PLC在交通燈控制系統設計

交通燈控制系統是一個老掉牙的問題，各種方式的控制系統也不斷產生。隨著我國經濟建設的不斷發展，城市化進程不斷加強，機動車輛也不斷增多，交通信號控制功能不斷擴展，其控制效率要求不斷提高。基于PLC的交通燈控制系統能把可編程控制器的軟硬件系統功能強大、可靠性好，邏輯編程方法簡單，易于開發復雜控制系統、有豐富的擴展模塊和聯網能力和應用范圍十分廣泛的特點結合起來，使系統易于實現。
本系統采用日本松下電工生產的超小型FP0系列PLC作主控系統，其體積小但功能強大。我們按照現有十字路口的交通燈的設計方案來說明基于PLC的交通燈控制系統的方便性特點，也間接說明其在滿足控制系統要求的功能擴展上也易于實現。

二、系統控制設計
1、系統功能要求
交通燈系統啟動時，紅、綠、黃燈按一定時序輪流發亮。首先，南北紅燈亮，東西綠燈亮。南北紅燈維持35s（可由用戶設定），在南北紅燈亮同時東西綠燈也亮，并維持30s，到了30s時，東西路燈閃亮，閃亮周期為1s。綠燈閃亮3s后熄滅，東西黃燈亮，并維持2s。到2s時，東西黃燈熄、紅燈亮，同時南北紅燈熄，綠燈亮。東西紅燈亮維持25s（可由用戶設定）,南北綠燈亮維持20s。到20s時，南北綠燈亮3s后滅，南北黃燈亮，并維持2s。到2s時，南北黃燈熄、紅燈亮，同時東西綠燈亮，開始下一周期的動作；系統可進行時間倒計時顯示；當緊急狀態要一側方向通過時，可以使南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮或者南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮；在特殊情況下，系統可以人為根據各方向車流量，進行各車道通行時間的變更；在某時段如23：00至次日6：00車流量很少情況下，系統可以設定為各方向的只有黃燈閃爍。
2、系統設計
2.1硬件設計
硬件主要采用日本松下電工生產的小型FP0－C32CT型（帶日歷時鐘功能）PLC，其I/O分別各有16個；根據系統要求需要進行I/O擴展要求，需要配一級擴展單元FP0－E16YT，其有16個輸出。其I/0分配如表1，其控制輸入輸出接線原理圖如圖1所示。輸出設備是電壓高，功率大的設備，可由PLC輸出給中間繼電器，再通過中間繼電器進行外部設備的輸出控制。
表1 系統I/0分配表

圖1 外部接線原理圖

2.2軟件設計
系統軟件設計內容包括交通燈順序循環控制、兩方向的急停控制、數碼時間顯示控制、定時時段控制、各路通行時間變更控制幾部分。順序循環控制主要采用定時器指令編寫，通過時間的順序運行，來達到各路燈的按要求輸出；通過配合各路急停開關的閉鎖實現各方向的紅燈或綠燈亮，當急停開關恢復后，又通過對定時器的內部經過值SV賦值，達到路燈進行切換恢復的目的，程序參考圖2。我們可以通過PLC內部的日歷時鐘功能，對內部運行的時鐘數據存儲區進行取值比較，用類似急停控制的方法，實現某時段各方向的黃燈閃（程序略）；由于前面采用的定時器獨立的，故對于各路通行時間變更控制可以采用對定時器TM0對TM4的設定值SV賦值來改變，當然各方向時間也不能無限增大和減小，我們可以通過比較指令限制其在指定的數值范圍（程序略）。通過對定時器TM0對TM4中變化的經過值EV，我們可以通過指令實時把他們轉為BCD碼，再由專門指令直接轉換為七段碼數值，用于對各方向時間的倒計時顯示（程序略）。