基于PLC的十字路口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

石瑤 張光旭 張吻吻

摘 要：由于PLC具有可靠性較高、用法簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)以及方便維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，因此，本文根據(jù)快速路十字路口車(chē)輛、行人通行的具體情況，利用西門(mén)子S7-200PLC設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單實(shí)用的有行人過(guò)馬路請(qǐng)求的十字路交通燈控制系統(tǒng)，提高了路口車(chē)輛、行人的通行能力。

關(guān)鍵詞：PLC；交通燈；主車(chē)道；次車(chē)道

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273.5；TM923.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2018）08-0187-02

Abstract：Since the PLC has the advantages of high reliability，simple usage，strong versatility，convenient maintenance. In order to increase the capacity of vehicles and pedestrians at intersections，the main purpose of this paper is the use of Siemens S7-200 PLC to design a simple and practical traffic lights control system with pedestrian crossing request. The traffic capacity of vehicles and pedestrians at the intersection has been improved.

Keywords：PLC；traffic lights；main road；sub-road

0 引 言

目前，一般的十字路口采用行車(chē)道和人行道來(lái)固定通行的交通燈控制系統(tǒng)。隨著城市快速路的極速發(fā)展，這樣的系統(tǒng)不再適合應(yīng)用在主車(chē)道為行車(chē)道、次車(chē)道為人行橫道和一些非機(jī)動(dòng)車(chē)通行的十字馬路。本文根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)計(jì)方案為只有在當(dāng)次車(chē)道上有行人需要過(guò)馬路，并按下請(qǐng)求按鈕時(shí)，控制系統(tǒng)才會(huì)啟動(dòng)，主車(chē)道交通燈亮紅燈，使次車(chē)道行人通過(guò)；當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有接收到行人請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，主車(chē)道始終亮綠燈，保證車(chē)輛快速通過(guò)十字路口，極大地提高了主車(chē)道快速路的通行率，又可方便行人通行。本文采用PLC來(lái)設(shè)計(jì)有行人過(guò)馬路請(qǐng)求的交通燈控制系統(tǒng)。

1 可編程邏輯控制器

PLC是現(xiàn)代工業(yè)中一種通用的數(shù)字運(yùn)算自動(dòng)控制裝置。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，其體積不斷減小、功能越來(lái)越強(qiáng)、性能越來(lái)越可靠、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性也不斷提高，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。

PLC的硬件結(jié)構(gòu)類(lèi)似于微型計(jì)算機(jī)。根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，我們可以把PLC分為一體式和模塊化兩種。當(dāng)PLC正常工作運(yùn)行時(shí)，CPU按照循環(huán)掃描的方式工作，采樣輸入端口的開(kāi)關(guān)量和模擬量信息，執(zhí)行系統(tǒng)中的用戶(hù)控制程序，同時(shí)通過(guò)輸出端子輸出相應(yīng)的狀態(tài)。

2 控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

2.1 十字路口信號(hào)燈控制系統(tǒng)框圖

為便于分析，我們對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，如圖1所示。系統(tǒng)中的南、北主車(chē)道用于快速路中車(chē)輛靠右側(cè)行駛，行人在東、西次車(chē)道靠右側(cè)通行，在十字路口各個(gè)方向均有紅、黃、綠三色交通燈，同時(shí)在東西方向道路兩側(cè)均設(shè)置一個(gè)行人按鈕，根據(jù)實(shí)際的交通情況決定系統(tǒng)中交通燈的狀態(tài)。

該交通燈控制系統(tǒng)具備兩大功能：

（1）判斷次車(chē)道上是否有行人按下通行按鈕；

（2）根據(jù)具體情況，決定南北主車(chē)道和東西次車(chē)道交通燈的狀態(tài)。

如果東西方向沒(méi)有行人按下系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，南北方向一直亮綠燈，車(chē)輛正常行駛，次車(chē)道一直亮紅燈，禁止行人通行；當(dāng)有行人需要過(guò)馬路，按下系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，行人才能按要求通過(guò)十字路口。在本文中，根據(jù)實(shí)際需求，選用西門(mén)子S7-200系列PLC作為主控制器。

利用帶鎖點(diǎn)動(dòng)按鈕啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)初次上電或者重新啟動(dòng)。當(dāng)十字路口西側(cè)的兩個(gè)請(qǐng)求通行按鈕中的一個(gè)被按一下，系統(tǒng)立刻就會(huì)響應(yīng)。同理，當(dāng)十字路口東側(cè)的兩個(gè)請(qǐng)求按鈕任何一個(gè)被按一下，系統(tǒng)也會(huì)響應(yīng)，若沒(méi)有按鈕按下，則系統(tǒng)不響應(yīng)。

當(dāng)東西方向次車(chē)道有人請(qǐng)求通過(guò)，并且得到PLC主機(jī)響應(yīng)后，南、北方向主車(chē)道的信號(hào)燈過(guò)30s后，由綠燈變?yōu)辄S燈，再過(guò)3s后變?yōu)榧t燈，25s后再變?yōu)榫G燈，其后一直保持綠燈的狀態(tài)，直至下一次PLC主機(jī)響應(yīng)；同時(shí)，東、西方向次車(chē)道上的信號(hào)燈35s后由紅燈變?yōu)榫G燈，20s后變?yōu)辄S燈，3s后重新變成紅燈，而后一直保持紅燈的狀態(tài)，直至下一次系統(tǒng)響應(yīng)。

2.2 控制系統(tǒng)的輸入輸出地址分配

本文采用S7-200 PLC CPU226作為控制單元，根據(jù)控制要求，現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中PLC輸入輸出端子的地址作分配，如表1所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

利用西門(mén)子S7-200 PLC設(shè)計(jì)有行人過(guò)馬路請(qǐng)求的交通燈控制系統(tǒng)的主流程圖，如圖2所示。

行人請(qǐng)求通行的子程序流程圖如圖3所示。

4 結(jié) 論

利用西門(mén)子S7-200 PLC設(shè)計(jì)的交通燈具有系統(tǒng)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)勢(shì)，此系統(tǒng)能夠大大地提高快速公路主車(chē)道的通行效率，在一定程度上緩解了固定信號(hào)燈系統(tǒng)造成的快速路交通擁堵的現(xiàn)狀。

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作者簡(jiǎn)介：石瑤（1990-），男，助教，碩士研究生。研究方向：自動(dòng)化。