基于定時(shí)器的PLC交通燈控制系統(tǒng)研究 - 全文

汽車(chē)數(shù)量越來(lái)越多，而傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈控制模式采用的是定時(shí)控制，由于車(chē)流量是隨時(shí)變化的，當(dāng)此時(shí)沒(méi)有車(chē)通過(guò)，而相對(duì)的車(chē)要等到此方向的綠燈結(jié)束顯示紅燈才能通過(guò)，在時(shí)間和空間方面的應(yīng)變性能較差，這樣不僅浪費(fèi)了時(shí)間，還使得相對(duì)方向的車(chē)輛造成“堵車(chē)”現(xiàn)象。城市交通的暢通與否是考量城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的一個(gè)重要指標(biāo)，解決好公路交通燈控制問(wèn)題是保障交通安全、有序、快捷運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，紅綠燈是交通疏導(dǎo)最有效和最常見(jiàn)的方式。為克服這種少車(chē)路口綠燈時(shí)無(wú)車(chē)通行或多車(chē)路口綠燈通行時(shí)間短而堵車(chē)等資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，本文采用S7-200PLC系列中的CPU224對(duì)十字路口交通燈進(jìn)行控制。

1、PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.1、控制要求

用PLC實(shí)現(xiàn)交通燈控制，控制要求如下：在十字路口的東西、南北方向各設(shè)紅、綠、黃燈，它們按照一定的時(shí)序輪流發(fā)亮。用啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制交通燈系統(tǒng)的啟動(dòng)，按下停止開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)停止工作。

（1）南北方向禁止通行時(shí)間內(nèi)，南北方向紅燈亮55s，東西方向綠燈亮50s后閃爍2s，再黃燈亮3s。

（2）東西方向禁止通行時(shí)間內(nèi)，南北方向綠燈亮30s后閃爍2s，再黃燈亮3s。東西方向紅燈亮35s。

（3）綠燈閃爍頻率為亮0.5s，滅0.5s。

（4）系統(tǒng)循環(huán)工作。具體控制要求如表1所示。

表1交通燈控制要求

1.2、I/O分配表

本系統(tǒng)采用S7-200PLC系列的CPU224，該類型PLC有l(wèi)4個(gè)輸入點(diǎn)和l0個(gè)輸出點(diǎn)。根據(jù)控制要求，交通燈PLC控制系統(tǒng)的I/0分配表如表2所示。該系統(tǒng)有兩個(gè)輸入點(diǎn)，分別是系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕和停止按鈕。啟動(dòng)按鈕使系統(tǒng)開(kāi)始正常運(yùn)行，維修時(shí)用停止按鈕暫停系統(tǒng)。6個(gè)輸出分別是南北方向與東西方向的交通燈。

表2 ?I/0分配表

1.3、原理接線圖

相同方向同種顏色的指示燈同時(shí)工作，為確保同一方向同一顏色的交通燈同步，采用并聯(lián)輸出，也可以節(jié)省輸出點(diǎn)數(shù)，南北方向與東西方向12個(gè)信號(hào)燈合并為6個(gè)輸出。圖1為交通信號(hào)燈PLC控制系統(tǒng)原理接線圖。

圖1 ?PLC控制交通燈原理接線圖

2、PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2.1、時(shí)序圖

交通燈在南北方向與東西方向的運(yùn)行狀態(tài)是不同的。在一個(gè)周期90s的時(shí)間內(nèi)，南北方向：紅燈亮55s，綠燈亮30s后閃爍2s，再黃燈亮3s。東西方向：綠燈亮50s閃爍2s，黃燈亮3s后，紅燈亮35s，圖2所示為交通燈運(yùn)行時(shí)序圖。綠燈閃爍頻率均為亮0.5s，滅0.5s。

圖2 ?交通燈運(yùn)行時(shí)序圖

2.2、梯形圖程序

交通燈控制系統(tǒng)是一種典型的時(shí)序控制系統(tǒng)，所有的動(dòng)作都按照固定的時(shí)間順序來(lái)進(jìn)行。按下啟動(dòng)按鈕，交通燈控制系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，梯形圖程序設(shè)計(jì)時(shí)首先在上電第一個(gè)周期對(duì)各變量進(jìn)行初始化復(fù)位。利用T37的常閉觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)循環(huán)控制。按下停止按鈕，整個(gè)系統(tǒng)停止工作。梯形圖程序如圖3所示。

圖3 ?PLC交通燈控制梯形圖

3、結(jié)語(yǔ)

采用一個(gè)定時(shí)器T37控制一個(gè)周期（90s），可以節(jié)省定時(shí)器數(shù)量，同時(shí)，利用定時(shí)器與比較指令控制各交通燈運(yùn)行，讓整個(gè)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、清晰。在交通情況發(fā)生改變，需要改變各信號(hào)燈的亮與滅的時(shí)間時(shí)，修改各信號(hào)燈通與斷的時(shí)間比例也非常方便。采用PLC對(duì)交通燈進(jìn)行控制，不僅可以減少故障率，提高控制系統(tǒng)的可靠性，而且還可以根據(jù)車(chē)流量對(duì)各路口的紅綠燈時(shí)間進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，使控制變得更加靈活，有效緩解交通擁擠，實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)的最優(yōu)化控制，最大限度地減少十字路口的車(chē)輛滯留現(xiàn)象，提高道路的交通利用率，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通狀況的科學(xué)化管理。

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