基于S7-200 PLC信号灯控制系统的设计方案

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可编程控制器(PLC)因其结构紧凑,使用方便,具有很强的适应性等优点,在交通灯控制领域应用广泛。鉴于此,本文介绍一种基于S7-200 PLC信号灯控制系统的设计方案,通过用可编程控制器(S7-200 PLC)控制交通灯模拟工作,详细叙述了交通灯的PLC控制系统的设计方法。该设计方案详细介绍了交通灯的PLC控制系统的设计过程,列出了具体的输入输出地址,并给出了系统梯形图的设计。该PLC控制系统在对交通灯的模拟控制中取得了良好的效果,完全满足本系统提出的控制要求。

0引言

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,减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理,力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器S7-200 PLC实现交通灯管制的控制系统,以及该系统软、硬件设计方法,实验证明该系统实现简单、经济,能够有效地疏导交通,提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状,结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理,给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要,广泛的应用于各个行业。

随着科技的发展,可编程控制器的功能日益完善,加上小型化、价格低、可靠性高,在现代工业中的作用更加突出。

1.交通灯控制系统的设计要求

1.1结合十字路口交通灯路况的模拟控制系统

在PLC交通灯模拟模块中,主干道东西南北每面都有3个控制灯,分别为:

●禁止通行灯(亮时为红色)

●准备禁止通行灯(亮时为黄色)

●通行灯(亮时为绿色)

另外人行道东西南北每面都有2个控制灯,分别为:

●禁止通行灯(亮时为红色)

●通行灯(亮时为绿色)

结合十字路口交通灯实际情况设计交通灯模拟控制系统,当交通灯系统启动开关接通时:

(1)南北向(列)和东西向(行)主干道均设有绿灯20S,绿灯闪亮3S,黄灯2S和红灯25S.

当南北主干道红灯点亮时,东西主干道应依次点亮绿灯,绿灯闪亮,黄灯,反之,当东西主干道红灯点亮时,南北主干道依次点亮绿灯,绿灯闪,黄灯。

(2)南北向和东西向人行道均设为通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿灯应在南北主干道绿灯点亮时点亮,当南北主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮,其它时间为红灯。东西人行道通行绿灯于东西主干道绿灯点亮时点亮,当东西主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时东西人行道绿灯也要对应闪亮,其它时间为红灯。

(3)除此之外另设两个功能,使用10个脉冲开关。实现让盲人可以方便通过十字路口和手动控制车流量。其中8个安装在人行道的两边,当东西方向行走的盲人要过马路的时候,按下脉冲开关东西向人行道绿灯亮起,南北向主干道红灯闪亮,延迟10秒恢复原来的控制系统,南北向脉冲开关对应东西向功能相同。另外两个脉冲开关可以控制车流量,当东西向主干道等待车量较多的时候,按下东西向控制脉冲开关,东西向主干道延长绿灯点亮时间延长15秒。东西向人行道绿灯也要对应延长,南北向脉冲开关对应东西向功能相同。

1.2十字路口交通灯模拟控制时序图

具体如图1~4所示。

2.交通灯控制系统的设计

2.1可编程控制器选择

本次交通灯设计用的是来自西门子可编程控制器,产品规格:S7-200系列是一类可编程逻辑控制器。这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制的需要,具有紧凑的设计,良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令,使得S7-200可以近乎完善地满足小规模的控制要求。特点是结构紧凑,使用方便,具有很强的适应性,缺点是输入输出口配置数量固定,主要用小型PLC.

2.2可编程控制器I/O地址分配

该西门子模块为CPU224型,输入地址有10个,输出地址有14个,能够满足交通灯控制系统的设计要求。确定I/O地址是设计整个PLC交通灯控制系统首先要解决的问题,决定着系统硬件部分的设计,也是系统软件编程的前提。根据系统的设计要求,分别定义了输入地址I0.0~I0.5共6个,输出地址Q0.0~Q0.6共7个。具体输入、输出地址定义如表1所示。

2.3梯形图的设计

(1)交通灯主程序

网络1-网络5、网络6-网络10、网络11-网络17、网络18-网络21、网络22-网络25如图5~9所示。

(2)主干道交通灯子程序

网络1-网络13如图10所示:

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