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基于PLC的交通信号灯控制系统的设计

摘要

当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。社会的发展，人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC把东西方向或南北方向的车辆按数量规模进行分档，相应给定的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档.这样就可以实现按车流量规模给定绿灯时长，达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高了交通控制系统的效率。本文主要是基于PLC的智能交通灯设计，实现交通管制的控制系统，以提高交通路口的通行能力。

关键词：PLC；智能交通灯；控制系统；程序

目录

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前言 1

1交通信号灯控制系统总体结构框架的设计 2

1.1方案的选择与论证 2

1.2总体方案的确定 2

2交通灯控制系统硬件电路的设计 3

2.1控制要求分析 3

2.2交通信号灯控制系统模型图 4

2.3交通信号灯控制系统电气控制线路 4

2.4I/O分配 5

3交通灯控制系统软件的设计 7

3.1程序流程图 7

3.2主要梯形图解析 7

4十字路口交通灯的组态控制过程 12

5总结 13

参考文献 14

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前言

在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的安全提供了强有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。

随着经济的发展，车辆急剧增多，城市道路交通堵车现象日益严重。因此，许多城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了其交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道车流量繁忙的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门有待解决的主要问题。鉴于当前实际中，一般在主干道是行车道而次道是人行横道和一些非机动车通行的十字马路处的交通灯仍然采用固定通行的一般的交通灯系统。这样的系统，不利于提高道路的利用率，也利于主要车道的通行，在没有行人需要通过人行横道的时候，主要车道上的行人也必须在停止线以外停车侯车道绿灯亮。本文提出了一种全新的思路来解决此类问题，来缓解日益严重的交通拥堵。文中采用西门子S7-200PLC来实现带有人行横道请求的十字马路交通灯控制系统的设计。

1交通信号灯控制系统总体结构框架的设计

1.1方案的选择与论证

成本系统就现在掌握的技术而言有以下两种方案：

方案一：使用51或者PIC单片机来设计一套十字路口交通灯的控制系统单片机虽说PIO端口比较多、单片价格较为便宜但是其编程相比较PLC而言较为复杂且不容易维护，要求较高的单片机专业知识故而不选择本方案。

方案二：使用西门子S7-200PLC可编程控制器，其编程方法简单易学且功能强大工业控制能力较为强大一台小型的PLC内有成百上千个可以为用户提供使用的变成元件可以实现非常复杂的控制能力就控制能力而言较普通的单片机要强一些具有很高的性能价格比故而本系统选择西门子S7-200PLC作为本设计的主控制器。

1.2总体方案的确定

采用S7-200PLC设计交通灯控制系统，要求能实现交通灯的各种控制功能，在常规交通灯控制功能及基础上要求能显示时间以适应道路的不同繁忙程度的情况下的交通控制要求。在控制方法上，将改变定周期的系统控制,使系统内的周期可随时改变,增加系统的灵活性，以适应瞬时变化的交通流量。

该系统属于连续循环工作的控制系统要求系统启动后能够周期性地连续循环工作故系统中设置一个输入信号控制系统的启动。PLC选用西门子S7-200基本单元。

图1-1PLC控制器系统结构图

2交通灯控制系统硬件电路的设计

2.1控制要求分析

4.1.1控制要求分析

对于单交叉路口的信号灯控制主要在于求取最佳信号周期和两交叉方向的绿信比。当交通车流稀少时，信号周期尽量短些，但一般不能少于30秒，以免某一方向的绿灯时间小于15秒使车辆来不及通过路口而影响交通安全。当交通车流需求量较大时，信号周期应该长些，但一般也不能超过120秒，否则某一相位的红灯时间超过60秒，司机和行人