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网络教育学院

《可编程控制器》大作业

题 目： 十字路口交通灯设计

学习中心： 河北沧州黄骅奥鹏学习中心 层 次： 高中起点专科

专 业： 电力系统自动化技术 年 级： 2012年 03 春/秋 季

学 号： 121389128470 学生姓名： 韩云龙

2013年9月份《可编程控制器》大作业具体要求：

1 作业内容

从以下五个题目中任选其一作答。 2 正文格式

作业正文内容统一采用宋体，字号为小四，字数在2000字以上。 3. 作业提交

学生需要以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业，点“上交”即可。如下图所示。

4. 截止时间

2013年9月3日。在此之前，学生可随时提交离线作业，如需修改，可直接上传新文件，平台会自动覆盖原有文件。

5. 注意事项

请同学独立完成作业，不准抄袭其他人或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计！

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。

1 设计背景 1.1 背景概述

随着汽车进入家庭步伐的加快和城市汽车数量的增多，城市道路交通问题显得越来越重要。马路上经常会看到这种现象:一旦整个路口的交通信号灯出现故障，若没有交警的及时疏导，该路口就会塞得一塌糊涂，甚至造成严重的交通事故。原交通信号控制大都采用继电器或单片机实现，存在着功能少、可靠性差、维护量大等缺点,越来越不能适应城市道路交通高速发展的要求。另外，根据人车流量的多少，可能随时增加路口的交通信号，比如增加转弯或人行道交通信号，原有系统的制约性就更加明显了。为了弥补原交通信号灯系统存在的以上缺点，我们引入了基于PLC控制的交通信号灯控制系统。

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。

2 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；