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1、青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）摘 要随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。同时随着我国经济的稳步发展，随着城市机动车量的不断增加，人民的生活水平日渐提高，越来越多的汽车进入寻常老百姓的家庭。 PLC可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和
2、位置的自动控制中。由于PLC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,可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制,特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。同时,PLC本身还具有通讯联网功能,将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理,可缩短车辆通行等候时间,实现科学化管理本论文设计的是基于西门子S7-300系列PLC和人机界面wincc flexible构成的交通灯控制系统，本文阐述了交通灯控制系统的来源与发展，以及它在国内外发展的现状，对交通灯控制系统的方案进行了论证，介绍了PLC的基本组成、特点以及工作原理，对基于西门子
3、S7-300系列PLC构成的交通灯控制系统整体设计过程进行较为细致的论述，并且介绍了人机界面的相关知识和显示画面。关键词：交通灯、可编程控制器、城市交通IIAbstractWith the social and economic development , urban transport problems more and more people s attention. People, vehicles , coordinating the three -way relationship has become one of the important issues to address tr
4、affic management department . Urban traffic control system for urban traffic data monitoring, traffic signal control and traffic control computer integrated management system, which is a modern urban traffic monitoring command system is the most important part . Meanwhile With the steady development
5、 of China s economy, with the increasing amount of urban vehicles , increasing peoples living standards improve , more and more cars into the homes of ordinary people s homes.PLC programmable logic controller is a microprocessor -based , integrated computer technology, automatic control of a new ind
6、ustrial control devices and communication technologies evolved. It has a simple structure, easy programming, high reliability, has been widely used for automatic control of industrial processes and location. Due to the use of PLC has strong environmental adaptability characteristics , while its inte
7、rnal timer resources are very rich, the current widespread use of progressive signal for precise control , especially for multi- fork can be easily controlled . So now increasingly used in the PLC traffic light system. Meanwhile , PLC communication itself also has networking capabilities , will form
8、 a road with lights on the unified management of a local area network , you can shorten the waiting time for vehicles to achieve scientific managementThis thesis is based on the design of traffic lights Siemens S7-300 series PLC and HMI control system consisting of wincc flexible paper describes the
9、 sources of traffic light control system and development at home and abroad as well as its development, traffic light control scheme of the system were demonstrated , describes the basic components of the PLC , characteristics and working principle , based on the traffic lights Siemens S7-300 series
10、 PLC control system consisting of the overall design process of a more detailed discussion, and introduces the related human-machine interface knowledge of the display screen .Key words：Traffic lights、programmable controllers、urban transport目 录摘 要I1绪 论51.1 课题背景51.2 研究目的和意义61.3本文设计目的62 PLC的介绍82.1 PLC
11、的基础82.2 PLC的特点92.3 PLC的结构和工作原理102.4 PLC-300模块及其介绍113 WinCC的介绍163.1 HMI的定义163.2 HMI简介163.3人机界面（HMI）产品的组成及工作原理173.4人机界面的使用方法183.5 HMI的特点183.6 人机界面的发展趋势194 十字路口交通灯的硬件介绍204.1 控制要求204.2系统设计方案分析204.3 系统硬件选型和接线215 十字路口交通灯的软件介绍245.1 程序设计分析245.2程序设计软件245.3 程序流程图265.4 系统中PLC与组态276系统检测与调试296.1 检测与调试296.2 调试错误与
12、修改方法297 交通灯的仿真307.1 PLC仿真界面307.2 HMI仿真界面30结 论33致 谢34参考文献35附录136附录2511绪 论随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，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。然而，随
13、着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，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。随着交通越来越发达所出现的问题也越来越多,路面狭窄,车辆拥挤。尤其是到了上下班的时候,许多车辆在路口浪费了很多的时间,不仅给车主带了很多的麻烦也给交通部门带了不少麻烦。为了解决这些问题,国家政府也花了不少的心思和精力去研究,探讨。为
14、了能有效地解决交通问题,政府对城市进行了有规模的城市规划和道路扩建与维修。还有就是对交通灯进行了研究和改善,调整交通灯的时间控制和变换频率以及工作时间的控制,从而使交通更为畅通和安全,提高了交通灯的自身作用和价值。单片基控制系统设计时硬件和软件均要设计，抗干扰性能差，不通用，并且需要有接口电路与之配套，价格中等，制造较难。程序的设计中，分析控制交通的多种原理，用传统的方法实现难度较大，所以使用可编程控制器，其主要原因是因为PLC具有简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列的优点。 本设计介绍了应用PLC实现十字路口交通信号灯的自动控制。通过对交通信号灯的控制要求分析，
15、对PLC控制系统进行了软、硬件设计，并通过实验证明该系统简单、经济、运行可靠，具有很高的实用价值。1.1 课题背景1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868 年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿 两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914 年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿 灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表
16、示“停 止”，绿灯亮表示“通行”。1918 年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都
