基于PLC的交通灯控制系统设计

苏丽敏

（漯河食品职业学院 食品机械系，河南 漯河 462300）

现如今，由于我国经济建设的不断进步，人们的生活水平和经济收入也在不断提高，导致汽车的生产量和使用量急速增长。面对不断增加的汽车，城市内的交通状况不容乐观，交通问题的出现，必须有良好的解决办法。对车辆进行合理的调度，使车辆行驶有序，这种方法投入较小，且见效较快，以往的最原始车辆调度全靠人工来实现，基本上都是交通警察在交通岗进行指挥调度，但是这种依靠人的交通指挥方式弊端较大，取而代之的是交通信号灯，利用在各种不同路口安装的功能不同的信号灯对来往的车辆进行控制，减缓车流量。为了适应司机的驾车习惯，及遵循光线传播波长的科学规律，一般交通灯均为“红灯停、绿灯行”。

1 系统方案设计

此次设计围绕着对交通灯控制系统的设计展开的，所谓控制系统，简单的说就是安人预先设定的工作方式，自动的无需人为干预的对采集的数据进行处理运算，同时对外围执行机构进行控制的一种系统，尤其简单的说明可以看出，自动控制系统可以分成两部分，一是软件系统，二是软件的运行平台和执行平台：硬件系统，这两部分在任何一个自动控制系统中都互相存在，没有单独的存在一部分的控制系统。系统的组成如图1所示。

整个系统由上位机单元、按钮控制单元、执行机构控制单元、显示单元等组成。

图1 交通灯系统组成框图

2 控制系统硬件设计

2.1 硬件选择及介绍

交通灯控制系统的硬件选型设计主要从产品质量、稳定性、兼容性和成本几方面进行考虑，一个成熟的控制装置，这些硬件特性尤为重要，没有好的产品质量和稳定性，会增加系统的维修频率，影响装置的工作效率，尤其作为工业控制系统，对可靠性及稳定性的要求由为高，所以对硬件的选择也极其的重要；兼容性方面，要考虑系统后期的功能扩展，升级，及硬件更换等情况，尽量使用标准元件，达到良好的兼容性；如果系统的成本投入过大，便会影响到产品效益，良好的性价比是衡量系统好坏的一个重要指标。

2.2 控制系统I/O资源配置

I/O资源的配置是指可编程控制器的外部输入输出信号所占用PLC的地址资源的分配。I/O分配本着合理、简洁（尽量节省I/O点数节约成本）的原则进行，同时还要适当的考虑预留备用的扩展地址及同类信号的同组分配等。

输入端子占用说明：在整套控制系统中，需要考虑到系统的启动和停止问题，如需特殊情况可以人为的停止系统工作，这样就需要两个按钮，一个用来控制系统启动，另外一个用于控制系统停止，占用可编程控制器的两个输入端子，另外系统具有白天/黑夜模式切换、东西向紧急控制切换、南北向紧急控制等功能，共需要三个输入端子；输出端子占用说明：十字路口中，东西向和南北向相互对立的两组交通灯显示效果应该是完全相同的，如东西向为红灯时，两组指示灯均应该为红色，所以在实际的设计中，为了节省可编程控制器的输出端子，可以进行并联连接，所以东西向和南北向的信号灯共占用六个可编程控制器输出端子，另外系统还具有运行状态指示和停止状态指示，占用PLC的两个输出端子。表1为输入/输出资源分配表。

表1 I/O分配表

2.3 控制系统电气原理图的设计

交通灯控制系统电气原理图如图2所示。

图2 电气接线图

在图中QF0做为整个控制系统的总供电电压隔离开关使用，特殊情况下，也可做该对应回路的短路保护，SP为装置控制启动按钮，当按下SP时，PLC I0.0运行信号为高电平，装置启动。当按下ST按钮后，PLC I0.1信号为高电平，PLC装置停止，另外SA1、SA2、SA3为3个功能转换开关，分别用于白天/黑夜模式切换、东西向紧急控制切换、南北向紧急控制等功能。在图中可看出，输入端子为24V供电，输入侧上面自带的M、L+端子为DC24V电源端子。H1-H3分别为南北向的LED交通灯，顺序分别为直行绿灯、警告黄灯和停止红灯，H4-H6分别为东西向的LED交通灯，顺序与南北向相同，H8和H9是两个状态指示灯，用以指示系统当前的工作状态。