摘 要：城市交通问题越来越引起人们的关注,可编程控制器PLC具有体积小、可靠性高、编程简单, 运行速度快,等一系列优点,本设计主要利用PLC来实现人行横道交通灯的控制与监控。

　　关键词：PLC;交通灯;可编程控制器

　　Abstract: The urban transportation problem was growing concern about, PLC programmable logic controller with small size, high reliability and easy programming, fast, and so are a number of advantages, the design of the main PLC to achieve the use of traffic lights at crosswalks control and monitoring.

　　Keywords: PLC; traffic lights; programmable logic controller

　　0 引言

　　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。目前，交通管理主要靠的是交通信号灯的自动指挥系统, 所以，改善与提高现有的交通系统的工作效率，加强交通路口的信号灯控制和安全状况的监控是非常重要的。

　　进入20世纪，计算机控制技术和微电子技术的迅速发展,可编程控制器PLC作为新一代的工业控制器,具有体积小、可靠性高、易操作、灵活性强、抗干扰能力强等一系列优点, 广泛应用于工业自动控制领域中。目前市场上PLC的系列产品繁多,本设计主要利用德国西门子PLC来实现人行横道交通灯的控制与监控。

　　1 产品综述

　　PLC于60年代末期在美国首先出现，目的是用来取代继电器，执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能，建立柔性程序控制系统。1976年正式命名，并给予定义：PLC是一种数字控制专用电子计算机，它使用了可编程序存储器储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工作程序。经过30多年的发展，PLC已十分成熟与完善，并开发了模拟量闭环控制功能。

　　PLC的特点:1.可靠性高、抗干扰能力强;2.配套齐全，功能完善，适用性强;3.易学易用，深受工程技术人员欢迎;4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造;5体积小，重量轻，能耗低等特点.

　　目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。

　　全世界plc生产厂家约200家，生产300多种产品。 本设计采用的德国西门子PLC(S7-300),其系统组成：导轨、电源模块、CPU模块、信号模块、功能模块、通信处理模块、接口模块、仿真模块

　　2 功能设计

　　2.1 控制要求

　　在现代化的生活中，交通信号灯是人们每天都要面对的交通指挥信号，常见的交通信号灯是双干道十字路口交通信号灯，但是在单干道上，也需要考虑行人横穿车道的安全及畅通问题，在这种情况下，利用上述的十字路口交通灯控制系统显然不合适，那么必须考虑新的控制系统——人行横道交通信号灯控制系统。

　　控制要求如下：

　　在无行人横穿车道的情况下，“车道绿灯”及“人行道红灯”常亮，车辆可以较快的速度行驶，此时行人不能横穿车道。

　　为保证交通安全，当有行人要横穿车道时，需先按动“人行道请求按钮”，此后“车道绿灯”于30s后熄灭、“车道黄灯”点亮，以提醒司机放慢车速，不能横穿斑马线，有行人在请求横穿车道;5s后“车道黄灯”熄灭、“车道红灯”点亮，车辆应停在斑马线之外;5s后“人行道红灯”熄灭、“人行道绿灯”点亮，提醒行人可以安全横穿车道。

　　“人行道绿灯”点亮10s后，“人行道绿灯”以1Hz的频率闪亮，以提醒已经进入车道的行人加快步伐穿过车道，同时提醒还未跨入车道的行人不能横穿车道;5s后“人行道绿灯”熄灭、“人行道红灯”点亮，再经过5s的过渡，然后使“车道红灯”熄灭、“车道绿灯”点亮，车辆开始正常行驶。

　　2.2 任务实施

　　2.2.1 PLC硬件配置

　　人行横道交通信号灯系统需要车道(东西方向)红、绿、黄各2只信号灯，人行道(南北方向)红、绿各2只信号灯，南北方向各需一只按钮。可采用S7-300系列PLC实现对人行横道交通信号灯系统进行控制，PLC系统需配置以下模块：

　　CPU 315模块1只，订货号为：6ES7 315-1AF03-0AB0;

　　PS 307(5A)电源模块1只，订货号为：6ES7 307-1EA00-0AA0;

　　SM321数字量输入模块1只，订货号为：6ES7 321-1BL80-0AA0;

　　SM322数字量输出模块1只，订货号为：6ES7 322-1FL00-0AA0。

　　2.2.2 程序设计 创建项目 打开SIMATIC Manager，执行菜单命令【File】→【New】新建一个空项目文档，并命名为“人行横道控制”。 插入S7-300工作站 在“人行横道控制”项目上单击鼠标右键，选择快捷菜单【Insert New Object】→【SIMATIC 300 Station】，在当前项目中插入一个S7-300的工作站，系统自动将工作站命名为“SIMATIC 300(1)”。 硬件组态 首先单击“SIMATIC 300(1)”，在右视窗中双击硬件组态(Hardware)图标，打开硬件组态窗口。展开“SIMATIC 300”模块目录，再展开“RACK-300”子目录，双击“Rail”插入一个S7-300的导轨。

　　选中导轨的1号槽位，展开“SIMATIC 300”模块目录，再展开“PS-300”子目录，双击“PS 307 5A”图标插入一个S7-300的电源模块。

　　选中导轨的2号槽位，并展开“SIMATIC 300”模块目录，再展开“CPU 300”子目录，再展开“CPU 315”子目录下的“6ES7 315-1AF03-0AB0”子目录，双击“V1.2”图标插入一个S7-300的CPU模块。

　　选中导轨的4号槽位，展开“SIMATIC 300”模块目录，再展开“SM-300”子目录，再展开“DI-300”子目录，双击“SM 321 DI32×DC24V”图标插入一个订货号为“6ES7 321-1BL80-0AA0”的数字量输入模块。

　　选中导轨的5号槽位，展开“SIMATIC 300”模块目录，再展开“SM-300”子目录，再展开“DO-300”子目录，双击“SM 322 DO32×AC120-230V/1A”图标插入一个订货号为“6ES7 322-1FL00-0AA0”的数字量输出模块。然后双击该模块，将模块首地址修改为“0”。 编辑全局符号表 在SIMATIC Manager的左视窗内展开“SIMATIC 300(1)”目录及“CPU 315”子目录，单击“S7 Program(1)”程序文件夹图标，在右视窗中双击“Symbols”图标打开符号编辑器。

　　人行道呼叫按钮1 -SB1(I 0.0) 人行道呼叫按钮2-SB2(I 0.1)

　　车道红灯L-R (Q 0.0) 车道黄灯L-Y( Q 0.1) 车道绿灯L-G( Q 0.2)

　　人行道红灯M-R (Q 0.3) 人行道绿灯M-G( Q 0.4) 控制程序设计 考虑每按动一次“人行横道请求按钮”只能产生一个请求，所以可用上升沿检测指令对“人行横道请求按钮”信号进行检测，并设定一个周期控制信号(M0.0)。由于在一个控制周期内，对应的时序有6个时间点，所以需要用6个定时器来实现。另外，为了实现“人行道绿灯”的闪亮控制，可以使用CPU定时时钟，将时钟存储器字节地址设为100，这样就可以引用M100.5来实现“人行道绿灯”的1Hz闪亮。

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