第三章 方案设计

3.1控制要求

交通灯控制系统的控制要求如下：

1 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。

2 交通灯按如下顺序循环点亮：红红（2s）-->红绿（2s）-->红黄（1s）-->红红（2s）-->绿红（3s）-->黄红（1s）-->红红(2s)。

3 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。

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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

第四章 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

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

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