通过PLC控制交通灯系统硬件设计

闫宇田

(山西大众电子信息产业集团有限公司,山西 太原 030024)

0 引言

随着社会的发展，城市现代化程度的提高，城市的交通状况日益成为各大城市发展的困扰。其中原本设置在十字路口的交通灯可以对路面交通进行有效的管理，但是随着交通需求和交通量的飞速增长，已经不能适应现在日益拥堵与复杂的路面交通状况，不能为有效交通的管理提供强有力的保障。针对交通系统复杂性特征，把智能控制引入到城市交通的管理中，为我们解决目前拥堵的交通现状，成为如今研究的问题。

基于现阶段交通信号灯对路面交通控制的要求，以及现阶段国内交通信号灯的硬件分析调查，目前市场上西门子公司生产的S7-200型PLC控制器具有个头小、速度快、性能稳定等特点可以满足交通灯控制系统的设计要求。而且该型PLC指令丰富，可以与各种扩展设备相匹配，其中最重要的是可以与通信设备匹配，从而能够实现联网通信。

1 系统设计方案分析

在设计之前，我们先对交通灯各个方向的灯进行简单的编号，以方便我们后期的阐述。现对交通灯的编号，如图1所示。

下面，我们对城市内某一个路口的交通状况进行设定。首先，南北方向路面的车辆通过路口，东西方向路面的车辆处于等待通过的状态。下面我们对交通灯进行设定：

首先，东西方向红灯亮(④号灯与⑩号灯)60 s后，转入下一状态东西方向的绿灯(⑥号灯与号灯)亮；同时，南北方向的绿灯(③号灯与⑨号灯)亮55 s，后转入南北绿灯闪烁状态3 s，需振荡器或脉冲源使南北绿灯进行闪烁，3 s后转下一状态南北黄灯(②号灯与⑧号灯)亮；南北黄灯亮2 s，最后南北红灯亮60 s，这样南北方向的车辆进入等待通过的状态。

接下来，我们让十字路东西方向路面的车辆通过路口，南北方向路面车辆处于等待通行的状态，对交通灯进行设定。

首先，南北方向红灯亮(①号灯与⑦号灯)60s后，转入下一状态南北方向的绿灯(③号灯与⑨号灯)亮；同时，东西方向的绿灯(⑥号灯与号灯)亮55 s，后转入东西绿灯闪烁状态3 s，需振荡器或脉冲源使东西绿灯进行闪烁，3 s后转下一状态东西黄灯(⑤号灯与号灯)亮；东西黄灯亮2 s，后东西红灯亮60 s，这样东西方向的车辆进入等待通过的状态。

如此循环，便是一个简单的十字路口交通灯的系统。

图1 交通灯编号图

2 PLC的选型

经过上述对十字路口交通灯的设定，该路口的交通信号灯共有六个状态。根据交通灯对PLC的开关量输入点与输出点的要求，参照西门子S7-200系列特性，最终我们选用主机为CPU224。其外形图如图2所示。

图2 CPU224外形图

图3 PLC控制接线图

3 PLC接线形式

根据对上述十字路口交通信号灯的设计要求，该型PLC的端口进行设定。其中端口I0.0为接入系统开关的输入信号，端口Q0.0接起报警作用的信号灯，端口Q0.1接南北红灯，端口Q0.2接东西绿灯，端口Q0.3接东西黄灯，端口Q0.4接东西红灯，端口Q0.5接南北绿灯，端口Q0.6接南北黄灯。

4 系统智能扩展的探讨

随着社会的发展，人类科学技术的不断进步，PLC控制技术也慢慢地成为如今社会的主流信号控制手段，为我们的生产与生活提供便利。随之社会快速的发展，在未来几年，PLC控制技术要想要更好的适应社会发展需求，就要从以下几个方面进行改进。

1) 信号采集功能的拓展。如今，输出的开关量，时间量等的控制已经慢慢地不能满足大家对PLC的要求，生活中我们对声音，图像及视频需求都在慢慢地提高，未来能够适应大众使用，简单明快的PLC控制系统肯定能赢得良好的口碑，在激烈的市场竞争中取得先机。

2) 定时功能的拓展。在高精尖领域对定时功能精度的要求越来越高，秒级已经不能再满足他们的需要、随着时间的推移毫秒级的出现只是时间的问题。