基于小型PLC的十字路口交通信号灯控制系统设计

秦亚萍，李晓丽

（开封大学 电子电气工程学院，河南 开封 475004）

0 引言

十字路口的交通信号灯与我们的日常生活息息相关，它起着规范行人过马路和车辆行驶的重要作用，其控制效率需要不断提高.随着信息技术的快速发展，交通信号灯控制系统不断得到完善，新的控制方式不断产生.交通信号灯的控制系统可以采用数字电路来设计，交通信号灯也可由单片机来控制.数字电路结构复杂，检修起来比较麻烦；单片机控制系统的抗干扰能力差，系统不稳定.PLC的软硬件系统功能强大、可靠性强，逻辑编程方法简单，用它开发出较为复杂的控制系统不是太难［1］.PLC系统拥有丰富的扩展模块和较强的联网能力，应用范围广泛［2］.实践证明，用PLC控制交通信号灯是可行的，基于PLC的交通信号灯控制系统的稳定运行是能够实现的.

1 十字路口交通信号灯控制系统的硬件设计

对十字路口交通信号灯的控制系统有如下要求：（1）南北红灯亮25秒，东西绿灯亮20秒.东西和南北的LED数码管开始25秒倒计时，到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭，在东西绿灯熄灭后，东西黄灯闪亮，并维持2秒，2秒后，东西黄灯熄灭，东西红灯亮起，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮起，东西和南北的LED数码管又开始25秒倒计时.（2）东西红灯亮25秒.南北绿灯亮20秒，闪亮3秒后熄灭，南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮.（3）依照上述时间顺序，周而复始.

本设计中，输入端口有“启动”和“停止”这两个；输出端口有南北、东西向的红绿黄信号灯（共6个输出口）和南北、东西向的四个数码管（共32个输出口），共计38个.本设计中，采用S7－200 CPU224加4个数字量扩展模块EM233，共有46个输入端口和42个输出端口，满足端口需求.

十字路口交通信号灯控制系统的接线如图1所示.

图1 十字路口交通信号灯控制系统的接线

2 十字路口交通信号灯控制系统的PLC设计

2.1 PLC 输入 ／输出地址分配

输入端：启动按钮SB1、停止按钮SB2分别分配地址I0.0和I0.1.

输出端：南北红灯LED1分配Q0.0；

南北绿灯LED2分配Q0.1；

南北黄灯LED3分配Q0.2；

东西红灯LED4分配Q0.3；

东西绿灯LED5分配Q0.4；

东西黄灯LED6分配Q0.5；

南北向个位数码管分配给地址QB2；

南北向十位数码管分配给地址QB3；

东西向个位数码管分配给地址QB4；

东西向十位数码管分配给地址QB5.

2.2 PLC 程序设计

根据控制要求，设计控制流程.如图2所示.

图2 十字路口交通信号灯控制系统控制流程

十字路口交通信号灯时序如图3所示.

图3 十字路口交通信号灯控制系统时序

采用S7－200PLC编程软件STEP＿7－MicroWIN＿V4＿SP3编写十字路口交通信号灯控制程序.图4为部分梯形图.

图4 十字路口交通信号灯部分梯形图

将程序下载至PLC.如果将来需要修改同行时间或其他方面，修改好程序后重新下载就可以了.

2.3 触摸屏远程监控设计

为了实现监控室对交通路口的监控，本文设计了一个触摸屏远程监控系统.本设计中的触摸屏为西门子Smart Line系列7寸屏，该款触摸屏分辨率高，稳定性强.

监控画面组态如图5、图6、图7所示.

图5 远程监控系统主画面

图6 远程监控系统画面（1）

图7 远程监控系统画面（2）

触摸屏具有运行状态显示清楚明了的优点.通过触摸屏上显示的符号或文字，我们可以实现对PLC的远程控制，人机交互更为便捷.

3 结语

实验结果表明，本文设计的十字路口交通信号灯控制系统运行可靠，程序修改方便灵活，该控制系统可应用于各个交通路口.所采用的触摸屏远程监控设计，能使工作人员实时掌握信号灯的现场状态.该设计的不足之处还在于交通信号灯变化时间的固定.根据人流量、车流量来自动调整东西、南北向红绿黄灯的时间，这是我们追求的目标.