1.《交通信号灯的PLC控制》教学设计

第一篇：1.《交通信号灯的PLC控制》教学设计

平罗县职业教育中心

《交通信号灯的PLC控制》教学设计

一、教学目标 知识目标：

1、进一步学习PLC的编程。

2、掌握交通信号灯的控制原理。能力目标：

培养学生的动手操作能力和自主探究能力。情感目标：

通过“工学一体化”的课堂教学，让学生边学边做，体验学习的充实与快乐。在小组合作学习中，互相交流促进，增强学生合作意识。

二、教学重点与难点

重点：交通灯PLC控制电路的组装与工作过程。难点：交通灯PLC程序设计、调试运行。

三、教法与学法

教法：项目教学法（确定项目、制定计划、实施计划、检查评估、记录归档、知识延伸）

学法：小组学习法（将学生分为六个小组，每个小组设工段长、操作工等不同岗位，让学生分别明确自己的任务和职责。）

四、课时 2课时

五、教学准备

PLC与变频器实训室（集PLC编程电路安装、教室功能于一体，平罗县职业教育中心

并具有多媒体演示功能）；主要设备：S7-200 PLC、计算机、万用表。

六、设计理念

本次项目实施设置了六个环节，如图所示：

七、教学过程

（一）确定项目（约10分钟）采用创设工作情境的方式引入项目：

假设道路上没有交通灯，世界将变成什么样子？实际生活中交通灯是如何控制的？如果用我们所学的PLC知识，应该如何完成？

一组同学展示：

1、彩色图片展示：搜集十字路口交通灯图片。

2、交通灯工作演示：通过多媒体展示交通灯工作示意图，各组同学在操作中认识交通灯工作原理。平罗县职业教育中心

项目任务描述：

1、启动：当按下启动按钮时，信号灯系统开始工作。

2、停止：当需要信号灯系统停止工作时，按下停止按钮即可。

3、信号灯正常时序：

(1)信号灯系统开始工作时，南北红灯亮，同时东西绿灯亮。(2)南北红灯亮维持25s，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮并维持20s，20s后，东西绿灯闪亮3s（亮0.5s。熄0.5s），绿灯闪亮3s后熄灭，东西黄灯亮并维持2s，2s后，东西红灯亮，南北绿灯亮。

(3)东西红灯亮维持30s，南北绿灯亮维持25s，到25s时南北绿灯闪亮3s后熄灭，南北黄灯亮，并维持2s，到2s时，南北黄灯熄，南北红灯亮，同时东西红灯熄，东西绿灯亮，开始第二个周期的动作。

(4)以后周而复始地循环，直到停止按钮被按下为止。

（二）制定计划（约10分钟）

学生分小组讨论列出元器件清单，制定实施项目的步骤和操作程序，最后由老师审核确定项目计划。

项目实施步骤：电路安装、程序设计、运行调试平罗县职业教育中心

（三）实施计划

1、电路安装（约25分钟）

二组工段长在此环节带领同学作好组装前的准备工作，教师引导学生分析电路连接中应注意的问题。并利用交通灯示意图，列出交通灯闪亮表，通过闪亮表画出交通灯工作时序图。

交通灯闪亮表

东西南北信号绿灯亮绿灯闪黄灯亮时间20S3S2S信号时间红灯亮25S

交通灯工作时序图

红灯亮30S绿灯亮绿灯闪黄灯亮25S3S2S

2、工艺准备

学生认识、清点元器件并检测，保证元器件质量。教师提问如下问题：

（1）启动按钮和停止按钮如何接线？

（2）东西南北信号指示灯有什么位置安装规律？平罗县职业教育中心

（3）PLC电源短路保护如何接线？（4）线路安装应遵循的原则？ 各组回答，教师总结强调。

3、动手安装

学生结合交通灯工作时序图，写出I/O地址分配表和、画出PLC接线图

I/O地址分配表

输入信号名称SB1SB2功能输入继电器I0.0I0.1名称HL1HL2HL3HL4HL5HL6输出信号功能南北红灯东西绿灯东西黄灯东西红灯南北绿灯南北黄灯输出继电器Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5启动开关停止开关 PLC接线图

（1）每个学生都根据PLC输入/输出接线图完成电路安装。（2）安装完毕后，不通电工段内互查。平罗县职业教育中心

（3）接通电源，观察PLC工作情况。

（四）程序设计（约15分钟）

此环节要完成控制电路的程序设计，由三组同学负责。

1、探讨原理

利用学生在这种情况下对电路的急切探究心理，三组学生在教师的帮助下设计以下问题：

（1）如何实现电路连续运行？（2）使用定时器如何设定相应时间？ 在理解了电路的整体工作情况后，又提出：（3）程序一共需要几个定时器？（4）如何使用定时器实现循环？（5）绿灯闪烁控制可以用几种方法实现？ 突破难点：教师提示，学生实验探究

提示一：什么条件下，第一个定时器重新开始计时，以实现循环控制？

提示二：每个信号灯什么时间启动，什么时间停止工作，用定时器如何去控制的？

2、运用提高

教师通过几个修改后的程序用几个实际问题引发学生深入思考，学以致用。

（1）如果在启动控制中，不加自锁电路会如何？（2）若定时器采用断电延时，程序会如何运行？平罗县职业教育中心

（3）若将SM0.5改成SM0.4，绿灯又将如何变化？ 学生讨论、交流，各抒己见，教师演示改装程序结果。

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（五）运行调试（约15分钟）

本环节完成电路运行调试、电路故障的分析、排除任务。教师指导，小组讨论，以优带差，第四组总结分析

1、教师引导

教师提出排除故障的两种思路：

（1）原理分析法：据工作原理分析故障结果。

（2）逐步排除法：利用万用表先检查电路硬件接线、再通过仿真软件及程序监控分别检查启保停程序、时间控制电路、负载输出电路三部分，找出接线故障和程序错误。

2、小组讨论，排除故障

3、第四组总结各种故障产生原因平罗县职业教育中心

（1）交通灯不能循环工作原因：（a）没有自锁电路（b）定时器类型选择不对（c）没有常闭触点

（2）绿灯不能闪亮：没有加秒脉冲（3）信号灯指示错误：

（a）地址分配和实际接线没有对应（b）定时器时序控制错误（c）指示灯位置安装错误

4、填写表格：

八、检查评估（约10分钟）

主要以自我评价与小组评价和教师评价相结合的方式对项目成果和工作行为进行评估。第五组负责班里学生项目整体制作、完成情况的评价，评选出3-5件较优秀的作品。体会比较深刻的同学总结反思得与失，与其他人交流。过程评价表格见附表。

九、记录归档（约2分钟）将项目计划及实施评估记录存档。

十、知识延伸（约3分钟）平罗县职业教育中心

由第六组同学给学生们展示带有东西、南北紧急控制的交通灯电路图，以开阔同学们的眼界。

同时让学生感悟人生红绿灯，做一名遵章守纪的中职生。

十一、教学反思

采用“工学一体化”教学模式，以小组学习的为依托、以项目教学为主线，为学生创造“真项目、真环境”生产条件，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，充分调动和激发了学生的学习兴趣。学生真正变成了学习的主人。同时，学生的操作能力得到很大提高，实现了练技能和用工标准的“无缝对接”。

第二篇：PLC控制十字路口交通信号灯实验

PLC控制十字路口交通信号灯 一、十字路口交通信号灯设计控制要求

1、系统工作受开关控制，起动开关ON时则系统开始工作；停止开关ON时则系统停止工作。

2、控制对象有六个：

东西方向红灯两个，南北方向红灯两个； 东西方向黄灯两个，南北方向黄灯两个； 东西方向绿灯两个，南北方向绿灯两个。

图1所示是十字路口交通信号灯示意图。信号灯的动作受开关总体控制，按一下起动按钮，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环动作；按一下停止按钮，所有信号灯都熄灭。信号灯控制的具体要求如表1所示。

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二、控制思路设计步骤

1、观察十字路口交通灯的工作时序

2、设计I／O口。（输入／输出端口接线如图2所示，只接PLC输入端）

3、用专用软件编程（用指令，或画梯形图）。

4、调试运行。

5、写出实验报告

实验报告中要包括的内容：（要交打印版）

①、封面（实验的题目，班号，学号，姓名，实验日期）

②、在工业控制方面，可以使用传统的继电器控制方式，单片机控制方式和PLC控制方式，对它们进行比较。（简述）③、画出“十字路口交通信号灯”示意图（图1）；

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电工电子中心 2 ④、画出交通灯控制要求表（上面的表格）

⑤、画出“十字路口交通灯”的工作时序图（自己分析后画出来）⑥、设计I／O口。（输入／输出端口接线如图2所示，实际接线时只接PLC输入端）

⑦、写出程序（画梯形图，或用指令）。⑧、小结（实验的体会和收获）

三、硬件及外围元器件

根据信号灯的控制要求，本模块所用的器件有：起动按钮SB1，停止按钮SB2，红黄绿色信号灯各六只（共12只），输入／输出端口接线如图2所示。

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电工电子中心 由图可见：起动按钮SBl接于输入继电器XO端，停止按钮SB2接于输入继电器X1端，东西方向的绿灯接于输出继电器Y0端，东西方向黄灯接于输入继电器Y1端，东西方向的红灯接于输出继电器Y2端，南北方向绿灯接于输出继电器Y3端，南北方向的黄灯接于输出继电器Y4，南北方向红接于输出继电器Y5。

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电工电子中心 4

第三篇：交通信号灯PLC自动控制

交通信号灯PLC自动控

一、实验目的

1.掌握十字路口交通信号灯的控制原理。2.掌握PLC定时器﹑计数器的使用方法。

二、实验器材

1.PLC可编程序控制器实验台

1台 2.PLC-DEMO001交通信号灯PLC自动控制演示板

1块 3.PC机或编程器

1台 4.编程电缆

1根 5.自锁式连接导线

若干

三、实验要求

1.本装置与交通信号灯控制一致，采用LE模拟信号灯，信号灯分东西﹑南北二组分别有“红”“黄”“绿”三种颜色。其工作状态由PLC程序控制，“启动”、“停止”按钮分别控制信号灯的启动和停止。“白天/黑夜”开关控制信号灯白天黑夜转换。

2.对“红”“黄”“绿”灯控制要求如下：

3.假设东西方向交通比南北方向繁忙一倍，因此东西方向的绿灯通行的时间多一倍。

4.控制时序要求如 所示。

5.按下“启动”按钮开始工作，按下“停止”按钮停止工作，“白天/黑夜”开关按下闭合时为黑夜工作状态，这时只有黄灯闪烁，断开时按时序控制图工作。6.根据具体情况还可增加控制要求，如紧急控制，某一方向绿灯常亮。

PLC简介

随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人，车，路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测，交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥中最重要的组成部分。1.随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京，上海，南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速公路，在 高速公路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的 交通状况必然受高速道路和普通道路耦合出交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道，城区与周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题，2.根据交通等工艺控制要求和特点，我们采用了日本三菱公司FX2N_48MR。三菱PLC有小型化，高速度，高性能等特点，三菱可编程控制器指令丰富，可以接各种输入，输出扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程控制器（PLC）对十字路口交通控制等实现控制。本系统采用PLC是基于以下四个原因：

3.PLC具有很高的可靠性，抗干扰能力。通常的平均无障碍时间都在30万小时以上；

4.系统设计周期短，维护方便，改造容易，功能完善，实用性强； 5.干扰能力强，具有硬件故障的自我检查功能，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC；

6.近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，是的实际应用成为可能。2 PLC及PLC简介

7.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。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。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，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。

8.可编程控制器（PLC）是用来取代控制系统中的继电器的一种设备，它通过检测输入端口，并根据输入端口的状态，按照程序控制输出口，可编程控制器的程序一般要使用一定的软件编写，使用人员通过输入预先编写的程序，使可编程控制器按预定的控制方案执行控制任务。目前大多数城市采用的交通信号灯指挥控制系统，采用电子线路加继电器构成，也有少数采用单片机构成。对信号灯的要求也越来越高，采用电子线路加继电器的控制方式，则需要加入大量的中间继电器，时间继电器，计数器等器件。而且交通控制智能化需要按实际情况而改变参数，如使用继电器控制，则很难实现。如使用单片机控制，则需要引入大量I/O接口电路、硬件设计，而且这两种控制方式的抗干扰能力十分有限。采用可编程控制器对交通信号灯进行管理，技能满足控制要求，又具有高的抗干扰和稳定性。

9.PLC的一般结构 10.可编程控制器的结构分类

11.(1)按硬件的结构类型分类：编程控制器是专门为工业生产环境设计的。为了便于在工业现场安装，便于扩展，方便接线，其结构与普通计算机有很大区别，常见的有箱体式，模块式，及叠装式三种结构。

12.箱体式PLC一般用于规模小，输入输出点数固定，不需要扩展的场合。模块式PLC一般用于规模较大，输入输出点数多，输入输出点数比例灵活的场合。叠装式PLC具有二者的优点。

13.按应用规模及功能分类：为了适应不同工业生产过程的应用要求，PLC能够处理的输入信号数量是不一样的。一般将一路信号称作一个店，将输入输出点数的总和称为机器的点。按照点数的多少，可将PLC分为超小，小，中，打，14.超小型 小型 上

中型

大型

超大型

512—8192点

8192点以15.64点以下 64—128点 128—512点

二、实验内容

程序指令：

三、实验记录

程序测试过程

定时器

在PLC内的定时器是根据时钟脉冲的累积形式，当所计时间达到设定值时，其输出触点动作，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms。定时器可以用用户程序存储器内的常数K作为设定值，也可以用数据寄存器（D）的内容作为设定值。在后一种情况下，一般使用有掉电保护功能的数据寄存器。即使如此，若备用电池电压降低时，定时器或计数器往往会发生误动作。

定时器通道范围如下：

ms定时器T0～T199，共200点，设定值：0.1～ 3276.7秒；ms定时器T200～TT245，共46点，设定值：0.01～327.67秒；ms积算定时器 T245～T249，共4点，设定值：0.001～32.767秒；

ms积算定时器T250～T255，共6点，设定值：0.1～3276.7秒；

定时器指令符号及应用如图

继电器的应用

当定时器线圈T200的驱动输入X000接通时，T200的当前值计数器对10 ms的时钟脉冲进行累积计数，当前值与设定值K123相等时，定时器的输出接点动作，即输出触点是在驱动线圈后的1.23秒（10 * 123ms = 1.23s）时才动作，当T200触点吸合后，Y000就有输出。当驱动输入X000断开或发生停电时，定时器就复位，输出触点也复位。

每个定时器只有一个输入，它与常规定时器一样，线圈通电时，开始计时；断电时，自动复位，不保存中间数值。定时器有两个数据寄存器，一个为设定值寄存器，另一个是现时值寄存器，编程时，由用户设定累积值

交通灯工作时的程序

1.初始态，南北东西都是红灯，其梯形图如图所示

2.按下启动按钮X0，东西直行绿灯了，南北全是红灯，东西左转弯红灯亮，其梯形图如图所示：

3.当T0时间到9秒时，东西直行绿灯灭，黄灯闪1秒，此时南北仍是红灯，其梯形图如图所示：

4.当T1时间到时，东西左转弯绿灯亮，东西直行红灯亮，南北仍全是红灯，禁止通行，其梯形图如图所示：

5.当T2时间5秒一到，东西左转弯黄灯闪1秒，东西直行红灯亮，南北全是红灯，其梯形图如图所示

6.当T3时间到，南北直行绿灯亮9秒，东西全是红灯。其梯形图如图所示

7.当T4的时间到，南北直行黄灯闪1秒，东西全是红灯，禁止通行。其梯形图如图所示

8.当T11的时间到，南北左转弯的绿灯亮，直行红灯亮，东西全是红灯亮。其梯形图如图所示

9.当T5时间到，南北左转弯的黄灯闪1秒，东西仍全是红灯。其梯形图如图所示

10.当T6时间到，东西直行的绿灯亮，又回到了S1状态，以后依次执行。

系统的调试过程

（1）将PLC与对应输入输出的设备连接起来。

（2）用FXgpwin软件编制图的梯形图程序，将编制无误的程序分别下载到PLC中，并将模式选择开关拨至RUN状态。

（3）调试运行。

按下启动开关，东西方向绿灯亮9ｓ，同时南北方向的红灯亮16ｓ，换行前东西方向的黄灯闪烁1ｓ，然后东西左转弯方向的绿灯亮5ｓ；接着东西左转弯方向的黄灯亮1ｓ，同时东西方向的红灯亮6ｓ，然后南北方向的绿灯亮9ｓ，最后南北方向黄灯亮1ｓ，然后南北左转弯方向绿灯亮5秒，东西方向红灯亮，之后南北左转弯黄灯亮1秒。之后自动开始第二周期的循环显示。

（4）监控运行。

当PLC运行时，可以使用FXgpwin软件中的监视功能监控整个程序的运行过程，以方便调试程序。在FXgpwin软件上，单击 “PLC写入”—“监视”－“监视开始”，可以全画面监控PLC的运行，这时可以观察到定时器的定时值会随着程序的运行而动态变化，通电闭合的触点和线圈会变蓝。借助于FXgpwin软件的监控功能可以检查哪些线圈和触点该通电时没通电，从而为进一步修改程序提供帮助。

四、实验总结

通过交通灯PLC控制系统的设计，掌握了十字路口交通信号灯的控制原理，以及PLC定时器﹑计数器的使用方法，同时学会了PLC系统设计的步骤和方法。

五、实验心得

在近两星期的日子里，经过这次设计我学到很多很多的的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。而且通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的学到知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。

总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。

第四篇：交通信号灯PLC课程设计.

基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计 PLC概述

可编程序控制器（Programmabie Logic Controller,缩写PLC）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种、小批量生产的需要，生产、发展起来的一种新型的工业控制装置，在工业自动化各领域取得了广泛的应用。

1.1 PLC的硬件结构

PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，模块式包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。其结构如图1所示。中央处理单元(CPU)是PLC 的控制中枢，按照系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、存储器I/O以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止。

图1 PLC的结构图

基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计

1.2 PLC的工作原理

PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段：

1输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

2用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

3输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。

1.3 PLC的应用领域

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为以下几类：（1）开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，可用它取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控制及自动化流水线。如电梯控制、高炉上料、注塑机、印刷机、组合机床、磨 2

基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计

床、包装生产线、电镀流水线等。

（2）模拟量控制 在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使PLC能处理模拟信号，PLC厂家生产有配套的A/D、D/A转换模块，使PLC可用于模拟量控制。

（3）运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在可使用专门的运动控制模块。广泛的运用于各种机床、机械、机器人、电器等场合。

（4）过程控制 这是对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC能编制各种控制算法程序，完成闭环控制。PID控制时一般闭环控制系统中常用的控制方法。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用

（5）数据处理 现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较。一般用于大型系统，如无人控制的柔性制造业。

（6）通信及联网 PLC通信包含PLC之间的通信以及PLC与其他智能设备间的通信。在工业自动化网络发展加快前提下，厂家都十分重视PLC的通讯功能，纷纷推出各自的网络系统，通讯十分方便。

1.4 PLC的发展趋势

1969年，美国数字设备公司（DEC）首先研制出第一台符合要求的控制器，即可编程逻辑控制器，并在美国GE公司的汽车自动装配上试用获得成功。此后，这项技术迅速发展，从美国、日本、欧洲普及到全世界。

总的来说发展趋势如下：

(1)向高速度、大容量方向发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的储存容量。

(2)向超大型、超小型两个方向发展。以适应不同类型的自动控制系统的需要。(3)PLC大力开发智能模块，加强联网通信功能。为了扩大适用范围，厂家还制定了通用的通信彼岸准，已构成更大的网络系统。

(4)增强外部故障的检测与处理能力。外部故障的几率很大，因此，PLC厂家致力 3

基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计

于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性

(5)编程语言多样化。PLC结构不断发展的同时,PLC的编程语言也越来越丰富。多种语言并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。

1.5 S7-200的概述

西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号：

小型PLC中，CPU221价格低廉能满足多种集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的单元，通过可连接的扩展模块即可处理模拟量。CPU 224具有更多的输入输出点及更大的存储器。CPU 226和226XM是功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。四种型号的PLC具有下列特点：（1）集成的24V电源

可直接连接到传感器和变送器执行器，CPU 221和CPU222具有180mA输出。CPU224输出280mA，CPU 226、CPU 226XM输出400mA可用作负载电源。（2）高速脉冲输出

有2路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20KHz，用于控制步进电机或伺服电（3）通信口CPU 221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。

CPU 226、CPU 226XM具有2个RS-485通信口。支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。

（4）模拟电位器CPU221/222有1个模拟电位器，CPU224/226/226XM有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。（5）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。

（6）EEPROM存储器模块（选件）可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作。

（7）电池模块用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约5天。选用电池模块能延长存储时间到200天（10年寿命）。电池 4

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模块插在存储器模块的卡槽中。

（8）不同的设备类型CPU 221～226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。

（9）数字量输入/输出点CPU 221具有6个输入点和4个输出点；CPU 222具有8个输入点和6个输出点；CPU 224具有14个输入点和10个输出点；CPU226/226XM具有24个输入点和16个输出点。CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（MOS型）两种类型

（10）高速计数器CPU 221/222有4个30KHz高速计数器，CPU224/226/226XM有6个30KHz的高速计数器，用于捕捉比CPU扫描频率更快脉冲信号。

基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计 交通信号灯的作用和意义

交通十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。靠什么来实现这井然秩序呢?靠的是交通信号灯的自动指挥系统。那么控制系统是如何实现红、绿、黄三种颜色信号灯有条不紊工作的呢?交通信号灯控制方式很多，可以用电子电路来实现，也可以用单片机编程控制来实现。本设计主要介绍如何利用PLC来实现十字路口交通灯的控制。

随着社会的发展，人们的消费水平不断提高，私人车辆不断的增加。人多、车多、道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC根据不同时刻车流量的不同，将红绿灯时长按一定的规律分档。这样就可以达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞留，缓解交通拥挤，实现最优控制，从而提高交通控制系统的效率。

交通信号灯的出现，使得交通得以管制，对于疏导交通流量，提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管制，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法。实验证明该系统实现简单、经济，能够有效的疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制和管理问题的现状，结合交通实际情况阐述了交通控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程控制器在工业自动化中的地位极其重要。广泛应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、低价格、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。

基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计 方案设计

3.1控制要求

交通灯控制系统的控制要求如下： 信号灯受一个起动开关（SB1）控制，当起动开关接通时，信号系统开始工作，且先南北红灯亮，东西红灯亮。交通灯按如下顺序循环点亮：红红（2s）-->红绿（3s）-->红黄（1s）-->红红（2s）-->绿红（3s）-->黄红（1s）-->红红(2s)。周而复始。

3.2系统设计方案分析

按照交通灯系统控制要求下，结合西门子S7-200系列可编程控制器的特性，选择适合的型号。设计思想分析如下：给一个启动的输入信号，要配合一个SB1的按钮，当SB1启动按钮动作，系统工作。

按照控制要求，将控制过程分为六步，分别是红红、红绿、红黄、红红、绿红、黄红，程序控制继电器按时序一步步的跳转。可采用多种方案实现跳转，在此，我们采用传送指令与时间继电器结合来控制程序的运转。

首先，上电后，按下启动按钮SB1，I0.0动作，启动通电延时时间继电器T37和T40，Q0.0和Q0.3接通，南北红灯和东西红灯亮，延时2s后，其常闭触点断开，Q0.3断开，东西红灯灭。启动时间继电器T38，T37常开触点闭合，Q0.5接通，东西绿灯亮，延时3s后，T38常闭触点断开，东西绿灯灭。启动时间继电器T39，T38常开触点闭合，Q0.4接通，东西黄灯亮，延时1s后，T39常闭触点断开，东西黄灯灭。T39常开触点闭合,东西红灯亮，延时2s后，南北红灯灭，同时启动时间继电器T41，Q0.1接通，南北绿灯亮，延时3s后，T41常闭触点开、常开触点闭合，南北绿灯灭。同时启动时间继电器T42，Q0.2接通，南北黄灯亮，延时1s后，T42常闭触点开、常开触点闭合,南北黄灯灭，同时南北红灯亮，开始下一轮循环。

按照控制要求，需要一个信号输入，六个信号输出，十字路口有十二个交通信号灯，南北、东西两个为一组用一个输出信号控制。通过如下的十字路口交通灯状态分析表、主流程图、十字路口交通灯时序图一一展开，十字路口交通灯控制系统设计思路逐渐脉络清晰。

基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计

3.3 交通灯状态图

十字路口交通灯如下图1所示，将12个交通灯进行编号

图2 十字路口交通灯状态图

这12个交通灯共有六个状态：

状态1：南北红灯（1、7）亮，东西红灯（4、10）亮； 状态2：南北红灯（1、7）继续亮，东西绿灯（6、12）亮； 状态3：南北红灯（1、7）继续亮，东西黄灯（5、11）亮； 状态4：南北红灯（1、7）继续亮，东西红灯（4、10）亮； 状态5：南北绿灯（3、9）亮，东西红灯（4、10）继续亮； 状态6：南北黄灯（2、8）亮，东西红灯（4、10）继续亮。

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3.4 主程序流程图

图3 主程序流程图

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图4 十字路口交通灯时序图

基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计 硬件设计

4.1 硬件选择

本设计采用PLC来实现对十字路口交通信号灯的控制，其控制方法是选用西门子的S7-200系列CPU222型号PLC对东西南北的红、黄、绿灯实现有规律的循环闪亮，以达到对交通信号灯的控制。控制过程中采用顺序控制法用多个定时器自动实现对六个控制对象的控制。根据交通信号灯的亮灭规律，可用PLC编程对其实行自动控制。

4.2 PLC的I/O分配表

硬件结构设计必须了解各个对象的控制要求,分析对象的控制要求,确定输入/输出(I/O)接口的数量,确定所控制参数的精度及类型。如对开关量,模拟量的控制,用户存储器的存储容量等。选择合适的PLC机型及外设,以完成PLC的硬件结构配置。

根据上述选型及控制要求,绘制PLC控制交通灯的电路接线原理图,编制I/O接口功能表, I/O分配及其接线原理图分别如表1和图5所示

表1 交通信号灯PLC的输入/输出点分配表

输入信号

名称 工作按钮

代号 SB1

输入点编号

I0.0

定时元件

T37:状态一2S T38:状态二3S T39:状态三1S T40状态四2S T41:状态五3S T42:状态六1S

名称 南北红灯 南北绿灯 南北黄灯 东西红灯 东西绿灯 东西黄灯

输出信号

代号 输出点编号 L0 L1 L2 L3 L4 L5

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 11

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4.3 PLC的硬件接线图

图5 PLC 控制接线图

端口I0.0为接入系统开关的传送信号，端口Q0.0接南北红灯，端口Q0.1接南北绿灯，端口Q0.2接南北黄灯，端口Q0.3接东西红灯，端口Q0.4接东西绿灯，端口Q0.5接东西黄灯。

基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计 编制程序

5.1 十字路口交通信号灯顺序功能图

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5.2 十字路口交通信号灯梯形图

基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计

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5.3 指令表

Network 1 LD I0.0 AN T42 TON T37, 20 TON T38, 50 TON T39, 60 TON T40, 80 TON T41, 110 TON T42, 120

Network 2 LD I0.0 AN T40 O T42 = Q0.0

Network 3 LD I0.0 AN T37 O T39 = Q0.3

Network 4 LD T37 AN T38 = Q0.5

基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计

Network 5 LD T38 AN T39 = Q0.4

Network 6 LD T40 AN T41 = Q0.1

Network 7 LD T41 AN T42 = Q0.2

基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计 PLC检查调试

6.1常规检查

在通电之前要耐心细致地作一系列的常规检查(包括接线检查、绝缘检查、接地电阻检查、保险检查等)，避免损坏PLC模块(用STEP7的诊断程序对所有模块进行检查)。

6.2系统调试

系统调试可按离线调试与在线调试两阶段进行。其中离线调试主要是对程序的编制工作进行检查和调试，采用STEP7能对用户编制程序进行自动诊断处理，用户也可通过各种逻辑关系判断编制程序的正误。而在线调试是一个综合调试过程，包括程序本身、外围线路、外围设备以及所控设备等的调试。在线调试过程中，系统在监控状态下运行，可随时发现问题、随时解决问题，从而使系统逐步完善。因此，一般系统所存在的问题基本上可在此过程中得到解决。

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总 结

经过五天的课程设计，我初步掌握了PLC程序设计的基本方法，了解到顺序控制的方法，理解了时序对交通灯设计的重要性。整个课程设计最大的难点在于确定交通灯的控制逻辑和时序分析，在程序设计的最初阶段，我们没有深刻理解交通灯状态变化的时序关系，无法找到状态转换的起始点，所以始终写不出合理的程序。后来，我们采用传送指令来控制时间继电器的启动，也解决了这个问题。总的感觉是，这次课程设计的收获很大，我学到了一些实用的PLC知识，这些知识也将为我以后的学习和工作所用。

通过本次课程设计，我们将所学的所有理论知识都很好的运用到了实际的设计当中，在具体的设计过程中，遇到了很多问题，通过查资料问老师，都一一得到解答，通过本次锻炼主要体现在以下几个方面：

(一)提高了对知识系统化能力

设计过程中运用了很多的知识，因此如何将知识实用化就成了关键。如本设计中用到了西门子PLC编程理论，因此在设计过程中侧重了知识转变成能力的培养，为今后的工作和学习打下了很好的理论基础。

(二)提高了计算和微机应用能力得到提高

使自己计算准确度有了明显的进步，没有以前那么马虎大意了。软件方面，熟练了对Photoshop、WORD、绘图等软件的掌握。

(三)自我学习的能力提高

此次设计过程中遇到了很多的困难，为了解决问题，激发了对获取 知识的追求，使自学能力得到了提高。

基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计

致 谢

本课程设计是段老师的悉心指导下完成的。

课程设计是检验和锻炼学生实际工程设计能力的一项教学环节。在此次设计中，我综合运用所学知识，认真按照 “S7-200PLC编程手册”等相关书籍的设计要求，注重理论联系实际。在段老师的耐心指导下，完成了基于S7-200PLC的十字路口交通灯控制系统设计，培养了综合运用基础知识和技能解决实际问题的能力，初步掌握了工程设计的方法，为将来的工作奠定了基础。

在此期间段老师为我做了大量的辅导和答疑工作，帮我解决了设计过程中的一个个难题，并一次又一次的帮我修改设计说明书，使设计工作顺利完成。在此，谨向段老师致以深深的谢意!同时，在本次设计及论文的写作过程中，同学们为我提供了力所能及的帮助，并创造了浓厚的学习氛围！

再次感谢段老师悉心的指导和同学们的热心帮助。

基于S7-200_PLC十字路口交通灯控制系统设计

参考文献

[1]廖常初.PLC编程及应用（第三版）[M].北京：机械工业出版社，2008 [2]田淑珍.S7-200 PLC原理及应用 [M].北京：机械工业出版社，2009 [3]张运刚等.PLC技术与应用 [M].北京：人民邮电出版社，2007 [4]徐国林.PLC应用技术 [M].北京：机械工业出版社，2007 [5]廖常初.S7-200PLC基础教程(第二版)[M].北京：机械工业出版社，2009 [6]廖常初.可编程序控制器应用技术（第四版）[M].重庆: 重庆大学出版社,2002

第五篇：十字路口交通信号灯PLC控制系统摘要

摘 要

随着社会的发展和进步以及人民生活水平的提高，上路的车辆越来越多，但相应的公路设施却没有相应的改善，这就导致了城市交通拥堵问题突出，而且拥堵的地方多是十字路口等车辆汇集处。如何改善交通灯控制系统，以适应现在的交通状况，成为竞相研究的课题，本文对该问题给予了深刻地研究。本文十字路口交通灯控制系统主要用于处理十字路口车辆及行人通过的问题，使其减少相互干扰，提高了十字路口的通行能力。

本文总结了交通灯控制技术的发展，讨论了基于PLC的十字路口交通信号灯控制系统的设计可行性。根据PLC的工作原理并结合城市交通的实际状况，本文提出了以三菱公司生产的FX2N-128MT-001型PLC作为基本控制核心，安排了四个方向的直行、左转红黄绿灯，人行道红绿灯以及倒计时数码管的具体配置；设计完成了PLC的I/O端口分配和控制程序；探索了基于红外遥控的十字路口交通信号灯的无线强通控制方案并设计了具体的硬件电路及软件控制程序。

关键词：十字路口；信号灯；PLC；三菱；无线控制器

ABSTRACT

As the development of society and the advance in people’s living standard, More and more vehicles drive on road, meanwhile, road facilities corresponding haven’t got improved, which leads to the prominent of traffic jam.What’s more, traffic jams appear mainly at the gathering area of vehicles such as crossroad.How to improve the current traffic system becomes a hot point to research, and the paper revealed it deeply.Traffic light control system is mainly used to process passing of vehicles and pedestrians, reducing interference between vehicles and to promote the traffic capacity.The paper summarized the development of traffic light control technology and discussed the feasibility of crossroad traffic signal light control system based on PLC.According to the PLC work principle and practical situation of crossroad, the paper presents FX2N-128MT-001 of Mitsubishi Corporation as control core, making arrangements of red, yellow, green light for straight going and for left-face;red，green light on sidewalk and figure manifestation of count down.Completed I/O port-settings and control procedure of PLC.The paper also searched the project of crossroad traffic signal light based on infrared remote control and designed the specific hardware circuit and software control programs.Keywords: crossroad;traffic light;PLC;Mitsubishi Corporation;remote controller