摘 要
本次设计的课题是基于PLC的十字路口交通灯控制系统设计，传统的十字路口交通灯多采用单片机集成电路作为控制系统，单片机系统虽然在功能上能够实现十字路口交通灯的各种控制需求，但是单片机控制系统在设计时需要数字电路与模拟电路的完美结合，这样的控制系统在稳定性上是无法与PLC的成熟电路相媲美的。通过PLC对十字路口交通灯控制系统进行重新开发，能够简化十字路口交通灯的内部控制电路，提高十字路口交通灯的稳定性，把设备在使用时的出错率降到最低。
本次设计的重点是十字路口交通灯控制系统的智能化与自动化，在软件方面，系统能完成十字路口交通灯的各项要求，在硬件方面，做到控制电路的简化，硬件线路的合理化。本文主要包括PLC程序梯形图，十字路口交通灯控制系统的IO接线图，对主要硬件的选型计算等。
关键词：十字路口交通灯 自动化 PLC 程序
目录
摘 要 1
引言 3
1.1设计背景 3
1.2设计意义 4
第二章 十字路口交通灯的方案设计 5
2.1十字路口交通灯的控制思路 5
2.2 基于PLC的控制方案设计 6
2.3 基于单片机控制方案 7
2.4基于继电器控制方案 8
2.5系统控制方案的选择 8
第三章 十字路口交通灯的硬件设计 10
3.1 十字路口交通灯的控制器IO分配表 10
3.2控制器PLC的选择 10
3.3十字路口交通灯的按钮选择 12
3.4断路器的选择 12
3.5十字路口交通灯PLC的外部接线图 13
第四章 交通灯的软件设计 13
4.1智能交通灯的PLC梯形图 13
4.2交通灯触摸屏设计 14
总结 15
致谢 16
参考文献 17
附录一 PLC接线图 18
附录二 PLC程序 19
引言
1.1设计背景
交通灯是一个城市中重要的基建设施，无论是大城市还是小县城，只要是十字路口的位置必然是需要交通灯来进行交通灯指挥的。所以说交通灯也可以称作是自动化的交通灯指挥信号灯。随着我国的城市化发展越来越快，我国各大城市的交通灯拥堵现象也越来越严重，尤其是一些繁忙的路口，经常会出现交通严重拥堵的现象，这时候就需要交警一天24小时现场指挥交通。这样不仅效率低，而且增加了人力成本。普通的交通灯是根据设计时编写好的程序，按照时间顺序，在一个周期内反复循环的控制方式，这种方式显然是比较死板的。仔细观察道路拥堵的路口，经常会发现某一方向明明很拥堵，需要更长的绿灯时间来放行拥堵的车辆，但是不拥堵的方向上，却没有出现车辆滞留的现场，甚至出现没有车辆，但是绿灯依然打开。这样不仅导通车辆的拥堵现象越来越严重，更是浪费城市的公共资源。交通灯是我们工作和生活中常见的城市基础设施，主要作用是缓解交通压力和调节交通的作用，在现代社会活动中扮演着重要的作用。我国汽车的年增长率近十年来接近12%，每年新增汽车总量达到了接近2000万，全国的汽车保有量截至到2022年为4.08亿辆，尤其在城市区域，汽车的密度很高，城市的交通压力巨大，尤其在早高峰和晚高峰期间，堵车已经成为司空见惯的实际问题，在交通灯用于实际工作前，解决问题的主要方法是采用交通警察现场指挥的方式，这种方式效率低且对人员的安全构成很大的挑战，伴随着电子科技的不断发展，在1914年，美国纽约出现了具备现代社会意义的交通信号灯，红灯表示停止；绿灯表示通行，交通信号灯的出现，交通可以得到有效的管制和规范，极大提高了道路通行能力，降低了事故发生率，解决巨大交通矛盾的最基本方法是交通信号灯的优化和效率提高。从实体制造业的角度来分析，自动化行业经过多年的发展，已经渗入到工业的方方面面，如今，谈到实体制造业就避免不了自动化的概念。小到工厂中常见的流水线传送带的控制，大到化工厂里的大型过程控制生产线，背后都离不开自动化控制系统。近年来，随着疫情的影响以及国外逆全球化浪潮的推进，国内经济很难再现高速发展的惊人成绩，经济下行压力大，实体经济首当其冲。虽然中央制定了国内经济内循环为主的方针政策，但物价的高企，行业内卷加重，出口受阻，多方面的影响导致实体制造业入不敷出，企业的经营成本居高不下。
从居民生活的角度来分析，自动化为我们的生活带来了诸多的便捷。我们每天使用的洗衣机，微波炉，抽油烟机，空调，电梯等都离不开自动化的控制。自动化已经渗入到我们生活的方方面面，对我们的衣食住行产生潜移默化的影响。
在高度信息化的今天，自动化已经对人类社会产生了深远的影响，自动化提高了工业生产的效率，降低了工业生产的成本，把工人从恶劣，有危险的环境中解放出来。同时，自动化也丰富了每一个人的生活，自动化在家居生活中的使用是人们不需要再为繁杂的家务劳动而烦恼，让人们有更多的时间去享受生活的美好。
1.2设计意义
在这样的背景之下，自动化的规模化引入，不仅能提高实体制造业的生产效率，降低企业的用人成本，还能丰富我们的日常生活，提高我们的生活质量。自动化的本质意义就是通过机器取代人工，实现工业的自动化生产过程。随着自动化行业的发展，工业自动化已经由传统的机械自动化向过程自动化以及信息自动化的方向发展，如今的物联网概念便是自动化行业的延伸。因此，对于行业而言，自动化能够降低行业的生产成本，提高行业的平均生产效率，把工人从繁重而环境恶劣的工作中解放出来，保持行业的活力。
对于个人而言，通过本次基于PLC的自动化课题的设计，能够巩固大学以来学习的专业基础知识，培养自动化的设计思维，为毕业后从事专业相关工作做好铺垫。通过本次设计，还能及时发现自己的不足，让专业知识学习的更扎实。自动化这门学科涵盖多个分支，需要从业者熟悉机械设计制造，产品生产工艺过程，计算机编程知识，电子信息通信等。
从本次设计的课题而言，通过PLC来控制四路十字路口交通灯，能够使十字路口交通灯的电路更简化，使用可靠性更高，操作也更安全，在实际应用上能够做到与单片机控制的十字路口交通灯系统相媲美。同时，PLC强大的通信能力还能丰富扩展十字路口交通灯的功能，实现十字路口交通灯的远程控制以及与外部设备之间的联网。
第二章 十字路口交通灯的方案设计
2.1十字路口交通灯的控制思路
图2.1交通信号灯模型
功能1：起动后，南北红灯亮并维持15s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，1s后，东西车灯即甲亮。到10s时，东西绿灯闪亮，3s后熄灭，在东西绿灯熄灭后东西黄灯亮，同时甲灭。黄灯亮2s后灭东西红灯亮。与此同时，南北红灯灭，南北绿灯亮。1s后，南北车灯即乙亮。南北绿灯亮了15s后闪亮，3s后熄灭，同时乙灭，黄灯亮2s后熄灭，南北红灯亮，东西绿灯亮，循环。
功能2：按下停止按钮，所有的灯都关闭。
功能3：夜间状态按钮按下，东西、南北灯黄灯闪烁，闪烁时间间隔1秒。
功能4：：早晚高峰系统按钮按下后，因为南北路为主干道，高峰按钮按下期间，南北道路绿灯时间比东西道路绿灯时间长3秒。其他同功能1
