一种基于PLC的十字路口交通灯模拟控制

姜富宽

【摘 要】当今社会，科学技术飞速发展，PLC已成为一种新型的工业自动控制装置。现今已成为现代工业自动化的三大支柱之一，并且还在不断发展。用PLC实现对十字路口交通的控制，该系统既简单、经济又实用、高效，既节约了成本，有实现了低碳生活。本文采用三菱FX2N系列PLC，对十字路口交通灯控制系统按照预定要求进行了具体设计，并进行模拟调试，最终实现十字路口交通灯的模拟自动控制。

【关键词】PLC；自动控制；梯形图；交通灯控制系统

1.十字路口交通灯模拟控制的具体设计

1.1系统的控制要求

交通信号灯由红、绿、黄三种颜色组成。禁止通行用红色表示，准许通行用绿色用表示，警示黄色用表示。交通信号灯用于城市道路的十字路口，通过到达同一十字路口的交通车辆和市民行人发出停止或前进的指令，十字路口的通行能力得到了提高，畅通和安全得到了有效的保障。

该系统现场示意图如图1所示，南北和东西每个方向各有红、绿、黄三种颜色的信号灯，为了能够提高通行安全性，要求实现以下三点功能：

（1）该系统要有一个启动开关，启动开关闭合时，该系统开始运行，且先南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮。启动开关断开时，所有方向的灯全部熄灭。

（2）如果南北方向允许通行，要求南北方向红灯点亮并且维持25秒，同时东西方向绿灯也点亮并维持20秒，绿灯亮20秒之后东西绿灯连续闪亮，3秒之后熄灭，东西方向绿灯闪亮的同时，东西方向黄灯点亮， 2秒之后黄灯熄灭，东西方向红灯亮，此时，南北方向红灯熄灭，绿灯点亮。同样，如果南北向允许通行，东西方向红灯点亮并维持30秒，南北方向绿灯也点亮， 25秒之后，绿灯连续闪亮，3秒后熄灭。南北方向绿灯闪亮的同时，南北方向黄灯点亮， 2秒之后后熄灭，此时，南北方向红灯点亮，东西方向绿灯点亮。如此循环工作。

图1 交通灯现场示意图 图2 交通灯控制流程图

（3）南北方向绿灯点亮时，东西方向绿灯不能点亮。如果两个方向的绿灯同时点亮，系统自动发出报警信号。

1.2 交通灯控制流程图

根据交通灯控制系统控制要求可知，该系统控制流程图如图2所示。

1.3 输入/输出（I/O）端口分配

根据对交通灯系统控制要求分析，启动开关信号为系统的输入；东西方向、南北方向红、黄、绿三组灯和警示灯为系统的输出。由此可知，该系统输入/输出（I/O）分配如表1所示。

表1 交通灯系统I/O分配表

1.4 PLC的外部接线图

由交通灯系统的输入/输出（I/O）端口分配表可知，PLC的外部接线图如图1-3所示。

图3 PLC外部接线图 图4 交通灯模拟控制时序图

2.PLC控制程序设计

2.1系统工作的时序图

由系统的控制要求可知，十字路口交通灯工作的时序图如图4所示。

2.2 梯形图程序的设计

根据对交通信号灯的控制要求、PLC控制系统的I/O分配的定义以及PLC的编程方法和原则，可对PLC进行控制程序的设计，其梯形图如图5所示。

图5 交通灯控制梯形图

3.程序的运行和调试

（1）将梯形图程序输入到计算机。

（2）按图3所示连接好PLC的输入与输出端，检查PLC与计算机是否连接好。

（3）按下启动按钮，观察各个方向、各种颜色信号灯是否和控制要求相一致。

（4）如果观察结果和控制要求不一致，重新检查线路连接是否正确，重新检查程序设计是否合理，并对程序中不合理的地方及时修正，直至运行结果和控制要求一致。 [科]

【参考文献】

[1]瞿彩萍.PLC应用技术（三菱）.北京：中国劳动社会保障出版社，2006：132-139.

[2]PLC与变频器技能实训.北京：高等教育出版社，2011，7：124-136.

[3]PLC技术项目实训及应用.北京：高等教育出版社，2012：29-32.