交通灯控制PLC应用实例

    随着社会经济和城市交通快速发展，城市规模不断扩大，交通日益繁忙，红绿灯保障了城市交通有序、安全、快速运行。现在城市十字路口的红绿灯基本都采用程序控制，其中采用可编程控制器(PLC)程序控制的占有很大的比例，在PLC课程、实验教学与PLC公司编程软件中，红绿灯程序控制都作为典型的编程范例。十字路口交通信号红绿灯通常有三种控制形式。第一种为传统红绿灯，即绿灯切换到红灯之前，车辆由动到静，用黄灯缓冲过渡，红灯切换到绿灯时，车辆由静止到运动没有缓冲过渡；第二种在传统红绿灯控制形式的基础上增加绿灯闪烁（简称绿闪）功能，即在绿灯在行将结束的最后3s闪烁三次，其目的是提示绿灯时段行将结束，并保留黄灯缓冲过渡；第三种是数显红绿灯，即倒计时数字显示．红绿黄灯的时段，由于全过程有时间显示，不要绿闪，但可以保留黄灯。现在绝大多数红绿灯的数字显示屏幕能够显示红绿两色，目前带有方向指示的数显红绿灯数量也在增加。如果按红绿灯是否带数显的功能来分，红绿灯可分成非数显和数显两大类。这两大类均可附带人行横道红绿灯。图2-12示出的是十字路口交通信号灯俯视平面示意图。
    图2-12    十字路口交通信号灯俯视平面示意图    一、红绿灯PLC控制程序编制    下面通过带绿闪转向的红绿灯编程方法的探讨，来研究非数显红绿灯PLC控制编程的一般方法。PLC编程均以西门子S7-200作为背景PLC机。可以用多种编程方法来实现，例如基本逻辑接点法、S/R指令法、SCR顺序控制法、环形分配器法（或鼓型控制器法）以及采用上述两种以上编程法组合的综合编程法。基本逻辑接点法，即采用计时器、计数器结合基本逻辑接点实现时序输出，这种编程法编出的程序短小精练，但要求编程者有较丰富的编程经验；S/R指令法应当说没有什么鲜明的特点，它既可以靠基本逻辑接点法，又可以按照顺序控制法的思路来编程；SCR顺序控制法，由于利用了SCR顺序指令，编程上手十分容易，但梯形图程序的网络行很多，且调试较难；环形分配器法（或鼓形控制器法），一般是用SHRB移位寄存器“做”一个环形分配器（PLC本身有鼓形控制器编程的更为方便），再按时序图的时刻分别输出到红绿黄灯上即可，此类编程法最适合编按时序图输出的程序。为了采众编程法之所长，也可采用两种方法组合编程。交通信号灯控制PLC配置示意图如图2-13所示。    上述编程法均可按顺序功能图进行编程。其中，南北向交通灯的顺序功能图如图2-14所示，东西向交通灯顺序功能图如图2-15所示，两个顺序功能图在时间上是同步的。
    图2-13    交通信号灯控制PLC配置示意图
    图2-14    南北向交通灯的顺序功能图
    图2-15    东西向交通灯顺序功能图
    图2-16    交通信号灯系统正常工作时序图    二、红绿灯控制梯形图程序    交通信号灯系统正常工作时序图如图2 16所示。带有绿闪的红绿灯梯形图如图2-17所示，可看出该程序综合了基本逻辑接点法和S/R指令法。从图2-14和图2-15示出的顺序功能图可以看出，所有的红黄绿灯的变换都是有固定的时间的。所以在图2-17示出的梯形图的第一和第二网络行，采用T1和T2两个计时器，组成了一个脉宽、占空比、频率/周期均可调的脉冲发生器（该脉冲发生器可用在上述全部编程方法中），用它分配前后45s的时序控制。T3和T4、T5和T6也是相同的原理，只是缩短周期而已。绿闪信号闪烁取自T9、T11的脉冲发生器，考虑到转向绿灯亮10s+绿灯亮30s+绿闪3s+黄灯亮2s=45s，由它配合完成绿闪的控制和黄灯的点亮。因此，如果是不带绿闪的交通红绿灯的PLC编程是十分容易的。    交通信号红绿灯PLC控制的编程，总的来说不是特别困难，但编程方法繁多，编程的随意性很强，有的方法编制的程序很长并难以理解。实验证明上述程序短小精练、运行可靠。

    图2-17    实现主干道信号灯控制的梯形图