紅綠燈PLC控制系統(tǒng)編程方法

劉福祿

【摘要】本文介紹了交通紅綠燈基本控制形式，針對帶綠閃的紅綠燈和帶數(shù)顯的紅綠控制和實(shí)現(xiàn)方法，詳細(xì)論述了相應(yīng)的編程方法和技巧。實(shí)驗(yàn)證明編制的程序運(yùn)行可靠，簡單實(shí)用。

【關(guān)鍵詞】PLC 紅綠燈 綠閃

1.概述

隨著社會經(jīng)濟(jì)和城市交通快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，交通日益繁忙，紅綠燈保障了城市交通有序、安全、快速運(yùn)行?，F(xiàn)在城市十字路口的紅綠燈基本都是采用程序控制，其中采用可編程控制器（PLC）程序控制的，在實(shí)際使用中占有很大的比例，在工科院校的PLC課程及實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，紅綠燈程序控制作為典型的編程范例。十字路口交通信號紅綠燈通常為三種控制形式。第一種為傳統(tǒng)紅綠燈，即綠燈切換到紅燈之前，車輛由動到靜，用黃燈緩沖過度；紅燈切換到綠燈時(shí)，車輛由靜到動沒有緩沖過度；第二種是在傳統(tǒng)紅綠燈控制形式的基礎(chǔ)上增加綠燈閃爍（簡稱綠閃）功能，即在綠燈時(shí)段行將結(jié)束的最后秒閃爍三次，其目的是提示綠燈時(shí)段行將結(jié)束，并保留黃燈緩沖過度；第三種是數(shù)顯紅綠燈，即倒計(jì)時(shí)數(shù)字顯示紅綠黃燈的時(shí)段。由于全過程有時(shí)間顯示，不要綠閃，但可以保留黃燈?，F(xiàn)在絕大多數(shù)紅綠燈數(shù)顯屏能顯示紅綠兩色，目前帶方向指示的數(shù)顯紅綠燈也不在少數(shù)。如果按紅綠燈是否帶數(shù)顯的功能來分，紅綠燈可分成非數(shù)顯和數(shù)顯兩大類。在這兩大類中均可附帶人行橫道紅綠燈。

2.紅綠燈PLC控制程序編制方法

2.1帶綠閃的紅綠燈程序編制方法

帶綠閃的紅綠燈編程方法的探討，來研究非數(shù)顯紅綠燈PLC控制編程的一般方法。

帶綠閃的交通紅綠燈運(yùn)行時(shí)序圖如圖所示?？梢杂枚喾N編程方法來實(shí)現(xiàn)，例如基本邏輯接點(diǎn)法、S/R指令法、$CR順序控制法、環(huán)形分配器法（或鼓型控制器法），以及采用上述兩種以上編程法組合的綜合編程法。基本邏輯接點(diǎn)法，即采用計(jì)時(shí)器，計(jì)數(shù)器結(jié)合基本邏輯接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)時(shí)序輸出。這種編程法編出的程序短小精悍，但要求編程者有較豐富的編程經(jīng)驗(yàn)；S/R指令法，應(yīng)當(dāng)說沒有什么鮮明的特點(diǎn)，它既可以靠基本邏輯接點(diǎn)法，又可以按照順序控制法的思路來編程；SCR順序控制法，由于利用了SCR順序指令，編程上手十分容易，但梯形圖程序的網(wǎng)絡(luò)行很多，且調(diào)試較難；環(huán)形分配器法（或鼓型控制器法），一般是用SHRB移位寄存器“做”一個(gè)環(huán)形分配器（PLC本身有鼓型控制器編程更為方便），再按時(shí)序圖的時(shí)刻分別輸出到紅綠黃燈上即可。此類編程法最適合編按時(shí)序圖輸出的程序。為了采眾編程法之長，也可采用兩種編程法。

此類按時(shí)序圖輸出的PLC控制程序，不管采用什么編程法編程，編程難度并不是絕對的，一般采用自己比較熟悉的編程法編程即可。

2.2數(shù)顯類紅綠燈編程技巧

數(shù)顯類交通信號紅綠燈的程序設(shè)計(jì)，一般有兩大類編程法：其一，是先有一段非數(shù)顯紅綠燈大控制程序（有沒有綠閃均可），再配以同步的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器即可；其二，無須有非數(shù)顯紅綠燈控制程序，直接依托倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器內(nèi)部的減計(jì)數(shù)值，給倒計(jì)時(shí)數(shù)顯設(shè)備顯示和紅綠黃燈轉(zhuǎn)換用。此外，如果數(shù)據(jù)顯示屏有接收數(shù)據(jù)的功能，也可用數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞絺鬏數(shù)褂?jì)時(shí)數(shù)據(jù)，但在PLC控制的交通紅綠燈較少采用。

數(shù)顯紅綠燈程序一般使用CTD減計(jì)數(shù)器來做倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器。以第二類為例，又可分兩種編程方法：一是按紅燈或綠燈+黃燈總時(shí)間計(jì)數(shù)，然后讀出減計(jì)數(shù)值，供數(shù)字顯示、切換紅綠黃燈用。二是按數(shù)顯位分位減計(jì)數(shù)、輸出，切換信號通過兩位比較器接點(diǎn)讀出。

這兩種編程方法的主要區(qū)別是：前者能在刻度值范圍內(nèi)對CTD置任意正整數(shù)。但如果采用SEG段碼指令輸出，必須要按十進(jìn)制的各位進(jìn)行分位以后，才能在軟段碼譯碼器上譯碼到輸出端，sEG段碼指令只接收低4位，而一般需要數(shù)顯的是兩位數(shù)以上，這給編程帶來了一些困難。后者是將前者需要段碼顯示的十進(jìn)制數(shù)分位，即將個(gè)位和十位分別采用各自的CTD減計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，這樣減少了編程的難度。但數(shù)顯的十進(jìn)制數(shù)個(gè)位必須是9，如30s只能置29s、40s只能置39s，因此它在實(shí)際應(yīng)用中較少采用。如果采用BCD碼數(shù)字輸出，前者只需一個(gè)字節(jié)的BCD碼，就可以數(shù)顯兩位十進(jìn)制數(shù)，不需要分位。顯然比后一種顯示方式簡便得多。

在該例程中，通過巧妙地運(yùn)用SHR-B指令和INV-B指令，使得編出的程序短小、精悍，大大縮小了程序的程度和執(zhí)行時(shí)間。該方法也可運(yùn)用到其它需要數(shù)顯的工程項(xiàng)目中。

人行橫道紅綠燈，沒有黃燈，一般為紅綠燈、數(shù)顯、圖顯三種。前兩種參考車行道紅綠燈編程即可。后一種一般又分站立紅燈/行走綠燈、手掌紅燈/行走綠燈兩種。由于顯示圖形是預(yù)先做在顯示屏上，所以紅燈圖形只占1位輸出，行走綠燈動畫圖形一般不超過3位輸出，很容易通過編程實(shí)現(xiàn)。

3.結(jié)束語

交通信號紅綠燈PLC控制的編程，總的來說，不是特別困難，但編程方法繁多，編程的隨意性很強(qiáng)，有的方法編制的程序很長、難以理解。本文對帶綠閃的紅綠燈程序編制和數(shù)顯類紅綠燈編程方法和技巧進(jìn)行了研究，并在PLC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試和運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)證明運(yùn)用一些編程技巧后，編出來的程序短小、精煉，運(yùn)行可靠。endprint