基于西門子S7-1200Plc控制十字路口交通信號燈的兩種編程方法

路東興　魏孟孟

目前現有的十字路口交通信號燈控制系統大都采用繼電器或單片機實現，且都是單一的固有時序控制，存在著功能少，可靠性差，維護量大等缺點。為了彌補原交通信號燈系統存在的種種缺點，本文設計了基于西門子公S7-1200PLC控制的交通信號燈控制系統。

本實驗關鍵是要將交通燈狀態變化的時間點標記出來。分析時序圖，找出交通燈狀態發生變化的每個時間點，并使PLC做出相應的動作改變交通燈的狀態。十字路口南北方向和東西方向均設有紅燈、黃燈、直行綠燈、左轉綠燈四只信號燈，交通燈啟動時，8只信號燈依一定的時序循環往復工作。

一、設計控制方法

（1）正常時序（單循環周期80s）。按下啟動按鈕信號燈系統開始工作，先南北方向先綠燈亮15秒，閃5秒，再黃燈亮3秒，然后左轉向綠燈亮10秒，閃4秒，再黃燈亮3秒，最后紅燈亮40秒;東西方向紅燈亮40秒，然后東西方向綠燈亮15秒閃5秒，再黃燈亮3秒，接下來左轉向燈亮10秒閃4秒，再黃燈3秒;在此數碼管跟隨正常時序倒計時顯示，如此循環.

（2）異常狀況的控制：異常情況發生時，按下S1緊急控制按鈕，L2綠燈亮，東西紅燈、南北紅燈均亮，禁止車輛通行，25s后紅燈L1亮，綠燈L2滅，恢復正常時序控制。數碼管進行25s倒計時顯示。

（3）如果按下停止按鈕燈全滅數碼管歸0，所有燈都熄滅，在此設計中用紅綠黃燈分別表示禁行，通行和等待的信號發生，由數碼管顯示倒計時間，觸摸屏為交通信號燈的后臺控制與觀察提供了方便，讓工作人員能夠很好的在辦公室控制和觀察十字路口的交通情況。本系統以PLC為核心，組成一個處理、自動控制為一身的閉環控制系統。系統硬件電路由狀態燈、HMI觸摸屏、按鈕、驅動電路、按鈕、數碼管等組成。

二、系統硬件

對控制要求分析，此系統需要個輸入點與 18個輸出點，其中輸出點用于數碼管顯示8個、交通10個，考慮到數碼管占用輸出過多，系統只設計了一個方向車道的倒計時，并使用了 8421譯碼器，結合實際，選擇了西門子s7-1200 PLC，建立I/O 分配表。

系統中交通信號燈分為南北直行綠燈、左轉綠燈、黃燈、紅燈、和東西直行綠燈、左轉綠燈、黃燈、紅燈、東西人行道紅綠燈，交通燈選用 LED 管、電源選用 24 V 直流電源。

三、系統軟件

1.編寫方法1

此編程方法是通過數字量來進行控制，故采用了 MOVE指令，按下啟動按鈕之后線圈M4.0 得電，交通燈中一秒一個信號即M4.6開始工作。在1秒一個信號的基礎上給它執行加法和減法運算，加法運算是為了很好的用比較指令控制交通信號燈的亮滅，減法是為了數碼管的倒計時，用加法指令和減法指令也是在經過多次實驗之后為了能夠使燈的亮滅與數碼管倒計時的顯示同步所設計的方法，如下圖：

啟動按鈕按了之后M4.6就會有一秒一個的信號，此時加法指令就會一秒加一個數存儲在MW100中，當MW100加到不同的數值段，通過比較指令限制條件就會有相應的燈亮。中途為了防止在遞減的過程中出現16進制中的A-F數值，我所采用的方法是賦值法，就是當MW10=F時，用MOVE指令給MW10賦個9，以此類推當出現1F時賦19。最后用MOVE指令把每一秒遞減出的結果MW10賦值給QB8輸出在數碼管上。

（2）編寫方法2

編寫程序通過數字量來進行控制，故采用了數學指令，按下啟動按鈕之后 M4.0得電把交通燈運行一個周期時間80s送到定時器 T0N，然后在定時器T0N變化的過程中把每一時刻的時間表示出來，最后把定時器輸出的時間通過比較指令按交通信號燈設計要求分成幾段，按設計要求連接對應的燈在比較指令滿足的條件下讓燈亮。

當不同的燈亮時，用MOVE指令給MD40賦不同的值，如當東西方向紅燈亮時給MD40賦40，當東西方向直行綠燈亮時給MD40賦20，以此類推。倒計時采用另外一個定時器TON，將定時器的當前值命名為MD10，再用除法將當前值MD10除以1000得到MD50，然后用減法指令將MD40減MD50得到MD15，從而達到倒計時，如圖

用求商左移的方法得到數碼管的十位，即用除法指令將MD15除以10得到MD20（十位）再用左移指令將MD20左移4位得到MD30，用左移的原因是十位與個位各用一個8421碼數碼管顯示，所以十位數給它左移4位。如圖

再用求余的方法得到數碼管的個位，即用取余指令將減法所得的結果MD15除10取余得到MD25（為數碼管個位），如圖

最后用加法將個位所得的結果MD25與十位所得的結果MD30相加儲存在MD35，再用MOVE指令將相加的結果賦給QB8輸出在數碼管上。

5? 結語

本文基于西門子S7-1200 PLC 和博途V14軟件設計了一種多功能交通燈控制系統，結構簡單、經濟實用，易維護、調試方便。采用博途V14軟件動態仿真PLC控制十字路口交通燈，運用該軟件實現信號燈系統的控制，采用動態仿真十字路口交通燈的運行情況，檢驗了該控制系統的正確性，實現了對PLC控制交通燈的動態仿真。該系統作為城市十字路口交通信號的控制系統，為實現城市“智能交通系統”提供了有利的支撐，具有一定的實踐價值。

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