基于PLC的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計

蘇麗敏

（漯河食品職業(yè)學(xué)院 食品機(jī)械系，河南 漯河 462300）

現(xiàn)如今，由于我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷進(jìn)步，人們的生活水平和經(jīng)濟(jì)收入也在不斷提高，導(dǎo)致汽車的生產(chǎn)量和使用量急速增長。面對不斷增加的汽車，城市內(nèi)的交通狀況不容樂觀，交通問題的出現(xiàn)，必須有良好的解決辦法。對車輛進(jìn)行合理的調(diào)度，使車輛行駛有序，這種方法投入較小，且見效較快，以往的最原始車輛調(diào)度全靠人工來實現(xiàn)，基本上都是交通警察在交通崗進(jìn)行指揮調(diào)度，但是這種依靠人的交通指揮方式弊端較大，取而代之的是交通信號燈，利用在各種不同路口安裝的功能不同的信號燈對來往的車輛進(jìn)行控制，減緩車流量。為了適應(yīng)司機(jī)的駕車習(xí)慣，及遵循光線傳播波長的科學(xué)規(guī)律，一般交通燈均為“紅燈停、綠燈行”。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計

此次設(shè)計圍繞著對交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計展開的，所謂控制系統(tǒng)，簡單的說就是安人預(yù)先設(shè)定的工作方式，自動的無需人為干預(yù)的對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理運算，同時對外圍執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的一種系統(tǒng)，尤其簡單的說明可以看出，自動控制系統(tǒng)可以分成兩部分，一是軟件系統(tǒng)，二是軟件的運行平臺和執(zhí)行平臺：硬件系統(tǒng)，這兩部分在任何一個自動控制系統(tǒng)中都互相存在，沒有單獨的存在一部分的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的組成如圖1所示。

整個系統(tǒng)由上位機(jī)單元、按鈕控制單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制單元、顯示單元等組成。

圖1 交通燈系統(tǒng)組成框圖

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 硬件選擇及介紹

交通燈控制系統(tǒng)的硬件選型設(shè)計主要從產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定性、兼容性和成本幾方面進(jìn)行考慮，一個成熟的控制裝置，這些硬件特性尤為重要，沒有好的產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性，會增加系統(tǒng)的維修頻率，影響裝置的工作效率，尤其作為工業(yè)控制系統(tǒng)，對可靠性及穩(wěn)定性的要求由為高，所以對硬件的選擇也極其的重要；兼容性方面，要考慮系統(tǒng)后期的功能擴(kuò)展，升級，及硬件更換等情況，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)元件，達(dá)到良好的兼容性；如果系統(tǒng)的成本投入過大，便會影響到產(chǎn)品效益，良好的性價比是衡量系統(tǒng)好壞的一個重要指標(biāo)。

2.2 控制系統(tǒng)I/O資源配置

I/O資源的配置是指可編程控制器的外部輸入輸出信號所占用PLC的地址資源的分配。I/O分配本著合理、簡潔（盡量節(jié)省I/O點數(shù)節(jié)約成本）的原則進(jìn)行，同時還要適當(dāng)?shù)目紤]預(yù)留備用的擴(kuò)展地址及同類信號的同組分配等。

輸入端子占用說明：在整套控制系統(tǒng)中，需要考慮到系統(tǒng)的啟動和停止問題，如需特殊情況可以人為的停止系統(tǒng)工作，這樣就需要兩個按鈕，一個用來控制系統(tǒng)啟動，另外一個用于控制系統(tǒng)停止，占用可編程控制器的兩個輸入端子，另外系統(tǒng)具有白天/黑夜模式切換、東西向緊急控制切換、南北向緊急控制等功能，共需要三個輸入端子；輸出端子占用說明：十字路口中，東西向和南北向相互對立的兩組交通燈顯示效果應(yīng)該是完全相同的，如東西向為紅燈時，兩組指示燈均應(yīng)該為紅色，所以在實際的設(shè)計中，為了節(jié)省可編程控制器的輸出端子，可以進(jìn)行并聯(lián)連接，所以東西向和南北向的信號燈共占用六個可編程控制器輸出端子，另外系統(tǒng)還具有運行狀態(tài)指示和停止?fàn)顟B(tài)指示，占用PLC的兩個輸出端子。表1為輸入/輸出資源分配表。

表1 I/O分配表

2.3 控制系統(tǒng)電氣原理圖的設(shè)計

交通燈控制系統(tǒng)電氣原理圖如圖2所示。

圖2 電氣接線圖

在圖中QF0做為整個控制系統(tǒng)的總供電電壓隔離開關(guān)使用，特殊情況下，也可做該對應(yīng)回路的短路保護(hù)，SP為裝置控制啟動按鈕，當(dāng)按下SP時，PLC I0.0運行信號為高電平，裝置啟動。當(dāng)按下ST按鈕后，PLC I0.1信號為高電平，PLC裝置停止，另外SA1、SA2、SA3為3個功能轉(zhuǎn)換開關(guān)，分別用于白天/黑夜模式切換、東西向緊急控制切換、南北向緊急控制等功能。在圖中可看出，輸入端子為24V供電，輸入側(cè)上面自帶的M、L+端子為DC24V電源端子。H1-H3分別為南北向的LED交通燈，順序分別為直行綠燈、警告黃燈和停止紅燈，H4-H6分別為東西向的LED交通燈，順序與南北向相同，H8和H9是兩個狀態(tài)指示燈，用以指示系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)。