【文章內(nèi)容簡介】 制要求。其十字路口交通信號燈現(xiàn)場示意圖如圖 21 所示： 圖 21 信號燈現(xiàn)場示意圖 采用 PLC 構(gòu)成十字路口的南北向和東西向交通信號燈的電氣控制 ，信號燈控制系統(tǒng)有一個常開觸點型開關控制，按下 SB1 接通信號燈系統(tǒng)，開始正常運行。 （ 1）南北紅燈亮維持 25s，在南北紅燈亮的同時東西綠燈亮，維持 20s 后，綠燈閃爍 3 秒熄滅緊接著黃燈亮 2 秒，黃燈熄滅后紅燈亮。同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。 榆林學院本科畢業(yè) 設計（論文） 5 （ 2）東西紅燈亮維持 30s，南北綠燈亮維持 25s，然后閃爍 3 秒熄滅后南北黃燈亮 2 秒，熄滅后南北紅燈亮，東西綠燈亮。如此循環(huán)往復。 按下 SB2 停止。 “東西急行燈”“南北急行燈”控制。 按下“東西急行燈 ” 按鈕。東西急行指示燈亮，然后按下 SB1 啟動信號等系統(tǒng)。東西方向綠燈閃爍，黃燈和紅燈熄滅。南北方向紅燈閃爍，黃燈和綠燈熄滅。按下 SB2 系統(tǒng)停止。 按下“南北 急行燈”按鈕，南北急行指示燈亮。然后按下 SB1 啟動信號等系統(tǒng)。東西方向紅燈閃爍，黃燈和綠燈熄滅。南北方向綠燈閃爍，黃燈和紅燈熄滅。按下 SB2 系統(tǒng)停止。 交通信號燈的控制時序 交通信號燈的控制時序如圖 22 所示，按照信號燈置 1 與置 0 兩種狀態(tài)繪制的時序圖，置 1 表示信號燈點亮，置 0 表示信號燈熄滅。 圖 22 信號燈時序圖 PLC 的選擇 根據(jù)物理結(jié)構(gòu)，可以將可編程控制器分為整體式和模塊式。整體式每一個I/O點的平均價格比模塊式的便宜，小型控制系統(tǒng)一般使用整體是可編程控制器。要求較高的系統(tǒng)一般采 用模塊式可編程控制器。 PLC 控制方式可分為獨立式、集中式和分布式等，而在本次信號燈設計中采用的是集中式控制方式。 基于 PLC 的交通指揮信號燈控制系統(tǒng)設計 6 HOLLiASLEC G3 系列小型一體化 PLC 產(chǎn)品，無論是獨立運行，還是相互連接構(gòu)成網(wǎng)絡，均可實現(xiàn)強大而復雜的控制功能。其只要特點表現(xiàn)如下： （ 1）小巧緊湊額設計；（ 2）功能強大的指令集；（ 3）簡單可靠的安裝；（ 4）獨特的掉電保護；（ 5）豐富的模塊種類；（ 6）實用的離線仿真；（ 7）強大的模擬量處理；（ 8）標準的編程語言。 由于具有強大的功能和極高的性價比， G3 系列小型一體化 PLC 是單機控制和 小型控制系統(tǒng)的首選，不僅實現(xiàn)簡單的邏輯控制，也可以實現(xiàn)復雜的自動化控制。其應用范圍廣泛適用于多種領域。 （ 1）對 CPU 的要求 可編程控制器的 CPU 能力包括處理器的個數(shù)； CPU 的存儲器的性能，包括存儲器的最大容量，可擴展性，和存儲器的種類；中間標志，計時器和計數(shù)器的能力；其它的性能參數(shù)，包括電流消耗，工作環(huán)境要求，壽命時間等。總之， CPU的能力是一種綜合的性能指標，需要要根據(jù)實際需求進行選擇，以滿足工作應用的要求。 這里采用 HOLLISALEC G3 系列小型一體化可編程控制器，其包括了 CPU 模塊和種類豐富的 擴展模塊。 CPU 模塊負責執(zhí)行“讀入輸入數(shù)據(jù)－＞程序執(zhí)行－＞處理通訊請求－＞自診斷－＞寫輸出－＞讀入輸入數(shù)據(jù)??”的工作循環(huán)處理，同時控制擴展總線來完成對擴展模塊的數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)輸出。 （ 2）對 I/O 點數(shù)的要求 CPU 模塊本身集成了一定數(shù)量的 I/O 點，其中一部分 I/O 點同時具有高速計數(shù)、高速輸出等功能。在機型選擇時，首先要考慮是否具有智能 I/O 模塊的能力，智能 I/O 模塊可方便的解決高速計數(shù)，閉環(huán)控制等特殊的控制要求。其次 I/O 點數(shù)的余量，一是系統(tǒng)設計的更改 ,控制功能的增加， I/O 點數(shù)的增加；二是手冊上的 I/O 點數(shù)都是在理想情況下獲得的參數(shù)，一旦滿負荷運行，會影響整個系統(tǒng)的相應速度和可靠性，給系統(tǒng)帶來不良的影響。 本次選用和利時 PLC 下 G3 系列小型一體化產(chǎn)品，其具有豐富的 PLC 擴展模塊 I/O 和擴展專用功能模塊，擴展 I/O 模塊有包括數(shù)字量擴展模塊和模擬量擴展模塊，專用功能模塊包括 ProfibusDP 從占模塊、以太網(wǎng)模塊等。圖 23 是 G3LM系列的 CPU 模塊和最大 I/O 配置 [2]。 榆林學院本科畢業(yè) 設計（論文） 7 圖 23 G3LM 系列配置 輸入 /輸出分配表 分析 PLC 的輸入輸出信號，在滿足十字路口交通信號燈控制的前提下，要盡量減 少占用 PLC 的 I/O 點。系統(tǒng)采用自動控制，輸入有系統(tǒng)啟動，停止按鈕信號；東西急行燈，南北急行燈；輸出有東西、南北方向各兩組指示信號，由PLC 的輸出信號控制個指示燈的亮、滅，綜合有 11 個輸出點，依據(jù)各信號燈控制的時間及條件設計程序，由此可得系統(tǒng) I/O 分配表如表 21 所示： 表 21 交通信號燈 I/O 分配表 類別 元件 端子號 作用 開關 輸入 SB1 啟動按鈕 SB2 停止按鈕 南北輸入 Y1 南北向綠燈 Y2 南北向黃燈 Y3 南北向紅燈 東西輸 入 Y4 東西向綠燈 Y5 東西向黃燈 Y6 東西向紅燈 急行燈 輸入 SA1 東西急行開關 SA2 南北急行開關 警報 Y9 報警燈 硬件電路連接設計 HOLLiASLEC G3 系列 LM3109 PLC 采用 220VAC 的供電電壓， 24VDC 輸出 400mA。 根據(jù)上述硬件參數(shù)及工藝要求，及 I/O 分配表相關參數(shù)。 PLC 控制電路接線圖 24 所示： 基于 PLC 的交通指揮信號燈控制系統(tǒng)設計 8 圖 24 PLC 線路接線圖 榆林學院本科畢業(yè) 設計（論文） 9 3． 交通指揮信號燈控制系統(tǒng)軟件設計 PLC 運行 流程圖 根據(jù)對交通信號燈的控制要求及 PLC 控制系統(tǒng)的時序圖，可得 PLC 控制信號燈正常運行流程如圖 31 所示，急行燈情況下的流程如圖 32 所示： 圖 31 正?？刂屏鞒虉D 圖 32 急行燈流程圖 本設計采用和利時下 CoDesys 軟件進行信號燈控制系統(tǒng)的設計編程，在該軟件中使用 HOLLiASLES G3 CPU 配置，創(chuàng)建程序類 POU， POU 語言為 LD 梯形基于 PLC 的交通指揮信號燈控制系統(tǒng)設計 10 圖語言。 正常時序下信號燈控制程序設計 （ 1）在交通燈運行過程中，綠燈在最后 3S 需要閃爍，所以先編寫一個 1S的脈沖信號 。如圖 33: 圖 33 1S 脈沖信號 （ 2）設置啟動自鎖程序，要求按下啟動開關 后。 S1 線圈通電，自鎖 。然后 S1 持續(xù)通電。信號燈開始運行。在東西或南北急行燈按下后正常時序信號燈應該停止，則為正常時序開關啟動上添加東西急行燈和南北急行燈的常閉開關，形成互鎖，如圖 34 所示： 圖 34 啟動自鎖程序 （ 3）啟動后，要使南北紅燈工作 25S。設定 25S 定時器。如圖 35 所示。東西綠燈正常工作 20S。設置 20S 時間定時器。當 S1 通電后，定時器開始計時。如圖 36 所示： 圖 35 南北紅燈工作延時 圖 36 東西綠燈工作延時 （ 4）東西綠燈 20S 后需要閃爍 3S。所以在設置一個 3S 的定時器，如圖 37榆林學院本科畢業(yè) 設計（論文） 11 所示。用圖 33 所示的 1S 脈沖信號 使綠燈閃爍。并輸出信號到東西綠燈，如圖 38 所示： 圖 37 東西綠燈閃爍延時 圖 38 東西綠燈工作 （ 5）東西綠燈閃爍 3S 延時開關 接通，則綠燈停止閃爍同時黃燈點亮，持續(xù) 2S，設定一個 2S 的延時定時器 t5，如圖 39，并輸出到東西黃燈 如圖310 所示： 圖 39 東西黃燈延時 圖 310 東西黃燈工作 （ 6） 2S 后東西黃燈定時器接通 ,東西黃燈停止工作。 接通，東西紅燈點亮如圖 311 所示，持續(xù) 25S，設定東西紅燈 25S 延時定時器 t4 如圖 312： 圖 311 東西紅燈工作 圖 312 東西紅燈延時 同時南北方向紅燈延時接通 接通，觸發(fā)南北綠燈開始工作，如圖 313，設定南北綠燈延時定時器 t2，定時 20S。如圖 314 所示： 基于 PLC 的交通指揮信號燈控制系統(tǒng)設計 12 圖 313 南北綠燈延時 圖 314 南北綠燈工作 （ 7） 20S 后南北綠燈開始閃爍 3S。設定 3S 閃爍定時器 t2 如圖 315，并輸出到南北綠燈 如圖 314 所示： 圖 315 南北綠燈閃爍延時 （ 8） 3S 南北綠燈閃爍完成，變?yōu)辄S燈，定時 2S，如圖 316 所示，并輸出到南北黃燈 如圖 317，南北黃燈工作。 圖 316 南北黃燈延時 圖 317 南北黃燈工作 （ 9） 2S 后南北黃燈定時器 T3 接通，南北黃燈熄滅，南北紅燈點亮，持續(xù)25S。如圖 35。與此同時東西紅燈 25S 延時定時器 T4 接通，東西紅燈熄滅，東西綠燈點亮。如圖 36 所示如此循環(huán)往復。 （ 10）啟動開關 觸發(fā) S1 形成自鎖，構(gòu)成信號燈的啟動。給其中間串聯(lián)常閉開關 。在按下 后，信號燈停止工作。 急行燈的設定 東西急行燈的設計 設定東西急行燈按下后，正常時序信號燈停止。急行燈信號開關 S2 形成自鎖。并且東西急行燈與南北急行燈同時按下后，信號燈停止工作。則為東西急行啟動上加上與南北急行開關的互鎖。按下停止按鈕“ ”信號燈停止工作，如圖榆林學院本科畢業(yè) 設計（論文） 13 318 所示： 圖 318 東西急行燈啟動自鎖 S2 通電后，要使得東西綠燈閃爍。為 S2 串聯(lián)一個時鐘脈沖信號 再與東西綠燈并聯(lián)。如圖 319 所示： 圖 319 東西綠燈工作 S2 通電后，南北紅燈閃爍。為 S2 串聯(lián)一個時鐘時鐘脈沖信號 再與南北 紅燈并聯(lián)。如圖 320 所示： 圖 320 南北紅燈工作 南北急行燈的設計 設定南北急行燈按下后，正常時序信號燈停止。急行燈信號開關 S3 形成自鎖。并且南北急行燈與東西急行燈同時按下后，信號燈停止工作。則為南北急行啟動上加上與東西急行開關的互鎖。按下停止按鈕“