【文章內(nèi)容簡介】 制要求。其十字路口交通信號(hào)燈現(xiàn)場示意圖如圖 21 所示： 圖 21 信號(hào)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(hào)燈的電氣控制 ，信號(hào)燈控制系統(tǒng)有一個(gè)常開觸點(diǎn)型開關(guān)控制，按下 SB1 接通信號(hào)燈系統(tǒng)，開始正常運(yùn)行。 （ 1）南北紅燈亮維持 25s，在南北紅燈亮的同時(shí)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(shí)，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。 榆林學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（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(fù)。 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(dòng)信號(hào)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(dòng)信號(hào)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(hào)燈的控制時(shí)序 交通信號(hào)燈的控制時(shí)序如圖 22 所示，按照信號(hào)燈置 1 與置 0 兩種狀態(tài)繪制的時(shí)序圖，置 1 表示信號(hào)燈點(diǎn)亮，置 0 表示信號(hào)燈熄滅。 圖 22 信號(hào)燈時(shí)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(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)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(dú)立式、集中式和分布式等，而在本次信號(hào)燈設(shè)計(jì)中采用的是集中式控制方式。 基于 PLC 的交通指揮信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 HOLLiASLEC G3 系列小型一體化 PLC 產(chǎn)品，無論是獨(dú)立運(yùn)行，還是相互連接構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，均可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大而復(fù)雜的控制功能。其只要特點(diǎn)表現(xiàn)如下： （ 1）小巧緊湊額設(shè)計(jì)；（ 2）功能強(qiáng)大的指令集；（ 3）簡單可靠的安裝；（ 4）獨(dú)特的掉電保護(hù)；（ 5）豐富的模塊種類；（ 6）實(shí)用的離線仿真；（ 7）強(qiáng)大的模擬量處理；（ 8）標(biāo)準(zhǔn)的編程語言。 由于具有強(qiáng)大的功能和極高的性價(jià)比， G3 系列小型一體化 PLC 是單機(jī)控制和 小型控制系統(tǒng)的首選，不僅實(shí)現(xiàn)簡單的邏輯控制，也可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)化控制。其應(yīng)用范圍廣泛適用于多種領(lǐng)域。 （ 1）對(duì) CPU 的要求 可編程控制器的 CPU 能力包括處理器的個(gè)數(shù)； CPU 的存儲(chǔ)器的性能，包括存儲(chǔ)器的最大容量，可擴(kuò)展性，和存儲(chǔ)器的種類；中間標(biāo)志，計(jì)時(shí)器和計(jì)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(shí)間等?？傊?， CPU的能力是一種綜合的性能指標(biāo)，需要要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇，以滿足工作應(yīng)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(kuò)展模塊。 CPU 模塊負(fù)責(zé)執(zhí)行“讀入輸入數(shù)據(jù)－＞程序執(zhí)行－＞處理通訊請(qǐng)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(shí)控制擴(kuò)展總線來完成對(duì)擴(kuò)展模塊的數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)輸出。 （ 2）對(duì) I/O 點(diǎn)數(shù)的要求 CPU 模塊本身集成了一定數(shù)量的 I/O 點(diǎn)，其中一部分 I/O 點(diǎn)同時(shí)具有高速計(jì)數(shù)、高速輸出等功能。在機(jī)型選擇時(shí)，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(jì)數(shù)，閉環(huán)控制等特殊的控制要求。其次 I/O 點(diǎn)數(shù)的余量，一是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的更改 ,控制功能的增加， I/O 點(diǎn)數(shù)的增加；二是手冊(cè)上的 I/O 點(diǎn)數(shù)都是在理想情況下獲得的參數(shù)，一旦滿負(fù)荷運(yùn)行，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的相應(yīng)速度和可靠性，給系統(tǒng)帶來不良的影響。 本次選用和利時(shí) PLC 下 G3 系列小型一體化產(chǎn)品，其具有豐富的 PLC 擴(kuò)展模塊 I/O 和擴(kuò)展專用功能模塊，擴(kuò)展 I/O 模塊有包括數(shù)字量擴(kuò)展模塊和模擬量擴(kuò)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(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（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(hào)，在滿足十字路口交通信號(hào)燈控制的前提下，要盡量減 少占用 PLC 的 I/O 點(diǎn)。系統(tǒng)采用自動(dòng)控制，輸入有系統(tǒng)啟動(dòng)，停止按鈕信號(hào)；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(hào)，由PLC 的輸出信號(hào)控制個(gè)指示燈的亮、滅，綜合有 11 個(gè)輸出點(diǎn)，依據(jù)各信號(hào)燈控制的時(shí)間及條件設(shè)計(jì)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(hào)燈 I/O 分配表 類別 元件 端子號(hào) 作用 開關(guān) 輸入 SB1 啟動(dòng)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(guān) SA2 南北急行開關(guān) 警報(bào) Y9 報(bào)警燈 硬件電路連接設(shè)計(jì) 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(guān)參數(shù)。 PLC 控制電路接線圖 24 所示： 基于 PLC 的交通指揮信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 圖 24 PLC 線路接線圖 榆林學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 9 3． 交通指揮信號(hào)燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PLC 運(yùn)行 流程圖 根據(jù)對(duì)交通信號(hào)燈的控制要求及 PLC 控制系統(tǒng)的時(shí)序圖，可得 PLC 控制信號(hào)燈正常運(yùn)行流程如圖 31 所示，急行燈情況下的流程如圖 32 所示： 圖 31 正常控制流程圖 圖 32 急行燈流程圖 本設(shè)計(jì)采用和利時(shí)下 CoDesys 軟件進(jìn)行信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 圖語言。 正常時(shí)序下信號(hào)燈控制程序設(shè)計(jì) （ 1）在交通燈運(yùn)行過程中，綠燈在最后 3S 需要閃爍，所以先編寫一個(gè) 1S的脈沖信號(hào) 。如圖 33: 圖 33 1S 脈沖信號(hào) （ 2）設(shè)置啟動(dòng)自鎖程序，要求按下啟動(dòng)開關(guān) 后。 S1 線圈通電，自鎖 。然后 S1 持續(xù)通電。信號(hào)燈開始運(yùn)行。在東西或南北急行燈按下后正常時(shí)序信號(hào)燈應(yīng)該停止，則為正常時(shí)序開關(guān)啟動(dòng)上添加?xùn)|西急行燈和南北急行燈的常閉開關(guān)，形成互鎖，如圖 34 所示： 圖 34 啟動(dòng)自鎖程序 （ 3）啟動(dòng)后，要使南北紅燈工作 25S。設(shè)定 25S 定時(shí)器。如圖 35 所示。東西綠燈正常工作 20S。設(shè)置 20S 時(shí)間定時(shí)器。當(dāng) S1 通電后，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)。如圖 36 所示： 圖 35 南北紅燈工作延時(shí) 圖 36 東西綠燈工作延時(shí) （ 4）東西綠燈 20S 后需要閃爍 3S。所以在設(shè)置一個(gè) 3S 的定時(shí)器，如圖 37榆林學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 11 所示。用圖 33 所示的 1S 脈沖信號(hào) 使綠燈閃爍。并輸出信號(hào)到東西綠燈，如圖 38 所示： 圖 37 東西綠燈閃爍延時(shí) 圖 38 東西綠燈工作 （ 5）東西綠燈閃爍 3S 延時(shí)開關(guān) 接通，則綠燈停止閃爍同時(shí)黃燈點(diǎn)亮，持續(xù) 2S，設(shè)定一個(gè) 2S 的延時(shí)定時(shí)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(shí) 圖 310 東西黃燈工作 （ 6） 2S 后東西黃燈定時(shí)器接通 ,東西黃燈停止工作。 接通，東西紅燈點(diǎn)亮如圖 311 所示，持續(xù) 25S，設(shè)定東西紅燈 25S 延時(shí)定時(shí)器 t4 如圖 312： 圖 311 東西紅燈工作 圖 312 東西紅燈延時(shí) 同時(shí)南北方向紅燈延時(shí)接通 接通，觸發(fā)南北綠燈開始工作，如圖 313，設(shè)定南北綠燈延時(shí)定時(shí)器 t2，定時(shí) 20S。如圖 314 所示： 基于 PLC 的交通指揮信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 圖 313 南北綠燈延時(shí) 圖 314 南北綠燈工作 （ 7） 20S 后南北綠燈開始閃爍 3S。設(shè)定 3S 閃爍定時(shí)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(shí) （ 8） 3S 南北綠燈閃爍完成，變?yōu)辄S燈，定時(shí) 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(shí) 圖 317 南北黃燈工作 （ 9） 2S 后南北黃燈定時(shí)器 T3 接通，南北黃燈熄滅，南北紅燈點(diǎn)亮，持續(xù)25S。如圖 35。與此同時(shí)東西紅燈 25S 延時(shí)定時(shí)器 T4 接通，東西紅燈熄滅，東西綠燈點(diǎn)亮。如圖 36 所示如此循環(huán)往復(fù)。 （ 10）啟動(dòng)開關(guān) 觸發(fā) S1 形成自鎖，構(gòu)成信號(hào)燈的啟動(dòng)。給其中間串聯(lián)常閉開關(guān) 。在按下 后，信號(hào)燈停止工作。 急行燈的設(shè)定 東西急行燈的設(shè)計(jì) 設(shè)定東西急行燈按下后，正常時(shí)序信號(hào)燈停止。急行燈信號(hào)開關(guān) S2 形成自鎖。并且東西急行燈與南北急行燈同時(shí)按下后，信號(hào)燈停止工作。則為東西急行啟動(dòng)上加上與南北急行開關(guān)的互鎖。按下停止按鈕“ ”信號(hào)燈停止工作，如圖榆林學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 13 318 所示： 圖 318 東西急行燈啟動(dòng)自鎖 S2 通電后，要使得東西綠燈閃爍。為 S2 串聯(lián)一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào) 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(gè)時(shí)鐘時(shí)鐘脈沖信號(hào) 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(shè)計(jì) 設(shè)定南北急行燈按下后，正常時(shí)序信號(hào)燈停止。急行燈信號(hào)開關(guān) S3 形成自鎖。并且南北急行燈與東西急行燈同時(shí)按下后，信號(hào)燈停止工作。則為南北急行啟動(dòng)上加上與東西急行開關(guān)的互鎖。按下停止按鈕“