PLC應(yīng)用于交通信號燈控制系統(tǒng)

岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 曹智斌

1.PLC概述

1.1 PLC簡介

可編程控制器簡稱——PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。

PLC型交通燈控制器：將PLC用于對交通信號燈的控制，主要是考慮其具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強的特性，同時其內(nèi)部定時器資源十分豐富，可對目前普遍使用的“漸進式”信號燈進行精確控制，特別對多岔路口的控制可方便的實現(xiàn)。目前大多品牌的PLC內(nèi)部均配有實時時鐘，通過編程控制可對信號燈實施全天候無人化管理。由于PLC本身具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號燈組成一局域網(wǎng)進行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時間，實現(xiàn)科學(xué)化管理。

1.2 PLC的特點

（1）可靠性高，抗干擾能力強：高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。

（2）配套齊全，功能完善，適用性強：PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。

（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎：PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。

（4）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造：PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。

（5）體積小，重量輕，能耗低：以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。

（6）PLC的應(yīng)用領(lǐng)域大致可歸納為如下幾類：①開關(guān)量的邏輯控制；②模擬量控制；③運動控制；④過程控制；⑤數(shù)據(jù)處理；⑥通信及聯(lián)網(wǎng)。

2.本文方法論

2.1 主要方法

軟件模擬，設(shè)計PLC端子接線圖，并利用編程器輸入梯形圖控制程序，完成調(diào)試。

2.2 重點要解決的問題

指令的編寫，PLC端口接線，完成程序調(diào)試，提出便于修改程序的可行性方案。

2.3 主要研究內(nèi)容及指標(biāo)

主要內(nèi)容：十字路口交通信號燈PLC控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試。

控制要求：系統(tǒng)工作受開關(guān)控制，起動開關(guān)ON則系統(tǒng)工作；起動開關(guān)OFF則系統(tǒng)停止工作。控制對象有6個：東西方向紅燈兩個南北方向紅燈兩個，東西方向黃燈兩個南北方向黃燈兩個，東西方向綠燈兩個南北方向綠燈兩個。

控制規(guī)律：高峰時段按時序圖二（1）運行，東西信號：綠燈亮 25S；綠燈閃亮 3S（先亮后暗）；黃燈亮 2S；紅燈亮 30S。

南北信號：紅燈亮 30S；綠燈亮25S；綠燈閃亮 3S（先亮后暗）；黃燈亮 2S。

圖3-1 I/O分配圖

正常時段按時序圖三（2）運行，東西信號：綠燈亮 20S；綠燈閃亮 5S（先兩后暗）；黃燈亮 5S；紅燈亮 30S。

南北 信號：紅燈亮 30S；綠燈亮20S；綠燈閃亮 5S（先亮后暗）；黃燈亮 5S。

晚上時段按提示警告方式運行，規(guī)律為：東、南、西、北四個黃燈全部閃亮，其余燈全部熄滅，黃燈閃亮按亮0.4秒，暗0.6秒的規(guī)律反復(fù)循環(huán)。

高峰時段、正常時段及晚上時段的時序分配按時序圖運行（1.2）。

課題要求：按題意要求畫出PLC端子接線圖、控制梯形圖、指令表。

在原程序的基礎(chǔ)上，可簡單的調(diào)整程序以改變信號燈的控制時間。

完成PLC端子接線工作并利用編程器輸入梯形圖控制程序，完成調(diào)試。

3.I/O連線圖，順序功能圖，梯形圖

3.1 I/O連線圖

如圖3-1 I/O分配圖。

3.2 正常時期程序

要求：正常時段按時序（2）運行，東西信號：綠燈亮 20S；綠燈閃亮 5S（先兩后暗）；黃燈亮 5S；紅燈亮 30S。

南北信號：紅燈亮 30S；綠燈亮20S；綠燈閃亮 5S（先亮后暗）；黃燈亮 5S，如表3-1。

表3-1 正常時期

按下X1開啟S510，正常時段開始運行，ZRST S500 S505則將高峰時期的運行停止。

S510開啟后，Y1（東西綠）輸出，Y10（南北紅）輸出，輔助繼電器M1得電，定時器T6開始計時，25S后開啟S511。

S511開啟后，Y1（東西綠）輸出，Y10（南北紅）輸出，輔助繼電器M2得電，開始閃爍，定時器T10控制綠燈閃爍，定時器T7開始計時，5S后開啟S505。

S512開啟后，Y2（東西黃）輸出，Y10（南北紅）輸出，定時器T8開始計時，5S后開啟S513。

S513開啟后，Y0（東西紅）輸出，Y11（南北綠）輸出，定時器T9開始計時，25S后開啟S514。

S514開啟后，Y0（東西紅）輸出，Y11（南北綠）輸出，輔助繼電器M3得電，開始閃爍，定時器T10控制綠燈閃爍，定時器T14開始計時，5S后開啟S515。

S515開啟后，Y0（東西紅）輸出，Y12（南北黃）輸出，T5計時開始，5S后開啟S500，即回到正常時期的第一步輸出，RET循環(huán)，一直循環(huán)下去，直到選擇其他狀態(tài)或者停止。

3.3 程序高峰時期

要求：高峰時段按時序（1）運行，東西信號：綠燈亮 25S；綠燈閃亮 3S（先亮后暗）；黃燈亮 2S；紅燈亮30S。

南北信號：紅燈亮 30S；綠燈亮25S；綠燈閃亮 3S（先亮后暗）；黃燈亮 2S，如表3-2。

表3-2 高峰時期

當(dāng)按下按鈕X0時，SET S500是開啟步進S500，且ZRST S510 S515是將正常時期的程序停止掉。

S500開啟后，Y1（東西綠）輸出，Y10（南北紅）輸出，T0計時開始，25S后開啟S501。

501開啟后，Y10（南北紅）輸出，Y1（東西綠）閃爍，輔助繼電器M0得電，開始閃爍的定時器，Y1閃爍由定時器T10控制燈輸出，T1計時開始，5S后開啟S502。

S502開啟后，Y2（東西黃）輸出，Y10（南北紅）輸出，T2計時開始，5S后開啟S503。

S503開啟后，Y11（南北綠）輸出，Y0（東西紅）輸出，T3計時開始，25S后開啟S504。

S504開啟后，Y0（東西紅）輸出，Y11（南北綠）輸出，輔助繼電器M1得電，開始閃爍，定時器T10控制綠燈閃爍，定時器T4開始計時，5S后開啟S505。

S505開啟后，Y0（東西紅）輸出，Y12（南北黃）輸出，T5計時開始，5S后開啟S500，即回到高峰期的第一步輸出，RET循環(huán)，一直循環(huán)下去，直到選擇其他狀態(tài)或者停止。

要求：晚上時段按提示警告方式運行，規(guī)律為：東、南、西、北四個黃燈全部閃亮，其余燈全部熄滅，黃燈閃亮按亮0.4秒，暗0.6秒的規(guī)律反復(fù)循環(huán)。

圖3-2

圖3-3

圖3-4 通燈示意圖

按下按鈕X2后，輔助繼電器M10得電，M10自鎖，由M10開啟定時器T12，T12計時0.4S后，定時器T12常閉觸電閉合，開啟定時器T13，定時器T13常閉開關(guān)斷開T12清零，T13計時0.6S后，常閉閉合，常開斷開，輸出Y2，Y12東西南北黃燈滅，如此循環(huán)直到選擇其他狀態(tài)或者停止。

3.4 急停

按下按鈕X3，ZRST M0 M10；ZRST T0 T15；ZRST S500 S515將所有輔助繼電器，定時器，序列順序全部復(fù)位，如圖3-2。

3.5 結(jié)束

程序結(jié)束，如圖3-3。

3.6 交通燈示意圖

如圖3-4。

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