西门子PLC S7―200控制交通灯

摘要：本文完成了PLC硬件设计部分、软件设计部分、实时监控系统的设计部分。实现路通灯系统的控制方法很多，可以用标准逻辑器件、可编程序控制器PLC、单片机等方案来实现。我们选择了用可编程的控制器PLC（西门子PLC S7-200）来实现系统功能的设计。

关键词：PLC交通灯程序报告

一PLC简介：

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

二西门子PLC S7-200特点：

是SIEMENS公司推出的一种小型PLC。它结构紧凑、扩展性良好、指令功能强大、价格低廉成，为当代各种小型控制工程的理想控制器

三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、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

3.1开关量的逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

3.2模拟量控制

在工业生产过程当中，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。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3.3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，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

3.4过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。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。

3.5数据处理

现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、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，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

3.6通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着

计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

四S7-200对交通信号灯的控制要求：

图1是交通信号灯设置示意图。现假定交叉的道路是南北向及东西向。每个方向各有红绿黄三色信号灯，这些灯点亮的时序图如图2所示。置1表示灯点亮。图三为输入，输出地址分配。一个周期内6只信号灯亮灭的时间均已标在图中。灯在控制开关打开后是依周期不断循环的。符合此控制要求的梯形图程序可以用经验设计法设计，由于是时间原则，也可以用时序设计法设计。时序可以按状态的不同划分为几步，所以也可以使用顺序功能图来设计程序。

信号灯受一个启动开关控制。当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。

（1）南北绿灯和东西绿灯不能同时亮。如果同时亮应关闭信号灯系统，并立即报警

（2）南北红灯亮维持25s。在南北红灯的同时东西绿灯也亮，并维持20s。20s时，东西绿灯闪亮，闪亮3s后熄灭，在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2s。到2s时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。

（3）东西红灯亮维持30s。南北绿灯亮维持25s，然后闪亮3s，再熄灭。同时南北黄灯亮，维持2s后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。

（4）周而复始，循环往复。

解决方案：

用单序列顺序功能图编程。这是一个时间控制程序。分析时序图可知，图二中A，B，C，D，E，F六点是六只信号灯工作状态变化的切换点。依据梯形图中输出的条件都是用机内器件的关系表达的特点，设想可以选择一些定时器分别表示这些时间，再用这些定时器的触点表达各只信号灯的输出控制规律。

十字路通信号灯单序列顺序控制方案的梯形图可见图二梯形图分为两大段落，第一个段落是时间点形成段落，包括形成A，B，C，D，E，F六点的定时器及形成绿灯闪烁的震荡控制的定时器。这是整个程序的铺垫段落。第二个段落是输出控制段落，6只信号灯的工作条件均用定时器的触点表示。其中绿灯的点亮条件是两个并联支路，一个是绿灯长亮的控制，一个是绿灯闪亮的控制。图中还安排了南北、东西同时点亮的报警。

结束语：

交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。采用PLC控制的交通信灯，结构简单，成本低廉，响应速度快，性能、价格比很高，和单片机系统相比具有极高的可靠性。