基于PLC的智能交通燈設計

摘 要：隨著科技的發展，可編程控制器的功能日趨完善，這樣使得它成為工業自動化的強有力工具，得到了廣泛的普及推廣應用。本文運用小型可編程控制器（PLC）控制十字路口交通燈，實現可以輸入的智能交通燈系統設計，以使工作人員可以根據某段時間或特殊時期車流量以及行人量的多少來方便的調節十字路口交通燈的紅黃綠燈的顯示時間以提高交通控制效率、緩解交通擁擠、達到最優控制。

關鍵詞：可編程控制器；交通燈；可輸入；緩解交通擁擠

中圖分類號：U491.51 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2015） 02-0000-01

本設計用PLC實現對交通燈的智能控制，通過方向開關和LED顯示器實現對輸入數據的改變和監視，工作人員可以根據實際情況來改變交通燈上的紅、黃、綠燈的顯示時間長度來適應不同時期不同時段不同道路上的交通燈控制系統，最大限度地減少十字路口的車輛滯流現象，有效的緩解交通擁擠、實現交通控制系統的最優控制，大大的提高了交通控制系統的效率。

一、可編程控制器系統的設計的基本內容和基本步驟

PLC的應用就是以PLC為程控中心，組成電氣控制系統，實現對生產過程的控制。PLC系統程序設計是PLC應用最關鍵的問題，也是整個電氣控制系統設計的核心。PLC控制系統是由PLC與用戶輸入、輸出設備連接而成的。

（一）PLC控制系統設計的基本內容。（1）選擇用戶輸入設備（按鈕、操作開關、限位開關、傳感器等）、輸出設備（繼電器、接觸器、信號燈等執行元件）以及由各種輸出設備驅動的控制對象（電動機、電磁閥等）。這些設備屬于一般的電氣元件；（2）PLC的選擇。PLC是PLC控制系統的核心部件。正確選擇PLC對于保證整個控制系統的技術經濟性能指標起著重要的作用。選擇PLC應包括機型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等；（3）分配I/O點，繪制I/O連接圖；（4）設計控制程序包括設計梯形圖、語句表或程序系統流程圖；（5）必要時還需設計控制臺

（二）PLC控制系統設計的一般步驟。設計PLC控制系統設計的一般步驟如圖1-1。主要分為以下幾個環節：（1）根據生產的工藝過程分析控制要求。如需要完成的動作（動作順序、動作條件、必須的保護和連鎖等）、操作方式（手動、自動；連續、單周期、單步等）；（2）根據控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設備，確定PLC的I/O點數；（3）選擇PLC；（4）分配PLC的I/O的點數，設計I/O連接圖；（5）進行PLC程序設計，同時可進行控制臺的設計和現場施工。在設計繼電器控制系統時，必須在控制線路設計完后，才能進行控制臺的設計和現場施工。可見，采用PLC控制，可以使整個工程的周期縮短。

二、可輸入的智能交通燈控制系統的設計

信號燈受一個啟動開關控制。當啟動開關接通時，信號燈系統開始工作；當啟動開關斷開時，所有信號燈都熄滅。具體指標是：（1）南北綠燈和東西綠燈不能同時亮，否則應同時關閉信號系統并立即報警；（2）南北紅燈亮并維持t1s。在南北紅燈亮的同時，東西綠燈也亮，并維持t2s。到t2s時，東西綠燈閃亮，閃亮t3s后熄滅，在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持t3s。到t3s時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮。與此同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮；（3）東西紅燈亮并維持t4s。南北綠燈亮并維持t5s，然后閃亮t6s再熄滅。同時南北黃燈亮，維持t7s后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮；（4）當再次按下方向開關啟動按鈕X1后，可以重新設定數據寄存器中的數值，從而改變交通燈上面的顯示時間。當時間設定好后，再按系統啟動按鈕X0后，系統就會按照設定的程序按上述步驟（1），（2），（3）執行。

其中t1s，t2s，t3s，t4s，t5s，t6s，t7s可以為任意正數，也就是說交通燈上紅黃綠的顯示時間可以任意的根據需要設定，則即實現可輸入功能。

三、運行程序說明

以上的設計實現了一種可輸入的智能交通燈控制。其工作過程如下：

想要將系統投入運行時，首先按下方向開關的啟動按鈕X1，啟動方向開關指令。即啟動ARWS指令。ARWS指令是PLC的功能指令的外部I/O設備指令的一種，用于方向開關的輸入和顯示。這里先簡單介紹一下方向開關和帶鎖存的七段顯示器。

方向開關有4個，位左移鍵和位右移鍵用來指定要輸入的位，增加鍵和減少鍵用來設定指定位的數值。通過方向開關則可以改變定時器中定時時間。

在本設計中用了一種LED顯示器即帶鎖存的七段顯示器來配合方向開關的使用。其使用在上面I/O地址與外界線中以表明。這個顯示器與PLC按上面所顯示的連接方式配合使用，

可以顯示由方向開關改變的當前數值，給操作人員一種直觀的簡便的顯示，大大提高了工作效率。

啟動ARWS指令后，也即當X1由OFF→ON時，指定的位是103位，每按一次右移鍵，指定位按以下順序移動103→102→101→100→103。按左移鍵，指定位移動順序103→100→101→102→103。指定位可由接到選通信號（Y4-Y7）上的LED來確認。指定位的數值可由增加鍵、減少鍵來修改。當前值由七段顯示器顯示。

利用方向開關指令可將需要的數據寫入D0，并在七段顯示器上可監視所寫入的數據。（PLC選用晶體管輸出型PLC）。

1.按下方向開關啟動按鈕X1，通過方向開關和顯示器設定所需值，依次把D0中的數據改成D200--D211中所需要的數據，然后先后接通X20--X27，X30--X33，將D0中的數據先后送到D200--D211中。

2.按鈕X0沒有接通，則系統不運行。想把系統投入運行中時，則應按下X0按鈕，系統將按照原來設計的程序流程自動運行。

3.信號燈受一個啟動開關控制。當啟動開關接通時，信號燈系統開始工作；當啟動開關斷開時，所有信號燈都熄滅。具體指標是：（1）南北綠燈和東西綠燈不能同時亮，否則應同時關閉信號系統并立即報警；（2）南北紅燈亮并維持t1s。在南北紅燈亮的同時，東西綠燈也亮，并維持t2s。到t2s時，東西綠燈閃亮，閃亮t3s后熄滅，在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持t3s。到t3s時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮。與此同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮；（3）東西紅燈亮并維持t4s。南北綠燈亮并維持t5s，然后閃亮t6s再熄滅。同時南北黃燈亮，維持t7s后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮；（4）當再次按下方向開關按鈕X1時，工作人員則可以再次設定交通燈上的顯示時間，設好后，當需要運行系統時，就按下系統啟動按鈕X0，系統就會按照設定的程序運行。

參考文獻：

[1]廖常初.PLC梯形圖的順序控制設計法與順序功能圖[J].電工技術雜志，2001：63-91.

[作者簡介]李玉婷（1984-），女，山東人，棗莊職業學院講師，現攻讀青島科技大學自動化與信息學院在職工程碩士，研究方向：控制工程。