摘 要
按照人行道交通灯控制系统的设计要求，系统主要针对人行道的A向通道和B向通道交通灯进行设计，系统分为通道无车状态、紧急状态、正常状态进行设计，对这三种状态的交通灯按照各自不同的任务要求进行PLC设计和组态设计。
系统设计采用西门子品牌的S7-200可编程控制器，对通道的是否无车传感器进行选型，设计PLC输入输出电路图，对接线进行说明。软件设计实现系统的流程设计，采用条件判断、顺序控制和经验编程的方法，实现系统的梯形图编写。在MCGS组态设计中，对变量数据库、画面设计部分等进行了详细设计，通过仿真调试，满足人行道交通灯控制系统的设计要求。对于人行道交通灯控制系统的设计，满足了工艺设计的要求，结合可编程控制器的优势，系统稳定可靠，后期升级方便，对现场的多变环境有很好的的防干扰措施。人行道交通灯控制的设计，对于后期的深入研究具有很好的参考价值。
关键词：人行道交通灯；可编程控制器；MCGS；顺序控制
Abstract
According to the design requirements of the two-way traffic light control system of the narrow channel, the system is mainly designed for the traffic lights of the a-way channel and b-way channel of the narrow channel. The system is divided into vehicle free state, emergency state and normal state. The traffic lights in these three states are designed by PLC and configuration according to their different task requirements.
The S7-200 programmable controller of Siemens brand is used in the system design to select whether there is no vehicle sensor in the channel, design the PLC input and output circuit diagram and explain the wiring. The software design realizes the process design of the system, and adopts the methods of condition judgment, sequence control and empirical programming to realize the preparation of the ladder diagram of the system. In MCGS configuration design, the variable database and picture design are designed in detail. Through simulation and debugging, the design requirements of narrow channel two-way traffic light control system are met. The design of two-way traffic light control system in narrow channel meets the requirements of process design. Combined with the advantages of PLC, the system is stable and reliable, easy to upgrade in the later stage, and has good anti-interference measures for the changeable environment on site. The design of two-way traffic light control in narrow channel has a good reference value for later in-depth research.
Key words: Programmable controller; MCGS； Sequential control
目 录
摘 要 1
Abstract 2
第一章 绪论 4
1.1 课题研究的目的及意义 4
1.2 系统设计的内容 4
1.2 课题设计的思路 5
第二章 人行道交通灯的总体设计 6
2.1 系统的控制要求 6
2.2 系统方案的比较 7
2.3 系统的控制方案 7
第三章 人行道交通灯的硬件设计 9
3.1可编程控制器的介绍及选型 9
3.2传感器的选型 10
3.3系统的I/O分配设计 11
3.4系统的PLC接线设计 11
第四章 人行道交通灯的软件设计 12
4.1系统的功能流程设计 12
4.2系统的梯形图设计 14
4.3梯形图的仿真运行 20
第五章 人行道交通灯的组态设计 24
5.1系统上位机设计的思路 24
5.2上位机的开发设计 24
5.2.1 上位机的工程创建 24
5.2.2 系统驱动的建立 25
5.2.3 通讯变量的建立 25
5.2.4 系统的数据库 26
5.2.5 画面的编译设计 26
5.2.5 系统的动画设计 27
5.3命令语言的设计 28
5.4系统的仿真调试 31
结论 33
致谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1 课题研究的目的及意义
在我国一些特殊的地形，比如狭窄隧道、狭窄公路等，每次通行只能实现单向通道的通行，另一通道的车辆只能进行等待。为了对这种人行道进行交通管理，需要设计一套适合该人行道的交通灯。对于狭窄隧道主要分为三种情况，分别为正常情况下的交通管理、无车情况下的交通管理以及紧急情况下的交通管理。系统设计采用PLC对A通道和B通道的交通红绿灯进行设计，满足系统使用的要求。
关于人行道交通灯的控制，采用单片机控制设计和可编程控制设计的方式比较多。市场上单片机的产品品种多，在实现单片机开发时，研发周期长，需要设计电路板硬件，还要设计具体的程序，而且程序固化后，不易擦除升级，尤其在抗干扰方面，单片机无法完全适应工厂的应用环境。对于一些应用的场合，可编程控制器功能强大，可靠性和稳定性高，在具体应用中，可以通过编程软件实现各种工况功能，通讯功能强大，能够组成工业区域网络，提高工厂管理水平。按照市场的发展和现有的工业自动化产品，对人行道交通灯控制系统的自动化控制设计提供了很好的条件，能够满足系统设计要求和功能。人行道交通灯控制系统设计主要包含了总体功能设计和控制方案的设计、系统的选型设计和硬件电路图设计、功能流程设计以及梯形图编译设计等。对于以上的设计，结合平时课本学习和文献查询，掌握PLC控制设计的思路和方法，为以后的工作提供了很好的基础。
1.2 系统设计的内容
对于人行道的交通灯设计，分为三种情况进行设计，分别为正常情况下的交通管理、无车情况下的交通管理以及紧急情况下的交通管理。系统设计采用PLC对A通道和B通道的交通红绿灯进行设计，满足系统使用的要求。当正常情况下时，A通道绿灯亮的同时，B通道红灯亮，当A通道绿灯变为红灯时，B通道需要延时一定时间才能变为绿灯，主要目的是A通道的车辆需要全部驶出人行道。如果在无车情况下，A通道和B通道的红灯和绿灯处于闪烁状态。如果在紧急情况下，比如人行道内出现交通事故，将A通道和B通道的红灯运行。按照此基本要求，系统设计的内容包括如下：
（1）分析系统的时序图，确定交通灯的控制方式，明确系统的功能要求以及控制方案；
（2）对系统进行PLC的选型，完成系统的I/O分配设计，对交通灯的PLC接线图、外部继电器接线图等进行绘制；
（3）对人行道交通灯控制的功能流程进行设计，完成系统的梯形图设计和上位机组态软件的设计，通过上位机模拟交通灯的运行控制。
1.2 课题设计的思路
系统设计主要分为总体功能设计和方案确定、硬件图纸设计和元器件选型、软件功能流程设计和梯形图编译设计，以及系统的功能调试等。系统的具体设计思路如下所示：
（1）对人行道交通灯控制系统的工艺要求进行设计，确定人行道交通灯的工艺功能，明确人行道交通灯系统的外部信号输入类型以及输出执行单元的类型，对人行道交通灯系统的控制方式进行选择，完成人行道交通灯系统方案的总体设计图。
（2）对人行道交通灯系统的总体设计方案，明确输入和输出部分产品的类型，进行控制器选择、传感器选择、输出执行部分型号选择等，确定控制器型号后，对人行道交通灯控制系统进行I/O分配设计，按照地址的分配设计结果，对PLC的输入部分接线图、输出部分接线图以及电源部分接线图进行设计，对系统的主电路部分和辅助控制电路等进行设计。
（3）对人行道交通灯系统的功能流程和梯形图设计，按照系统的工艺设计功能要求，以及总体控制方案，对系统的软件功能流程图进行设计，明确各种逻辑关系和条件判断以及处理结果等，根据系统的软件功能流程分布设计程序，依次实现系统的功能。
（4）对人行道交通灯控制系统进行仿真调试，利用仿真调试软件，按照调试步骤实现手动控制方式和自动控制方式的调试，并且根据调试的效果，撰写调试过程，分析系统的可行性、稳定性以及可靠性。
（5）对人行道交通灯控制系统进行总结，分析系统设计的优缺点和可行性，分析后期的应用展望。
第二章 人行道交通灯的总体设计
2.1 系统的控制要求
对于人行道交通灯的控制，主要按照三种状态进行设计，正常情况下的交通管理、无车情况下的交通管理以及紧急情况下的交通管理。系统设计采用PLC对A通道和B通道的交通红绿灯进行设计，满足系统使用的要求。当系统启动后，如果当前通道无车辆，将A通道和B通道进行红灯和绿灯交替闪烁；如果当前通道有车辆，将按照下面的时序图进行控制。具体的时序图如图2-1所示。
图2-1 系统设计时序图
结论
人行道交通灯控制系统设计，系统设计主要实现三种状态的控制，分别为紧急状态、通道无车辆状态、正常状态等，如果出现A通道和B通道绿灯同时亮的情况，将立即输出故障，并停止系统运行。如果紧急状态，将A通道和B通道的红灯常亮；如果通道无车辆，将A通道和B通道的红灯和绿灯进行闪烁。本设计对各个部分进行了详细设计，总体设计中分析了人行道交通灯控制的要求，确定了系统的控制方案，选择"可编程控制器+上位机"的方案进行设计。对人行道交通灯系统的功能流程进行了详细设计，开发了梯形图和上位机程序，通过仿真调试，系统设计达到了基本的控制要求，系统运行稳定可靠，安全系数高，可行性好，能够满足现场的使用要求。在未来的发展展望中，可编程控制器作为人行道交通灯控制系统的控制单元，为后期的功能升级提供了许多可能性，比如通过无线通讯实现物联网领域的设计，通过区域网组成车间的现代化管理系统，提高工作效率和管理水平等。
致谢
时光如白驹过隙，很快迎来了大学的最后时光。回想以往的学习和生活，大学时期对我的学习和成长硕果累累。毕业设计是大学时期学习的全面总结，通过毕业设计我学习了不少相关设计的知识，巩固了我的课本知识，也丰富了我设计的经验。在做毕业设计的过程中，我经历了方案论证设计、接线设计、梯形图设计等，在此过程中，我掌握了不少学习方法和设计经验。在设计过程中，指导老师对我精心指导，提出了每个环节的设计问题，完善了我的思考，增长了见识。毕业设计是个认真钻研、一丝不苟的过程，严谨的推理和系统功能的实现都需要大量的资料查询和学习。指导老师和舍友们对我的帮助很大，在我遇到困境时，鼓励我，和我一起探讨问题，让我感受颇深，明白团队的力量。在此我祝福指导老师身体健康，治学有成，祝福同学们在今后的工作中顺顺利利，快速成长。感谢大学图书馆，能让我在知识的海洋中丰富了自己的学识和阅历。
参考文献
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