城市道路交錯(cuò)分布，交通燈是城市交通的重要指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈作為管制交通流量、提高道路通行能力的有效手段，對(duì)減少交通事故有明顯效果。可編程控制器PLC作為工業(yè)用的計(jì)算機(jī)，在工業(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要。其具有小型化、價(jià)格低、可靠性高等特點(diǎn)，在各個(gè)行業(yè)也得到了廣泛應(yīng)用。

本文基于PLC的十字路口智能交通燈控制系統(tǒng)，構(gòu)成十字路口帶倒計(jì)時(shí)顯示交通信號(hào)燈的電氣控制以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)方法。實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。

1、設(shè)計(jì)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

系統(tǒng)上電后，交通指揮信號(hào)控制系統(tǒng)由兩個(gè)按鈕控制。啟動(dòng)按鈕按下，交通指揮系統(tǒng)開(kāi)始按常規(guī)正?？刂乒δ芄ぷ?，按照如圖1所示的工作時(shí)序周而復(fù)始、循環(huán)往復(fù)工作。南北綠燈亮25s閃3s，黃燈亮2s后南北紅燈亮30s。東西方向與南北方向相同。正常運(yùn)行時(shí)，南北向及東西向均有兩位數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示牌同時(shí)顯示相應(yīng)的指示燈剩余時(shí)間值。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈數(shù)碼顯示控制和顯示時(shí)間智能調(diào)節(jié)兩大功能。

圖1十字路口交通燈正常工作時(shí)序

2、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2．1、元器件選用

FX系列PLC擁有無(wú)以企及的速度、高級(jí)的功能邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)。FX2N系列是三菱PLC的FX家族中最先進(jìn)的系列，具有高速處理及可擴(kuò)展大量滿足單個(gè)需要的特殊功能模塊等特點(diǎn);FX2N是從16路到256路輸入/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案。這里選用的是FX2N-80MＲ-D基本單元，帶40點(diǎn)輸入/40點(diǎn)繼電器輸出，選用額定電壓12V、額定電流25mA（每段）高亮的共陰極兩位25．4cm七段數(shù)碼管;供電直接使用DC12V/25mA電源供電。選用直徑200mm的圓形LED點(diǎn)陣，左邊紅、綠、黃燈額定電壓DC12V，額定電流4．2A，額定功率50W，直接采用DC12V/4．2A電源供電。各控制信號(hào)說(shuō)明如表1所示。SB2按下時(shí)，接點(diǎn)斷開(kāi)，停止工作。按下SB3時(shí)，七段數(shù)碼管顯示“00”。每當(dāng)分別按下SB4、SB5、SB6時(shí)，在綠黃紅階段，七段數(shù)碼管分別加1，并增加1s亮燈時(shí)間，用于根據(jù)車流量大小隨時(shí)調(diào)整各指示燈的工作時(shí)間。

表1十字路口交通燈控制信號(hào)說(shuō)明

2．2、PLC控制系統(tǒng)I/O分配表

根據(jù)控制要求得到基于FX2N-80MＲ-D的I/O分配表如表2所示

表2可編程序控制器輸入/輸出分配

2．3、PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖

根據(jù)交通燈設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制信號(hào)說(shuō)明（見(jiàn)表1）及可編程控制器輸入輸出分配表（見(jiàn)表2）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)電氣控制圖，如圖2所示。

圖2交通燈PLC控制系統(tǒng)電氣控制圖

3、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

載入初始化數(shù)據(jù)，按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始工作。如果系統(tǒng)不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整，則按預(yù)置數(shù)據(jù)工作;如果需要進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整，則按下停止按鈕，對(duì)原有數(shù)據(jù)清零后，對(duì)數(shù)碼顯示數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整。程序設(shè)計(jì)流程如圖3所示。

圖3程序的流程圖

3．1、程序設(shè)計(jì)

（1）交通燈的總開(kāi)關(guān)當(dāng)按下SB1時(shí)，X000閉合，M0線圈得點(diǎn)，M0觸電閉合，形成自鎖。如圖4所示。

圖4交通燈正開(kāi)關(guān)的梯形圖

（2）交通燈東西方向數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)的段選通梯形圖交通燈東西方向數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)的段選通梯形圖如圖5所示。其中K1M10為數(shù)碼管個(gè)位選通，K1M14為數(shù)碼管十位段選通。M8013是1s脈沖。當(dāng)M50線圈得電時(shí)，M50上升沿觸頭閉合，D4儲(chǔ)存器內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成BCD碼傳遞給M10到M17，并且每秒D4儲(chǔ)存器內(nèi)的數(shù)據(jù)減1，SEGD將M10到M17內(nèi)的BCD碼轉(zhuǎn)換成七段數(shù)碼管上顯示的數(shù)字。

圖5交通燈的東西方向七段數(shù)碼管顯示梯形圖

（3）交通燈南北方向數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)的段選通梯形圖交通燈南北方向數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)的段選通梯形圖如圖6所示。其中K1M20為數(shù)碼管個(gè)位選通，K1M24為數(shù)碼管十位段選通。M8013是1s脈沖。當(dāng)M51線圈得電時(shí)，M51上升沿觸頭閉合，D5儲(chǔ)存器內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成BCD碼傳遞給M20到M27，并且每秒D5儲(chǔ)存器內(nèi)的數(shù)據(jù)減1，SEGD將M20到M27內(nèi)的BCD碼轉(zhuǎn)換成七段數(shù)碼管上顯示的數(shù)字。

圖6交通燈的南北方向七段數(shù)碼管顯示梯形圖

（4）交通燈在停止階段調(diào)整時(shí)間的梯形圖交通燈在停止階段調(diào)整時(shí)間的梯形圖如圖7所示。D1，D2，D3分別是儲(chǔ)存在綠、黃、紅階段的時(shí)間。當(dāng)M0線圈得電時(shí)，M0常閉觸電斷開(kāi)，只有當(dāng)M0線圈失電時(shí)，才能調(diào)整數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器內(nèi)的數(shù)值;當(dāng)M0線圈失電時(shí)，按下SB3，D1、D2、D3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)都為0，每分別按下SB4，SB5，SB6時(shí)，D1，D2，D3數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器內(nèi)的數(shù)據(jù)加1。

圖7交通燈在停止階段調(diào)整時(shí)間顯示梯形圖

（5）交通燈東西方向綠、黃、紅燈正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，工作狀態(tài)循環(huán)梯形圖交通燈東西方向綠、黃、紅燈正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，工作狀態(tài)循環(huán)梯形圖如圖8~圖10所示。Y001為東西方向綠燈，Y002為東西方向黃燈，Y003東西方向紅燈。因?yàn)镕X2N系列計(jì)時(shí)器最大是以100ms來(lái)計(jì)時(shí)的，并且七段數(shù)碼管的顯示計(jì)數(shù)是從1開(kāi)始的，所以在將數(shù)據(jù)傳遞給計(jì)時(shí)器時(shí)要經(jīng)過(guò)處理，用MUL指令分別對(duì)D1，D2，D3的數(shù)據(jù)乘10放入D10、D20、D30內(nèi)，ADD指令將D10，D20，D30中的數(shù)據(jù)加10放入D41、D42、D43內(nèi)，這樣，保證了七段數(shù)碼管可以倒計(jì)時(shí)到“0”。

圖8交通燈東西方向綠燈顯示

圖9交通燈東西方向黃燈顯示

圖10交通燈東西方向紅燈顯示

（6）交通燈南北方向紅、綠、黃燈正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)工作狀態(tài)循環(huán)梯形圖如圖11~圖13所示。Y004為南北方向紅燈，Y005為南北方向綠燈，Y006為南北方向黃燈，與東西方向紅綠燈同理。

圖11交通燈南北方向紅燈顯示

圖12交通燈南北方向綠燈顯示

圖13交通燈南北方向黃燈顯示

4、結(jié)束語(yǔ)

用PLC控制交通信號(hào)燈要充分利用其特點(diǎn)：（1）高可靠性;（2）豐富的I/O接口模塊;（3）采用模塊化結(jié)構(gòu);（4）編程簡(jiǎn)單易學(xué);（5）安裝簡(jiǎn)單，維修方便。設(shè)計(jì)過(guò)程中主要的難點(diǎn)與重點(diǎn)是編程思路、部分功能指令的應(yīng)用、梯形圖的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)程序輸入及調(diào)試方法。