摘要：应用PLC进行简单的控制系统设计是高职院校机电类学生需要掌握的一项专业技能。通过设计十字路口交通灯控制系统并应用于PLC教学做一体化实训课程中，让学生熟悉使用PLC进行控制系统设计的基本环节,掌握西门子S7-200PLC的基本应用。
关键词：交通灯控制 PLC 实训
1 引言
随着人才培养模式的不断完善，高职教育越来越注重实践环节的教学。为适应新型教育和社会人才需求，越来越多的高职院校从理论教学逐步走向实践教学，实践教学已成为高职教育极其重要的环节[1]。为适应这一要求，本文设计了一套基于可编程序控制器（Programmable Logical Controller，简称PLC）的交通灯控制系统，并且在《机床电气控制系统维护》工学结合课程中实施，加深了学生对PLC的认识与应用能力。
工学结合2 控制要求分析
在十字路口交通灯控制系统工作时，对信号灯的控制要遵循一定的时序要求。此控制系统设计了两种工作模式：其一是白天模式，要求交通灯按图１的时序工作[2]；其二是夜间模式，要求东西南北四个方向的黄灯以１秒为周期不停的闪烁，红灯和绿灯全部熄灭。两种工作模式的切换受一启动按钮控制，当启动按钮接通（高电平状态）时处于白天模式，交通灯按图１的时序工作。当启动按钮断开（低电平状态）时处于夜间模式。
信号灯工作在白天模式情况下，当启动按钮接通时信号灯系统开始工作，首先东西红灯亮，南北绿灯亮。东西红灯亮维持25秒，在东西红灯亮的同时南北绿灯也亮，并维持20秒；到20秒时，南北绿灯闪烁，闪烁3秒后熄灭。在南北绿灯熄灭时，南北黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，南北黄灯熄灭，南北红灯亮，同时，东西红灯熄灭，东西绿灯亮。南北红灯亮维持25秒，东西绿灯亮20秒然后闪烁3秒后熄灭。东西绿灯熄灭的同时东西黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时东西红灯亮，南北绿灯亮,周而复始。
3 PLC选型及I/O地址定义
根据对两种工作模式的分析，系统采用自动工作方式。输入信号有白天模式启动信号和夜间模式启动信号，本系统采用钮子开关来切换两种工作模式。当钮子开关接通，对PLC输入点有输入信号时，交通灯工作在白天模式；当钮子开关断开，对PLC同一输入点无输入信号时，交通灯工作在夜间模式。输出信号有东西方向和南北方向的指示灯信号。由于同种颜的指示灯同时工作，为节省输出点，采用并联输出方式。最终，系统所需的输入点数为1个，输出点数为6个，全部为开关量。
此系统属于小型单机控制系统。结合PLC实训室的实际情况，采用西门子公司的S7-200系列
CPU224型PLC,其供电电源为交流220V，直流24V输入，继电器输出形式。S7-200是西门子公司推出的一种小型PLC,它具有结构紧凑、扩展性好、指令功能强大和价格低廉等优点,成为当代各种小型控制系统的首选控制器[3]。
序号输入元件输入地址输出元件输出地址1白天模式/夜间模式I0.0东西红灯Q0.02东西绿灯Q0.13东西黄灯Q0.24南北绿灯Q0.35南北黄灯Q0.46南北红灯Q0.5根据PLC的I/O地址分配表，可对PLC外部的输入输出信号进行接线。其中，同一方向上的两组指示灯中同种颜的指示灯并联，用PLC的同一个输出点驱动。PLC的接线如图2所示。钮子开关SD作为模式选择开关与I0.0连接，Q0.0与东西绿灯连接，Q0.1与东西黄灯连接，Q0.2与东西红灯连接，Q0.3与南北绿灯连接，Q0.4与南北黄灯连接，Q0.5与南北红灯连接。
为了便于学生实训，设计了十字路口交通灯控制电路板，如图3所示。此电路板中模式选择信号经钮子开关SD与PLC输入点I0.0连接。输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2分别与电路板上东西灯的输入端G、Y、R连接。输出点Q0.3、Q0.4、Q0.5分别与电路板上南北灯的输入端G、Y、R相连。电路板上的V+和COM端分别接24V电源的正负极。
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