基于三菱PLC的城市主干车道按钮式人行道交通灯控制系统设计

2014-12-21陈连勇

机电信息 2014年27期

陈连勇

（江苏省昆山第一中等专业学校，江苏苏州215300）

0 引言

十字路口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为准则。国内大多数城市采用“自动”红绿交通灯，它具有固定“红灯—绿灯”转换间隔，并自动切换。这种设计对于主干车流量多而人流量相对很少的路段会浪费道路有效应用时间，因此针对这种情况采用按钮式而非自动控制的红绿交通灯显得更加合理高效。

可编程控制器PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。与传统继电器控制相比较，PLC具有可靠性高、操作方便、体积小等特点，能有效增强城市道路交通控制能力。本文针对主干车道车流量多人流量相对很少的实际控制要求，运用三菱PLC技术中的并行序列顺序功能设计方案加以解决。

1 交通灯的控制要求

1．1 控制要求

交通灯示意图如图1所示，在正常情况下，主干车道上汽车通行，即主干车道Y3绿灯亮，而人行道禁止通行，即Y5红灯亮；当有行人想要通过马路时，就按按钮。当按下按钮X0（或X1）之后，主干车道交通灯将从绿灯亮5s，后绿灯闪烁3s，再黄灯亮3s，最后红灯亮20s，当主干车道红灯亮时，人行道从红灯亮转为绿灯亮，15s后，人行道绿灯开始闪烁，闪烁5s后转入主干道绿灯亮，人行道红灯亮。

图1 按钮式人行道交通灯示意图

1．2 控制时序

交通灯工作时序如图2所示，输出上，在主干车道有红、黄、绿3种颜色灯，在人行道有红、绿2种颜色的灯。输入上，在人行道两边各有一个按钮。

图2 按钮式人行道交通灯时序图

2 交通灯硬件设计及外围元器件

根据实际交通灯控制要求，交通灯I／O端口分配如表1所示，硬件设计如图3所示，所用的元器件有：三菱FX2N－48MR系列PLC，人行道2个按钮SB1、SB2，红绿交通灯各4只、黄灯2只，输入／输出端口接线如图3所示。

表1 I／O分配表

图3 按钮式人行道交通灯PLC接线图

由图3可见：人行道2个按钮SB1和SB2分别接于输入继电器X0端口、X1端口。主干车道2个方向上红灯接于输出继电器Y1端口，黄灯接于输出继电器Y2端口，绿灯接于输出继电器Y3端口，人行道上2个方向上的红灯接于输出继电器Y5端口，绿灯接于输出继电器Y6端口。将输出端口的COM1及COM2用导线相连，输出端口为直流24V。如果信号灯功率较大，一个输出继电器不能带动2只信号灯，可以采用一个输出点驱动一只信号灯，也可以采用输出继电器先带动中间继电器，再由中间继电器驱动信号灯。

3 交通灯软件设计

采用PLC顺序功能图并行序列编程实现，应用并行分支结构，其顺序功能图如图4所示。在按钮式人行道上，主干车道与人行道的交通灯是并行工作的，主干道允许通行的同时，人行道是禁止通行的，反之亦然。主干车道交通灯一个工作周期分为4步，分别是绿灯亮、绿灯闪烁、黄灯亮、红灯亮，用 M1～M4表示。人行道交通灯的一个工作周期分为3步，分别为绿灯亮、绿灯闪烁、红灯亮，用M5～M7表示。再加上系统启动由M8002开机脉冲自动进入初始步M0，一共由8步构成。各按钮和定时器提供的信号是各步之间的转换条件，用“启—保—停”电路设计。