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PLC交通灯控制算是工控入门必练的小项目，但真要把东西南北四个方向的红绿灯时序理清楚，还能在触摸屏上同步监控和调试，比想象中容易踩坑。这篇文章我把博途V15 + S7-1200做的一套完整十字路口交通灯控制方案分享出来，核心是用比较指令处理相位切换，触摸屏部分也已全部调通。适合刚接触PLC编程、正在做毕业设计，或者想学HMI联调的朋友参考。

这套程序最方便的地方在于：只要把“当前第几秒”算清楚，剩下所有灯的状态、倒计时、状态码都能靠比较指令一条一条判断出来，逻辑非常直观，后期要改绿灯时长也只用改几个常数，不用像传统定时器方案那样拆了重排。触摸屏上能看到实时灯态、倒计时，还能一键切应急模式，实用性很强。

1. 项目整体思路与方案选型拆解

1.1 先理清十字路口的时序逻辑

做交通灯控制，第一步不是写程序，而是把时序表画明白。常见的两相位十字路口可以这样定义方向：东西方向为A相，南北方向为B相。我采用一个常见且好验证的时序，整个周期40秒：

40秒后回到0，循环往复。这里有个容易疏忽的点：A相绿灯结束后，B相不能立即转绿，中间必须有5秒黄灯过渡，这是为了给正在路口的车辆一个清空时间。反之亦然。所以一个周期内的安全顺序是：A绿 -> A黄 -> B绿 -> B黄，永远不能出现A绿和B绿同时为真的情况。

1.2 为什么选比较指令而不是纯定时器法

我知道很多教材喜欢用TON定时器串联，比如T1计时15秒后置位Y，T2再计时5秒，以此类推。这种纯定时器方案在简单演示上没问题，但一旦想在中途加一个“急停全红”或“夜间黄闪”，定时器链条就会变得非常凌乱，改起来也痛苦。

我在这套程序中改用“全局秒计数 + 比较指令”的思路：用一个1Hz脉冲信号累加出总秒数，再用比较指令判断当前总秒数落在哪个区间，从而决定每一盏灯的输出状态。这样做的优势有三个：

1. 时间轴是全局统一的，所有相位都由同一个“秒数”驱动，不会出现多个定时器各自为政、互相打架的情况。
2. 修改绿灯时长只需改比较区间，不用重排定时器网络，维护成本低。
3. 触摸屏需要显示倒计时，秒数就在这里直接算，非常顺手。

1.3 硬件选型与I/O规划

这套项目用的是S7-1200系列，型号选CPU 1214C DC/DC/DC，自带14点数字输入、10点数字输出，做交通灯绰绰有余。如果你的CPU是1211C或1212C，点数也够，只是输出点数少一些，布局时稍微挪一挪就行。

触摸屏我选了博途V15下同组态的KTP700 Basic PN，12寸左右的屏做这个画面非常宽裕。当然，用精简系列更便宜，原理一样。I/O分配按最直观的方式排：

实际接线时，输出点外接24V灯组或继电器再去带220V红绿灯都可以，但感性负载一定要并续流二极管，不然PLC输出晶体管容易被反向电动势打坏。这个坑我确实踩过，后面还会细说。

2. 比较指令的核心玩法与程序编写细节

2.1 S7-1200里比较指令到底怎么用

博途V15中，S7-1200的比较指令在LAD里有EQ、NE、GT、GE、LT、LE六种，对应等于、不等于、大于、大于等于、小于、小于等于。它们可以比较两个整数、实数或字符串，但两个输入的数据类型必须一致。

在我的程序里，用得最多的是GE和LE组合。比如判断“当前秒数是否在0到14之间”，梯形图里就是两个比较块串联：第一个块写总秒数 >= 0，第二个块写总秒数 <= 14，两个块的结果做与逻辑，这样一组“区间判断”就完成了。如果后面想改成10秒绿灯，只需把14改成9。

如果你更习惯用SCL，也可以写得很精练。我经常给朋友们演示的版本是这样的：

IF #总秒数 >= 0 AND #总秒数 <= 14 THEN "东西绿灯" := TRUE; ELSE "东西绿灯" := FALSE; END_IF;

这段代码的本质仍然是若干次比较运算。初学者不要被LAD里的“块”吓到，它和C语言里的if判断是一个道理，只是图形化表达而已。

2.2 秒脉冲与总秒数累加的实现

既然要用比较指令做相位判断，就得先有一个可靠的“秒发生器”。S7-1200最省事的做法是启用系统时钟存储器。在CPU属性中勾选“启用系统时钟存储器”，并指定一个字节地址，比如MB100，那么M100.4就是1Hz信号，周期正好1秒。再用一个R_TRIG上升沿检测指令，检测到M100.4从0到1的跳变，就把总秒数加1。

这段逻辑如果用SCL写，大约长这样：

"时钟上升沿"(CLK := "M100.4", Q => "秒脉冲"); IF #运行标志 THEN #总秒数 := #总秒数 + 1; IF #总秒数 > 39 THEN #总秒数 := 0; END_IF; END_IF;

注意几个细节：

1. 不要直接用M100.4去驱动计数器的边沿当作计数信号，因为1Hz信号本身是方波，你需要在“上升沿”那一瞬间加1，而不是在电平为1的整个1秒内持续加。
2. 总秒数上限设为39，因为周期是40秒，数到39后必须回0，否则会一直涨上去。
3. 停止时要把运行标志清掉，同时把总秒数清零，这样下一次启动一定从绿灯第0秒开始，不会出现上电直接黄灯或红灯的尴尬。

2.3 输出网络的编写顺序与边界值处理

输出网络是整个程序最核心的部分。我的做法是分成两组写：一组管东西方向，一组管南北方向，每组内部再用比较指令划分区间。

以东西方向为例，三个输出分别是东西绿灯、东西黄灯、东西红灯。用SCL写出来的逻辑非常清楚：

// 东西方向 IF #总秒数 >= 0 AND #总秒数 <= 14 THEN "东西绿灯" := TRUE; "东西黄灯" := FALSE; "东西红灯" := FALSE; ELSIF #总秒数 >= 15 AND #总秒数 <= 19 THEN "东西绿灯" := FALSE; "东西黄灯" := TRUE; "东西红灯" := FALSE; ELSIF #总秒数 >= 20 AND #总秒数 <= 39 THEN "东西绿灯" := FALSE; "东西黄灯" := FALSE; "东西红灯" := TRUE; END_IF;

南北方向反着写：

// 南北方向 IF #总秒数 >= 20 AND #总秒数 <= 34 THEN "南北绿灯" := TRUE; "南北黄灯" := FALSE; "南北红灯" := FALSE; ELSIF #总秒数 >= 35 AND #总秒数 <= 39 THEN "南北绿灯" := FALSE; "南北黄灯" := TRUE; "南北红灯" := FALSE; ELSE "南北绿灯" := FALSE; "南北黄灯" := FALSE; "南北红灯" := TRUE; END_IF;

这里有一个非常容易翻车的地方：边界值必须用“>=”和“<=”仔细对待。比如0到14是绿灯，15到19是黄灯，如果第一次把绿灯写成“<=14”，第二次黄灯也写成“>=15”，那不会重叠；但如果你把灯状态写成独立线圈，中间又没有处理好，就可能在某一个瞬间同时输出绿和红。

还有一点经验分享：不要在输出网络里用置位SET和复位RESET来做相位切换。置位复位虽然写着省事，但一旦忘记复位某一个灯，就会造成两方向同时绿灯的灾难。直接用赋值或线圈方式，让每个扫描周期都重新计算一遍输出状态，逻辑反而最安全。

2.4 触摸屏需要倒计时，怎么在PLC里算出来

触摸屏上少不了一个“剩余秒数”显示，这个数其实就是在PLC里算的。我定义了四个变量：东西剩余、南北剩余，类型都是Int。

当前相位剩余时间的计算思路很简单：找到当前相位区间的上边界，减去当前秒数即可。

// 东西方向当前相位剩余秒数 IF #总秒数 <= 14 THEN #东西剩余 := 14 - #总秒数; ELSIF #总秒数 <= 19 THEN #东西剩余 := 19 - #总秒数; ELSE #东西剩余 := 39 - #总秒数; END_IF;

南北方向同理：

IF #总秒数 >= 20 AND #总秒数 <= 34 THEN #南北剩余 := 34 - #总秒数; ELSIF #总秒数 >= 35 AND #总秒数 <= 39 THEN #南北剩余 := 39 - #总秒数; ELSE #南北剩余 := 19 - #总秒数; END_IF;

这样做的好处是触摸屏那边根本不用做任何计算，直接显示PLC传上来的数据就行，减轻了HMI的负担，也避免HMI和PLC两边因刷新周期不一致导致数字跳变。

3. 触摸屏组态与联调实战

3.1 触摸屏画面怎么规划才实用

很多初学者做触摸屏，喜欢把画面做得花里胡哨，其实工业画面最重要的是信息清晰、操作明确。这套交通灯项目的HMI画面，我分成了三个页面：

1. 主监控画面：中央放一个简化的十字路口示意图，用四个圆形或方形的“图形I/O域”显示东西南北的灯色；旁边放两个IO域显示倒计时；下方放启动按钮和停止按钮。
2. 模式切换画面：放“应急全红”按钮、“夜间黄闪”按钮、“解除”按钮，用于不同场景下的手动干预。
3. 调试画面：直接显示总秒数、当前相位代码、运行标志等内部变量，方便排查问题，这个画面在真实项目中也建议保留。

图形I/O域显示灯色，是靠PLC侧算出来的“状态码”驱动的。我给东西方向和南北方向各定义了一个整数变量，0表示绿灯，1表示黄灯，2表示红灯。在SCL里这样赋值：

IF #总秒数 <= 14 THEN #东西状态码 := 0; ELSIF #总秒数 <= 19 THEN #东西状态码 := 1; ELSE #东西状态码 := 2; END_IF;

HMI端的图形I/O域设置成“输入/输出”，类型选整数，然后在“图形列表”里给0配绿色圆，给1配黄色圆，给2配红色圆。这样灯色就能跟着PLC实时变化，比单纯写个文字“绿灯”直观太多。

3.2 变量连接与通信设置的几个关键点

在博途V15里给S7-1200和KTP700组态通信，其实是在同一个项目里完成的。触摸屏组态时新建一个连接，控制器的类型选S7-1200，接口选“PROFINET”，然后在HMI变量表里直接拖拽PLC变量过来就行。

这里有个容易踩坑的点：如果PLC侧的DB块或变量启用了“优化块访问”，那么HMI可以直接通过符号名访问，很方便。但如果你的变量没有勾选优化块访问，HMI连的时候就要求你使用绝对地址或填写实际偏移量。为了省事，建议新建一个专门给HMI用的DB块，名称简单、数据类型尽量用Bool和Int，然后在右键属性里把“优化的块访问”保持勾选状态。

还要注意IP地址规划。CPU 1214C默认IP是192.168.0.1，KTP700默认IP可能不同，建议组态时就规划好：

• PLC IP：192.168.0.10
• HMI IP：192.168.0.20
• 电脑网卡IP：192.168.0.50

三者必须处于同一网段，但地址不能冲突，否则下载的时候谁也找不到谁。

3.3 用博途V15仿真联调的操作顺序

在没有真实硬件时，可以用PLCSIM和WinCC Runtime在电脑上把整套逻辑跑起来。我的操作顺序是这样的：

1. 在博途V15里编译PLC程序，点击“开始仿真”，弹出S7-PLCSIM界面。
2. 下载程序到PLCSIM，点击运行。注意S7-PLCSIM界面里模块的指示灯要变绿，CPU状态要设为RUN。
3. 回到项目树，在HMI文件夹右键，选择“开始仿真”，此时会启动WinCC Runtime。
4. 关键一步：HMI运行起来后，在HMI连接设置里确认连接属性是“S7-PLCSIM”，而不是真实的PN/IE。仿真状态下如果HMI连不上PLC，大多是这一步没选对。

用PLCSIM调试的好处是可以单步看变量变化。我调试时就盯着“总秒数”这个变量从0一直加到39再清零，同时看灯状态变量是否按预期切换。边界点尤其要盯：14到15、19到20、34到35、39到0，这四下最容易出问题。

如果你的PLCSIM启动不了，或者启动后下载失败，先检查是不是用了S7-PLCSIM Advanced。这里可以说清楚：标准的S7-PLCSIM（博途自带）对S7-1200支持得很好，而S7-PLCSIM Advanced主要面向S7-1500和ET200SP，做1200仿真没必要用Advanced，反而经常因为虚拟网卡权限问题各种“启动不了、还没有报错信息”。老老实实用基础版PLCSIM，踏实很多。

4. 上电调试中的常见问题与排查实录

4.1 上电初始化：为什么启动后可能一片红

这套程序在开发过程中，我遇到的第一类问题全部集中在“上电瞬间”和“停止后再启动”这两个场景。因为总秒数是非保持变量，断电后会自动清零，这倒还好。但如果你把运行标志也做成了非保持变量，上电后运行标志默认是FALSE，启动按钮又是普通输入，那按下启动按钮之前，系统当然不会跑，这是对的。

问题往往出在有人习惯把启动按钮做成常闭点，或者停止按钮用了常开触点，导致上电瞬间PLC采集到一个意外的电平信号，运行标志被误置位，系统突然自动跑起来。我的建议是：启动和停止逻辑不要直接依赖输入点本身的电平，而要在PLC内部用边沿判断。

// 用上升沿检测按钮信号 #启动沿(CLK := "I0.0", Q => #启动脉冲); #停止沿(CLK := "I0.1", Q => #停止脉冲); IF #启动脉冲 THEN #运行标志 := TRUE; END_IF; IF #停止脉冲 THEN #运行标志 := FALSE; END_IF;

同时，停止后要把总秒数清零，所有灯输出一个确定的复位状态。我更倾向于停止后保持“全红”或“全灭”。从交通安全角度讲，断电逻辑缺失时全灭不如全红安全，所以我在停止逻辑里让所有红灯点亮，而不是全部熄灭。

4.2 比较指令的边界重叠与输出竞争问题

我在调试时专门盯过一组边界值：总秒数等于14和15、19和20的时候，东西方向灯的切换是否干脆利落。结果发现如果程序里某处把绿灯范围写成“<=15”，把黄灯范围写成“>=15”，就会出现同一秒里绿灯和黄灯同时通的情况。这在真实路口的交通灯上是绝对不允许的。

解决的办法就是严格使用开闭区间搭配：绿灯用“>=0 AND <=14”，黄灯用“>=15 AND <=19”，红灯用“>=20 AND <=39”。这样每个整数秒都只属于一个区间，不重叠、不遗漏。SCL代码里只要统一写法和边界，基本不会出这个问题；倒是在LAD里，如果网络分散、边界常量写错，排查起来比较费眼。

还有一个问题：如果我在程序最后一段给输出用了置位，前面某段又用了复位，两个网络在一个扫描周期里先后执行，就会出现所谓的“输出竞争”。S7-1200的扫描周期很短，最终输出状态取决于最后被执行的网络，但这会让维护者非常头大。我最终彻底改成每周期直接计算赋值，不再使用置位复位，从此这类问题绝迹。

4.3 触摸屏连不上PLC的排查速查表

HMI联调阶段最常见的报错就是“无法建立到控制器的连接”，或者触摸屏画面一片灰色。这类问题排查顺序很重要，我整理了一个速查表：

还有一个容易被忽略的点：PLC程序中如果开启了“优化块访问”，HMI访问DB变量是直接按符号名走的。如果你在某个DB块属性里取消了这个勾选，那么HMI访问时需要额外的偏移量和绝对地址，一旦组态版本有差异，很容易出问题。所以我个人建议，给HMI用的变量单独建一个DB，并且保持优化块访问开启，少折腾很多。

4.4 现场接线与抗干扰的经验教训

最后再讲一条硬件侧的坑。我第一次用继电器驱动220V交通灯模型时，没给继电器线圈并续流二极管，结果运行时PLC的输出模块偶尔会自己复位，严重时还导致CPU模块通信中断。原因就是继电器线圈断电瞬间会产生反向电动势，直接反击到PLC的DO端。

正确做法是在继电器线圈两端并联一个反向二极管，也就是续流二极管，让反向能量在二极管上消耗掉。如果是固态继电器或直接驱动LED灯组，一般不用太担心这个问题，但只要是感性负载，都必须考虑。另外，整个控制柜的接地也要处理好，PLC的24V电源负极和机柜接地要按说明书接法来做，否则调试中会出现各种“灵异”现象。

还有一个小细节：PLC输出模块的公共端（比如1M、2M）接线时要特别注意极性，S7-1200 DC/DC/DC的输出是晶体管输出，公共端正负极接反了灯也能亮，但容易导致输出点状态指示异常，甚至烧输出。下载程序之前，先把每个输出点的接线图对着手册核对一遍，比烧掉一个点再去查划算得多。

4.5 模式切换与应急控制的扩展做法

这套程序我把运行模式做成一个整数变量，0是自动，1是全红，2是黄闪。自动模式就按总秒数和比较指令跑；全红模式是所有方向红灯点亮，用于紧急封路；黄闪模式是东西南北四个方向黄灯一起以1Hz频率闪烁，通常用在夜间车流量极小的时候。

黄闪的实现也不难，直接拿M100.4这个1Hz信号去驱动四个黄灯输出即可，但要注意此时要把东西南北两个方向的绿灯和红灯全部清零，不能让黄灯和别的灯同时亮。模式切换逻辑可以这样写：

CASE #运行模式 OF 0: // 自动相位逻辑，即上面的输出网络 1: "东西红灯" := TRUE; "南北红灯" := TRUE; "东西绿灯" := FALSE; "东西黄灯" := FALSE; "南北绿灯" := FALSE; "南北黄灯" := FALSE; 2: "东西黄灯" := "M100.4"; "南北黄灯" := "M100.4"; "东西绿灯" := FALSE; "东西红灯" := FALSE; "南北绿灯" := FALSE; "南北红灯" := FALSE; END_CASE;

在触摸屏上给模式切换按钮写入1或2，就能立刻切到应急或夜间模式。调试的时候我试过在自动模式运行到第38秒时直接切全红，此时没有出现任何灯同时亮的危险状态，说明模式切换逻辑和输出互锁是有效的。

5. 调试心得与可以继续扩展的方向

做这个交通灯项目，我最大的体会是：PLC编程的难点从来不是某个指令不会用，而是如何把一套逻辑组织得清晰、安全、可维护。比较指令在博途V15里属于最基础的运算指令之一，但一旦把它用在“全局秒数与相位区间”的对应关系上，整套代码的可读性和可维护性会明显上升。哪怕以后要加左转相位、行人按钮、公交车优先，也只需要再增加几个状态区间和相应的比较判断。

如果你打算在此基础上继续做，我建议优先考虑两个扩展方向。第一个是加倒计时显示到真实路口的数码管上，这需要在PLC里额外算倒计时并转成BCD码或段码输出，本质上还是基于当前相位剩余秒数的计算。第二个是增加传感器检测和手动干预，比如按下行人按钮后，在下一个周期插入一个行人绿灯时段，这时要把总秒数的周期做动态调整，比较区间也会更灵活。这两个方向都是很好的进阶练习，也能让这套毕业设计或参赛项目更有亮点。