基于定时器的PLC交通灯控制系统研究

汽车数量越来越多，而传统的交通信号灯控制模式采用的是定时控制，由于车流量是随时变化的，当此时没有车通过，而相对的车要等到此方向的绿灯结束显示红灯才能通过，在时间和空间方面的应变性能较差，这样不仅浪费了时间，还使得相对方向的车辆造成“堵车”现象。城市交通的畅通与否是考量城市经济发展水平的一个重要指标，解决好公路交通灯控制问题是保障交通安全、有序、快捷运行的重要环节，红绿灯是交通疏导最有效和最常见的方式。为克服这种少车路口绿灯时无车通行或多车路口绿灯通行时间短而堵车等资源浪费的现象，本文采用S7-200PLC系列中的CPU224对十字路口交通灯进行控制。

1、PLC控制系统的硬件设计

1.1、控制要求

用PLC实现交通灯控制，控制要求如下：在十字路口的东西、南北方向各设红、绿、黄灯，它们按照一定的时序轮流发亮。用启动开关控制交通灯系统的启动，按下停止开关，系统停止工作。

（1）南北方向禁止通行时间内，南北方向红灯亮55s，东西方向绿灯亮50s后闪烁2s，再黄灯亮3s。

（2）东西方向禁止通行时间内，南北方向绿灯亮30s后闪烁2s，再黄灯亮3s。东西方向红灯亮35s。

（3）绿灯闪烁频率为亮0.5s，灭0.5s。

（4）系统循环工作。具体控制要求如表1所示。

表1交通灯控制要求

1.2、I/O分配表

本系统采用S7-200PLC系列的CPU224，该类型PLC有l4个输入点和l0个输出点。根据控制要求，交通灯PLC控制系统的I/0分配表如表2所示。该系统有两个输入点，分别是系统启动按钮和停止按钮。启动按钮使系统开始正常运行，维修时用停止按钮暂停系统。6个输出分别是南北方向与东西方向的交通灯。

表2  I/0分配表

1.3、原理接线图

相同方向同种颜色的指示灯同时工作，为确保同一方向同一颜色的交通灯同步，采用并联输出，也可以节省输出点数，南北方向与东西方向12个信号灯合并为6个输出。图1为交通信号灯PLC控制系统原理接线图。

图1  PLC控制交通灯原理接线图

2、PLC控制系统的软件设计

2.1、时序图

交通灯在南北方向与东西方向的运行状态是不同的。在一个周期90s的时间内，南北方向：红灯亮55s，绿灯亮30s后闪烁2s，再黄灯亮3s。东西方向：绿灯亮50s闪烁2s，黄灯亮3s后，红灯亮35s，图2所示为交通灯运行时序图。绿灯闪烁频率均为亮0.5s，灭0.5s。

图2  交通灯运行时序图

2.2、梯形图程序

交通灯控制系统是一种典型的时序控制系统，所有的动作都按照固定的时间顺序来进行。按下启动按钮，交通灯控制系统开始运行，梯形图程序设计时首先在上电第一个周期对各变量进行初始化复位。利用T37的常闭触点实现循环控制。按下停止按钮，整个系统停止工作。梯形图程序如图3所示。

图3  PLC交通灯控制梯形图

3、结语

采用一个定时器T37控制一个周期（90s），可以节省定时器数量，同时，利用定时器与比较指令控制各交通灯运行，让整个控制系统简单、清晰。在交通情况发生改变，需要改变各信号灯的亮与灭的时间时，修改各信号灯通与断的时间比例也非常方便。采用PLC对交通灯进行控制，不仅可以减少故障率，提高控制系统的可靠性，而且还可以根据车流量对各路口的红绿灯时间进行合理调节，使控制变得更加灵活，有效缓解交通拥挤，实现交通系统的最优化控制，最大限度地减少十字路口的车辆滞留现象，提高道路的交通利用率，实现对交通状况的科学化管理。

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