基于S7-200 PLC信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

0 引言

交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)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(shí)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(shí)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(jì)方法，實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)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(wèn)題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實(shí)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(jiǎn)單實(shí)用的城市交通燈控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)方案?？删幊绦蚩刂破髟诠I(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)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(jià)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(jì)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(gè)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(gè)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(shí)際情況設(shè)計(jì)交通燈模擬控制系統(tǒng)，當(dāng)交通燈系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)：

(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(diǎn)亮?xí)r，東西主干道應(yīng)依次點(diǎn)亮綠燈，綠燈閃亮，黃燈，反之，當(dāng)東西主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r，南北主干道依次點(diǎn)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(diǎn)亮?xí)r點(diǎn)亮，當(dāng)南北主干道綠燈閃亮和黃燈點(diǎn)亮?xí)r南北行人道綠燈也要對(duì)應(yīng)閃亮，其它時(shí)間為紅燈。東西人行道通行綠燈于東西主干道綠燈點(diǎn)亮?xí)r點(diǎn)亮，當(dāng)東西主干道綠燈閃亮和黃燈點(diǎn)亮?xí)r東西人行道綠燈也要對(duì)應(yīng)閃亮，其它時(shí)間為紅燈。

(3)除此之外另設(shè)兩個(gè)功能，使用10個(gè)脈沖開(kāi)關(guān)。實(shí)現(xiàn)讓盲人可以方便通過(guò)十字路口和手動(dòng)控制車流量。其中8個(gè)安裝在人行道的兩邊，當(dāng)東西方向行走的盲人要過(guò)馬路的時(shí)候，按下脈沖開(kāi)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(lái)的控制系統(tǒng)，南北向脈沖開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)東西向功能相同。另外兩個(gè)脈沖開(kāi)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(shí)候，按下東西向控制脈沖開(kāi)關(guān)，東西向主干道延長(zhǎng)綠燈點(diǎn)亮?xí)r間延長(zhǎng)15秒。東西向人行道綠燈也要對(duì)應(yīng)延長(zhǎng)，南北向脈沖開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)東西向功能相同。

1.2 十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖

具體如圖1~4所示。

2.交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 可編程控制器選擇

本次交通燈設(shè)計(jì)用的是來(lái)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(dòng)化控制的需要，具有緊湊的設(shè)計(jì)，良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格以及強(qiáng)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，缺點(diǎn)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(gè)，輸出地址有14個(gè)，能夠滿足交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。確定I/O地址是設(shè)計(jì)整個(gè)PLC交通燈控制系統(tǒng)首先要解決的問(wèn)題，決定著系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，也是系統(tǒng)軟件編程的前提。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，分別定義了輸入地址I0.0~I0.5共6個(gè)，輸出地址Q0.0~Q0.6共7個(gè)。具體輸入、輸出地址定義如表1所示。

2.3 梯形圖的設(shè)計(jì)

(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。

(2)主干道交通燈子程序

網(wǎng)絡(luò)1-網(wǎng)絡(luò)13如圖10所示：

(3)東西盲人行走子程序

網(wǎng)絡(luò)1如圖11所示。

(4)南北盲人行走子程序

網(wǎng)絡(luò)1如圖12所示。

(5)東西綠燈延時(shí)子程序

網(wǎng)絡(luò)1-網(wǎng)絡(luò)14如圖13所示。

(6)南北綠燈延時(shí)子程序

網(wǎng)絡(luò)1-網(wǎng)絡(luò)14如圖14所示。

3.結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)用可編程控制器(S7-200 PLC)控制交通燈系統(tǒng)工作，實(shí)踐證明本文所介紹的基于S7-200 PLC信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案具有較強(qiáng)的可行性。另外，無(wú)論在城市交通燈的使用中還是學(xué)校的實(shí)訓(xùn)和培訓(xùn)工作中，只要對(duì)控制要求或軟件上相對(duì)應(yīng)的參數(shù)設(shè)置加以改進(jìn)，就能滿足各種不同場(chǎng)合對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的使用要求。