和紅梅,韓忠才,孫曉暉

(1.河北工程技術(shù)高等專科學(xué)校 電力工程系,河北 滄州 061001;2.滄州市宏業(yè)工程建設(shè)監(jiān)理有限公司,河北 滄州 061001)

PLC(可編程控制器)是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種工業(yè)控制自動化裝置?？煽啃愿?功能完善,抗干擾性好。具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、體積小、重量輕等優(yōu)點[1]。

PLC對交通信號燈的控制,主要是考慮其具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強的特性,同時其內(nèi)部定時器資源十分豐富,可對目前普遍使用的“漸進式”信號燈進行精確控制,特別對多岔路口的控制可方便地實現(xiàn)[2]。目前大多品牌的 PLC內(nèi)部均配有實時時鐘,通過編程控制可對信號燈實施全天候無人化管理。由于 PLC本身具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能,將同一條道路上的信號燈組成一局域網(wǎng)進行統(tǒng)一調(diào)度管理,可縮短車輛通行等候時間,實現(xiàn)科學(xué)化管理[3][4]。

交通信號燈的控制是一種自動循環(huán)執(zhí)行的控制系統(tǒng),紅、綠燈的控制是以時間順序為基礎(chǔ),然后按設(shè)定的程序點亮紅燈、綠燈、黃燈。像這種以時間為基礎(chǔ),各個狀態(tài)層次比較分明的順序控制系統(tǒng),采用步進指令編程就比較方便,條理清楚,易于理解。

1 控制要求

在交通指揮信號系統(tǒng)工作時,對指揮燈的控制的時序要求如下：

1)南北方向綠燈和東西方向綠燈不能同時亮,如果同時亮,則應(yīng)該立即發(fā)出報警信號,并自動關(guān)閉信號燈系統(tǒng)。

2)系統(tǒng)工作后,首先南北紅燈亮并維持 40 s;在此同時,東西綠燈亮,并維持 35 s時間,其中前 20 s。綠燈顯示直行箭頭,同時人行綠燈亮,后 15 s綠燈轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)向箭頭,同時人行綠燈滅;到 35 s時,東西綠燈閃亮,閃亮 3 s后熄滅。

3)在東西綠燈熄滅時,東西黃燈亮并維持 2 s;到 2 s時,東西黃燈熄滅,東西紅燈亮,同時南北紅燈熄滅,南北綠燈亮。

4)東西紅燈亮并維持 40 s;在此同時,南北綠燈亮并維持 35 s,同 2),前 20 s綠燈維持直行箭頭,同時人行綠燈亮,后 15 s綠燈轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)向箭頭,人行綠燈滅,然后,南北綠燈閃亮 3 s后熄滅。

5)南北綠燈熄滅時,南北黃燈亮持續(xù) 2 s后熄滅,同時南北紅燈亮,東西綠燈亮,至此,結(jié)束一個工作循環(huán)。

然后兩個方向的信號燈按上面的要求周而復(fù)始地進行工作。

2 軟件設(shè)計

2.1 時序圖

根據(jù)十字路口交通信號燈的控制要求,控制時序圖如圖1所示。

圖1 交通信號燈控制時序圖

2.2 流程圖

通過對時序圖的分析,可以發(fā)現(xiàn)一個工作周期為 80s,每個周期分為四段控制過程,在程序中使用了80 s的脈沖定時器 T0作為控制時鐘,然后在四個時刻分別觸發(fā)四個控制功能時段。流程圖如圖2所示。

圖2 交通信號燈控制流程圖

2.3 程序設(shè)計

根據(jù)控制要求,采用步進指令進行編程,其控制程序(梯形圖)如圖3所示。

工作原理如下：

1)PLC開始工作時或按下信號燈啟動按鈕后,進入初始狀態(tài) S0,同時設(shè)定 T0為 80 s脈沖定時器;

2)S0狀態(tài)進行初始化工作,并且在信號燈系統(tǒng)正常工作狀態(tài)(M0為 1)下轉(zhuǎn)移到狀態(tài) S20;

3)S20持續(xù)時間為 35 s,東西綠燈 Y0亮,其中前20 s人行燈 Y7亮,同時南北紅燈 Y4進行置位,時間到后轉(zhuǎn)移到 S21;

4)S21,S22兩個狀態(tài)為東西綠燈閃爍程序,一個為綠燈亮,一個為綠燈滅,兩個狀態(tài)交替轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換條件為定時器 T1,T2,計數(shù)器 C0,閃爍三次后進入 S23;

5)S23持續(xù)時間 2 s,此時東西黃燈 Y1亮,時間到后轉(zhuǎn)移到 S24;

6)S24持續(xù)時間 35 s,首先將南北紅燈 Y4進行復(fù)位,將東西紅燈 Y2進行置位,此時南北綠燈 Y5亮,同理前 20 s人行綠燈 Y8亮,時間到后轉(zhuǎn)移到狀態(tài) S25;

7)S25和 S26又為一個綠燈閃爍程序,此時為南北綠燈閃爍,和 4)相同,完成后轉(zhuǎn)移到 S27;

8)S27持續(xù)時間 2 s,此時南北黃燈亮,時間到后將東西紅燈 Y2進行復(fù)位,同時回到初始狀態(tài) S0循環(huán)自動運行。

圖3 交通信號燈控制梯形圖

3 結(jié)束語

通過以上分析可以看出,使用 PLC步進指令,編制交通信號燈控制程序,思路清晰、梯形圖直觀、簡單明了、執(zhí)行可靠。同時,通過修改計時器 T0,T1,T2的時間,可以方便地改變紅、綠、黃燈的控制時間。因此,對于實現(xiàn)時間順序控制,使用步進指令不僅可以簡單、直觀地表示順序操作的流程,而且可以非常容易地設(shè)計許多流程順序控制,并且能夠減少程序條數(shù),使程序易于理解。

[1]王成福.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試[M].北京：人民郵電出版社,2010.

[2]趙燕.可編程控制器原理與應(yīng)用 [M].北京：北京大學(xué)出版社,2010.

[3]陳蘇波.三菱 PLC快速入門與實例提高 [M].北京：人民郵電出版社,2010.

[4]劉廣萍.交通信號 PLC控制程序設(shè)計 [J].交通與計算機,2007,(4)：73-77.