西門子PLC S7—200控制交通燈

宋玉明

摘要：本文完成了PLC硬件設計部分、軟件設計部分、實時監控系統的設計部分。實現路口交通燈系統的控制方法很多，可以用標準邏輯器件、可編程序控制器PLC、單片機等方案來實現。我們選擇了用可編程的控制器PLC（西門子PLC S7-200）來實現系統功能的設計。

關鍵詞：PLC交通燈程序報告

一PLC簡介：

PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。

二西門子PLC S7-200特點：

是SIEMENS公司推出的一種小型PLC。它結構緊湊、擴展性良好、指令功能強大、價格低廉成，為當代各種小型控制工程的理想控制器

三PLC的應用領域

目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況大致可歸納為如下幾類。

3.1開關量的邏輯控制

這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。

3.2模擬量控制

在工業生產過程當中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量（Analog）和數字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。

3.3運動控制

PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

3.4過程控制

過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是

運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。

3.5數據處理

現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統；也可用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。

3.6通信及聯網

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著

計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

四S7-200對交通信號燈的控制要求：

圖1是交通信號燈設置示意圖。現假定交叉的道路是南北向及東西向。每個方向各有紅綠黃三色信號燈，這些燈點亮的時序圖如圖2所示。置1表示燈點亮。圖三為輸入，輸出地址分配。一個周期內6只信號燈亮滅的時間均已標在圖中。燈在控制開關打開后是依周期不斷循環的。符合此控制要求的梯形圖程序可以用經驗設計法設計，由于是時間原則，也可以用時序設計法設計。時序可以按狀態的不同劃分為幾步，所以也可以使用順序功能圖來設計程序。

信號燈受一個啟動開關控制。當啟動開關接通時，信號燈系統開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當啟動開關斷開時，所有信號燈都熄滅。

（1）南北綠燈和東西綠燈不能同時亮。如果同時亮應關閉信號燈系統，并立即報警

（2）南北紅燈亮維持25s。在南北紅燈的同時東西綠燈也亮，并維持20s。20s時，東西綠燈閃亮，閃亮3s后熄滅，在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2s。到2s時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮。同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。

（3）東西紅燈亮維持30s。南北綠燈亮維持25s，然后閃亮3s，再熄滅。同時南北黃燈亮，維持2s后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。

（4）周而復始，循環往復。

解決方案：

用單序列順序功能圖編程。這是一個時間控制程序。分析時序圖可知，圖二中A，B，C，D，E，F六點是六只信號燈工作狀態變化的切換點。依據梯形圖中輸出的條件都是用機內器件的關系表達的特點，設想可以選擇一些定時器分別表示這些時間，再用這些定時器的觸點表達各只信號燈的輸出控制規律。

十字路口交通信號燈單序列順序控制方案的梯形圖可見圖二梯形圖分為兩大段落，第一個段落是時間點形成段落，包括形成A，B，C，D，E，F六點的定時器及形成綠燈閃爍的震蕩控制的定時器。這是整個程序的鋪墊段落。第二個段落是輸出控制段落，6只信號燈的工作條件均用定時器的觸點表示。其中綠燈的點亮條件是兩個并聯支路，一個是綠燈長亮的控制，一個是綠燈閃亮的控制。圖中還安排了南北、東西同時點亮的報警。

結束語：

交通信號燈的出現，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通經濟，能夠有效地疏導交通，提高交通路口的通行能力。采用PLC控制的交通信號燈，結構簡單，成本低廉，響應速度快，性能、價格比很高，和單片機系統相比具有極高的可靠性。