PLC技術(shù)的軌道交通信號燈自動化控制系統(tǒng)研究

馬鈺蒙

摘 要：本文主要簡單介紹了基于PLC技術(shù)的軌道交通信號燈自動化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，加強對相關(guān)軟件控制的研究，并通過科學(xué)的實驗驗證分析，來探討基于PLC技術(shù)軌道交通信號燈自動化控制系統(tǒng)的可行性，充分發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的作用，加強軌道交通信號燈管理，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的控制模式，逐步實現(xiàn)軌道交通信號燈的自動化控制，以提高其智能化水平，緩解軌道交通擁堵狀況，推動軌道交通的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);軌道交通;信號燈;自動化控制;系統(tǒng)

近年來，全球經(jīng)濟一體化形勢下，我國一直致力于城市現(xiàn)代化建設(shè)過程中，城市規(guī)模銳意擴大，居民的生活水平得到大大提升，其所參加的文娛活動也更加豐富，城市交通壓力日益增大。就目前而言，雖然城市經(jīng)濟取得了較好的發(fā)展，但是城市建設(shè)工作中也面臨著諸多挑戰(zhàn)和困難，如交通擁堵問題、環(huán)境污染問題等，需根據(jù)實際情況來制定相應(yīng)的方案予以解決。其中，軌道交通擁堵是當(dāng)前急需處理的問題之一，受到人們的廣泛關(guān)注。為有效緩解軌道交通擁堵狀況，應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的軌道交通信號燈控制方式，有效應(yīng)用PLC技術(shù)，構(gòu)建完善的軌道交通信號燈自動化控制系統(tǒng)，提升軌道交通信號燈控制的智能化水平，取得較好的控制成效。

1基于PLC技術(shù)的軌道交通信號燈自動化控制系統(tǒng)設(shè)計

1.1PLC技術(shù)相關(guān)內(nèi)容

基于PLC技術(shù)的軌道交通信號燈自動化控制系統(tǒng)，涵蓋了邏輯運算功能、計時功能、計數(shù)功能和順序控制功能。這是因為PLC本身就是一種集多功能于一體的自動化控制系統(tǒng)，其最初是為了替代傳統(tǒng)的控制設(shè)備，充分發(fā)揮自動化技術(shù)，淘汰落后的控制設(shè)備。PLC也被稱之為可編程邏輯控制器，現(xiàn)如今已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個控制系統(tǒng)中，是先進的處理技術(shù)。應(yīng)用PLC技術(shù)來建立健全的軌道交通信號燈自動化控制系統(tǒng)，需要利用微處理器，確保計算機的正常運行，實施自動化管理，應(yīng)用通訊技術(shù)，主要由三個模塊組成：一是時間外部設(shè)置模塊，其位于設(shè)置層。作用在于將東西南北各方向的綠燈相連時段，利用輸入端來設(shè)定不同防偽綠燈通行的間隔時間，一般在零秒至九十九秒范圍內(nèi);二是時間顯示模塊，其位于顯示層。其作用在于顯示各方位信號燈的倒計時，對接顯示時需和信號燈控制部分;三是信號燈控制模塊，其位于控制層。其作用在于標記好不同方位信號燈的順序，時序包含兩個輸出，一個是東西方位信號燈輸出，另一個是南北方位的信號燈輸出。

1.2選擇適宜的PLC機型

為保障基于PLC技術(shù)的軌道交通信號燈自動化控制系統(tǒng)的正常運行，需要選擇適宜的PLC機型。就目前而言，使用最多的可編程控制器是西門子S7-200系列PLC機型，其特點在于采用的是雙向光輻合字輸入電路，具備數(shù)字輸出功能，可使用單項光輻合輸入電路，具有較好的計數(shù)功能，采用PPI、MPI通信協(xié)議。而且這類PLC控制器具有較好的擴展性，具有豐富的軟件數(shù)據(jù)，指令多，功能強大。

1.3硬件連接

基于PLC技術(shù)的軌道交通信號燈自動化控制系統(tǒng)，能夠把握控制目標的驅(qū)動要求，并且可通過對這些要求進行分析，來實施相應(yīng)的操作，明確輸入、輸出量。PLC中的I/O點在價格方面偏高，需要對其進行確定，滿足標準要求，應(yīng)當(dāng)注意的是PLC輸入輸出點最小，但得有一定的余量，可利用適宜型號的PLC機型來有效管控交通信號燈，盡量避免機器作業(yè)，加強上位機控制，利用計算機運行，來開展實時監(jiān)控工作。為實現(xiàn)有效的上位機通信效果，需要將COM端口與PLC、MPI相連接，220V電源予以支持，，可利用程序來輸出點狀態(tài)處理信號，充分應(yīng)用繼電器。

2軌道交通信號燈自動化控制系統(tǒng)的軟件控制研究

在應(yīng)用基于PLC技術(shù)的軌道交通信號燈自動化控制系統(tǒng)時，需要利用Winccflexible軟件，來實施畫面組態(tài)功能，以加強對交通信號燈人行道按鈕各方位的管控，利用觸摸屏組態(tài)來完成開關(guān)開啟、轉(zhuǎn)換工序。PLC程序的運行，能夠有效把控交通信號燈的畫面，可將畫面中的圖形對象，與PLC編程元件相聯(lián)系。如圖1所示：

通過圖1可發(fā)現(xiàn)交通信號燈自動化控制系統(tǒng)中，一個周期內(nèi)涵蓋了八個相位，這八個相位需要根據(jù)軌道交通的實際情況來進行相應(yīng)的調(diào)整，相互轉(zhuǎn)換，執(zhí)行操作。一般情況下，相位一、相位二、相位三、相位四的執(zhí)行狀態(tài)順序轉(zhuǎn)移，是控制的中心操作，但如若具備相位五、相位六、相位七、相位八轉(zhuǎn)化條件，則可以利用PLC技術(shù)，來進行分支和積聚技術(shù)的轉(zhuǎn)換操作。位有效控制多個相位信號，應(yīng)當(dāng)保障控制系統(tǒng)的平穩(wěn)性，將系統(tǒng)控制按照相位來進行劃分，一類位主相位，另一類則為輔相位，以提供更多的選擇性，使相位的轉(zhuǎn)換更加合理和科學(xué)。

為充分發(fā)揮軌道交通信號燈自動化控制系統(tǒng)作用，應(yīng)當(dāng)立足于整體，具備大局觀，堅持統(tǒng)籌管理思想，實施全劇操控。在PLC驅(qū)動的第一個周期中，清零輸出和計數(shù)器，將其恢復(fù)到初始值，記錄PLC的實時時間 ，如果實時時間范圍在五至二十二之間，那么在早上五點至夜間十點的時候，可選擇白天控制模式;夜間十一點至第二天早上五點的時間段，則可選擇夜間控制模式。運行一周之后，可進行對比判別。在實施白天控制模式的時候，需要檢測車輛的行駛數(shù)量，做好計數(shù)工作，并開展高效的監(jiān)控管理工作。一開始的時候，東西方為的左轉(zhuǎn)綠燈可設(shè)置為二十秒，結(jié)束后左轉(zhuǎn)綠燈閃爍兩秒，左轉(zhuǎn)車輛在綠燈閃爍期間不可通行，閃爍之后左轉(zhuǎn)黃燈亮，三秒后黃燈滅。與此同時，東西方為的直行綠燈亮三十秒，結(jié)束后可適當(dāng)延時，延時的秒數(shù)要根據(jù)軌道交通車流量的實際情況。如若東西方位的車流量最大值減去南北方位車流滯留量最大值，高于結(jié)定值，并且不超過八，那么可進行延時但不可超出最大限度;如若未達到上述條件，則可使東西直行綠燈閃爍兩秒，兩秒后該方位的黃燈亮，時間為三秒。南北方位的信號燈控制與東西方為信號燈控制相似。在實施夜間控制模式的時候，則應(yīng)當(dāng)將車到信號轉(zhuǎn)換為黃燈，以起到提醒的作用，可關(guān)閉車輛計數(shù)功能，節(jié)約電量。

3軌道交通信號燈自動化控制系統(tǒng)的實驗驗證分析

為提高基于PLC技術(shù)的軌道交通信號燈自動化控制系統(tǒng)設(shè)計水平，使之更具合理性和科學(xué)性，應(yīng)當(dāng)做好實驗驗證分析工作，可從以下幾個方面著手：一是要設(shè)置信號燈屬性。主要分為紅燈和綠燈，兩種燈色的數(shù)量均為九十，光的強度都不可小于四百坎德拉，紅燈波長應(yīng)當(dāng)控制在六百二十五米左右，正負不可超出五米;綠燈波長則要控制在五百左右，正負不可超出兩米。紅燈的額定功率不可超過八瓦;綠燈的額定功率不可超過九瓦[5]。其工作溫度應(yīng)當(dāng)控制在零下四十?dāng)z氏度至八十?dāng)z氏度之間，外殼材料選擇PC材料，可根據(jù)實際情況來確定外形尺寸和包裝尺寸。二是通過科學(xué)的實驗證明，可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)交通信號燈的周期延長時，交通信號燈的延誤次數(shù)便會下降，應(yīng)用PLC技術(shù)后的軌道交通信號燈延誤率非常低，僅在0.1至0.3之間，有著較好的控制效果。

4結(jié)束語

總體來說，應(yīng)當(dāng)重視對軌道交通信號燈自動化控制系統(tǒng)的研究，充分發(fā)揮PLC技術(shù)的作用，提高自動化控制水平，實現(xiàn)智能化管控。

參考文獻：

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[3]張華.基于HMI和PLC的多功能交通信號燈自動控制系統(tǒng)設(shè)計研究[J].電子設(shè)計工程，2018：118-122.

[4]聶秀珍，林斌.基于PLC自動化控制系統(tǒng)的通信技術(shù)研究[J].信息技術(shù)與信息化，2018：123-125.

[5]王燃.PLC自動化控制系統(tǒng)下的通信技術(shù)應(yīng)用研究[J].環(huán)球市場，2019：396.

（鄭州工商學(xué)院，河南 鄭州 450000）