基于S7-200的信號燈控制系統設計

0 引言

交通信號燈的出現，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。為了實(shí)現交通道路的管理，力求交通管理先進(jìn)性、科學(xué)化。用可編程控制器S7-200 PLC實(shí)現交通燈管制的控制系統，以及該系統軟、硬件設計方法，實(shí)驗證明該系統實(shí)現簡(jiǎn)單、經(jīng)濟，能夠有效地疏導交通，提高交通路口的通行能力。分析了現代城市交通控制與管理問(wèn)題的現狀，結合交通的實(shí)際情況闡述了交通燈控制系統的工作原理，給出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的城市交通燈控制系統的PLC設計方案?？删幊绦蚩刂破髟诠I(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應用于各個(gè)行業(yè)。

隨著(zhù)科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價(jià)格低、可靠性高，在現代工業(yè)中的作用更加突出。

1.交通燈控制系統的設計要求

1.1 結合十字路口交通燈路況的模擬控制系統

在PLC交通燈模擬模塊中，主干道東西南北每面都有3個(gè)控制燈，分別為：

●禁止通行燈 (亮時(shí)為紅色)

●準備禁止通行燈 (亮時(shí)為黃色)

●通行燈 (亮時(shí)為綠色)

另外人行道東西南北每面都有2個(gè)控制燈，分別為：

●禁止通行燈 (亮時(shí)為紅色)

●通行燈 (亮時(shí)為綠色)

結合十字路口交通燈實(shí)際情況設計交通燈模擬控制系統，當交通燈系統啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)：

(1)南北向(列)和東西向(行)主干道均設有綠燈20S,綠燈閃亮3S,黃燈2S和紅燈25S.

當南北主干道紅燈點(diǎn)亮時(shí)，東西主干道應依次點(diǎn)亮綠燈，綠燈閃亮，黃燈，反之，當東西主干道紅燈點(diǎn)亮時(shí)，南北主干道依次點(diǎn)亮綠燈，綠燈閃，黃燈。

(2)南北向和東西向人行道均設為通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應在南北主干道綠燈點(diǎn)亮時(shí)點(diǎn)亮，當南北主干道綠燈閃亮和黃燈點(diǎn)亮時(shí)南北行人道綠燈也要對應閃亮，其它時(shí)間為紅燈。東西人行道通行綠燈于東西主干道綠燈點(diǎn)亮時(shí)點(diǎn)亮，當東西主干道綠燈閃亮和黃燈點(diǎn)亮時(shí)東西人行道綠燈也要對應閃亮，其它時(shí)間為紅燈。

(3)除此之外另設兩個(gè)功能，使用10個(gè)脈沖開(kāi)關(guān)。實(shí)現讓盲人可以方便通過(guò)十字路口和手動(dòng)控制車(chē)流量。其中8個(gè)安裝在人行道的兩邊，當東西方向行走的盲人要過(guò)馬路的時(shí)候，按下脈沖開(kāi)關(guān)東西向人行道綠燈亮起，南北向主干道紅燈閃亮，延遲10秒恢復原來(lái)的控制系統，南北向脈沖開(kāi)關(guān)對應東西向功能相同。另外兩個(gè)脈沖開(kāi)關(guān)可以控制車(chē)流量，當東西向主干道等待車(chē)量較多的時(shí)候，按下東西向控制脈沖開(kāi)關(guān)，東西向主干道延長(cháng)綠燈點(diǎn)亮時(shí)間延長(cháng)15秒。東西向人行道綠燈也要對應延長(cháng)，南北向脈沖開(kāi)關(guān)對應東西向功能相同。

1.2 十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖

具體如圖1~4所示。

2.交通燈控制系統的設計

2.1 可編程控制器選擇

本次交通燈設計用的是來(lái)自西門(mén)子可編程控制器，產(chǎn)品規格：S7-200系列是一類(lèi)可編程邏輯控制器。這一系列產(chǎn)品可以滿(mǎn)足多種多樣的自動(dòng)化控制的需要，具有緊湊的設計，良好的擴展性、低廉的價(jià)格以及強大的指令，使得S7-200可以近乎完善地滿(mǎn)足小規模的控制要求。特點(diǎn)是結構緊湊，使用方便，具有很強的適應性，缺點(diǎn)是輸入輸出口配置數量固定，主要用小型PLC.

2.2 可編程控制器I/O地址分配

該西門(mén)子模塊為CPU224型，輸入地址有10個(gè)，輸出地址有14個(gè)，能夠滿(mǎn)足交通燈控制系統的設計要求。確定I/O地址是設計整個(gè)PLC交通燈控制系統首先要解決的問(wèn)題，決定著(zhù)系統硬件部分的設計，也是系統軟件編程的前提。根據系統的設計要求，分別定義了輸入地址I0.0~I0.5共6個(gè)，輸出地址Q(chēng)0.0~Q0.6共7個(gè)。具體輸入、輸出地址定義如表1所示。

2.3 梯形圖的設計

(1)交通燈主程序

網(wǎng)絡(luò )1-網(wǎng)絡(luò )5、網(wǎng)絡(luò )6-網(wǎng)絡(luò )10、網(wǎng)絡(luò )11-網(wǎng)絡(luò )17、網(wǎng)絡(luò )18-網(wǎng)絡(luò )21、網(wǎng)絡(luò )22-網(wǎng)絡(luò )25如圖5~9所示。