【正文】 S 20S 3S 2S 70S④針對夜間各個方向車流量都比較小的交通情況，設(shè)置方案 4，具體控制要求詳見表 24。（3）當(dāng)交通燈系統(tǒng)以丁字路口模式運行時，除了北方向的信號燈始終不亮，其他信號燈運行跟十字路運行模式的運行狀態(tài)相同。第四章，根據(jù)硬件的設(shè)計對交通燈控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的程序分析設(shè)計，主要對檢測程序、各方案主程序、丁字路口選擇程序進(jìn)行分析設(shè)計，進(jìn)而完成整個設(shè)計的主體部分。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器（PLC）對交叉路口交通燈實現(xiàn)控制，可通過按鍵選擇十字路口運行模式或者丁字路口運行模式。（4）功能強(qiáng)，擴(kuò)展能力強(qiáng)，性價比高 PLC 中含有數(shù)量巨大的供用戶使用的編程元件，可輕松地實現(xiàn)大規(guī)模的控制。近年來 PLC 的性能價格比有較大幅度的提高，使得實際應(yīng)用成為可能。特別是由 PLC 實現(xiàn)的控制系統(tǒng)，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語言進(jìn)行程序設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)，運行穩(wěn)定可靠，可方便地設(shè)置定時時問，編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活等，并且有完善的自診斷和顯示功能，維修工作極為簡單。自從交通燈誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)。 [1]道路通交通系統(tǒng)是一個城市的主要組成部份，這個系統(tǒng)的運行狀況如何，直接反映了一個城市的現(xiàn)代化管理水平。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。到 1917 年，美國的鹽湖城開始使用由人工控制的紅、黃、綠 3 色的信號燈。早在 19 世紀(jì)，人們就開始研究交通信號，控制車輛進(jìn)出交叉路口的次序。眾所周知，緩解交通擁擠最有效辦法是提高路網(wǎng)的通信能力。但是隨著社會、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，因此如何設(shè)計出一款精確度高、性能可靠、成本低廉、使用廣泛、線路結(jié)構(gòu)簡單的交通燈系統(tǒng)，正是本課題的設(shè)計重點。但無論哪個國家的大城市，不可能無限制地修建道路，不可能通過無限制地修建道路難滿足日益增長的交通需求。據(jù)文獻(xiàn)記述，在 1868 年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。1925 年，這種由人工控制的 3 色信號燈也首次出現(xiàn)在英國倫敦的皮克的時路口。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。在這一系統(tǒng)中，道路不僅僅是易變化的部分，而其它組成部分則存在著較大的可變性和隨機(jī)性。傳統(tǒng)的交通信號燈控制一般采用電子線路和繼電器實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，故障率高，較難實現(xiàn)功能的變更。因此選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的 PLC 是必要的。本系統(tǒng)采用 PLC 是基于以下四個原因：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 目前各個生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 PLC，其平均無故障時間都大大超過了 IEC 規(guī)定的 10 萬小時，有得甚至達(dá)到了幾十萬小時，而且 PLC，具有極高的抗干擾能力。PLC 配合功能單元能方便地實現(xiàn) D/A、A/D 轉(zhuǎn)換及 PID 運算，實現(xiàn)過程控制、數(shù)字控制等功能。3 本文主要工作第一章，回顧交通燈的歷史，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通管制的要求越來越高，采用可編程控制器來代替中間繼電器和過程控制的微型機(jī)，設(shè)計開發(fā)了交通燈控制系統(tǒng)，才會滿足穩(wěn)定可靠的交通控制系統(tǒng)需求。第五章，總結(jié)設(shè)計過程及仿真調(diào)試結(jié)果。（4）通過不同的選擇開關(guān)可以選擇不同的運行方案，各個方案適合不同的交通情況。7 表 24 方案 4 交通燈設(shè)置情況信號 紅燈亮左轉(zhuǎn)綠燈亮左轉(zhuǎn)綠燈閃黃燈亮直右綠燈亮直右綠燈閃黃燈亮南北方向時間 40S 15S 3S 2S 15S 3S 2S信號左轉(zhuǎn)綠燈亮左轉(zhuǎn)綠燈閃黃燈亮直右綠燈亮直右綠燈閃黃燈亮紅燈亮東西方向 時間 15S 3S 2S 15S 3S 2S 40S 系統(tǒng)設(shè)計方案分析按照交通燈系統(tǒng)控制要求下，結(jié)合西門子 S7200 系列可編程控制器的特性（見附錄） ，選擇適合的型號。南北方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，南北紅燈亮 60S，需計時器設(shè)定延時 60S，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北左轉(zhuǎn)綠燈亮、東西紅燈亮；同時，東西方向道路也一起亮左轉(zhuǎn)綠燈25S，需計時器設(shè)定延時 25S，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西綠燈閃爍；東西綠燈閃爍 3S，需振蕩器或脈沖源（秒/次）動作使東西綠燈閃爍，還要需計時器設(shè)定延時 3S，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮；東西黃燈亮 2S，需計時器設(shè)定延時 2S，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西直右綠燈亮；東西直右綠燈亮 25S，需要計時器設(shè)定延時 25S，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西直右綠燈閃爍；東西直右綠燈閃爍 3S，需要計時器設(shè)定延時 3S，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮；東西黃燈亮 2S，需要設(shè)定延時 2S，才會使東西黃燈在 2S 后熄滅。其他方案類此分析。這 12 種狀態(tài)由時序圖 22 可以直觀的看出，圖中只表示十字路口運行模式各個方案的時序狀態(tài)，每個狀態(tài)持續(xù)的具體時間與各方案具體要求一一對應(yīng)。PLC 從 1969 年問世以來，雖然至今只有 40 余年，但由于其具有通用靈活的控制性能簡單方便的使用性能，可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性，因此在工業(yè)自動化各領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用 [2] 。（1）中央處理單元（CPU）可編程控制器的中央處理器常采用通用微處理器。有隨機(jī)存取存儲器（RAM） ，只讀存儲器（ROM）及可電擦除可編程只讀存儲器等。只有程序執(zhí)行到一個循環(huán)的尾部時的值才影響下一時間段的輸出?？删幊炭刂破鲗⒐I(yè)控制中的各種控制信號存入自己的輸入存儲單元，也將運算的結(jié)果存入自己的輸出存儲單元，并且將運算結(jié)果作為輸出信號去控制執(zhí)行器件已完12成工業(yè)控制。PLC 上電后對系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O 模塊配置檢察，停電保持范圍設(shè)定等。第三部分是出錯處理。 [2] PLC 選型通過對系統(tǒng)控制要求的分析可知，系統(tǒng)共需開關(guān)量輸入點 6 個，開關(guān)量輸出點 12個，參照西門子 S7200 系列特性（見附錄） ，選用主機(jī)型號 CPU226 可以滿足要求，其外形如圖 33。CPU226 具有 256 個定時器，其中接通/關(guān)斷延遲時間精度為 1ms 有 T3T96 ，其中接通/關(guān)斷延遲時間精度為 10ms 有 T33~T3T97~T100，其中接通/關(guān)斷延遲時間精度為 100ms 有 T37~T6 T101~T255。I/O 端子排可很容易地整體拆卸。1415 南紅燈北紅燈南黃燈北黃燈南左轉(zhuǎn)綠燈北左轉(zhuǎn)綠燈南直右綠燈北直右綠燈東西紅燈東西黃燈東西直右綠燈東西左轉(zhuǎn)綠燈24VFUI0I1I2I3I4Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q9Q10Q11COMCOMPLCS0S1S2S3S4信號燈檢測開關(guān)方案 1 選擇開關(guān)方案 2 選擇開關(guān)方案 3 選擇開關(guān)方案 4 選擇開關(guān)I5S5運行模式選擇開關(guān)16 如圖 34 PLC 外部接線圖17 第四章 軟件設(shè)計本設(shè)計使用 STEP7Micro/WIN32 編程軟件編程， STEP7Micro/WIN32 編程軟件是基 Windows 的應(yīng)用軟件，由西門子公司專門為 SIMATIC S7200 系列可編程序控制器設(shè)計開發(fā)，運行 Windows95/98/NT/ME 和 Windows2022 以