劉 心

三門(mén)峽技師學(xué)院，河南三門(mén)峽 472000

關(guān)鍵字：可編程序控制器；智能控制；梯形圖

我國(guó)城市道路的交通燈控制系統(tǒng)多數(shù)采用固定時(shí)序控制思路。產(chǎn)生“多等少”的弊端，對(duì)人力和物質(zhì)資源造成浪費(fèi)，且不利于環(huán)境保護(hù)。本文重點(diǎn)討論用PLC實(shí)現(xiàn)交通燈智能控制的設(shè)計(jì)方法。通過(guò)模糊控制的思路將思索過(guò)程中的控制經(jīng)驗(yàn)及推理過(guò)程納入系統(tǒng)自動(dòng)控制當(dāng)中，使交通信號(hào)燈的控制實(shí)現(xiàn)智能化。

1 系統(tǒng)的控制需求分析

根據(jù)城市交通路口的情況，本文主要探討采用PLC實(shí)現(xiàn)正常道路路口的時(shí)序控制、特殊車(chē)輛應(yīng)急通過(guò)控制和車(chē)輛較少時(shí)的特殊控制。道路假設(shè)為支路和主道路。

1.1 正常道路路口的時(shí)序控制

控制系統(tǒng)采用一鍵啟動(dòng)控制，系統(tǒng)啟動(dòng)后進(jìn)行循環(huán)工作。

主道路綠燈每次30s，支路綠燈每次亮20s，每次綠燈變紅燈時(shí)，黃燈應(yīng)先亮5s。

（1）主道路綠燈亮30s，主道路30s結(jié)束時(shí)，綠燈轉(zhuǎn)黃燈，維持5s。在此期間，支路紅燈亮35s。

（1）主道路黃燈結(jié)束后，紅燈亮25s；支路綠燈亮20s，綠燈結(jié)束后黃燈亮，維持5s。

1.2 特殊車(chē)輛應(yīng)急通過(guò)控制

當(dāng)有緊急情況時(shí)，需緊急通車(chē)的道路亮綠燈，另外一個(gè)方向亮紅燈，緊急情況結(jié)束，繼續(xù)正常通行的程序。

1.3 車(chē)輛較少時(shí)的特殊控制

（1）當(dāng)主道路與支道超過(guò)3min均無(wú)車(chē)輛需要通行時(shí)，主道路應(yīng)保持暢通。

（2）如果支路有車(chē)，則經(jīng)過(guò)30s后允許通行。

2 工作原理

當(dāng)啟動(dòng)按鈕SB0按下，X000接通，系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，M3常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，Y000得電主路綠燈亮，Y004得電支路紅燈亮；同時(shí)定時(shí)器T0為主路綠燈計(jì)時(shí)，定時(shí)器T5為支路紅燈計(jì)時(shí)；T6為總計(jì)時(shí)。

經(jīng)過(guò)30S，T0的常閉斷開(kāi)，常開(kāi)閉控制Y000，使主道路方向的綠燈熄滅，T0常開(kāi)觸點(diǎn)吸合，Y002得電，主道路黃燈亮，同時(shí)T1計(jì)時(shí)。

經(jīng)過(guò)5S，T1常閉斷開(kāi)，使Y002失電，主道路綠燈熄滅。T1常開(kāi)閉合，使Y001得電，主道路紅燈燈亮，且T2開(kāi)始計(jì)時(shí)。同時(shí)，T5經(jīng)過(guò)35S后，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y004失電，支路紅燈熄滅，Y003得電，綠燈亮起，T3開(kāi)始計(jì)時(shí)。

經(jīng)過(guò)20S，T3的常閉斷開(kāi)，使Y003失電，綠燈熄滅。同時(shí)定時(shí)器T3的常開(kāi)閉合，使Y005得電，使支路的黃燈亮起，T4開(kāi)始計(jì)時(shí)。

經(jīng)過(guò)5S，T4的常閉斷開(kāi)，常開(kāi)閉合，控制Y005，使支路方向的黃燈熄滅；同時(shí)，定時(shí)器T6計(jì)時(shí)結(jié)束，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使得T0、T5、T6失電。T0、T5重新開(kāi)始計(jì)時(shí)，系統(tǒng)循環(huán)。

當(dāng)主道路有緊急情況時(shí)，接通SB2，主道路方向的綠燈亮，支路方向的紅燈亮。結(jié)束按下SB1，恢復(fù)正常。

3 智能化交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)輸入部分包括系統(tǒng)的啟、停及主、支道路急行按鈕，由按鈕箱實(shí)現(xiàn)；輸出部分包括主道路、支路共四組交通信號(hào)燈。

一條道路上兩組信號(hào)燈，工作時(shí)同種顏色的信號(hào)燈同時(shí)亮滅，故采用并聯(lián)輸出方式。

主道路和支路需要兩組紅外傳感器，將傳感器安裝在距離十字路口10m的位置處。

綜上，系統(tǒng)所需輸入點(diǎn)為9個(gè)，輸出點(diǎn)為6個(gè)，均為開(kāi)關(guān)量。由此確定使用三菱公司的FX3U型小型單機(jī)控制系統(tǒng)作為本套系統(tǒng)的控制器件。

3.1.1 PLC外部輸入、輸出號(hào)地址分配表

根據(jù)交通信號(hào)燈系統(tǒng)的工作原理，確定本套控制系統(tǒng)中PLC外部輸入、輸出地址分配，見(jiàn)表1。

表1 交通燈控制系統(tǒng)I/O地址分配表

3.1.2 PLC外部接線圖

根據(jù)控制要求和I/O分配表，繪制PLC硬件接線圖如圖1所示。

圖1 PLC硬件接線圖

3.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

依據(jù)控制要求和I/O分配表，設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序梯形圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)程序梯形圖

4 系統(tǒng)的調(diào)試

硬件調(diào)試：檢查接頭接觸情況，無(wú)誤后與電腦的通信口連接，接通電源，檢查PLC是否正常工作。

軟件調(diào)試：輸入梯形圖，并進(jìn)行語(yǔ)法的檢查，無(wú)誤后設(shè)置通信口，將指令寫(xiě)入到可編程控制器ROM中。

運(yùn)行調(diào)試：在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，測(cè)試各個(gè)按鈕和傳感器能否正常工作。

5 結(jié)語(yǔ)

交通燈控制系統(tǒng)采用具有高可靠性、易于維護(hù)、抗干擾能力突出、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的PLC進(jìn)行控制，并根據(jù)PLC控制系統(tǒng)多次模擬運(yùn)行后得出的數(shù)據(jù)情況，分析交通路口的道路寬度、路口距離、車(chē)流情況和車(chē)流速度等信息，綜合確定路口的信號(hào)燈時(shí)序，從而實(shí)現(xiàn)控制的合理化。PLC具有聯(lián)網(wǎng)功能，可將城市路口的信號(hào)燈控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)一臺(tái)主機(jī)進(jìn)行控制、監(jiān)控以及管理，并且根據(jù)不同交通路況要求，對(duì)交通路口控制程序進(jìn)行適時(shí)修改，極大地提高現(xiàn)代化城市道路的良好運(yùn)行和管理能力。