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摘 要

交通灯自出现以来，人们就不停的对其内部电路控制系统进行改进。有各种各样的设计方法，有基于单片机的交通灯控制，有基于数字电路的交通灯控制，有基于PLC的交通灯控制等等。随着技术的发展，交通灯也显得越来越智能化。本文主要应用组态软件MCGS对西门子S7-200系列PLC设计的十字路口交通灯控制实现监控，利用MCGS组态软件制作控制系统动态监控画面，将PLC和MCGS进行串行通信，通过计算机控制PLC实现对十字路口交通灯实时控制，从而实现了十字路口交通灯控制系统的自动化。

关键词：交通灯；可编程序控制器；组态软件

Abstract: The traffic lights internal circuit control system has been improving since the emergence of traffic lights. There are all kinds of design methods. Some traffic lights control system is based on SCM, some are based on digital circuit, some are based on PLC, etc. With the development of technology, the traffic lights are also becoming more and more intelligent.

This paper mainly used the configuration software MCGS to monitor crossroads traffic lights control which is designed by Siemens S7-200 series PLC. We apply MCGS configuration software to make the control system for dynamic monitoring screen. We communicate PLC with MCGS, through computer control PLC to realize real-time control of the crossroads traffic lights. As a result, we realize the crossroads traffic lights control system automation.

　　　

Keywords: traffic lights ; programmable logic controller; MCGS configuration system

目 录

1 绪论 1

2 PLC及MCGS的介绍 2

2.1 PLC的相关介绍 2

2.1.1 PLC的系统组成 2

2.2 MCGS组态软件的相关介绍 2

2.2.1 MCGS组态软件的定义 2

2.2.2 MCGS组态软件系统构成 2

3 交通灯控制系统方案论证 4

3.1 控制系统的方案 4

3.1.1 基于数字电路的交通灯控制系统 4

3.1.2 基于单片机的交通灯控制系统 4

3.1.3 基于PLC的交通灯控制系统 4

3.2 交通灯控制系统设计方案的选择 4

4 交通灯控制系统的硬件设计 5

4.1 控制系统的简介 5

4.2 交通灯控制系统的控制过程 5

4.2.1 控制开关 5

4.2.2 交通灯的控制要求 6

4.3 系统输入/输出点的分配 7

4.4 系统的硬件选择 7

4.4.1 CPU的选择 7

4.5 控制系统原理图 8

5 交通灯控制系统的软件设计 9

5.1 控制程序 9

5.2 控制系统的时序图 9

5.3 控制系统的流程图 10

5.4 控制系统的梯形图 12

5.4.1 主程序 12

5.4.2 子程序SBR_0 16

5.4.3 子程序SBR_1 19

6 交通灯控制系统的组态仿真设计 20

6.1 工程建立 20

6.2 定义数据变量 21

6.3 动画连接 23

6.4 编写控制流程 25

6.5 组态与PLC通信设置 26

结论 30

参考文献 31

致谢 32

1 绪论

随着经济的发展，人们的经济收入不断提高，车辆也迅速增加，城市道路机动车拥堵现象日益严重。所以如何采取合适的控制方法，缓解城市及周围地区的交通拥挤和堵塞，保障城市交通安全、有条不紊、快捷运行，从而提高城市道路的交通运行能力，实现交通的科学化管理已是迫在眉睫。

交通灯的出现使得交通运行井然有序，对于疏通交通流量、提高道路通行率、减少交通事故有明显的效果。交通灯这一技术出现于19世纪，世界上最早的红绿灯是煤气红绿灯，但这一技术因为其本身的安全性很快就被取消了。

原先的交通灯控制一般采用继电器或单片机控制，它们能完成交通灯一般的控制过程，但性能较低、实现的功能比较少、容易出现故障并且维护量较大、控制功能还不够完善，而现今交通道路快速发展，原先的交通灯已经越来越难适应。现在，我们需要根据人流量、车流量的多少，适时的增加或减少路口的交通信号。如在遇到特殊情况时，根据需要对东西或南北的红灯或绿灯进行强制控制；根据东西方向或南北方向的车辆数量多少给定绿灯时长，达到最大限度的有效放行，减少车辆滞留。在这些要求下，原有的系统的制约性就更加明显了。基于PLC和组态软件的交通灯控制系统可以弥补这些缺点。

经过长时间的发展，目前PLC具有较强的控制功能，可靠性相对以前而言也有了较大的提高，在功耗、体积、成本等各个方面都有了显著的降低，PLC的程序编程比较简单，编程人员容易上手，故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图像显示等功能，使PLC真正成为具有逻辑控制、过程控制、数据处理、联网通信等功能的名副其实的多功能控制器。我国的PLC研制、生产和应用也发展很快，尤其在应用方面更为突出。在20世纪70年代末和80年代初，我国随国外成套设备、引进了不少国外的PLC，以后，在传统设备的改造和新设备设计中，PLC的应用逐年增多，取得显著的经济效益，PLC在我国应用广泛，对提高我国工业自动化水平起到了巨大作用。

MCGS是一种高可靠性、高性能的组态软件，对于学习者而言，它易于学习、易于操控，且容易对其进行维护、检修。同时它还能对现场数据进行采集，对实时和历史数据进行处理等等功能。

2 PLC及MCGS的介绍

2.1 PLC的相关介绍

2.1.1 PLC的系统组成

PLC采用了典型的计算机结构，主要由CPU、电源、存储器和专门设计的输入/输出接口电路等组成。PLC的结构框图如图2-1所示。

图2-1 PLC结构框图

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