三菱PLC在交通燈控制系統中的應用

王偉超

摘 要：現有交通燈控制系統在定時性方面具有較為突出的弊端，這種情況下，構建基于PLC的交通路面信號燈控制系統就成為交通燈控制領域發展的新趨勢。本文以基于三菱PLC的交通路面信號燈控制系統為例，闡述了三菱PLC在交通燈控制系統中的應用目標。并對三菱PLC在交通燈控制系統中的運用措施進行了簡單的分析，以期為交通燈智能控制效率提升提供有效借鑒。

關鍵詞：三菱PLC;交通燈控制系統;綠燈

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.123

0 前言

在社會發展進程中，PLC（可編程控制器）在工業環境中得到了有效的應用。其可以通過可編程存儲器，執行邏輯運算指令，并將外部設備與工業控制系統有效連接，形成一個完整的控制體系。因此，為保證交通路面信號燈控制系統控制精度，對三菱PLC在交通燈控制系統中的運用進行適當分析非常必要。

1 三菱PLC在交通燈控制系統中的應用目標

在基于三菱PLC的交通燈控制系統設計過程中，需要保證其中一個信號燈受啟動開關控制。且在啟動開關接通后，對應的信號燈立即開始工作。隨后關聯其他信號燈往復運行;而在啟動開關斷開后，全部交通路面信號燈均需熄滅。以南北紅燈、東西綠燈為例，在南北紅燈持續三十秒時，東西綠燈開始亮起，并持續二十五秒。在第二十五秒時東西綠燈熄滅，此時東西黃燈開始亮起并持續五秒。到五秒后東西方向黃燈熄滅，東西方向紅燈亮起，且南北紅燈熄滅，綠燈亮起。此時東西紅燈亮起并維持三十秒，南北綠燈亮起并維持二十五秒。同時南北黃燈亮起并維持五秒后熄滅。

2 三菱PLC在交通燈控制系統中的應用措施

2.1 基于三菱PLC的交通燈控制功能分析

基于三菱PLC的交通路面信號燈控制功能主要包括啟動/停止功能、手動/自動模式選擇功能及車輛闖紅燈攝像啟動功能。其中手動/自動模式選擇功能主要利用轉動開關進行模式轉換。在按下啟動按鈕后，可依據預先設置的交通路面信號燈循環運行時序，進行全部交通路面信號燈的自動控制。手動功能主要針對軍用車、消防車等特殊情況，手動設置南北方向、東西方向強制通行手動控制按鈕;而在車輛闖紅燈攝像啟動功能模塊，主要針對南北方向或東西方向紅燈亮起時車輛預先啟動情況，在系統終端自動攝像，進行闖紅燈車輛信息的記錄儲存。

2.2 基于三菱PLC的交通燈控制時序設置

交通路面信號燈可以劃分為主干道、人行道兩個模塊，主要包括東西方向黃燈、東西方向紅燈、東西方向綠燈及南北方向黃燈、南北方向紅燈、南北方向綠燈。從時間控制模塊進行分析，在主干道中閃爍提醒時間周期及占空比可分別設置為2.0s、50.0%，閃爍頻率為3次;而在人行道中交通路面信號燈閃爍時間設計過程中，考慮到人們行走速度較車輛行駛速度較慢，可適當延長閃爍提醒時間。即在閃爍提醒時間周期及占空比可分別設置為2.0s、50.0%的基礎上，設置閃爍頻率為10次。同時在四個右轉彎黃燈信號控制模塊，為保證啟動交通路面信號燈控制系統后四個右轉彎黃燈始終閃爍，可允許車輛右轉彎?？稍O定右轉彎黃燈閃爍周期為22.0s，轉空比為50.0%[1]。

2.3 基于三菱PLC的急車強通情況分析

在交通路面信號燈手動控制模式下，南北方向強制通行、東西方向強制通行均用于特殊情況。一方面，在啟動南北方向強制通行按鈕后，主干道交通路面信號燈東西方向紅燈會亮起，同時主干道南北方向交通路面綠色信號燈亮起。且人行道交通路面東西方向紅燈、南北方向綠燈分別亮起。另一方面，在啟動交通路面東西方向強制通行模塊后，交通路面主干道東西方向綠燈、交通路面南北方向紅燈會同時亮起。同一時期人行交通路面中東西方向、南北方向紅燈會同時亮起。

2.4 基于三菱PLC的交通路面信號燈控制程序編制及仿真調試

首先，依據交通路面信號燈功能及PLC I/O分配情況，主要采用日本三菱公司的FX2N-64MR PLC進行設計。

其次，在基于三菱PLC的程序編程期間，由于交通路面車流量為實時變化數值，固定數學模型構建難度較大，因此，基于三菱PLC的交通路面信號燈控制程序設計人員可利用模擬數學理論，將監測到的等待車輛數量設為M。假定每輛車所占平均長度為五米，則在一百米距離內車輛數量大多在十七輛以下。因此，可選擇M論域為：{1，3，5，7，9，11，13，15，17}。將其劃分為五個模糊子集，則主要為多，較多，中，較少，少幾個模塊。語言變量m賦值分別為：t1={5/0.3;40/0.8;45/1.0}，t2={30/0.2;5/0.3;40/0.8;45/1.0}...。依據經驗，可設定交通路面車流量控制原則為：若M=mi，則T=ti。i=1，2，3...5。則模糊關系矩陣為Ri=[mi]*[ti]。將上述數據利用加權平均法模糊分析之后，可得到模糊控制精確值如表1：

在軟件控制模式確定后，為保證基于三菱PLC的交通路面信號燈控制系統性價比，可在FX2N-64MR PLC中利用同系列三菱Q64AD模塊。配合QJ71E71型以太網控制模塊，實現整體車流量監控數據傳輸。

最后，在基于三菱PLC的交通路面信號燈控制程序調試期間，技術人員可在KQ-700TDV型高頻超聲儀器平臺中進行輸出信號仿真。并以傳感器鋪設深度、電子攝像機安裝位置兩個方面，將電子攝像機位置調整至可清晰攝取闖紅燈車輛位置。同時將傳感器鋪設在距離交通路面信號燈地面十厘米左右位置，保證基于三菱PLC的交通路面信號燈控制系統穩定運行。

3 總結

綜上所述，交通燈控制系統是一個循環不間斷運行的系統，且交通路口車輛量具有隨機不確定特點。因此，為保證交通高峰階段車輛順暢通行，相關技術人員可以利用三菱PLC，進行交通燈智能化遙控系統的設置。通過智能化交通燈控制系統在路口車輛控制中的應用，可以科學調整綠燈持續時間，從而提高交通燈自動控制精確度。

參考文獻：

[1]楊斌.自動交通燈的PLC控制系統設計[J].機電工程技術，2018（08）：108-110.