基于PLC的交通控制灯设计
基于PLC的交通控制灯设计
交通信号灯系统是现代城市交通管理的重要组成部分，其设计与实现需要精确的控制逻辑和可靠的硬件支持。本文将介绍如何基于PLC（可编程逻辑控制器）设计一个交通信号灯控制系统，重点讲解硬件选型、软件编程及系统调试过程。
摘要
交通灯系统是为了应对道路的现状而被设计出来。本论文所探讨的就是现代社会交通灯的使用过程，它是一套独特的管理系统，为解决道路拥挤而被设计出来。设计的方法多种多样，尤其是近几年随着科技的高速发展，各行各业都有了极大的改变。而如今PLC的使用越来越多，越来越广，在当今的工业中有极高的地位。在科学技术的不断发展过程中，可编程控制器的功能也变得慢慢完善了起来，同时具有价格低、小型化、可靠性高的特点。而交通灯需要适应各种环境，且仍保持着较好的工作性能和一定的经济效益。所以本项目主要是通过西门子PLC来控制交通灯。
1 总体方案
1.1 项目设计要求
在十字路口上各装有一组交通信号灯，分别有红、黄、绿三种颜色，红灯代表禁止通行，绿灯代表允许通行，黄灯代表没有过停车线的车辆停止通行，过了停车线的车辆继续通行。通过交通等的状态转换来保证道路的通畅。
通过上述的交通灯控制系统的要求，我们可以条例清晰的画出布置图，如下图所示：
图1-1
1.2 系统的总体方案
当本文中主要通过PLC和触摸屏来进行设计，熟练的运用各种指令来编辑。本文中将用到两个输入和六个输出，通过网线连接触摸屏和PLC，从而进行程序的编辑与下载，通过以太网进行通讯。
本文中所涉及的设备及其参数如表1-2所示：
2 硬件系统
2.1 S7-200smart
通过上述的交通灯控制系统的要求，发现S7-200smart完全可以满足输入输出点的控制，硬件方面完全满足要求。
优点如下：
（1）机型丰富，配置灵活
CPU模块I/O点较为丰富，可满足控制要求。CPU的种类较多，产品运用比较灵活，能很好的控制产品的成本问题。
选件扩展，配置灵活
具有新的信号版，不需要用到额外的空间，可根据实际的需求，来进行模块的扩展。
以太互动，便捷经济
CPU本身自带以太网接口，通过网线连接，可以更方便的与其他模块进行组网，以便程序的下载和通讯。
软件友好，编程高效
软件本身运用新的窗口设计，使编写更加快捷、方便。
运动功能强大
CPU模块本身就具有3路高速脉冲输出，支持的运行方式较多。
完美整合，无缝集成
PLC和触摸屏能很好的连接，可满足用户的需要。
3 软件系统
3.1 STEP 7-MICRO/WIN SMART
STEP 7-Micro/WIN SMART是西门子公司为S7-200 SMART PLC设计的编程软件，他的功能非常的强大，可以在很多的系统中运行，支持语句表、梯形图、功能块图3种语言，可进行程序的编辑、监控、调试和组态。该软件由于人性化设计，可以更高效的工作。
3.2 顺序功能图
通过上述的交通灯控制系统的要求，我们可以条例清晰的列出地址的分布，如下图所示：
图2-2 顺序功能图
4 程序设计
由程序可以看出，本程序所采用的是移位寄存器指令编辑法。
移位寄存器的移位输入端由若干串联电路并联而成，每条串联电路由某一步的辅助继电器的常开触点和对应的转换条件组成。网络一和网络二的作用是使M0.1-M0.6清零，使M0.0置1.M0.0置1使数据输入端DATA移入1。当按下启动按钮M1.0，移位输入电路第一行接通，使M0.0中的1移入M0.1中，M0.1被激活，M0.1的常开触点使输出量T37、Q0.0、Q0.5接通，南北红灯亮、东西绿灯亮。同理，各转换条件T38-T42接通产生的移位脉冲使1状态向下移动，并最终返回M0.0.在整个过程中，M0.1-M0.6接通，它们的相应常闭触点断开，使接在移位寄存器数据输入端DATA的M0.0总是断开的，直到T42接通产生移位寄存器使1溢出。T42接通产生移位脉冲，另一个作用是使M0.1-M0.6清零，这时网络二M0.0所在的电路再次接通，是数据输入端DATA移入1，系统重新开始运行。
4.1 调试与监控
因为PLC与触摸屏实现了以太网互联，可以更加方便的进行操作。打开STEP 7-Micro/WIN SMART和WINCC，因为网线的连接，分别将程序和操作界面下载到PLC和触摸屏中。使用STEP 7-Micro/WIN SMART软件，将PLC状态变更为RUN状态，通过点击触摸屏中的启动按钮，使程序运行，东西绿灯亮25s后闪烁3s后熄灭，然后黄灯亮2s后熄灭，紧接着红灯亮30s后熄灭，如此循环，同时，在东西方向工作时，南北红灯亮30s，绿灯亮25s后闪烁3s后熄灭，然后黄灯亮2s后熄灭，如此循环。通过观察变化，发现程序的运动状态与程序的设计方案相同，由此可以判定，程序正确。因为以太网互联，触摸屏和PLC的运行方式应该是相同的，通过观察两者的变化，发现两者的变化状态是完全一致的，由此判定以太网之间的连接是正确的，PLC工作正常，无错误。
通过下面这些图所示，我们可以清楚的了解程序的不同时间的运行状态。
当按下启动按钮，南北红灯亮，东西绿灯亮。
图3-7
5 结论
经过本次设计，我充分的明白，每件事想要成功并不是这么容易的，中间总归少不了许多曲曲折折的过程，需要通过反复的改正。通过不断地学习，使我对PLC有了不更深入的了解，了解到理论和操作相结合的必要性，缺一不口，只有把两者相结合，才能更好的学习，才能融汇贯通，才能更加快捷和准确的进行实践，从理论中得出结论，才能更好的提高自己的能力。