基于S7-200的信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計

0 引言

交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。為了實現(xiàn)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實現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計方法，實驗證明該系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟(jì)，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡單實用的城市交通燈控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計方案?？删幊绦蚩刂破髟诠I(yè)自動化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)。

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

1.交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計要求

1.1 結(jié)合十字路口交通燈路況的模擬控制系統(tǒng)

在PLC交通燈模擬模塊中，主干道東西南北每面都有3個控制燈，分別為：

●禁止通行燈 (亮?xí)r為紅色)

●準(zhǔn)備禁止通行燈 (亮?xí)r為黃色)

●通行燈 (亮?xí)r為綠色)

另外人行道東西南北每面都有2個控制燈，分別為：

●禁止通行燈 (亮?xí)r為紅色)

●通行燈 (亮?xí)r為綠色)

結(jié)合十字路口交通燈實際情況設(shè)計交通燈模擬控制系統(tǒng)，當(dāng)交通燈系統(tǒng)啟動開關(guān)接通時：

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

當(dāng)南北主干道紅燈點亮?xí)r，東西主干道應(yīng)依次點亮綠燈，綠燈閃亮，黃燈，反之，當(dāng)東西主干道紅燈點亮?xí)r，南北主干道依次點亮綠燈，綠燈閃，黃燈。

(2)南北向和東西向人行道均設(shè)為通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應(yīng)在南北主干道綠燈點亮?xí)r點亮，當(dāng)南北主干道綠燈閃亮和黃燈點亮?xí)r南北行人道綠燈也要對應(yīng)閃亮，其它時間為紅燈。東西人行道通行綠燈于東西主干道綠燈點亮?xí)r點亮，當(dāng)東西主干道綠燈閃亮和黃燈點亮?xí)r東西人行道綠燈也要對應(yīng)閃亮，其它時間為紅燈。

(3)除此之外另設(shè)兩個功能，使用10個脈沖開關(guān)。實現(xiàn)讓盲人可以方便通過十字路口和手動控制車流量。其中8個安裝在人行道的兩邊，當(dāng)東西方向行走的盲人要過馬路的時候，按下脈沖開關(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(fù)原來的控制系統(tǒng)，南北向脈沖開關(guān)對應(yīng)東西向功能相同。另外兩個脈沖開關(guān)可以控制車流量，當(dāng)東西向主干道等待車量較多的時候，按下東西向控制脈沖開關(guān)，東西向主干道延長綠燈點亮?xí)r間延長15秒。東西向人行道綠燈也要對應(yīng)延長，南北向脈沖開關(guān)對應(yīng)東西向功能相同。

1.2 十字路口交通燈模擬控制時序圖

具體如圖1~4所示。

2.交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 可編程控制器選擇

本次交通燈設(shè)計用的是來自西門子可編程控制器，產(chǎn)品規(guī)格：S7-200系列是一類可編程邏輯控制器。這一系列產(chǎn)品可以滿足多種多樣的自動化控制的需要，具有緊湊的設(shè)計，良好的擴(kuò)展性、低廉的價格以及強大的指令，使得S7-200可以近乎完善地滿足小規(guī)模的控制要求。特點是結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，具有很強的適應(yīng)性，缺點是輸入輸出口配置數(shù)量固定，主要用小型PLC.

2.2 可編程控制器I/O地址分配

該西門子模塊為CPU224型，輸入地址有10個，輸出地址有14個，能夠滿足交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計要求。確定I/O地址是設(shè)計整個PLC交通燈控制系統(tǒng)首先要解決的問題，決定著系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計，也是系統(tǒng)軟件編程的前提。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求，分別定義了輸入地址I0.0~I0.5共6個，輸出地址Q0.0~Q0.6共7個。具體輸入、輸出地址定義如表1所示。

2.3 梯形圖的設(shè)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。