【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 上要求能顯示時(shí)間以適應(yīng)道路的不同繁忙程度的情況下的交通控制要求。在控制方法上，將改變定周期的系統(tǒng)控制,使系統(tǒng)內(nèi)的周期可隨時(shí)改變,增加系統(tǒng)的靈活性，以適應(yīng)瞬時(shí)變化的交通流量。
該系統(tǒng)屬于連續(xù)循環(huán)工作的控制系統(tǒng)要求系統(tǒng)啟動(dòng)后能夠周期性地連續(xù)循環(huán)工作故系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)輸入信號(hào)控制系統(tǒng)的啟動(dòng)。PLC選用西門子S7200基本單元。 PLC控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4 交通燈控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 控制要求分析 控制要求分析 對(duì)于單交叉路口的信號(hào)燈控制主要在于求取最佳信號(hào)周期和兩交叉方向的綠信比。當(dāng)交通車流稀少時(shí)，信號(hào)周期盡量短些，但一般不能少于30秒，以免某一方向的綠燈時(shí)間小于15秒使車輛來(lái)不及通過(guò)路口而影響交通安全。當(dāng)交通車流需求量較大時(shí)，信號(hào)周期應(yīng)該長(zhǎng)些，但一般也不能超過(guò)120秒，否則某一相位的紅燈時(shí)間超過(guò)60秒，司機(jī)和行人的心理上不能忍受。系統(tǒng)開始工作時(shí)，首先給南北方向固定的15秒的綠燈時(shí)間，利用PLC，可使上述描敘的各傳感器以及各道口的信號(hào)燈與之直接相連，非常方便可靠。 控制要求本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三種交通信號(hào)燈系統(tǒng)狀態(tài)。：（1），此時(shí)交通信號(hào)燈應(yīng)適應(yīng)的道路狀況為南北方向交通流量多，南北方向道路繁忙，南北路綠燈亮的時(shí)間為30S，此后閃爍3S，進(jìn)入南北路黃燈亮減速的狀態(tài)，南北路黃燈亮2S，在南北路黃燈亮完后南北路紅燈亮25S，與此同時(shí)東西路綠燈亮起，亮的時(shí)間為20S，此后閃爍3S，進(jìn)入東西路黃燈亮減速狀態(tài)，東西路黃燈亮2S，在東西路黃燈亮完后，東西路紅燈亮35，與此同時(shí)南北路綠燈亮起，實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制周期。（2），此時(shí)交通信號(hào)燈應(yīng)適應(yīng)的道路狀況為東西路方向交通流量多，東西方向道路繁忙，東西路綠燈亮的時(shí)間為30S，此后閃爍3S，進(jìn)入東西路黃燈亮減速的狀態(tài)，東西路黃燈亮2S，在東西路黃燈亮完后，東西路紅燈亮25S，與此同時(shí)南北路綠燈亮起，亮的時(shí)間為20S，此后閃爍3S，進(jìn)入南北路黃燈亮減速狀態(tài)，南北路黃燈亮2S，在南北路黃燈亮完后南北路紅燈亮35，與此同時(shí)東西路綠燈亮起，實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制周期。（3），交通信號(hào)燈停止工作。 模式1的時(shí)序圖 模式2的時(shí)序圖 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)模型圖建立交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的十字路口應(yīng)用的模型，這個(gè)十字路路口分別是南北主干道和東西主干道的交匯處，分別在南北方向和東西方向設(shè)有紅黃綠三種顏色的交通信號(hào)燈，在東西方向和南北方向分別設(shè)有甲和乙兩輛汽車燈分別代表東西方向和南北方向的通行情況[15]。 交通信號(hào)燈系統(tǒng)模型圖 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)電氣控制線路在本設(shè)計(jì)中南北方向兩個(gè)路口上的紅綠黃共有六盞燈，但是在實(shí)際操作中只需控制三個(gè)支路，每個(gè)支路應(yīng)該有兩盞任何時(shí)候都是相同狀態(tài)的燈即可。由PLC的8個(gè)輸出端口來(lái)控制六個(gè)交通信號(hào)燈和兩個(gè)表示路段流通兩個(gè)汽車燈。電氣控制線路圖如下： I/O分配 在本系統(tǒng)的I/O端口分配中，，，，，進(jìn)行控制。 I/O分配表I/O口 分配類型地址功能輸入啟動(dòng)、選擇輸出南北紅燈南北綠燈南北黃燈東西紅燈東西綠燈東西黃燈南北車燈東西車燈5 交通燈控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 程序流程圖 主要梯形圖解析（1）系統(tǒng)初始化網(wǎng)絡(luò)1用于系統(tǒng)初始化，在首次掃描時(shí)為ON，常用做初始化脈沖，在PLC中沒有外部的輸入端子和輸出端子與之對(duì)應(yīng)，因此它不受外部信號(hào)的直接控制，其觸電也不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，用于在程序設(shè)計(jì)中處理邏輯控制任務(wù)，下文出現(xiàn)的M也是作為輔助繼電器。 網(wǎng)絡(luò)1梯形圖（2）上升沿脈沖觸發(fā)的狀態(tài)，表現(xiàn)為高電平，此時(shí)通過(guò)上升沿脈沖使得寄存器加法指令執(zhí)行一次相加的操作，在LAD中，IN1+IN2=OUT，數(shù)據(jù)類型為整數(shù)，所以在雙整數(shù)相加時(shí)輸出也為整數(shù)，傳遞給VW1，在第二次上升沿脈沖觸發(fā)時(shí)繼續(xù)在VW1上累加。在對(duì)VW1賦值的同時(shí)，在每一次上升沿脈沖產(chǎn)生時(shí)，輔助繼電器需要進(jìn)行處理，其他輔助觸點(diǎn)均復(fù)位。 網(wǎng)絡(luò)2梯形圖，表現(xiàn)為高電平，此時(shí)通過(guò)上升沿脈沖使得移位寄存器加法指令執(zhí)行一次移位的操作將IN的數(shù)值賦予OUT，而在此處移位寄存器的作用是當(dāng)?shù)谌紊仙孛}沖到來(lái)時(shí)將0值賦予VW1，使得VW1中的數(shù)值一直在 0、2這三個(gè)數(shù)中循環(huán)變換。 網(wǎng)絡(luò)4梯形圖（3）比較指令實(shí)現(xiàn)模式選擇在網(wǎng)絡(luò)5和網(wǎng)絡(luò)6中，，通過(guò)VW1中的數(shù)值與“1”和“2”相比，如果當(dāng)VW1等于1，其他輔助繼電器復(fù)位，定義為模式一；如果當(dāng)VW1等于2，其他輔助繼電器復(fù)位，定義為模式二；這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用比較指令實(shí)現(xiàn)了模式的選擇。 網(wǎng)絡(luò)5梯形圖（模式1的選擇） 網(wǎng)絡(luò)6梯形圖（模式2的選擇）（4）置位復(fù)位指令控制輔助繼電器的狀態(tài)在網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)5到網(wǎng)絡(luò)22這十五個(gè)網(wǎng)絡(luò)中均出現(xiàn)置位和復(fù)位指令。在網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)5和網(wǎng)絡(luò)6中，置位復(fù)位指令是初始化輔助繼電器的狀態(tài)，而在網(wǎng)絡(luò)7到網(wǎng)絡(luò)22中，通過(guò)與定時(shí)器的串聯(lián)，使得各個(gè)輔助繼電器在以時(shí)間軸為順序下，先后置位復(fù)位交替進(jìn)行。以網(wǎng)絡(luò)7為例，當(dāng)定時(shí)器T44計(jì)時(shí)結(jié)束，，在某個(gè)時(shí)間段時(shí)只允許有一個(gè)輔助繼電器為高電平，其余為低電平。這種輔助繼電器的置位和復(fù)位使得順序控制按照時(shí)間軸的指向各個(gè)環(huán)節(jié)一次進(jìn)行。 網(wǎng)絡(luò)7梯形圖（5）特殊繼電器在閃爍電路中的應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)24和網(wǎng)絡(luò)27中，為實(shí)現(xiàn)南北綠燈和東西綠燈閃爍3S時(shí)間的控制，，再串聯(lián)一個(gè)T43或T39（定時(shí)時(shí)間為3S）的常閉觸點(diǎn)，在3S之中閃爍電路作用，3S之后閃爍電路斷開不再工作。 網(wǎng)絡(luò)24梯形圖（6）輔助繼電器和定時(shí)器的結(jié)合，循環(huán)控制的實(shí)現(xiàn)在梯形圖的網(wǎng)絡(luò)中輔助繼電器觸點(diǎn)與定時(shí)器的常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)輔助繼電器狀態(tài)的控制，同時(shí)輔助繼電器的狀態(tài)為高電平是觸發(fā)定時(shí)器開始工作。以網(wǎng)絡(luò)T37計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)常開觸點(diǎn)T37閉合，，通過(guò)這網(wǎng)絡(luò)9和網(wǎng)絡(luò)31這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)這網(wǎng)絡(luò)18和網(wǎng)絡(luò)31這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)絡(luò)31梯形圖 網(wǎng)絡(luò)9梯形圖 網(wǎng)絡(luò)18梯形圖以網(wǎng)絡(luò)1T38計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)常開觸點(diǎn)T38閉合，，通過(guò)這網(wǎng)絡(luò)11和網(wǎng)絡(luò)32這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)這網(wǎng)絡(luò)20和網(wǎng)絡(luò)32這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)絡(luò)32梯形圖 網(wǎng)絡(luò)11梯形圖 網(wǎng)絡(luò)20梯形圖通過(guò)上述六個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可以得到通過(guò)輔助繼電器和定時(shí)器的配合，可以控制輔助繼電器置位高電平的時(shí)間。（）置位高電平時(shí)間為1S ，（）置位高電平時(shí)間為19S，（）置位高電平時(shí)間為3S，（）置位高電平時(shí)間為2S，（）置位高電平時(shí)間為1S，（）置位高電平時(shí)間為29S，（）置位高電平時(shí)間為3S，（）置位高電平時(shí)間為2S。以網(wǎng)絡(luò)T44計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，常開觸點(diǎn)T44閉合，，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)7和網(wǎng)絡(luò)38這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)絡(luò)38梯形圖 網(wǎng)絡(luò)37梯形圖，，，……，，，這八個(gè)步驟形成一個(gè)循環(huán)。在這個(gè)循環(huán)的基礎(chǔ)上可以使得就交通信號(hào)燈得到循環(huán)控制。（7）輔助繼電器對(duì)輸出繼電器的邏輯控制由于輔助繼電器本身的特點(diǎn)，不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，此時(shí)我們需要用輔助繼電器處理的邏輯任務(wù)與輸出繼電器對(duì)應(yīng)，通過(guò)輸出繼電器控制外部驅(qū)動(dòng)。在網(wǎng)絡(luò)23到網(wǎng)絡(luò)30中， 八個(gè)輸出繼電器的控制。以網(wǎng)絡(luò)23為例，（南北紅燈亮）的時(shí)間也就是某幾個(gè)輔助繼電器置位的時(shí)間，對(duì)這幾個(gè)輔助繼電器進(jìn)行并聯(lián)。由上述說(shuō)明中我們得到了輔助繼電器的置位高電平的時(shí)間，通過(guò)對(duì)輔助繼電器的并聯(lián)，使得在該時(shí)間段內(nèi)輸出線圈所在線路中通電得到高電平，以網(wǎng)絡(luò)23為例，（）置位高電平時(shí)間為1S ，（）置位高電平時(shí)間為19S，（）置位高電平時(shí)間為3S，（）置位高電平時(shí)間為2S。 網(wǎng)絡(luò)23梯形圖6交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的框架完成以后就行了一系列的調(diào)試與優(yōu)化，在實(shí)驗(yàn)室做了一天時(shí)間的優(yōu)化和調(diào)試。調(diào)試的內(nèi)容包括，各個(gè)交通信號(hào)燈是否達(dá)到了亮，閃爍等狀態(tài)的時(shí)間，切換完成工作的一瞬間是否連貫，能否能夠滿足在切換的同時(shí)解決我們想到的交通問(wèn)題同時(shí)也不會(huì)影響司機(jī)旅客的心情和心理狀態(tài)，減少因?yàn)榍袚Q而導(dǎo)致交通違章的發(fā)生。在調(diào)試的過(guò)程中，常常會(huì)發(fā)生的是，交通信號(hào)燈不能達(dá)到預(yù)期設(shè)想的效果，這個(gè)時(shí)候我們更多的是要利用PLC的優(yōu)點(diǎn)通過(guò)改變軟件部分來(lái)解決問(wèn)題，不用重新搭建電氣控制