苏ICP备112451047180号-6
基HMI的交通灯控制系统功能实现
摘要：随着社会经济的快速发展和人们消费水平的不断提高，私家车不断增加，城市人多、车多道路少的交通状况越来越引起人们的关注。为了解决交通道路中出现的种种问题，在合适的路段设置红绿灯控制系统已成为改善交通环境的最有效方法。本系统设计的基于PLC控制的交通灯系统在实际应用中可以实现车辆的有序、规模性运行，特殊情况下，可通过控制绿灯时间去有效疏导车辆，达到最大限度的车辆放行，预防车辆拥堵现象的出现；HMI可进行各路段的实时监控，从而有效的进行各路段车流量的调整。
关键词：交通灯；控制系统；PLC；HMI
HMI traffic light control system functions
Abstract:With the rapid development of social economy and people's consumption level unceasing enhancement, the increasing private cars, city people, car road less traffic more and more aroused people's concern. In order to solve the traffic problems arising from the road, in the appropriate sections set traffic light control system has become the most effective way to improve traffic environment. In actual application of PLC control of traffic light system can realize the orderly and scale operation of the vehicle, special circumstances can control a given the green light time to effective vehicles, released by the maximum vehicle, prevent traffic congestion. HMI (human machine interface) real-time monitoring of each section can be effectively to adjust the road traffic.
Keywords: traffic light ;Control system ;PLC;HMI
第一章 概述
1.1背景
当今社会经济迅猛发展，人们生活水平不断提高，在满足基本生活需求的同时，人们开始越来越注重生活质量的提高。衣食住行，每一方面都发生着很大的改变。中国一直都是人口大国，拥有着十三亿人口，并在以迅猛的速度以日剧增。人口的增多，经济迅速发展下人们生活质量的提高，应运而生了一些新的社会问题。
行的涉及主要体现在交通方面。如今交通问题已成为社会中最受关注的问题之一。人口的增多，交通工具的快速性发展，以及道路资源的局限性，交通控制系统应运而生。生活应用中，交通控制系统可以有效地缓解交通压力，再配备相应的监控工具起到了提前预防、合理疏导的综合性交通管制体系。为了使交通控制系统更接近人性化，人们投入了相当大的精力致力于交通控制系统的研究与改善。
还必须要利用技术支撑，把交通控制系统作为当今社会的一种公共管理系统，对于人们的生活、经济的发展有着很大的影响。在越来越 智能化的科技时代，简单的交通灯控制系统已不能满足人们的需求，书面的想法加以实际展现。现如今科学技术迅猛发展，特别是电子通信技术的发展以及其在社会生活中的广泛应用，已能很好的解决交通方面产生的一系列社会问题。目前，生活中应用的交通控制系统已基本实现了完全自动化。夸区域实时调整车流量，特殊时段进行时间增减等一系列智能化应用，已广泛被人们所接受。
交通对于社会经济的发展和人们生活水平的提高都极具推动意义。现如今PLC和HMI技术的迅速发展，对于交通控制监测又有着很大的推进作用。技术的革新，设施的改善，智能化交通控制系统已逐步取代了传统的交通控制措施。
1.2设计的目的及意义
交通控制系统是社会经济发展和人们生活生产下应运而生的产物。中国的交通问题不同于其他国家。中国属于发展中大国，明显特点就是人口众多、人均土地面积少，而且经济又需快速去发展，这些实际情况严重的影响着交通的发展。
中国经济发展起步晚，早些年人们的出行还是依靠非机动车代步，虽然人口多的难题一直都是存在的，但小规模的机动车和大规模非机动车的运行并没造成严峻的交通问题。随着改革开放的世界潮流，经济的不断发展，带动了人们生活水平的不断提高，而且在这个时期中国的汽车行业也顺应世界大潮得到了快速发展。这个时期国内的物流、国民汽车拥有量已开始增加，交通问题已慢慢出现。到了二十一世纪，中国经济已得到火箭式发展，国家GDP已达到世界前列，国内外贸易发展日益增多，国民汽车拥有量迅猛提高，日益严峻的交通问题已出现，并开始得到社会的广泛关注。
物流、出行等人类的活动无规律的在各区域间进行着，车量、人流、拥挤、事故等一系列交通问题已成为经济环境下不可避免的社会问题。为了解决这些影响经济发展和人们生活生产的交通问题，一套公共管理系统――交通控制系统产生了。
当下频繁出现的交通事故让我们认识到社会现状下的交通问题愈加严峻。土地面积紧缺导致道路资源的紧张，以及不定规则的人流量流动范围与时段，很大意义上要求交通控制系统创新出一套更为人性化、智能化、有效化的公共管理体系。依次避免一些交通事故的频繁发生。另外，针对在特殊时段可能引起的交通拥堵问题进行实时调整和转移多条线路的分流也至关重要。
1.3 设计的任务与要求
采用HMI界面监控某十字路口交通灯运行情况，课题需要完成的任务如下：
1) 系统上电时所有方向交通灯均不亮；
2) 按下启动按钮后，东西绿灯亮4S灭，东西绿灯闪烁2S后灭（闪烁频率1Hz）；
3) 东西向黄灯闪烁亮2S后灭；
4) 东西向红灯亮8S后灭；
5) 同时对应的南北方向的运行过程如下：南北向红灯亮8S，接着绿灯亮4S闪烁2S灭（闪烁频率为1Hz）；黄灯亮2S，如此循环 ；
6) 为了方便路口等待的车辆，每个路口会显示当前等待时间；
7) 当出现临时交通管制后，按下交通管制按钮，指定南北向路口为绿灯放行，对应的东西向路口为红灯禁行，解除临时交通管制后，系统按照交通管制执行前的状态继续运行；
8) 按下停止按钮，所有交通灯立即停止运行。
交通灯控制系统启动后，首先南北红灯亮，并维持8S，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持4S，东西绿灯到了4S时开始闪亮，闪亮频率为1HZ。东西绿灯闪亮2S后熄灭，紧接着东西黄灯闪亮，并维持2S，到2S时，东西黄灯熄灭、红灯亮，同时南北红灯熄灭、绿灯亮。东西红灯维持亮8S,南北绿灯维持亮4S，到了4S时，南北绿灯闪亮，闪亮频率1HZ,南北绿灯闪亮2S后熄灭，紧接着南北黄灯开始闪亮，并维持2S，到了2S时，南北黄灯熄灭、红灯亮，同时东西绿灯亮，开始下一周期的的动作。由于现实生活中难免会出现一些特殊情况，比如，交通管制路口经常会出现闯红灯现象，这主要是因为行人不清楚交通信号灯的显示时间所导致的问题。所以在各个路口设置相应的信号灯显示装置，对于解决闯红灯的危险行为就显得尤为的重要。而且交通管制路口的车流量会出现上下班等特殊时段超负荷运行的状况，这时候原本设定的交通灯亮灭时间就显得有所不合理了。所以就应该设置一项临时交通管制装置。当出现车流量严重增加时，可根据交通管制系统指定相应的信号灯亮灭来控制车流量，我们指定东西向路口为红灯禁行，对应的南北向路口绿灯放行。解除临时交通管制后，系统按照交通管制执行前的状态继续运行。根据系统功能要求，工作时序如图3-1所示，交通灯示意图如图3-2所示。
参考文献
[1]郭琼 PLC应用技术[M]；机械工业出版社,2013
[2]肖威 李庆海 PLC及触摸屏组态控制技术[M]北京；电子工业出版社，2013
[3]廖常初 可编程序控制器的编程方法与工程应用[M]重庆；重庆大学出版社，2001
[4]戴一平 可编程控制器技术[M]北京；机械工业出版社，2002
[5]刘洪涛 PLC应用开发从基础到实践[M]北京；电子工业出版社，2007
[6]戴仙金 西门子S7-200系列PLC应用与开发[M]中国水利水电出版社，2006
[7]罗宇航 流行PLC实用程序及设计[M]西安电子科技大学出版社，2006
摘要：随着社会经济的快速发展和人们消费水平的不断提高，私家车不断增加，城市人多、车多道路少的交通状况越来越引起人们的关注。为了解决交通道路中出现的种种问题，在合适的路段设置红绿灯控制系统已成为改善交通环境的最有效方法。本系统设计的基于PLC控制的交通灯系统在实际应用中可以实现车辆的有序、规模性运行，特殊情况下，可通过控制绿灯时间去有效疏导车辆，达到最大限度的车辆放行，预防车辆拥堵现象的出现；HMI可进行各路段的实时监控，从而有效的进行各路段车流量的调整。
关键词：交通灯；控制系统；PLC；HMI
HMI traffic light control system functions
Abstract:With the rapid development of social economy and people's consumption level unceasing enhancement, the increasing private cars, city people, car road less traffic more and more aroused people's concern. In order to solve the traffic problems arising from the road, in the appropriate sections set traffic light control system has become the most effective way to improve traffic environment. In actual application of PLC control of traffic light system can realize the orderly and scale operation of the vehicle, special circumstances can control a given the green light time to effective vehicles, released by the maximum vehicle, prevent traffic congestion. HMI (human machine interface) real-time monitoring of each section can be effectively to adjust the road traffic.
Keywords: traffic light ;Control system ;PLC;HMI
目录
第一章 概述 8
1.1背景 8
1.2设计的目的及意义 8
1.3 设计的任务与要求 9
第二章 PLC及HMI选型 11
2.1 PLC及选型 11
2.1.1 PLC介绍 11
2.1.2 PLC选型 14
2.2 HMI及选型 17
2.2.1 HMI介绍 17
2.2.2 HMI选型 17
第三章 交通灯控制系统设计 20
3.1系统功能要求 20
3.2电路设计 22
3.2.1 HMI、PLC、PC三者之间的连接示意图 22
3.2.2交通灯控制系统PLC的I/O分配表 23
3.2.3交通灯控制系统PLC的外部接线图 24
3.3软件设计 25
3.3.1设计要点 25
3.3.2程序设计 26
3.3.2.1交通信号灯PLC控制梯形图 26
3.3.2.2程序说明 30
3.4 HMI界面功能设计 31
3.4.1 项目的建立 31
3.4.1.1创建工程 31
3.4.1.2设备连接 .33
3.4.2界面设计与制作.33
第四章 交通灯控制系统调试 37
4.1.软件调试 37
4.2.硬件调试 37
第五章 结论 39
致谢 40
参考文献 41
第一章 概述
1.1背景
当今社会经济迅猛发展，人们生活水平不断提高，在满足基本生活需求的同时，人们开始越来越注重生活质量的提高。衣食住行，每一方面都发生着很大的改变。中国一直都是人口大国，拥有着十三亿人口，并在以迅猛的速度以日剧增。人口的增多，经济迅速发展下人们生活质量的提高，应运而生了一些新的社会问题。
行的涉及主要体现在交通方面。如今交通问题已成为社会中最受关注的问题之一。人口的增多，交通工具的快速性发展，以及道路资源的局限性，交通控制系统应运而生。生活应用中，交通控制系统可以有效地缓解交通压力，再配备相应的监控工具起到了提前预防、合理疏导的综合性交通管制体系。为了使交通控制系统更接近人性化，人们投入了相当大的精力致力于交通控制系统的研究与改善。
还必须要利用技术支撑，把交通控制系统作为当今社会的一种公共管理系统，对于人们的生活、经济的发展有着很大的影响。在越来越 智能化的科技时代，简单的交通灯控制系统已不能满足人们的需求，书面的想法加以实际展现。现如今科学技术迅猛发展，特别是电子通信技术的发展以及其在社会生活中的广泛应用，已能很好的解决交通方面产生的一系列社会问题。目前，生活中应用的交通控制系统已基本实现了完全自动化。夸区域实时调整车流量，特殊时段进行时间增减等一系列智能化应用，已广泛被人们所接受。
交通对于社会经济的发展和人们生活水平的提高都极具推动意义。现如今PLC和HMI技术的迅速发展，对于交通控制监测又有着很大的推进作用。技术的革新，设施的改善，智能化交通控制系统已逐步取代了传统的交通控制措施。
1.2设计的目的及意义
交通控制系统是社会经济发展和人们生活生产下应运而生的产物。中国的交通问题不同于其他国家。中国属于发展中大国，明显特点就是人口众多、人均土地面积少，而且经济又需快速去发展，这些实际情况严重的影响着交通的发展。
中国经济发展起步晚，早些年人们的出行还是依靠非机动车代步，虽然人口多的难题一直都是存在的，但小规模的机动车和大规模非机动车的运行并没造成严峻的交通问题。随着改革开放的世界潮流，经济的不断发展，带动了人们生活水平的不断提高，而且在这个时期中国的汽车行业也顺应世界大潮得到了快速发展。这个时期国内的物流、国民汽车拥有量已开始增加，交通问题已慢慢出现。到了二十一世纪，中国经济已得到火箭式发展，国家GDP已达到世界前列，国内外贸易发展日益增多，国民汽车拥有量迅猛提高，日益严峻的交通问题已出现，并开始得到社会的广泛关注。
物流、出行等人类的活动无规律的在各区域间进行着，车量、人流、拥挤、事故等一系列交通问题已成为经济环境下不可避免的社会问题。为了解决这些影响经济发展和人们生活生产的交通问题，一套公共管理系统――交通控制系统产生了。
当下频繁出现的交通事故让我们认识到社会现状下的交通问题愈加严峻。土地面积紧缺导致道路资源的紧张，以及不定规则的人流量流动范围与时段，很大意义上要求交通控制系统创新出一套更为人性化、智能化、有效化的公共管理体系。依次避免一些交通事故的频繁发生。另外，针对在特殊时段可能引起的交通拥堵问题进行实时调整和转移多条线路的分流也至关重要。
1.3 设计的任务与要求
采用HMI界面监控某十字路口交通灯运行情况，课题需要完成的任务如下：
1) 系统上电时所有方向交通灯均不亮；
2) 按下启动按钮后，东西绿灯亮4S灭，东西绿灯闪烁2S后灭（闪烁频率1Hz）；
3) 东西向黄灯闪烁亮2S后灭；
4) 东西向红灯亮8S后灭；
5) 同时对应的南北方向的运行过程如下：南北向红灯亮8S，接着绿灯亮4S闪烁2S灭（闪烁频率为1Hz）；黄灯亮2S，如此循环 ；
6) 为了方便路口等待的车辆，每个路口会显示当前等待时间；
7) 当出现临时交通管制后，按下交通管制按钮，指定南北向路口为绿灯放行，对应的东西向路口为红灯禁行，解除临时交通管制后，系统按照交通管制执行前的状态继续运行；
8) 按下停止按钮，所有交通灯立即停止运行。
交通灯控制系统启动后，首先南北红灯亮，并维持8S，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持4S，东西绿灯到了4S时开始闪亮，闪亮频率为1HZ。东西绿灯闪亮2S后熄灭，紧接着东西黄灯闪亮，并维持2S，到2S时，东西黄灯熄灭、红灯亮，同时南北红灯熄灭、绿灯亮。东西红灯维持亮8S,南北绿灯维持亮4S，到了4S时，南北绿灯闪亮，闪亮频率1HZ,南北绿灯闪亮2S后熄灭，紧接着南北黄灯开始闪亮，并维持2S，到了2S时，南北黄灯熄灭、红灯亮，同时东西绿灯亮，开始下一周期的的动作。由于现实生活中难免会出现一些特殊情况，比如，交通管制路口经常会出现闯红灯现象，这主要是因为行人不清楚交通信号灯的显示时间所导致的问题。所以在各个路口设置相应的信号灯显示装置，对于解决闯红灯的危险行为就显得尤为的重要。而且交通管制路口的车流量会出现上下班等特殊时段超负荷运行的状况，这时候原本设定的交通灯亮灭时间就显得有所不合理了。所以就应该设置一项临时交通管制装置。当出现车流量严重增加时，可根据交通管制系统指定相应的信号灯亮灭来控制车流量，我们指定东西向路口为红灯禁行，对应的南北向路口绿灯放行。解除临时交通管制后，系统按照交通管制执行前的状态继续运行。根据系统功能要求，工作时序如图3-1所示，交通灯示意图如图3-2所示。
参考文献
[1]郭琼 PLC应用技术[M]；机械工业出版社,2013
[2]肖威 李庆海 PLC及触摸屏组态控制技术[M]北京；电子工业出版社，2013
[3]廖常初 可编程序控制器的编程方法与工程应用[M]重庆；重庆大学出版社，2001
[4]戴一平 可编程控制器技术[M]北京；机械工业出版社，2002
[5]刘洪涛 PLC应用开发从基础到实践[M]北京；电子工业出版社，2007
[6]戴仙金 西门子S7-200系列PLC应用与开发[M]中国水利水电出版社，2006
[7]罗宇航 流行PLC实用程序及设计[M]西安电子科技大学出版社，2006