基于小型PLC的十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

秦亞萍，李曉麗

（開(kāi)封大學(xué) 電子電氣工程學(xué)院，河南 開(kāi)封 475004）

0 引言

十字路口的交通信號(hào)燈與我們的日常生活息息相關(guān)，它起著規(guī)范行人過(guò)馬路和車輛行駛的重要作用，其控制效率需要不斷提高.隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)不斷得到完善，新的控制方式不斷產(chǎn)生.交通信號(hào)燈的控制系統(tǒng)可以采用數(shù)字電路來(lái)設(shè)計(jì)，交通信號(hào)燈也可由單片機(jī)來(lái)控制.數(shù)字電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修起來(lái)比較麻煩；單片機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾能力差，系統(tǒng)不穩(wěn)定.PLC的軟硬件系統(tǒng)功能強(qiáng)大、可靠性強(qiáng)，邏輯編程方法簡(jiǎn)單，用它開(kāi)發(fā)出較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)不是太難［1］.PLC系統(tǒng)擁有豐富的擴(kuò)展模塊和較強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)能力，應(yīng)用范圍廣泛［2］.實(shí)踐證明，用PLC控制交通信號(hào)燈是可行的，基于PLC的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是能夠?qū)崿F(xiàn)的.

1 十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

對(duì)十字路口交通信號(hào)燈的控制系統(tǒng)有如下要求：（1）南北紅燈亮25秒，東西綠燈亮20秒.東西和南北的LED數(shù)碼管開(kāi)始25秒倒計(jì)時(shí)，到20秒時(shí)，東西綠燈閃亮，閃亮3秒后熄滅，在東西綠燈熄滅后，東西黃燈閃亮，并維持2秒，2秒后，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮起，同時(shí)，南北紅燈熄滅，綠燈亮起，東西和南北的LED數(shù)碼管又開(kāi)始25秒倒計(jì)時(shí).（2）東西紅燈亮25秒.南北綠燈亮20秒，閃亮3秒后熄滅，南北黃燈亮，維持2秒后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮.（3）依照上述時(shí)間順序，周而復(fù)始.

本設(shè)計(jì)中，輸入端口有“啟動(dòng)”和“停止”這兩個(gè)；輸出端口有南北、東西向的紅綠黃信號(hào)燈（共6個(gè)輸出口）和南北、東西向的四個(gè)數(shù)碼管（共32個(gè)輸出口），共計(jì)38個(gè).本設(shè)計(jì)中，采用S7－200 CPU224加4個(gè)數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM233，共有46個(gè)輸入端口和42個(gè)輸出端口，滿足端口需求.

十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的接線如圖1所示.

圖1 十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的接線

2 十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)

2.1 PLC 輸入 ／輸出地址分配

輸入端：?jiǎn)?dòng)按鈕SB1、停止按鈕SB2分別分配地址I0.0和I0.1.

輸出端：南北紅燈LED1分配Q0.0；

南北綠燈LED2分配Q0.1；

南北黃燈LED3分配Q0.2；

東西紅燈LED4分配Q0.3；

東西綠燈LED5分配Q0.4；

東西黃燈LED6分配Q0.5；

南北向個(gè)位數(shù)碼管分配給地址QB2；

南北向十位數(shù)碼管分配給地址QB3；

東西向個(gè)位數(shù)碼管分配給地址QB4；

東西向十位數(shù)碼管分配給地址QB5.

2.2 PLC 程序設(shè)計(jì)

根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)控制流程.如圖2所示.

圖2 十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)控制流程

十字路口交通信號(hào)燈時(shí)序如圖3所示.

圖3 十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)時(shí)序

采用S7－200PLC編程軟件STEP＿7－MicroWIN＿V4＿SP3編寫(xiě)十字路口交通信號(hào)燈控制程序.圖4為部分梯形圖.

圖4 十字路口交通信號(hào)燈部分梯形圖

將程序下載至PLC.如果將來(lái)需要修改同行時(shí)間或其他方面，修改好程序后重新下載就可以了.

2.3 觸摸屏遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)控室對(duì)交通路口的監(jiān)控，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)觸摸屏遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng).本設(shè)計(jì)中的觸摸屏為西門子Smart Line系列7寸屏，該款觸摸屏分辨率高，穩(wěn)定性強(qiáng).

監(jiān)控畫(huà)面組態(tài)如圖5、圖6、圖7所示.

圖5 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主畫(huà)面

圖6 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)畫(huà)面（1）

圖7 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)畫(huà)面（2）

觸摸屏具有運(yùn)行狀態(tài)顯示清楚明了的優(yōu)點(diǎn).通過(guò)觸摸屏上顯示的符號(hào)或文字，我們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的遠(yuǎn)程控制，人機(jī)交互更為便捷.

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠，程序修改方便靈活，該控制系統(tǒng)可應(yīng)用于各個(gè)交通路口.所采用的觸摸屏遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)，能使工作人員實(shí)時(shí)掌握信號(hào)燈的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài).該設(shè)計(jì)的不足之處還在于交通信號(hào)燈變化時(shí)間的固定.根據(jù)人流量、車流量來(lái)自動(dòng)調(diào)整東西、南北向紅綠黃燈的時(shí)間，這是我們追求的目標(biāo).