基于PLC的十字路口交通灯控制系统设计

石瑶 张光旭 张吻吻

摘 要：由于PLC具有可靠性较高、用法简单、通用性强以及方便维护等优点，因此，本文根据快速路十字路口车辆、行人通行的具体情况，利用西门子S7-200PLC设计了简单实用的有行人过马路请求的十字路交通灯控制系统，提高了路口车辆、行人的通行能力。

关键词：PLC；交通灯；主车道；次车道

中图分类号：TP273.5；TM923.5 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）08-0187-02

Abstract：Since the PLC has the advantages of high reliability，simple usage，strong versatility，convenient maintenance. In order to increase the capacity of vehicles and pedestrians at intersections，the main purpose of this paper is the use of Siemens S7-200 PLC to design a simple and practical traffic lights control system with pedestrian crossing request. The traffic capacity of vehicles and pedestrians at the intersection has been improved.

Keywords：PLC；traffic lights；main road；sub-road

0 引 言

目前，一般的十字路口采用行车道和人行道来固定通行的交通灯控制系统。随着城市快速路的极速发展，这样的系统不再适合应用在主车道为行车道、次车道为人行横道和一些非机动车通行的十字马路。本文根据实际需求，设计方案为只有在当次车道上有行人需要过马路，并按下请求按钮时，控制系统才会启动，主车道交通灯亮红灯，使次车道行人通过；当系统没有接收到行人请求信号时，主车道始终亮绿灯，保证车辆快速通过十字路口，极大地提高了主车道快速路的通行率，又可方便行人通行。本文采用PLC来设计有行人过马路请求的交通灯控制系统。

1 可编程逻辑控制器

PLC是现代工业中一种通用的数字运算自动控制装置。随着计算机技术、自动控制技术、信号处理技术的不断发展，其体积不断减小、功能越来越强、性能越来越可靠、对环境的适应性也不断提高，广泛应用于工业生产和社会生活的各个领域。

PLC的硬件结构类似于微型计算机。根据硬件结构的不同，我们可以把PLC分为一体式和模块化两种。当PLC正常工作运行时，CPU按照循环扫描的方式工作，采样输入端口的开关量和模拟量信息，执行系统中的用户控制程序，同时通过输出端子输出相应的状态。

2 控制系统的整体设计

2.1 十字路口信号灯控制系统框图

为便于分析，我们对系统模型进行简化，如图1所示。系统中的南、北主车道用于快速路中车辆靠右侧行驶，行人在东、西次车道靠右側通行，在十字路口各个方向均有红、黄、绿三色交通灯，同时在东西方向道路两侧均设置一个行人按钮，根据实际的交通情况决定系统中交通灯的状态。

该交通灯控制系统具备两大功能：

（1）判断次车道上是否有行人按下通行按钮；

（2）根据具体情况，决定南北主车道和东西次车道交通灯的状态。

如果东西方向没有行人按下系统启动按钮，南北方向一直亮绿灯，车辆正常行驶，次车道一直亮红灯，禁止行人通行；当有行人需要过马路，按下系统启动按钮，行人才能按要求通过十字路口。在本文中，根据实际需求，选用西门子S7-200系列PLC作为主控制器。

利用带锁点动按钮启动整个系统初次上电或者重新启动。当十字路口西侧的两个请求通行按钮中的一个被按一下，系统立刻就会响应。同理，当十字路口东侧的两个请求按钮任何一个被按一下，系统也会响应，若没有按钮按下，则系统不响应。

当东西方向次车道有人请求通过，并且得到PLC主机响应后，南、北方向主车道的信号灯过30s后，由绿灯变为黄灯，再过3s后变为红灯，25s后再变为绿灯，其后一直保持绿灯的状态，直至下一次PLC主机响应；同时，东、西方向次车道上的信号灯35s后由红灯变为绿灯，20s后变为黄灯，3s后重新变成红灯，而后一直保持红灯的状态，直至下一次系统响应。

2.2 控制系统的输入输出地址分配

本文采用S7-200 PLC CPU226作为控制单元，根据控制要求，现对系统中PLC输入输出端子的地址作分配，如表1所示。

3 系统软件设计

利用西门子S7-200 PLC设计有行人过马路请求的交通灯控制系统的主流程图，如图2所示。

行人请求通行的子程序流程图如图3所示。

4 结 论

利用西门子S7-200 PLC设计的交通灯具有系统可靠性高、抗干扰能力强、设计灵活等优势，此系统能够大大地提高快速公路主车道的通行效率，在一定程度上缓解了固定信号灯系统造成的快速路交通拥堵的现状。

参考文献：

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[2] 田玉瑛.基于时序控制系统的PLC程序设计策略——以十字路口交通灯讨论为例 [J].数字技术与应用，2017（2）：31-32.

[3] 梁刚，刘紫燕.PLC与组态王十字路口交通灯控制系统设计 [J].现代计算机（专业版），2014（8）：72-76.

[4] 王琳.基于PLC技术实现十字路口交通信号灯控制系统 [J].工业控制计算机，2015，28（10）：151-152.

作者简介：石瑶（1990-），男，助教，硕士研究生。研究方向：自动化。