基于三菱PLC的城市主干車道按鈕式人行道交通燈控制系統設計

陳連勇

（江蘇省昆山第一中等專業學校，江蘇 蘇州215300）

0 引言

十字路口的紅綠燈是交通法規的無聲命令，是司機和行人的行為準則。國內大多數城市采用“自動”紅綠交通燈，它具有固定“紅燈—綠燈”轉換間隔，并自動切換。這種設計對于主干車流量多而人流量相對很少的路段會浪費道路有效應用時間，因此針對這種情況采用按鈕式而非自動控制的紅綠交通燈顯得更加合理高效。

可編程控制器PLC是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。與傳統繼電器控制相比較，PLC具有可靠性高、操作方便、體積小等特點，能有效增強城市道路交通控制能力。本文針對主干車道車流量多人流量相對很少的實際控制要求，運用三菱PLC技術中的并行序列順序功能設計方案加以解決。

1 交通燈的控制要求

1．1 控制要求

交通燈示意圖如圖1所示，在正常情況下，主干車道上汽車通行，即主干車道Y3綠燈亮，而人行道禁止通行，即Y5紅燈亮；當有行人想要通過馬路時，就按按鈕。當按下按鈕X0（或X1）之后，主干車道交通燈將從綠燈亮5s，后綠燈閃爍3s，再黃燈亮3s，最后紅燈亮20s，當主干車道紅燈亮時，人行道從紅燈亮轉為綠燈亮，15s后，人行道綠燈開始閃爍，閃爍5s后轉入主干道綠燈亮，人行道紅燈亮。

圖1 按鈕式人行道交通燈示意圖

1．2 控制時序

交通燈工作時序如圖2所示，輸出上，在主干車道有紅、黃、綠3種顏色燈，在人行道有紅、綠2種顏色的燈。輸入上，在人行道兩邊各有一個按鈕。

圖2 按鈕式人行道交通燈時序圖

2 交通燈硬件設計及外圍元器件

根據實際交通燈控制要求，交通燈I／O端口分配如表1所示，硬件設計如圖3所示，所用的元器件有：三菱FX2N－48MR系列PLC，人行道2個按鈕SB1、SB2，紅綠交通燈各4只、黃燈2只，輸入／輸出端口接線如圖3所示。

表1 I／O分配表

圖3 按鈕式人行道交通燈PLC接線圖

由圖3可見：人行道2個按鈕SB1和SB2分別接于輸入繼電器X0端口、X1端口。主干車道2個方向上紅燈接于輸出繼電器Y1端口，黃燈接于輸出繼電器Y2端口，綠燈接于輸出繼電器Y3端口，人行道上2個方向上的紅燈接于輸出繼電器Y5端口，綠燈接于輸出繼電器Y6端口。將輸出端口的COM1及COM2用導線相連，輸出端口為直流24V。如果信號燈功率較大，一個輸出繼電器不能帶動2只信號燈，可以采用一個輸出點驅動一只信號燈，也可以采用輸出繼電器先帶動中間繼電器，再由中間繼電器驅動信號燈。

3 交通燈軟件設計

采用PLC順序功能圖并行序列編程實現，應用并行分支結構，其順序功能圖如圖4所示。在按鈕式人行道上，主干車道與人行道的交通燈是并行工作的，主干道允許通行的同時，人行道是禁止通行的，反之亦然。主干車道交通燈一個工作周期分為4步，分別是綠燈亮、綠燈閃爍、黃燈亮、紅燈亮，用 M1～M4表示。人行道交通燈的一個工作周期分為3步，分別為綠燈亮、綠燈閃爍、紅燈亮，用M5～M7表示。再加上系統啟動由M8002開機脈沖自動進入初始步M0，一共由8步構成。各按鈕和定時器提供的信號是各步之間的轉換條件，用“啟—保—停”電路設計。

圖4 按鈕式人行道交通燈順序功能圖

4 結語

綜上所示，根據交通燈控制系統的實踐控制要求，采用三菱FX2N系列PLC并行順序功能圖的方法，本文重點闡述了整個系統硬件設計及軟件設計的過程。經過仿真調試、實踐操作的結果表明，整個系統設計方案合理可靠，達到預期設定的目標，效果良好。

［1］李生明，楊紅．利用PLC實現十字路口交通燈的控制［J］．長江工程職業技術學院學報，2007（3）

［2］張還．三菱FX系列PLC設計與開發——原理、應用與實訓［M］．北京：機械工業出版社，2009

［3］姜治臻．PLC項目實訓——FX2N系列［M］．北京：高等教育出版社，2008