Abstract: As an industrial control microcomputer， PLC (Programmable Logic Controller) has been widely used in various industrial fields due to its advantages of simple programming， convenient maintenance and high reliability. This paper focuses on the design method of implementing traffic light control by using PLC comparison instruction and timer instruction. Through the analysis of traffic signal control requirements and timing logic diagram， the program design and application of the control system are completed.

Key words: PLC  Traffic signal  Control system  Programming

【中图分类号】TJ810.3+76【文献标识码】B  文章编号1606-5123（2018）09-0000-00

1 引言

伴随着我国社会的进步，科技的发展，汽车同样紧跟时代的步伐迈入千千万万的家庭，然而导致城市交通问题越发严重。交通灯的出现有效的管制了道路通行行为，疏导了交通流量，提高了通行能力，极大的减少了交通事故发生的概率。本文介绍了用可编程控制器设计交通灯，力求交通管理更智能，更先进，更科学化，能够更为有效的缓解交通阻塞，极高交通路口的通行能力。PLC是一种数字运算操作的电子系统，专门为工业环境应用而设计的一种高性能的控制器。PLC具有可靠性高、抗干扰性能力强、通用性强、编程简便、维护简单等优点。目前PLC技术广泛应用于开关量逻辑控制、闭环过程控制、数据处理和运动控制等应用领域，是工业自动化的三大支柱之首[1]。

2 系统设计

2.1 交通灯控制要求

交通信号灯设置示意图:某十字路口的交通信号灯示意图如图1所示，其中R、Y、G分别代表红、黄、绿交通信号灯。

控制要求解析如下：

(1)需要设置起动(SB1)、停止按钮(SB2)。正常起动情况下，东西方向绿灯常亮30s，转东西方向绿灯以0.5s闪烁4s，转东西方向黄灯常亮3s。

(2)然后转南北方向绿灯常亮30s，转南北方向绿灯以0.5s闪烁4s，转南北方向黄灯常亮3s，再转东西方向绿灯常亮30s，以此类推，。

(3)在东西方向的绿灯亮时，南北方向应显示红灯。同理，南北方向绿灯亮时，东西方向应显示红灯。

2.2 交通灯控制时序

交通信号灯示意如图2所示。

3 系统实现

3.1 PLC硬件实现

该系统所需硬件主要有：装有编程软件的计算机、 电源、PLC模块，连接导线以及通信电缆。根据交通灯信号灯系统的I/O分配表和PLC外部接线要求将各部分接线连接。未加人行道红绿灯的交通信号灯PLC控制系统的电气原理图 ，如图3所示。

3.2 PLC I/O地址变量定义

PLC变量定义如表1所示。

3.3 工作原理描述

(1)先不考虑人行道红绿灯，按照先主干后枝叶的原则设计，硬件、软件设计，调试成功后再考虑人行道再进行全面完善。

(2)硬件设计：根据交通信号灯控制系统的控制要求分析，必须与有对输入信号的开启按钮、停止按钮信号。输出信号有东西方向和南北方向各两组指示灯驱动信号。每一方向的两组指示灯中，同种颜色指示灯同时工作，由此确定，系统所需的输入点数为2，输出点数为6，全部为开关量，所以该系统属于小型单机控制系统。选用CPU 224 PLC。

(3)软件设计：有连个开关按钮，一个通电延时型定时器，一个位存储器M0.0，一个特殊存储器SM0.5（提供延时或1s的时钟脉冲），整数比较指令。

(4)工作描述：按下启动按钮SB1，M0.0得电，T37定时器开始计时，M0.0形成自锁自保持电路，如遇紧急事件按下停止按钮SB2，若按下停止按钮SB2，所有灯停止工作。当T37 ≤ 30s，Q0.0得电，东西方向绿灯亮起；当30s < T37 ≤ 34s，用特殊寄存器SM0.5通电提供时钟脉冲，使Q0.0得电，东西方向绿灯闪烁；当34s < T37 ≤ 37s，Q0.1得电，东西方向黄灯亮起；当37s < T37 ≤ 74s，Q0.2得电，东西方向红灯亮起。当T37 ≤ 37s，Q0.5得电，南北方向红灯亮起；当37s < T37 ≤ 67s，Q0.3得电，南北方向绿灯亮；当67s < T37 ≤ 71s，利用特殊寄存器SM0.5通电提供时钟脉冲，使Q0.3得电，南北方向绿灯闪烁；当71s< T ≤74s，Q0.4得电，南北方向黄灯亮。如此不断循环，直至停止工作。使用比较指令控制的未加人行道红绿灯交通信号灯PLC 控制的梯形图如图4所示。

3.4 程序调试

对于西门子S7-224PLC，可利用 Simulation仿真软件进行程序调试，是一个功能非常强大的仿真软件。将所编程序下载到仿真窗口中，接通启动开关，程序循环执行，东西、南北方向各信号灯的循环显示正常，未出现任何异常现象。由此得出结论：该控制系统的程序设计完全满足控制要求，系统的PLC 控制切实可行。在实际应用中，我们可根据十字路口交通各个方向各种信号灯持续亮的具体时间长短再作调整。

4 结束语

将 PLC 用于对交通灯信号灯的控制，主要是其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器、计时器、比较指令资源十分丰富，可对日前普遍使用的渐进式信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便的实现。实践证明，设计所采用德国 SIEMENS 公司生产的 S7-200 型可编程控制器的硬件配置和程序设计是完全可行的，在实践中取得了令人满意的效果。在实际情况中，采用 PLC 控制交通信号灯，能随时修改可编程控制器程序，以改变各信号灯的工作时间和工作状况，满足不同交通路况要求。

参考文献

[1]廖常初.PLC 基础及应用[M ].北京:机械工业出版社,2004.

[2]S7-200.编程手册.2004.

[3]向晓汉.S7-200PLC基础及工程应用.北京:机械工业出版社,2014.7.

[4]张运刚.西门子S7-200PLC技术与应用[M].北京:人民邮电出版社,2007,6.

[5]布挺,王帆,姬宣德.基于S7-226型PLC的交通信号灯系统设计.2009.04.

作者简介

周祥月（1993-） 男 在读研究生 控制工程与工业控制机器人方向