城市道路車流量大，容易造成“堵車”現(xiàn)象。要想解決城市紅綠燈處的“大堵車”現(xiàn)象，改善紅綠燈處交通燈控制系統(tǒng)是很有必要的。本文對十字路口交通燈控制電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了交通燈的正常運(yùn)行和急車強(qiáng)通運(yùn)行情況，通過裝有MCGS組態(tài)軟件的計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)監(jiān)控，由西門子S7－200PLC作為下位機(jī)控制交通燈信號系統(tǒng)。

1、控制系統(tǒng)要求

十字路口交通燈控制系統(tǒng)采用“紅燈—黃燈—綠燈”固定的轉(zhuǎn)換間隔自動切換，同時考慮到不同時刻車輛流通的特殊情況和消防車、警車及救護(hù)車的特殊通行，增加智能急車強(qiáng)通控制。

1．1、正常時序控制

當(dāng)啟動開關(guān)斷開時，所有的信號燈全部熄滅。當(dāng)啟動開關(guān)接通時，信號燈先按照南北紅燈亮9s，同時東西綠燈亮4s，4s后東西綠燈閃爍3s，3s后東西綠燈熄滅東西黃燈亮2s;隨后東西方向與南北方向互相切換，東西紅燈亮9s，同時南北綠燈亮4s，4s后南北綠燈閃爍3s，3s后南北綠燈熄滅南北黃燈亮2s，依次循環(huán)，工作時序如圖1所示。

圖1 ? 交通燈正常工作時序

1．2、急車強(qiáng)通時序控制

當(dāng)有急車來時，急車強(qiáng)通開關(guān)接通，中斷原來的交通燈狀態(tài)，使急車通行的方向綠燈亮，直至急車通過為止。急車一過，將急車強(qiáng)通開關(guān)斷開，交通信號燈立刻轉(zhuǎn)為急車通行方向上的綠燈閃爍3s，隨后按照正常時序控制。如果南北和東西兩個方向先后有急車駛來，急車強(qiáng)通信號先響應(yīng)先來的一方，隨后再響應(yīng)另一方。

2、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用西門子S7－200PLC，為了能達(dá)到較好的教學(xué)效果，采用紅、綠、黃三種發(fā)光二極管模擬交通信號燈，七段數(shù)碼顯示器顯示工作時間，根據(jù)系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)采用CPU226AC/DC型PLC，共有24輸入點(diǎn)，16個輸出點(diǎn)，系統(tǒng)I/O地址定義如表1所示。

表1 ?交通燈控制系統(tǒng)I/O分配表

由于東西和南北方向的信號燈顯示時間一致，故采用信號燈并聯(lián)，以節(jié)約PLC輸出點(diǎn)數(shù)?？紤]到發(fā)光二極管和七段數(shù)碼管的耐壓情況，采用在PLC的輸出端串聯(lián)2kΩ電阻限流，七段數(shù)碼顯示器使用SM4205共陰型數(shù)碼顯示器，相應(yīng)的硬件接線圖形如圖2所示。

圖2 ?PLC硬件接線圖

3、PLC梯形圖設(shè)計(jì)

常見的交通燈控制程序采用多個定時器設(shè)計(jì)，程序繁瑣復(fù)雜。在此采用一個定時器，通過數(shù)據(jù)比較指令，把信號燈閃亮的時間順序依次分段，并采用特殊存儲器SM0．5實(shí)現(xiàn)東西綠燈和南北綠燈的閃爍。用SEG指令把時間譯碼送到七段數(shù)碼管顯示。用4個位存儲器實(shí)現(xiàn)互鎖和強(qiáng)通信號結(jié)束標(biāo)志。程序簡單，思路清晰，易于理解。梯形圖程序如圖3所示。

圖3 ?交通燈PLC梯形圖