通過PLC控制交通燈系統(tǒng)硬件設(shè)計

閆宇田

(山西大眾電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司,山西 太原 030024)

0 引言

隨著社會的發(fā)展，城市現(xiàn)代化程度的提高，城市的交通狀況日益成為各大城市發(fā)展的困擾。其中原本設(shè)置在十字路口的交通燈可以對路面交通進(jìn)行有效的管理，但是隨著交通需求和交通量的飛速增長，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益擁堵與復(fù)雜的路面交通狀況，不能為有效交通的管理提供強(qiáng)有力的保障。針對交通系統(tǒng)復(fù)雜性特征，把智能控制引入到城市交通的管理中，為我們解決目前擁堵的交通現(xiàn)狀，成為如今研究的問題。

基于現(xiàn)階段交通信號燈對路面交通控制的要求，以及現(xiàn)階段國內(nèi)交通信號燈的硬件分析調(diào)查，目前市場上西門子公司生產(chǎn)的S7-200型PLC控制器具有個頭小、速度快、性能穩(wěn)定等特點可以滿足交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計要求。而且該型PLC指令豐富，可以與各種擴(kuò)展設(shè)備相匹配，其中最重要的是可以與通信設(shè)備匹配，從而能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)網(wǎng)通信。

1 系統(tǒng)設(shè)計方案分析

在設(shè)計之前，我們先對交通燈各個方向的燈進(jìn)行簡單的編號，以方便我們后期的闡述?，F(xiàn)對交通燈的編號，如圖1所示。

下面，我們對城市內(nèi)某一個路口的交通狀況進(jìn)行設(shè)定。首先，南北方向路面的車輛通過路口，東西方向路面的車輛處于等待通過的狀態(tài)。下面我們對交通燈進(jìn)行設(shè)定：

首先，東西方向紅燈亮(④號燈與⑩號燈)60 s后，轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西方向的綠燈(⑥號燈與號燈)亮；同時，南北方向的綠燈(③號燈與⑨號燈)亮55 s，后轉(zhuǎn)入南北綠燈閃爍狀態(tài)3 s，需振蕩器或脈沖源使南北綠燈進(jìn)行閃爍，3 s后轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北黃燈(②號燈與⑧號燈)亮；南北黃燈亮2 s，最后南北紅燈亮60 s，這樣南北方向的車輛進(jìn)入等待通過的狀態(tài)。

接下來，我們讓十字路東西方向路面的車輛通過路口，南北方向路面車輛處于等待通行的狀態(tài)，對交通燈進(jìn)行設(shè)定。

首先，南北方向紅燈亮(①號燈與⑦號燈)60s后，轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北方向的綠燈(③號燈與⑨號燈)亮；同時，東西方向的綠燈(⑥號燈與號燈)亮55 s，后轉(zhuǎn)入東西綠燈閃爍狀態(tài)3 s，需振蕩器或脈沖源使東西綠燈進(jìn)行閃爍，3 s后轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈(⑤號燈與號燈)亮；東西黃燈亮2 s，后東西紅燈亮60 s，這樣?xùn)|西方向的車輛進(jìn)入等待通過的狀態(tài)。

如此循環(huán)，便是一個簡單的十字路口交通燈的系統(tǒng)。

圖1 交通燈編號圖

2 PLC的選型

經(jīng)過上述對十字路口交通燈的設(shè)定，該路口的交通信號燈共有六個狀態(tài)。根據(jù)交通燈對PLC的開關(guān)量輸入點與輸出點的要求，參照西門子S7-200系列特性，最終我們選用主機(jī)為CPU224。其外形圖如圖2所示。

圖2 CPU224外形圖

圖3 PLC控制接線圖

3 PLC接線形式

根據(jù)對上述十字路口交通信號燈的設(shè)計要求，該型PLC的端口進(jìn)行設(shè)定。其中端口I0.0為接入系統(tǒng)開關(guān)的輸入信號，端口Q0.0接起報警作用的信號燈，端口Q0.1接南北紅燈，端口Q0.2接?xùn)|西綠燈，端口Q0.3接?xùn)|西黃燈，端口Q0.4接?xùn)|西紅燈，端口Q0.5接南北綠燈，端口Q0.6接南北黃燈。

4 系統(tǒng)智能擴(kuò)展的探討

隨著社會的發(fā)展，人類科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC控制技術(shù)也慢慢地成為如今社會的主流信號控制手段，為我們的生產(chǎn)與生活提供便利。隨之社會快速的發(fā)展，在未來幾年，PLC控制技術(shù)要想要更好的適應(yīng)社會發(fā)展需求，就要從以下幾個方面進(jìn)行改進(jìn)。

1) 信號采集功能的拓展。如今，輸出的開關(guān)量，時間量等的控制已經(jīng)慢慢地不能滿足大家對PLC的要求，生活中我們對聲音，圖像及視頻需求都在慢慢地提高，未來能夠適應(yīng)大眾使用，簡單明快的PLC控制系統(tǒng)肯定能贏得良好的口碑，在激烈的市場競爭中取得先機(jī)。

2) 定時功能的拓展。在高精尖領(lǐng)域?qū)Χ〞r功能精度的要求越來越高，秒級已經(jīng)不能再滿足他們的需要、隨著時間的推移毫秒級的出現(xiàn)只是時間的問題。