十字路口交通信号灯系统设计

2022-09-11

1 应用背景与需求

城市交通指挥系统中的许多设备也需要实现自动化, PLC在其中的应用也越来越多。以交通指挥信号灯的控制为例, 它用于维持城市交通十字路口的交通秩序, 在每个方向都有红、黄、绿三种指挥灯, 信号灯受一个启动开关控制。图1就是城市交通系统指挥信号灯的简单示图。

2 控制要求分析

南北方向的绿灯和东西方向上绿灯不能同时亮, 如果同时亮, 则应该发出报警信号。系统工作后, 首先南北红灯亮并维持2 5 s;在此同时, 东西绿灯亮, 并维持2 0 s时间, 到20s时, 东西绿灯闪亮, 闪亮3s后熄灭。在东西绿灯熄灭时, 东西黄灯亮并维持2s。到2s时, 东西黄灯熄灭, 东西红灯亮, 同时南北红灯熄灭, 南北绿灯亮。东西红灯亮, 并维持25s;在此同时, 南北绿灯亮, 并维持20s;然后, 南北绿灯闪亮3s后熄灭。南北绿灯熄灭时, 南北黄灯维持2s后熄灭;同时南北红灯亮, 东西绿灯亮。至此, 结束一个工作循环。

夜间模式及元首模式的控制要求分析: (1) 交通信号灯在夜间模式下, 南北黄灯和东西黄灯不断交替闪烁, 其时序图如图2所示。

(2) 在现代大城市中, 经常有元首和贵宾的来访。因此, 在设计交通信号灯时增加了元首模式:当元首从南北方向通过时, 南北方向绿灯亮, 于此同时, 东西方向红灯亮;当元首从东西方向通过时, 东西方向绿灯亮, 于此同时, 南北方向红灯亮。

3 交通信号灯的顺序功能图

交通信号灯的顺序功能图如图3所示。

4 扩展功能说明

(1) 夜间模式。由于夜间车流量比白天明显要少, 可以使用黄色警示灯 (交替闪烁) , 这时候司机过路口就得依靠自己判断来避让过往车辆。 (2) 元首模式。特殊情况下, 比如元首或者贵宾来访, 进行交通管制。 (1) 如果元首或者贵宾以东西方向来访, 则东西方向打绿灯, 南北方向打红灯直到安全过往便重新切回正常模式。 (2) 如果元首或者贵宾以南北方向来访, 则南北方向打绿灯, 东西方向打红灯, 直到安全过往便重新切回正常模式。 (3) 故障报警。在东西向和南北向同时亮绿灯这种故障情况下, 用蜂鸣器报警, 提醒人员去进行维修。

5 系统调试

硬件调试:接通电源, 检查可编程序控制器能否正常工作, 接头是否接触良好。软件调试:按要求输入梯形图, 检查后编译通过, 在线工作后把程序写入可编程序控制器的程序存储区。运行调试:在硬件调试和软件调试正确的基础上, 使PLC进入运行状态, 观察运行情况, 看是否能够实现循环工作。根据以上调试情况, 该冲压控制设计方案符合控制要求。

6 结语

PLC程序的设计关键的就是在顺序功能图方案的敲定。在这个阶段, 就是要仔细的理清逻辑, 重点分析设计所要达到的基本功能, 画出草图。先把实现基本功能的流程图画出来。十字路口交通灯控制的方案是在按下启动开关后, 程序顺序执行每一步, 每步有相应的两个输出 (东西向和南北向唯有一盏灯亮) , 共计执行6步, 再返回检查, 重新顺序扫描梯形图。扩展功能的流程图即是在启动转换条件处, 添加3个分支 (I:0/2、I:0/3、I:0/4) 分别实现夜间模式, 东西元首模式, 南北元首模式。

摘要：本文介绍了一种用PLC控制的城市十字路口交通信号灯控制系统的控制程序设计, 文中根据交通灯控制系统的控制要求, 详细的阐述了设计方案的选择以及整个程序设计的过程。

关键词：交通信号灯,可编程序控制器,PLC控制