基于PLC的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計

蘇麗敏

（漯河食品職業(yè)學(xué)院 食品機械系，河南 漯河 462300）

現(xiàn)如今，由于我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷進步，人們的生活水平和經(jīng)濟收入也在不斷提高，導(dǎo)致汽車的生產(chǎn)量和使用量急速增長。面對不斷增加的汽車，城市內(nèi)的交通狀況不容樂觀，交通問題的出現(xiàn)，必須有良好的解決辦法。對車輛進行合理的調(diào)度，使車輛行駛有序，這種方法投入較小，且見效較快，以往的最原始車輛調(diào)度全靠人工來實現(xiàn)，基本上都是交通警察在交通崗進行指揮調(diào)度，但是這種依靠人的交通指揮方式弊端較大，取而代之的是交通信號燈，利用在各種不同路口安裝的功能不同的信號燈對來往的車輛進行控制，減緩車流量。為了適應(yīng)司機的駕車習(xí)慣，及遵循光線傳播波長的科學(xué)規(guī)律，一般交通燈均為“紅燈停、綠燈行”。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計

此次設(shè)計圍繞著對交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計展開的，所謂控制系統(tǒng)，簡單的說就是安人預(yù)先設(shè)定的工作方式，自動的無需人為干預(yù)的對采集的數(shù)據(jù)進行處理運算，同時對外圍執(zhí)行機構(gòu)進行控制的一種系統(tǒng)，尤其簡單的說明可以看出，自動控制系統(tǒng)可以分成兩部分，一是軟件系統(tǒng)，二是軟件的運行平臺和執(zhí)行平臺：硬件系統(tǒng)，這兩部分在任何一個自動控制系統(tǒng)中都互相存在，沒有單獨的存在一部分的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的組成如圖1所示。

整個系統(tǒng)由上位機單元、按鈕控制單元、執(zhí)行機構(gòu)控制單元、顯示單元等組成。

圖1 交通燈系統(tǒng)組成框圖

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 硬件選擇及介紹

交通燈控制系統(tǒng)的硬件選型設(shè)計主要從產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定性、兼容性和成本幾方面進行考慮，一個成熟的控制裝置，這些硬件特性尤為重要，沒有好的產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性，會增加系統(tǒng)的維修頻率，影響裝置的工作效率，尤其作為工業(yè)控制系統(tǒng)，對可靠性及穩(wěn)定性的要求由為高，所以對硬件的選擇也極其的重要；兼容性方面，要考慮系統(tǒng)后期的功能擴展，升級，及硬件更換等情況，盡量使用標準元件，達到良好的兼容性；如果系統(tǒng)的成本投入過大，便會影響到產(chǎn)品效益，良好的性價比是衡量系統(tǒng)好壞的一個重要指標。

2.2 控制系統(tǒng)I/O資源配置

I/O資源的配置是指可編程控制器的外部輸入輸出信號所占用PLC的地址資源的分配。I/O分配本著合理、簡潔（盡量節(jié)省I/O點數(shù)節(jié)約成本）的原則進行，同時還要適當?shù)目紤]預(yù)留備用的擴展地址及同類信號的同組分配等。

輸入端子占用說明：在整套控制系統(tǒng)中，需要考慮到系統(tǒng)的啟動和停止問題，如需特殊情況可以人為的停止系統(tǒng)工作，這樣就需要兩個按鈕，一個用來控制系統(tǒng)啟動，另外一個用于控制系統(tǒng)停止，占用可編程控制器的兩個輸入端子，另外系統(tǒng)具有白天/黑夜模式切換、東西向緊急控制切換、南北向緊急控制等功能，共需要三個輸入端子；輸出端子占用說明：十字路口中，東西向和南北向相互對立的兩組交通燈顯示效果應(yīng)該是完全相同的，如東西向為紅燈時，兩組指示燈均應(yīng)該為紅色，所以在實際的設(shè)計中，為了節(jié)省可編程控制器的輸出端子，可以進行并聯(lián)連接，所以東西向和南北向的信號燈共占用六個可編程控制器輸出端子，另外系統(tǒng)還具有運行狀態(tài)指示和停止狀態(tài)指示，占用PLC的兩個輸出端子。表1為輸入/輸出資源分配表。

表1 I/O分配表

2.3 控制系統(tǒng)電氣原理圖的設(shè)計

交通燈控制系統(tǒng)電氣原理圖如圖2所示。

圖2 電氣接線圖

在圖中QF0做為整個控制系統(tǒng)的總供電電壓隔離開關(guān)使用，特殊情況下，也可做該對應(yīng)回路的短路保護，SP為裝置控制啟動按鈕，當按下SP時，PLC I0.0運行信號為高電平，裝置啟動。當按下ST按鈕后，PLC I0.1信號為高電平，PLC裝置停止，另外SA1、SA2、SA3為3個功能轉(zhuǎn)換開關(guān)，分別用于白天/黑夜模式切換、東西向緊急控制切換、南北向緊急控制等功能。在圖中可看出，輸入端子為24V供電，輸入側(cè)上面自帶的M、L+端子為DC24V電源端子。H1-H3分別為南北向的LED交通燈，順序分別為直行綠燈、警告黃燈和停止紅燈，H4-H6分別為東西向的LED交通燈，順序與南北向相同，H8和H9是兩個狀態(tài)指示燈，用以指示系統(tǒng)當前的工作狀態(tài)。