PLC应用于交通信号灯控制系统

岳阳职业技术学院 曹智斌

1.PLC概述

1.1 PLC简介

可编程控制器简称——PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。

PLC型交通灯控制器：将PLC用于对交通信号灯的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便的实现。目前大多品牌的PLC内部均配有实时时钟，通过编程控制可对信号灯实施全天候无人化管理。由于PLC本身具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。

1.2 PLC的特点

（1）可靠性高，抗干扰能力强：高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。

（2）配套齐全，功能完善，适用性强：PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。

（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎：PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。

（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造：PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。

（5）体积小，重量轻，能耗低：以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

（6）PLC的应用领域大致可归纳为如下几类：①开关量的逻辑控制；②模拟量控制；③运动控制；④过程控制；⑤数据处理；⑥通信及联网。

2.本文方法论

2.1 主要方法

软件模拟，设计PLC端子接线图，并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试。

2.2 重点要解决的问题

指令的编写，PLC端口接线，完成程序调试，提出便于修改程序的可行性方案。

2.3 主要研究内容及指标

主要内容：十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试。

控制要求：系统工作受开关控制，起动开关ON则系统工作；起动开关OFF则系统停止工作。控制对象有6个：东西方向红灯两个南北方向红灯两个，东西方向黄灯两个南北方向黄灯两个，东西方向绿灯两个南北方向绿灯两个。

控制规律：高峰时段按时序图二（1）运行，东西信号：绿灯亮 25S；绿灯闪亮 3S（先亮后暗）；黄灯亮 2S；红灯亮 30S。

南北信号：红灯亮 30S；绿灯亮25S；绿灯闪亮 3S（先亮后暗）；黄灯亮 2S。

图3-1 I/O分配图

正常时段按时序图三（2）运行，东西信号：绿灯亮 20S；绿灯闪亮 5S（先两后暗）；黄灯亮 5S；红灯亮 30S。

南北 信号：红灯亮 30S；绿灯亮20S；绿灯闪亮 5S（先亮后暗）；黄灯亮 5S。

晚上时段按提示警告方式运行，规律为：东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮0.4秒，暗0.6秒的规律反复循环。

高峰时段、正常时段及晚上时段的时序分配按时序图运行（1.2）。

课题要求：按题意要求画出PLC端子接线图、控制梯形图、指令表。

在原程序的基础上，可简单的调整程序以改变信号灯的控制时间。

完成PLC端子接线工作并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试。

3.I/O连线图，顺序功能图，梯形图

3.1 I/O连线图

如图3-1 I/O分配图。

3.2 正常时期程序

要求：正常时段按时序（2）运行，东西信号：绿灯亮 20S；绿灯闪亮 5S（先两后暗）；黄灯亮 5S；红灯亮 30S。

南北信号：红灯亮 30S；绿灯亮20S；绿灯闪亮 5S（先亮后暗）；黄灯亮 5S，如表3-1。

表3-1 正常时期

按下X1开启S510，正常时段开始运行，ZRST S500 S505则将高峰时期的运行停止。

S510开启后，Y1（东西绿）输出，Y10（南北红）输出，辅助继电器M1得电，定时器T6开始计时，25S后开启S511。

S511开启后，Y1（东西绿）输出，Y10（南北红）输出，辅助继电器M2得电，开始闪烁，定时器T10控制绿灯闪烁，定时器T7开始计时，5S后开启S505。

S512开启后，Y2（东西黄）输出，Y10（南北红）输出，定时器T8开始计时，5S后开启S513。

S513开启后，Y0（东西红）输出，Y11（南北绿）输出，定时器T9开始计时，25S后开启S514。

S514开启后，Y0（东西红）输出，Y11（南北绿）输出，辅助继电器M3得电，开始闪烁，定时器T10控制绿灯闪烁，定时器T14开始计时，5S后开启S515。

S515开启后，Y0（东西红）输出，Y12（南北黄）输出，T5计时开始，5S后开启S500，即回到正常时期的第一步输出，RET循环，一直循环下去，直到选择其他状态或者停止。

3.3 程序高峰时期

要求：高峰时段按时序（1）运行，东西信号：绿灯亮 25S；绿灯闪亮 3S（先亮后暗）；黄灯亮 2S；红灯亮30S。

南北信号：红灯亮 30S；绿灯亮25S；绿灯闪亮 3S（先亮后暗）；黄灯亮 2S，如表3-2。

表3-2 高峰时期

当按下按钮X0时，SET S500是开启步进S500，且ZRST S510 S515是将正常时期的程序停止掉。

S500开启后，Y1（东西绿）输出，Y10（南北红）输出，T0计时开始，25S后开启S501。

501开启后，Y10（南北红）输出，Y1（东西绿）闪烁，辅助继电器M0得电，开始闪烁的定时器，Y1闪烁由定时器T10控制灯输出，T1计时开始，5S后开启S502。

S502开启后，Y2（东西黄）输出，Y10（南北红）输出，T2计时开始，5S后开启S503。

S503开启后，Y11（南北绿）输出，Y0（东西红）输出，T3计时开始，25S后开启S504。

S504开启后，Y0（东西红）输出，Y11（南北绿）输出，辅助继电器M1得电，开始闪烁，定时器T10控制绿灯闪烁，定时器T4开始计时，5S后开启S505。

S505开启后，Y0（东西红）输出，Y12（南北黄）输出，T5计时开始，5S后开启S500，即回到高峰期的第一步输出，RET循环，一直循环下去，直到选择其他状态或者停止。

要求：晚上时段按提示警告方式运行，规律为：东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮0.4秒，暗0.6秒的规律反复循环。

图3-2

图3-3

图3-4 通灯示意图

按下按钮X2后，辅助继电器M10得电，M10自锁，由M10开启定时器T12，T12计时0.4S后，定时器T12常闭触电闭合，开启定时器T13，定时器T13常闭开关断开T12清零，T13计时0.6S后，常闭闭合，常开断开，输出Y2，Y12东西南北黄灯灭，如此循环直到选择其他状态或者停止。

3.4 急停

按下按钮X3，ZRST M0 M10；ZRST T0 T15；ZRST S500 S515将所有辅助继电器，定时器，序列顺序全部复位，如图3-2。

3.5 结束

程序结束，如图3-3。

3.6 交通灯示意图

如图3-4。

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