趙 靜

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十字路口交通燈的PLC控制設計

趙 靜

山東華宇職業(yè)技術(shù)學院

隨著城市機動車數(shù)量的不斷增加，北京、上海、南京等大城市都出現(xiàn)了交通超負荷運行的情況，對此，如何采用合適的控制方法，最大限度緩解主干道與匝道，城區(qū)與周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。為了確保十字路口的行人和車輛順利、暢通地通過，利用PLC技術(shù)設計交通燈來完成這個需求就顯得更加迫切，該文詳細論述了十字路口交通燈PLC控制的工藝流程和軟件設計。

可編程控制器 FX2N軟件 交通信號燈

0 引言

三菱FX2NPLC是超小型機，I/O點數(shù)最大可擴展到256點。它對每條基本指令執(zhí)行時間只要0.08μs，不僅能完成邏輯控制、順序控制等計數(shù)功能，還能進行較為復雜的數(shù)據(jù)處理。它由外部端子部分、指示部分和接口部分組成，將傳統(tǒng)的繼電—接觸器的控制技術(shù)與現(xiàn)代計算機信息處理技術(shù)的優(yōu)點有機結(jié)合起來，成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中最重要、應用最廣的控制設備之一，并已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化的重要支柱。隨著城市機動車數(shù)量的不斷增加，北京、上海、南京等大城市都出現(xiàn)了交通超負荷運行的情況，對此，如何采用合適的控制方法，最大限度緩解主干道與匝道，城區(qū)與周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。為了確保十字路口的行人和車輛順利、暢通地通過，利用PLC技術(shù)設計交通燈來完成這個需求就顯得更加迫切，本文詳細論述十字路口交通燈PLC控制的工藝流程和軟件設計。

1 控制要求

設置一個控制開關(guān)SO1，當它接通時，信號燈控制系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。

工藝流程如下：

①南北紅燈亮并保持15秒，同時東西綠燈亮,甲車可以運行，但保持10秒，到10秒時東西綠燈閃亮3次（每周期1秒）后熄滅；繼而東西黃燈亮，并保持2秒，到2秒后，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時南北紅燈熄滅和南北綠燈亮。

②東西紅燈亮并保持10秒。同時南北綠燈亮，但保持5秒，乙車可以運行，到5秒時南北綠燈閃亮3次（每周期1秒）后熄滅；繼而南北黃燈亮，并保持2秒，到2秒后，南北黃燈熄滅，南北紅燈亮，同時東西紅燈熄滅和東西綠燈亮。

③上述過程作一次循環(huán)；當強制按鈕SO3接通時，南北黃燈和東西黃燈同時亮，并不斷閃亮（每周期2秒）。強制閃爍的黃燈在下一次啟動時熄滅。

1）紅綠燈連續(xù)循環(huán)與單次循環(huán)可按SO7自鎖按鈕進行選擇，當SO7為0時，紅綠燈連續(xù)循環(huán)，當SO7為1時，紅綠燈單次循環(huán)；

2）連續(xù)做3次循環(huán)后自動停止，中途按停止按鈕SO2紅綠燈完成一次循環(huán)后才能停止。

2 系統(tǒng)框圖（如下圖所示）

3 軟件設計

采用步進梯形指令循環(huán)跳步編程實現(xiàn)，把東西和南北方向信號燈同時起動，分別按照各自的要求動作，相互之間的配合由統(tǒng)一的時鐘進行有機配合，不會出現(xiàn)差錯?，F(xiàn)僅以南北方向和南北方向的動作簡單分析一下工作原理，系統(tǒng)起動時，利用M8002開機脈沖自動進入S0狀態(tài)，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。當啟動按鈕SO1按下時，X1接通，Y1、Y4和Y7同時起動，Y1使南北紅燈亮，Y4使東西綠燈亮，并且東西方向的甲車可以自由前進；X1起動的同時T1開始計時，10s后利用常開接點的閉合使狀態(tài)進入S21狀態(tài)，此時Y1和Y7繼續(xù)工作，而Y4不斷閃爍（采用特殊輔助繼電器M8013，使綠燈0.5s亮，0.5s滅），T2計時3s，3s后進入S22狀態(tài)，Y1繼續(xù)工作，Y5使東西黃燈亮；接著東西紅燈亮10s，而在這10s過程中，南北分三個階段完成，與前面所述工作過程一致，不再贅述；晚上十點以后，車輛明顯減少，交通燈僅東西、南北方向黃燈閃爍，按下強制按鈕SO3即可實現(xiàn)，東西、南北兩個方向的黃燈以2S為周期，不斷閃爍，直到按下啟動按鈕SO1。

為了增加課題難度，特意增加了兩條工作方式，一是單循環(huán)和多循環(huán)的區(qū)分，在S25狀態(tài)下，將SO7加入，單循環(huán)讓其跳步到S0，而多循環(huán)應跳到S20；二是三次循環(huán)中途按停止按鈕SO2，應完成一次循環(huán)后停止，在設計時，著重注意計數(shù)器C的使用，在程序使用前，應進行復位，將其線圈加入S25狀態(tài)下，切記時間到了才能使停止按鈕其作用。

4 調(diào)試錯誤與修改方法

聯(lián)機調(diào)試過程中，一次性把程序完成是非常難的，不斷出現(xiàn)錯誤。剛開始的時候把程序?qū)戇M去，然后運行卻發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)綠燈同時亮的情況，并且進入死循環(huán)。那時真的不知道從哪里入手，只好一條一條地檢查才發(fā)現(xiàn)特殊輔助繼電器M8013在步進指令中使用時，不能使用進出棧，因而應注重使用的位置。由白天進入晚上之后，本應該東西、南北方向的黃燈不斷閃亮，而調(diào)試過程中，則是黃、紅燈常亮。從梯形圖又仔細地看了一次卻看不出什么問題出來。最后發(fā)現(xiàn)原來是程序在編寫過程中，用錯定時器編號。雖然找錯誤是一件枯燥無味的工作，但只要設計者有耐心去做，肯定能學到有用的東西。

[1] 梁玉國. 可編程序控制器實訓教程[M].北京: 科學出版社,2009.

[2] 陳忠平,等. 三菱FX/Q系列PLC自學手冊[M].北京: 人民郵電出版社, 2009.