當今，紅綠燈安裝在各個道路口上，已經成為疏導交通車輛最常見和最有效的手段。但這一技術在19世紀就已出現(xiàn)了。1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機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。它由紅綠兩以旋轉式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。

城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。如何利用當今計算機與自動控制技術，有效地疏導交通，提高城鎮(zhèn)交通路口的通行能力，提高車輛速度，減少交通事故是值得我們研究的新課題。本文基于PLC設計了城鄉(xiāng)交通燈控制系統(tǒng)，并就設計中的計算和實驗調試等問題來進行具體分析討論。

1、系統(tǒng)控制功能

（1）城市十字路口交通信號燈是在十字路口的東西南北各個方向裝設紅綠黃燈各一套?？刂频娜蝿站褪亲尲t綠黃燈按照一定的時序輪流發(fā)亮。

（2）控制時序當起動開關接通時，信號燈系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，同時東西綠燈亮。當起動開關斷開時，所有信號燈都熄滅;南北紅燈亮25s，在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持20s，到20s時，東西綠燈閃亮，3s后熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮2s，2s后東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時，南北紅燈熄滅，綠燈亮，東西紅燈亮30s。南北綠燈亮20s，然后閃3s后熄滅，同時南北黃燈亮，維持2s后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。周而復始。

圖一系統(tǒng)輸入輸出接線圖

2、硬件接線及I/O口分配

根據(jù)設計要求，采用西門子S7-200-224型PLC為控制器，起動按鈕SB1，紅黃綠燈東西南北各1只。輸入輸出接線如圖一所示。起動按鈕SB1接入輸入繼電器I0.0端，東西方向綠燈接入輸出繼電器Q0.3端，東西方向的黃燈接入輸出繼電器Q0.4端，東西方向的紅燈接入輸出繼電器Q0.5端，南北方向綠燈接入輸出繼電器Q0.0端，南北方向黃燈接入輸出繼電器Q0.1端，南北方向紅燈接入輸出繼電器Q0.2端，輸出端電源與輸出公共端1L相連。

3、系統(tǒng)梯形圖設計

為了設計思路清晰與便利，采用了順序控制法。順序控制就是指系統(tǒng)或生產設備在各輸入信號的作用下，內部元件狀態(tài)按照生產工藝預先規(guī)定的時間順序變化，使得各執(zhí)行機構在生產過程中自動有序地進行操作。PLC順序控制設計法最基本的設計思路是將控制系統(tǒng)的一個完整的工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步（step）。然后用轉換條件控制代表各步的內部編程元件，使其狀態(tài)按照一定的時間順序變化，最終輸出控制相應執(zhí)行機構的動作步是根據(jù)輸入量狀態(tài)的變化來劃分的。在任何一步之內各輸出量的狀態(tài)不變，但相鄰兩步輸出量總的狀態(tài)是不同的。步的這種劃分方法代表各步編程編程元件的狀態(tài)與各輸出量狀態(tài)之間有著極為簡單的邏輯關系。

結合本次設計要求，可以采用單流程編程法，也可以采用雙流程法。設計中采用雙流程法，應用并聯(lián)分支結構，把東西和南北方向信號燈的動作分為兩個流程同時起動，分別運行各自的時序動作，相互之間的配合由統(tǒng)一的時鐘進行有機的配合，不會出現(xiàn)偏差，簡潔明了，思路清晰。

圖二交通燈控制系統(tǒng)梯形圖

PLC上電時，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)S0.0，同時產生一個1s的閃爍電路。SB1按下系統(tǒng)起動，S0.1與S0.5同時接通，東西南北方向同時工作，現(xiàn)僅以東西方向的動作分析其工作原理。東西綠燈開始工作，同時定時器T37開始定時20s，20s后第一工步復位，進行第二工步S0.2，東西綠燈閃爍工作，結合初始時的1s的閃爍電路，定時器T38定3s就做到了閃3下的目的。3s后第二工步復位，進行第三工步S0.3，東西黃燈工作，定時器T39定時2s，2s后第三工步復位，進入第四工步S0.4，東西紅燈開始工作。同時定時器T40開始定時，30s后返回到第一工步，如此循環(huán)下去。南北方向與東西方向相同，不再贅述。梯形圖如圖二所示。

4、結束語

交通燈的設計方法有多種實現(xiàn)方法，由于交通燈都是安裝在嘈雜的交通路口，工作的穩(wěn)定性、可靠性與抗干擾的能力要求均較高。傳統(tǒng)的設計方法總存在著缺陷，而PLC專為工業(yè)環(huán)境下應用設計的，在交通燈控制系統(tǒng)中有著較大的優(yōu)勢。而PLC的順序設計法是順序控制系統(tǒng)中一種先進的設計方法，不僅容易接受，提高設計效率，節(jié)省設計時間，而且程序的調試、修改和閱讀便利，縮短設計周期。本次設計的交通燈系統(tǒng)調試結果符合要求，在現(xiàn)實中有一定的推廣價值。