电路接线图

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2.2.4 红绿灯控制系统要求

A图

从图中的方向箭头可以看出，南北马路亮的是绿灯指示可以通行，东西人行道上亮的绿灯也是可以通行的。而马路东西方向上两的是红灯车辆停止通行，南北人行道上亮的也是红灯禁止通行。

B图

在A图中马路南北是绿灯通行的，经过一段时间马路南北由绿灯变为黄灯，而东西人行道上海是绿灯通行状态，而南北人行道和东西马路没有变化。