Schneider的Twido小型PLC在交通信号灯控制系统的应用

    现在，城市车辆急剧增多，交通路口管制变得越来越重要，解决好交通信号灯控制问题是保障交通有序、安全、快速运行的重要环节。原有的交通信号灯控制一般是采用继电器或单片机控制，存在着功能少、可靠性差、维护量大等缺点，无法适应城市繁忙的交通要求。逻辑控制部分是交通信号灯控制系统安全、可靠运行的关键。而PLC是专为工业自动化控制设计，具有较强的环境适应性、内部定时器的资源丰富，可对交通信号灯进行准确控制。由于PLC内部配有实时时钟和具有通信联网功能，不仅能实现对交通灯全天候无值班的管理。还可对同一条道路上的交通灯组成局域网，进行统一调度管理，可以缩短车辆等候时间，实现科学化管理。    本例就以Schneider的Twido系列小型PLC作为主控部件，设计了交通信号灯自动控制系统。    1．控制要求    路口交通信号灯示意图如图8-1所示。
    图8-1    路口交通信号灯示意图    对交通信号灯的控制要求如下：    (1)信号灯受一个开关控制，开关ON时，信号灯系统工作，且先南北红灯和东西绿灯亮；开关OFF时，所有信号灯均熄灭。    (2)系统工作时，南北红灯维持亮25s，东西绿灯亮20s，当东西绿灯亮够20s后闪3s，最后东西绿灯熄灭。    (3)东西绿灯熄灭后东西黄灯亮2s，时间一到，东西黄灯熄灭，同时南北红灯也熄灭。    (4)当东西黄灯和南北红灯都熄灭后，东西红灯维持亮25s，同时南北绿灯亮20s，20s时间一到，南北绿灯闪3s后熄灭。    (5)南北绿灯熄灭后，南北黄灯亮2s，2s时间一到，南北黄灯熄灭，同时东西红灯也熄灭。至此，完成了一个工作循环。    然后东西、南北两个方向的信号灯按上面的要求周而复始地循环进行。    2．控制系统的硬件设计    根据上述信号灯的控制要求，本模块所用的器件为启动按钮1个，停止按钮1个，东西红灯、黄灯、绿灯各2个，南北红灯、黄灯、绿灯各2个。由于每一方向的两组指示灯中，同种颜色的指示灯同时工作，为节省输出点数，采用并联输出法。由此确定，控制系统所需的输入点为2，输出点数为6，全部为开关量，所以该系统属于单机控制系统，然后选用Schneider公司的Twido型TWDLCAA24DRF作为控制器，构成交通信号灯控制系统。本控制系统的信号灯，使用输出继电器先带动中间继电器，再由中间继电器驱动。如果信号灯的功率较大，一个输出继电器不能带动两只信号灯，可以采用一个输出点驱动一只信号灯。    由此可画出PLC I/O分配表如表8-1所示。    表8-1    I/O设备分配表
    3．接线图设计    根据I/O分配表，输入／输出端口接线如图8-2所示。
    图8-2    输入／输出端口接线图    4．时序流程图设计    根据交通信号灯的控制要求，画出控制系统的流程图，如图8-3所示。    5．控制系统的软件设计    根据时序流程图，采用梯形图对控制系统进行编程，如图5，整个程序是采用基本逻辑进行编程，交通灯亮采用定时器实现，灯闪采用系统位的周期脉冲信号，时基为1s来实现。    以东西方向交通灯工作一个循环为例，分析控制系统的工作过程：按下启动按钮% I0.0，%M10线圈得电并自锁，使得%M1、%M2线圈先后得电，%Q0.2线圈得电，东西绿灯亮，定时器% TM4延时20s，%M24线圈得电，其触点动作，使得M2线圈失电，%Q0.2线圈失电。当% S6的上升沿脉冲到来时，%M3线圈得电，其触点动作，%Q0.2线圈又得电，东西绿灯闪亮2s，定时器%TM0延时23s，%M20线圈得电，其触点动作，%M1、%M2先后失电，%Q0.2又失电，东西绿灯停止闪亮。与此同时，东西黄灯亮，当定时器% TM1延时2s，%M21线圈得电，其触点动作，线圈%Q0.1失电，东西黄灯熄灭。同时，%Q0.0线圈得电，东西红灯亮，当定时器% TM3延时2s，%M23线圈得电，%M23的触点动作，%M30线圈失电，%M21线圈失电，使得其触点动作，%Q0.0失电，东西红灯熄灭。后又使绿灯亮，又循环上述工作过程。按下停止按钮% I0.1，则%M10断电并解除自锁，整个系统停止运行，所有信号灯熄灭。    南北方向交通信号灯的工作过程同理。
    图8-3    控制流程图





    6．系统应用分析    采用PLC控制城市交通指挥信号灯，能根据不同交通路况要求，随时修改控制程序，以改变各信号灯的工作时间和工作状况。与继电器或单片机控制系统相比，PLC控制系统具有更高的可靠性、灵活性和经济实用性。实践表明，采用Twido PLC设计交通灯自动控制系统，能达到设计目标，运行情况良好。