基于西门子S7-200PLC的交通灯控制系统的设计

来源:网络整理 作者:2018年01月09日 10:25

1、引言

可编程序控制器(PLC)作为一种以微电脑技术为核心的自动控制装置,已被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源等各种行业。它可靠性高、功能完善、抗干扰性好,具有结构简单、重量轻等优点,是一种专门用于工业环境及过程控制的数字运算操作的电子系统。采用PLC控制交通信号灯,主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性,同时其内部定时器资源十分丰富。

目前,PLC已广泛应用于工业控制中,但是在交通控制方面应用方面还不是很广泛。PLC应用于交通控制还有很大的潜能,PLC以其可方便操作、可方便编程调试等特点,使得其有逐步取代以往的单片机在交通灯中的地位的趋势。本文主要研究了基于西门子S7-200PLC的交通灯控制系统的设计。

2、交通灯的控制要求

交通灯控制示意图如图1所示。

基于西门子S7-200PLC的交通灯控制系统的设计

图1  交通灯控制示意图

交通灯的控制要求:

(1)信号灯受一个启动开关控制,当启动开关接通时,信号灯系统开始正常工作,且先南北红灯亮,后东西绿灯亮。当启动开关断开时,所有信号灯熄灭。

(2)南北红灯维持25s,在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮,并维持20s。到20s时,东西绿灯闪亮,闪亮3s后熄灭。在东西绿灯熄灭时,东西黄灯亮,并维持2s。到2s时,东西黄灯熄灭,东西红灯亮;同时南北红灯熄灭,南北绿灯亮。

(3)东西红灯亮维持30s,南北绿灯亮维持25s,然后闪亮3s钟,熄灭;同时南北黄灯亮,维持2s后熄灭,这时南北红灯亮,东西绿灯亮。

(4)上述信号灯状态周而复始。

3、系统时序图

根据对交通信号灯控制要求的分析,得出这是一个时序逻辑控制系统。首先画出时序图,这样便于系统软、硬件的设计,图2为交通灯的状态时序图。

基于西门子S7-200PLC的交通灯控制系统的设计

图2  交通灯的状态时序图

4、系统的硬件设计

根据控制要求,选用德国西门子公司的S7-200系列PLC作为控制器可满足控制要求。

4.1、PLCI/O点的分配

交通灯控制系统共有一个输入点:启动按钮。输出信号有东西方向、南北方向各两组指示灯驱动信号以及东西方向、南北方向的车辆运行指示灯驱动信号信号甲、乙。由于每一方向的指示灯中,同种颜色的指示灯运行情况相同,为节省输出点数,采用并联输出法。由此确定,系统所需的输入点数为1,输出点数为8,全部为开关量。PLCI/O点分配如表1所示。

表1  PLCI/O点分配

基于西门子S7-200PLC的交通灯控制系统的设计

4.2、系统的硬件结构图

根据系统对I/O口量的需求,选用S7-200来完成设计,系统的硬件结构如图3所示。

基于西门子S7-200PLC的交通灯控制系统的设计

图3   系统的硬件结构

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