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p l 交通灯控制统c 系

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1 题目背景意义............................................................................................................ 1

1.1 交通灯的研究背景及意义.............................................................................. 1

1.2 交通灯控制系统设计意义.............................................................................. 2

2 设计题目介绍............................................................................................................ 2

2.1 设计内容及要求.............................................................................................. 2

2.2 交通灯控制系统设计意义.............................................................................. 2

3 系统设计方案............................................................................................................ 3

3.1 设计方案.......................................................................................................... 3

3.2 设计思路流程图.............................................................................................. 3

4 硬件系统设计............................................................................................................ 4

4.1 控制系统的模块配置...................................................................................... 5

4.2 PLC I/O 口设置 ...............................................................................................5

4.3 硬件接线图...................................................................................................... 6

5 软件系统设计............................................................................................................ 6

6 系统仿真调试............................................................................................................ 8

6.1 软件调试.......................................................................................................... 9

6.2 运行调试........................................................................................................ 10

7 结论.......................................................................................................................... 10

参考文献...................................................................................................................... 11

附录.............................................................................................................................. 11

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1 题目背景意义

1.1

交通灯的研究背景及意义

随着我国经济的飞速发展，城市人口越来越多，居民出行次数和机动车拥

有量不断增加，城市道路拥挤、车流量不均衡等问题日趋严重。人们经常会为

道路拥挤、交通秩序混乱、出行时间过长等城市交通问题倍感苦恼，例如：绿

灯方向几乎没有什么车辆,而红灯方向却排着长队等候通过。因此提高城市路网

的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫，如何才能保持城市交通的

安全便捷、高效畅通和绿色环保，已成为政府政策规划的一个重点问题。

通过对十字路口交通灯控制系统的设计与制作，使我们进一步巩固和加深

了对所学的基础理论、基本技能和专业知识的认识掌握。同时也培养自身综合

运用所学过的基础理论、基础知识和基本技能进行分析和解决实际问题的能

力，更使我们受到了 PLC 系统开发的综合训练，从而能够使我们进行 PLC 系统

设计和实施，并且掌握典型自动控制系统的工作原理和设计思路。更重要的

是：通过对十字路口交通灯系统的每个环节的实际制作，锻炼了自身的刻苦钻

研、勇于探索、实事求是、善于与他人合作的工作作风，这为我们将来的上岗

实习做好了充分的准备。

1.2

交通灯控制系统设计意义

随着城市汽车数量的增多和汽车进入家庭步伐的加快，城市道路交通问题

显得越来越重要。马路上经常会看到这种现象：一旦整个路口的交通信号灯出

现故障，若没有交警的及时疏导，该路口会塞得一塌糊涂，甚至造成严重的交

通事故。原交通信号控制大都采用继电器或单片机实现，存在着功能少、可靠

性差、维护量大等缺点，越来越不能适应城市道路交通高速发展的要求。

本文对十字路口交通信号灯控制系统，运用可编程逻辑器件 PLC 做了软件

和硬件的设计，能基本达到控制要求。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，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交

通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。

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，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运

输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。因此，交通灯的设计是十分重要

且迫在眉睫的。随着社会的发展，一个城市的交通是否便捷是衡量其是否具有

发展潜力的重要指标，目前，我国大中小城市都出现了交通拥堵的现象，特别

是大城市，随着城市机动车量的不断增加，如北京、上海、南京等出现了交通

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超负荷运行的情况，因此，自 80 年代后期，这些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。

2 设计题目介绍

2.1

设计内容及要求

利用西门子 S7-300PLC ，组态软件 Wincc Flexible，触摸屏，交换机及

外围的相关低压电器，组成控制系统，根据项目要求，编写相关程序，完成相

应的功能，组态人机界面，能够进行模拟仿真。具体要求：

（1）制作画面模板，在模板画面中显示“交通灯控制模拟项目”和日期时钟。

（2）先组态两个画面，一个为主画面，一个为系统画面。两画面之间能进行切

换。

（3）在系统画面中作出交通灯控制的系统图。

（4）交通灯绿灯亮的时间模拟量数值 0～100 进行设置。

（5）按下启动键时,交通灯开始按如下的时序图运行：

东西向绿灯亮 25s 后，闪烁 3 次（1s/次），接着东西向黄灯亮，2s 后东西向

红灯亮，25s 后东西向绿灯又亮……如此不断循环，直至停止工作。

南北向红灯亮 30s 后，南北向绿灯亮，25s 后南北向绿灯闪烁 3 次（1s/次），

接着南北向黄灯亮，2s 后南北向红灯又亮……如此不断循环，直至停止工作。

按下停止键时，所有灯都灭。

（6）交通灯亮灭的剩余时间可动画显示。

（7）交通灯亮时间数值高于 90 时产生一个交通拥堵的报警。

（8）组态报警画面，并能实现系统画面之间的切换。

（9）组态一个用户组“班组长”和一个用户名“user1“，“user1”属于“班

组长”用户组，“user1”的密码为“000”。“班组长”用户组的权限为操作

和“绿灯亮的时间”。然后在系统画面中的绿灯亮设定安全权限。即一般用户

不能进行绿灯亮设定值的设定，用户“user1”可以进行设定。

（10）组态一个用户视图画面，要求该用户名作登录按钮与注销按钮，能显示

当前用户名。能与系统画面进行切换。

2.2

交通灯控制系统设计意义

交通灯控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特

的公共管理系统。随着我国城市现代化进程的不断推进，交通是影响我国社会

经济发展的严重问题，而城市交通问题的核心就是对十字路口交通信号的控

制。随着我国城市现代化进程的不断推进，交通是影响我国社会经济发展的严

重问题，而城市交通问题的核心就是对十字路口交通信号的控制。现在大多数

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