基于PLC的十字路口交通燈設計

夏文明

摘 要：PLC在工業現場中的應用日益廣泛，而十字路口交通燈中隱含的流程思想在自動控制的很多領域都有應用，本文以FX2N-48MR為主控單元，用順序控制設計法對十字路口交通燈系統進行了設計，以期為順序控制設計法在工業現場中的應用開拓思路。

關鍵詞：PLC 十字路口交通燈 順序控制設計法

中圖分類號：TP183 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0018-01

1 設計要求

該控制系統的輸入信號只有一個，也就是啟動開關，當該輸入信號接通時，控制系統開始運行，且先南北方向紅燈常亮，東西方向綠燈常亮。當輸入信號斷開時，該控制系統立刻停止運行；南北方向紅燈常亮20 s，在南北方向紅燈常亮的同時，東西方向綠燈也常亮，并維持15 s；到15 s時，東西方向綠燈閃爍3s，然后東西方向黃燈長亮2 s，2 s后，東西方向黃燈熄滅，東西方向紅燈長亮20 s，同時，南北方向紅燈熄滅，綠燈長亮15 s，然后閃爍3 s，接著南北方向黃燈長亮2 s，如此往復。該過程可由圖1表示。

2 硬件設計

根據設計要求，該PLC控制系統需要一個撥動開關，十二盞燈，但南北走向和東西走向的亮滅規律是一樣的，因此該系統需要占用一個PLC輸入端口，六個輸出端口，由于輸入輸出點數在256點以下，選用小型可編程控制器即可，本文選擇了手頭配備的FX2N-48MR。該控制系統的硬件電路圖如圖2所示，該系統的端口分配表如表1所示。

3 軟件設計

軟件設計是該系統的中心工作，從設計要求可以看出該系統啟動信號接通以后通過定時器控制各個方向紅綠黃燈的亮滅，并且中間沒有需要選擇的環節，因此該控制系統是一個單序列結構，根據編程經驗，單序列結構用順序控制設計法簡單實用，編程思路清晰，容易調試和修改，可讀性也很強，是一種較為通用的設計方法[1，2]。

用順序控制設計法首先要畫順序功能圖。根據設計要求，可知該流水燈系統可分為六步，每一步的動作有兩盞燈需要點亮，并計時點亮的時間，計時時間到下一步激活，因此各步的轉換條件是計亮燈時間的定時器T，最后一步結束后又將第一步激活，完成一次循環，根據該思路，可得出改系統的順序功能如圖3所示。

根據該順序功能圖便能方便的寫出該控制系統的梯形圖。第一步的啟動條件有兩個，分別是X0接通，或者M8處于活動狀態，并且T7定時時間到，這兩個條件只要有一個成立都能讓M1處于活動狀態。其他步只要前級步是活動步并且轉換條件成立就可以激活后級步了，根據該思路，可由“起保停”電路的轉換規律得出該控制系統的梯形圖，具體的梯形圖本文不贅述。需要注意的是從順序功能圖上看，步M0和步M1表面上看輸出沒有發生變化，應當合成一步，其實步M0中的Y0是常亮，而步M1中的Y0是閃亮，因此必須分開列出，但是用起保停電路編寫梯形圖時，為避免雙線圈輸出，需要再增設兩個輔助繼電器，同理步M3和步M4也需要增設兩個輔助繼電器。

4 結語

本文用順序控制設計法對十字路口交通燈控制系統進行了設計，該系統雖然不復雜，卻是運用順序控制設計法的典型案例，希望通過本案例的分析，能為相關工業現場的設計開拓思路。

參考文獻

[1] 孫振強.可編程控制器原理及應用教程[M].北京：清華大學出版社，2008.

[2] 郁漢琪.可編程控制器原理及應用[M].北京：中國電力出版社，2004.