路東興　魏孟孟

目前現(xiàn)有的十字路口交通信號燈控制系統(tǒng)大都采用繼電器或單片機實現(xiàn)，且都是單一的固有時序控制，存在著功能少，可靠性差，維護量大等缺點。為了彌補原交通信號燈系統(tǒng)存在的種種缺點，本文設(shè)計了基于西門子公S7-1200PLC控制的交通信號燈控制系統(tǒng)。

本實驗關(guān)鍵是要將交通燈狀態(tài)變化的時間點標記出來。分析時序圖，找出交通燈狀態(tài)發(fā)生變化的每個時間點，并使PLC做出相應(yīng)的動作改變交通燈的狀態(tài)。十字路口南北方向和東西方向均設(shè)有紅燈、黃燈、直行綠燈、左轉(zhuǎn)綠燈四只信號燈，交通燈啟動時，8只信號燈依一定的時序循環(huán)往復(fù)工作。

一、設(shè)計控制方法

（1）正常時序（單循環(huán)周期80s）。按下啟動按鈕信號燈系統(tǒng)開始工作，先南北方向先綠燈亮15秒，閃5秒，再黃燈亮3秒，然后左轉(zhuǎn)向綠燈亮10秒，閃4秒，再黃燈亮3秒，最后紅燈亮40秒;東西方向紅燈亮40秒，然后東西方向綠燈亮15秒閃5秒，再黃燈亮3秒，接下來左轉(zhuǎn)向燈亮10秒閃4秒，再黃燈3秒;在此數(shù)碼管跟隨正常時序倒計時顯示，如此循環(huán).

（2）異常狀況的控制：異常情況發(fā)生時，按下S1緊急控制按鈕，L2綠燈亮，東西紅燈、南北紅燈均亮，禁止車輛通行，25s后紅燈L1亮，綠燈L2滅，恢復(fù)正常時序控制。數(shù)碼管進行25s倒計時顯示。

（3）如果按下停止按鈕燈全滅數(shù)碼管歸0，所有燈都熄滅，在此設(shè)計中用紅綠黃燈分別表示禁行，通行和等待的信號發(fā)生，由數(shù)碼管顯示倒計時間，觸摸屏為交通信號燈的后臺控制與觀察提供了方便，讓工作人員能夠很好的在辦公室控制和觀察十字路口的交通情況。本系統(tǒng)以PLC為核心，組成一個處理、自動控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由狀態(tài)燈、HMI觸摸屏、按鈕、驅(qū)動電路、按鈕、數(shù)碼管等組成。

二、系統(tǒng)硬件

對控制要求分析，此系統(tǒng)需要個輸入點與 18個輸出點，其中輸出點用于數(shù)碼管顯示8個、交通10個，考慮到數(shù)碼管占用輸出過多，系統(tǒng)只設(shè)計了一個方向車道的倒計時，并使用了 8421譯碼器，結(jié)合實際，選擇了西門子s7-1200 PLC，建立I/O 分配表。

系統(tǒng)中交通信號燈分為南北直行綠燈、左轉(zhuǎn)綠燈、黃燈、紅燈、和東西直行綠燈、左轉(zhuǎn)綠燈、黃燈、紅燈、東西人行道紅綠燈，交通燈選用 LED 管、電源選用 24 V 直流電源。

三、系統(tǒng)軟件

1.編寫方法1

此編程方法是通過數(shù)字量來進行控制，故采用了 MOVE指令，按下啟動按鈕之后線圈M4.0 得電，交通燈中一秒一個信號即M4.6開始工作。在1秒一個信號的基礎(chǔ)上給它執(zhí)行加法和減法運算，加法運算是為了很好的用比較指令控制交通信號燈的亮滅，減法是為了數(shù)碼管的倒計時，用加法指令和減法指令也是在經(jīng)過多次實驗之后為了能夠使燈的亮滅與數(shù)碼管倒計時的顯示同步所設(shè)計的方法，如下圖：

啟動按鈕按了之后M4.6就會有一秒一個的信號，此時加法指令就會一秒加一個數(shù)存儲在MW100中，當MW100加到不同的數(shù)值段，通過比較指令限制條件就會有相應(yīng)的燈亮。中途為了防止在遞減的過程中出現(xiàn)16進制中的A-F數(shù)值，我所采用的方法是賦值法，就是當MW10=F時，用MOVE指令給MW10賦個9，以此類推當出現(xiàn)1F時賦19。最后用MOVE指令把每一秒遞減出的結(jié)果MW10賦值給QB8輸出在數(shù)碼管上。

（2）編寫方法2

編寫程序通過數(shù)字量來進行控制，故采用了數(shù)學(xué)指令，按下啟動按鈕之后 M4.0得電把交通燈運行一個周期時間80s送到定時器 T0N，然后在定時器T0N變化的過程中把每一時刻的時間表示出來，最后把定時器輸出的時間通過比較指令按交通信號燈設(shè)計要求分成幾段，按設(shè)計要求連接對應(yīng)的燈在比較指令滿足的條件下讓燈亮。

當不同的燈亮時，用MOVE指令給MD40賦不同的值，如當東西方向紅燈亮時給MD40賦40，當東西方向直行綠燈亮時給MD40賦20，以此類推。倒計時采用另外一個定時器TON，將定時器的當前值命名為MD10，再用除法將當前值MD10除以1000得到MD50，然后用減法指令將MD40減MD50得到MD15，從而達到倒計時，如圖

用求商左移的方法得到數(shù)碼管的十位，即用除法指令將MD15除以10得到MD20（十位）再用左移指令將MD20左移4位得到MD30，用左移的原因是十位與個位各用一個8421碼數(shù)碼管顯示，所以十位數(shù)給它左移4位。如圖

再用求余的方法得到數(shù)碼管的個位，即用取余指令將減法所得的結(jié)果MD15除10取余得到MD25（為數(shù)碼管個位），如圖

最后用加法將個位所得的結(jié)果MD25與十位所得的結(jié)果MD30相加儲存在MD35，再用MOVE指令將相加的結(jié)果賦給QB8輸出在數(shù)碼管上。

5? 結(jié)語

本文基于西門子S7-1200 PLC 和博途V14軟件設(shè)計了一種多功能交通燈控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟實用，易維護、調(diào)試方便。采用博途V14軟件動態(tài)仿真PLC控制十字路口交通燈，運用該軟件實現(xiàn)信號燈系統(tǒng)的控制，采用動態(tài)仿真十字路口交通燈的運行情況，檢驗了該控制系統(tǒng)的正確性，實現(xiàn)了對PLC控制交通燈的動態(tài)仿真。該系統(tǒng)作為城市十字路口交通信號的控制系統(tǒng)，為實現(xiàn)城市“智能交通系統(tǒng)”提供了有利的支撐，具有一定的實踐價值。

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