基于PLC的十字路口交通燈控制系統(tǒng)設計

石瑤 張光旭 張吻吻

摘 要：由于PLC具有可靠性較高、用法簡單、通用性強以及方便維護等優(yōu)點，因此，本文根據(jù)快速路十字路口車輛、行人通行的具體情況，利用西門子S7-200PLC設計了簡單實用的有行人過馬路請求的十字路交通燈控制系統(tǒng)，提高了路口車輛、行人的通行能力。

關鍵詞：PLC；交通燈；主車道；次車道

中圖分類號：TP273.5；TM923.5 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）08-0187-02

Abstract：Since the PLC has the advantages of high reliability，simple usage，strong versatility，convenient maintenance. In order to increase the capacity of vehicles and pedestrians at intersections，the main purpose of this paper is the use of Siemens S7-200 PLC to design a simple and practical traffic lights control system with pedestrian crossing request. The traffic capacity of vehicles and pedestrians at the intersection has been improved.

Keywords：PLC；traffic lights；main road；sub-road

0 引 言

目前，一般的十字路口采用行車道和人行道來固定通行的交通燈控制系統(tǒng)。隨著城市快速路的極速發(fā)展，這樣的系統(tǒng)不再適合應用在主車道為行車道、次車道為人行橫道和一些非機動車通行的十字馬路。本文根據(jù)實際需求，設計方案為只有在當次車道上有行人需要過馬路，并按下請求按鈕時，控制系統(tǒng)才會啟動，主車道交通燈亮紅燈，使次車道行人通過；當系統(tǒng)沒有接收到行人請求信號時，主車道始終亮綠燈，保證車輛快速通過十字路口，極大地提高了主車道快速路的通行率，又可方便行人通行。本文采用PLC來設計有行人過馬路請求的交通燈控制系統(tǒng)。

1 可編程邏輯控制器

PLC是現(xiàn)代工業(yè)中一種通用的數(shù)字運算自動控制裝置。隨著計算機技術、自動控制技術、信號處理技術的不斷發(fā)展，其體積不斷減小、功能越來越強、性能越來越可靠、對環(huán)境的適應性也不斷提高，廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的各個領域。

PLC的硬件結構類似于微型計算機。根據(jù)硬件結構的不同，我們可以把PLC分為一體式和模塊化兩種。當PLC正常工作運行時，CPU按照循環(huán)掃描的方式工作，采樣輸入端口的開關量和模擬量信息，執(zhí)行系統(tǒng)中的用戶控制程序，同時通過輸出端子輸出相應的狀態(tài)。

2 控制系統(tǒng)的整體設計

2.1 十字路口信號燈控制系統(tǒng)框圖

為便于分析，我們對系統(tǒng)模型進行簡化，如圖1所示。系統(tǒng)中的南、北主車道用于快速路中車輛靠右側行駛，行人在東、西次車道靠右側通行，在十字路口各個方向均有紅、黃、綠三色交通燈，同時在東西方向道路兩側均設置一個行人按鈕，根據(jù)實際的交通情況決定系統(tǒng)中交通燈的狀態(tài)。

該交通燈控制系統(tǒng)具備兩大功能：

（1）判斷次車道上是否有行人按下通行按鈕；

（2）根據(jù)具體情況，決定南北主車道和東西次車道交通燈的狀態(tài)。

如果東西方向沒有行人按下系統(tǒng)啟動按鈕，南北方向一直亮綠燈，車輛正常行駛，次車道一直亮紅燈，禁止行人通行；當有行人需要過馬路，按下系統(tǒng)啟動按鈕，行人才能按要求通過十字路口。在本文中，根據(jù)實際需求，選用西門子S7-200系列PLC作為主控制器。

利用帶鎖點動按鈕啟動整個系統(tǒng)初次上電或者重新啟動。當十字路口西側的兩個請求通行按鈕中的一個被按一下，系統(tǒng)立刻就會響應。同理，當十字路口東側的兩個請求按鈕任何一個被按一下，系統(tǒng)也會響應，若沒有按鈕按下，則系統(tǒng)不響應。

當東西方向次車道有人請求通過，并且得到PLC主機響應后，南、北方向主車道的信號燈過30s后，由綠燈變?yōu)辄S燈，再過3s后變?yōu)榧t燈，25s后再變?yōu)榫G燈，其后一直保持綠燈的狀態(tài)，直至下一次PLC主機響應；同時，東、西方向次車道上的信號燈35s后由紅燈變?yōu)榫G燈，20s后變?yōu)辄S燈，3s后重新變成紅燈，而后一直保持紅燈的狀態(tài)，直至下一次系統(tǒng)響應。

2.2 控制系統(tǒng)的輸入輸出地址分配

本文采用S7-200 PLC CPU226作為控制單元，根據(jù)控制要求，現(xiàn)對系統(tǒng)中PLC輸入輸出端子的地址作分配，如表1所示。

3 系統(tǒng)軟件設計

利用西門子S7-200 PLC設計有行人過馬路請求的交通燈控制系統(tǒng)的主流程圖，如圖2所示。

行人請求通行的子程序流程圖如圖3所示。

4 結 論

利用西門子S7-200 PLC設計的交通燈具有系統(tǒng)可靠性高、抗干擾能力強、設計靈活等優(yōu)勢，此系統(tǒng)能夠大大地提高快速公路主車道的通行效率，在一定程度上緩解了固定信號燈系統(tǒng)造成的快速路交通擁堵的現(xiàn)狀。

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作者簡介：石瑤（1990-），男，助教，碩士研究生。研究方向：自動化。