PLC在现代工业控制中的优越性。
也正是因为如此，如何充分地利用PLC系统的控制优势，使其适应现在的交通状况，成为竞相研究的课题。
1.4 国内外现状及未来发展趋势
1.4.1 国外发展现状
在交通信号灯的控制方面，国外尤其是欧美等发达国家，PLC控制的交通信号灯在大中城市甚至是小城填也早己数见不鲜。在日常出行中，高质量的交通信号无疑也对车的智能控制和减少交通拥堵上起到了至关重要的作用。而且由于PLC具有高可靠性和超长寿命的优点，平时并不需要人工维护，这在人力资源奇缺的西方发达国家来说，是节约劳动力的最好方式。
目前，世界上大约有200家PLC生产厂商，400多品种的PLC产品，按地域来说可分成美国、欧洲、和日本等三个流派产品，各流派PLC产品也都各具自己的特色。如日本主要发展中小型PLC，其小型PLC设计先进，结构紧凑，价格便宜，在世界市场上占用重要地位,以PLC为基础的红绿灯在各大城市并不少见，各个PLC生产公司也因此大获其利。就这一角度来说，以PLC控制的信号灯将极具竞争力。
PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置，使得其在应用方面受到了限制。但近十多年以来，PLC的应用面却越来越广。究其原因，主要是一方面由于微处理器芯片有关的元件价格大为下降，这使得PLC的成本迅速下降；另一方面PLC的功能大大增强，也能够解决复杂的计算以及通信问题。PLC的应用范围通常可分成5种类型，它们分别是：顺序控制、运动控制、过程控制、数据处理和通信网络。
在工业自动化领域中，国外的PLC己经成为大多数自动化系统的设备基础，由于综合了计算机和自动化技术，PLC的发展更是日新月异，现在己经很大程度地超过了其刚刚出现时的技术水平。 1.4.2 国内发展现状
虽然PLC在国外的研究己得到了长足的进步，但我国工业企业的自动化程度还普遍较低，不仅PLC产品应用范围有限，生产PLC的厂家也是凤毛麟角，如机械行业80%以上的设备仍然采用传统的继电器和接触器进行控制。PLC在我国的应用潜力远远没有得到充分发挥，PLC产品还有着很大的应用空间。虽然 我国大中型企业普遍采用了
先进的自动化系统对生产过程进行控制，但绝大部分的小型企业还尚未应用自动化系统和产品对生产过程进行控制。对于交通灯这种技术要求不太高的控制，与PLC有关的研究更是无人问津。
近几年来，随着上路的车辆越来越多，与此同时城市交通拥堵问题日益突出，城市交通问题己成为了关乎人民正常生活与否的重要一环。合理的交通控制方法能有效的缓解交通拥挤、减少尾气排放及能源消耗、缩短出行延时，改善我国独有的交通问题，所以对交通信号控制方法的研究具有重大意义。
当前我国的十字路口信号灯还主要靠单片机控制，该控制方式虽然简单易行，但由于单片机工作稳定性差、易受外界干扰、可实现功能少且联网性差，己越来越不适应现代化都市对于交通的需求。本文要研究的由PLC控制十字路口交通信号灯正是为了解决上述问题运应而生。PLC凭借其高精度、高可靠性及长寿命为其在交通信号灯的控制上提供了巨大的发展空间。
我国在“十五”规划中就已明确提出了“用信息化带动工业化”的发展计划，大量传统产业的自动化改造将为PLC控制。我国的工业发展及自动化应用水平与工业发达国家相比有几十年的滞后，按目前的经济形势分析，我国将迎来一个PLC市场高速增长的时期。
1.4.3 未来发展趋势
和单片机控制的十字路口信号灯相比，用PLC进行控制主要是考虑PLC具有很强的环境适应性，同时其内部定时器资源非常丰富，可对交通灯进行精确控制。由于PLC内部均配有实时时钟，因此通过PLC控制可对交通灯实施全天候无人化管理。另外因为PLC具有通信联网功能，所以可以将同一条道路上的交通灯组成局域网进行的统一调度管理，这样就可以缩短车辆等候时间，进而实现科学化管理。正是由于PLC较之单片机及其它控制的种种优点，以PLC取代城市现有的交通灯控制方法是势在必行的。
城市的交通系统是一种时刻变化且非线性的系统。以往的交通控制方面的研究多倾向于实际操作的考虑而非基于理论控制的方法。近年来，随着众多研究控制理论的学者教授的参与，城市交通的自动控制领域方面的研究出现了新的思路和方法，人工智能是新的研究方法之一。
人工智能是将PLC控制与智能化计算机结合，利用模糊控制与神经网络控制的技术进行十字路口交通信号灯控制能够取得比定时控制更为有效的结果。这是今后的交
通信号灯的主要研究方向。将模糊控制和神经网络控制两者结合起来用于十字路口交通信号灯的控制将很有可能成为今后交通信号灯控制研究的重点，所以对其进行一次系统全面的研究是十分必要的。
1.5 课题研究的主要内容
本设计主要研究了基于PLC的十字路口交通信号灯控制。十字路口信号灯系统的具体构成元素包括：东、西、南、北方向四个主干道直行“红绿黄”灯。
当按下按钮后，东西方向的绿灯亮5秒，闪烁2秒后灭，黄灯亮2秒后灭，然后红灯亮9秒后灭，如此循环;而对东西方向绿灯、红灯、黄灯亮时，南北方向的红灯亮9秒后灭，接着绿灯亮5秒，闪2秒，黄灯亮2秒后灭，如此循环。
本设计的研究技术路线如图所示：
设计技术路线
第2章 控制系统总体方案与技术要求
2.1 系统的基本要求
2.1.1 信号灯的基本构成
十字路口交通的具体的交通灯分布如图所示，在十字路口的东、西、南、北方向装有主干道直行“红绿黄”灯。
交通灯分布
1. 南北主干道
南北主干道的交通灯有3个，分别是直行红灯、直行绿灯和直行黄灯。 2. 东西主干道
东西主干道的交通灯也是3个，分别是直行红灯、直行绿灯和直行黄灯。 2.1.2 基本控制要求
交通信号灯控制系统的要求是能够实现南北和东西方向6组灯交替点亮的正常循环运行。
交通信号灯的正常循环运行逻辑流程图如图所示，具体控制要求如下： （1）按下启动按钮后，交通信号灯系统开始工作。先亮南北方向红灯和东西方向的绿灯，再亮东西方向红灯和南北方向绿灯，然后再亮南北方向红灯和东西方向的绿灯，如此一直循环运行。
（2）东西向主干道直行绿灯先亮5s，然后闪烁2s，再亮直行黄灯2s，然后是直行红灯亮9s；同时南北向红灯先亮9s，其次绿灯亮5s，然后闪烁2s，再亮直行黄灯2s，依次循环。
交通灯正常循环运行流程图
2.2PLC的结构及原理
2.2.1 PLC的分类
1. 按I/O点数和存储器容量可分为：（1）小型PLC；（2）中型PLC；（3）大型PLC 2. 按结构型式可分为：（1）整体式PLC；（2）模块式PLC；（3）叠装式PLC 3. 按功能可分为：（1）低档机；（2）中档机；（3）高档机 2.2.2 PLC的基本结构及原理
可编程控制器的硬件结构主要由微处理器、存储器、电源、I/O接口电路、扩展接口、外设接口和编程器等构成。PLC接受了来自现场的控制信号后经过中央处理元件处理后送入驱动受控元件进而实现对象的操作控制。
PLC分为整体式和组合式两种结构，整体式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块以及电源等。所有这些元素组合成为一个不可拆解的整体。模块式PLC包括CPU模块、电源模块、内存、机架等，这些硬件设施可以按不同的排列组合形成一定功能的模板。
PLC工作时主要是取指令及执行指令以完成一定的功能，其内部工作过程大致可分为如下阶段：
(1)输入采样阶段
在此阶段中， PLC以扫描的方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，立即转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的数据和状态也不会因此而改变。
(2)程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按照由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描一条梯形图的同时，又总是先扫描梯形图左边的控制线路，并按照先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算得出的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中所对应位的状态；或者是刷新该输出线圈在I/O映象中所对应位的状态；又或者是确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。