1。3  课题研究的意义         

十字交叉路口设置的红绿灯是常见的设施，它可以有效的疏导交通流，就像一个交警站在那指挥交通，为交通道路上的人和车辆提供安全有力的保护。但是随着社会的不断进步，经济水平的不断提升，越来越多的私家车开始走上城市道路，初期的交通信号灯已经不能满足现在这个社会对交通的需求[7]。所以改善现有的交通控制系统，提高交通通行的能力，是现在亟待解决的难题。

传统的交通灯控制模式是根据一段时间内车流量的统计结果来对信号灯进行配时，基本上在短时间内是不会调整的。但是车流量的变化是一种偶然性的变化，可能高峰期时车辆排满街道，非高峰期的时候却没什么车辆，而且这种变化量是无法建立固定模型的，也没有模式能够借鉴，因此之前所使用的统计式方法已经不能适满足社会对交通的需求[7]。论文网

所以现在需要设计一种能够根据车流量变化来控制信号灯的控制系统来解决这个麻烦，而不是依靠从前使用的数学模型。随着高速数字电子设备之类的高科技技术在平常生活的广泛应用，都市中种种电磁扰乱的现象日益严重，而可编程控制器（PLC）相比于单片微型计算机，总线工控机等依然能够在有电磁干扰存在的环境下正常工作。此外可编程控制器可以将多项技术进行有效的集成，比如自动化控制技术、信号收集技术、计算机管理技术等，通过使用计算机技术来对生产的过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸纳了分散式和集中式的控制系统的特点，来进一步地接纳标准化、系统化的设计，使得系统机动方便，组态灵活[8]。基于系统的易操作性和稳定性，本系统采用的是使用可编程控制器来设计帮助交通信号控制系统在恶劣环境下的稳定运行。

第二章  系统的硬件构成

2。1  可编程控制器

2。1。1  PLC的概述

PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义： PLC英文全称Programmable Logic Controller ，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是：“一种对数字进行处理的电子系统，专门是为了在工业环境下的系统服务的。它采用一种可以进行编写程序的存储器，用来作程序的存储，逻辑的运算还有顺序控制。系统通过诸如定时，计数类的面向用户的指令，并通过数字或模拟式的I/O口来控制各种类型的机械运作或者是生产过程[9]。

在自动化控制范围，PLC是一种重要的控制设备，主要应用在汽车（23%）、粮食加工（16。4%）、化学制药（14。6%）、金属矿山（11。5%）和制浆造纸（11。3%）等行业。

2。1。2  PLC的组成结构及功能

可编程控制器虽然外观上形态各异，但其硬件结构基本相同。主要是由中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出器件（I/O接口）、电源及编程设备几大部分构成[10]。PLC的硬件结构框图如图2-1所示：

图2-1   PLC的硬件结构图

（1）中央处理器（CPU）

CPU是可编程控制器的最核心也是最重要的部分，它是按照系统设定好的程序，来完成一系列的指定动作或是任务，包括逻辑、数学方面的运算，协调系统内部各部分的工作等等。中央处理器在PLC中的地位就相当于是人类的大脑，每个可编程控制器都配备有一个中央处理器，有的也可以配备多个CPU，采用扫描的方式通过I/O接口来接收编程设备及外部单元送入的用户程序和数据[11]。从存储器中逐条读取用户指令，解释并按指令规定的任务进行操作运算等，并根据结果更新有关标志和输出映像存储器，由输出部件输出数据信息[12]。西门子S7-200系列的CPU常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种型号。而对于扩展单元来说是没有中央处理器的，它的作用是当主单元的I/O点数不够时，能够进行一个扩展，所以想要使用，只能连接在进基本单元的CPU模块的右侧。常用的中央处理单元以及扩展单元的型号以及点数如表2-1所示：