三菱PLC在交通燈控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

王偉超

摘 要：現(xiàn)有交通燈控制系統(tǒng)在定時(shí)性方面具有較為突出的弊端，這種情況下，構(gòu)建基于PLC的交通路面信號(hào)燈控制系統(tǒng)就成為交通燈控制領(lǐng)域發(fā)展的新趨勢(shì)。本文以基于三菱PLC的交通路面信號(hào)燈控制系統(tǒng)為例，闡述了三菱PLC在交通燈控制系統(tǒng)中的應(yīng)用目標(biāo)。并對(duì)三菱PLC在交通燈控制系統(tǒng)中的運(yùn)用措施進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，以期為交通燈智能控制效率提升提供有效借鑒。

關(guān)鍵詞：三菱PLC;交通燈控制系統(tǒng);綠燈

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.123

0 前言

在社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中，PLC（可編程控制器）在工業(yè)環(huán)境中得到了有效的應(yīng)用。其可以通過(guò)可編程存儲(chǔ)器，執(zhí)行邏輯運(yùn)算指令，并將外部設(shè)備與工業(yè)控制系統(tǒng)有效連接，形成一個(gè)完整的控制體系。因此，為保證交通路面信號(hào)燈控制系統(tǒng)控制精度，對(duì)三菱PLC在交通燈控制系統(tǒng)中的運(yùn)用進(jìn)行適當(dāng)分析非常必要。

1 三菱PLC在交通燈控制系統(tǒng)中的應(yīng)用目標(biāo)

在基于三菱PLC的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要保證其中一個(gè)信號(hào)燈受啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制。且在啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通后，對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈立即開(kāi)始工作。隨后關(guān)聯(lián)其他信號(hào)燈往復(fù)運(yùn)行;而在啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，全部交通路面信號(hào)燈均需熄滅。以南北紅燈、東西綠燈為例，在南北紅燈持續(xù)三十秒時(shí)，東西綠燈開(kāi)始亮起，并持續(xù)二十五秒。在第二十五秒時(shí)東西綠燈熄滅，此時(shí)東西黃燈開(kāi)始亮起并持續(xù)五秒。到五秒后東西方向黃燈熄滅，東西方向紅燈亮起，且南北紅燈熄滅，綠燈亮起。此時(shí)東西紅燈亮起并維持三十秒，南北綠燈亮起并維持二十五秒。同時(shí)南北黃燈亮起并維持五秒后熄滅。

2 三菱PLC在交通燈控制系統(tǒng)中的應(yīng)用措施

2.1 基于三菱PLC的交通燈控制功能分析

基于三菱PLC的交通路面信號(hào)燈控制功能主要包括啟動(dòng)/停止功能、手動(dòng)/自動(dòng)模式選擇功能及車輛闖紅燈攝像啟動(dòng)功能。其中手動(dòng)/自動(dòng)模式選擇功能主要利用轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換。在按下啟動(dòng)按鈕后，可依據(jù)預(yù)先設(shè)置的交通路面信號(hào)燈循環(huán)運(yùn)行時(shí)序，進(jìn)行全部交通路面信號(hào)燈的自動(dòng)控制。手動(dòng)功能主要針對(duì)軍用車、消防車等特殊情況，手動(dòng)設(shè)置南北方向、東西方向強(qiáng)制通行手動(dòng)控制按鈕;而在車輛闖紅燈攝像啟動(dòng)功能模塊，主要針對(duì)南北方向或東西方向紅燈亮起時(shí)車輛預(yù)先啟動(dòng)情況，在系統(tǒng)終端自動(dòng)攝像，進(jìn)行闖紅燈車輛信息的記錄儲(chǔ)存。

2.2 基于三菱PLC的交通燈控制時(shí)序設(shè)置

交通路面信號(hào)燈可以劃分為主干道、人行道兩個(gè)模塊，主要包括東西方向黃燈、東西方向紅燈、東西方向綠燈及南北方向黃燈、南北方向紅燈、南北方向綠燈。從時(shí)間控制模塊進(jìn)行分析，在主干道中閃爍提醒時(shí)間周期及占空比可分別設(shè)置為2.0s、50.0%，閃爍頻率為3次;而在人行道中交通路面信號(hào)燈閃爍時(shí)間設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到人們行走速度較車輛行駛速度較慢，可適當(dāng)延長(zhǎng)閃爍提醒時(shí)間。即在閃爍提醒時(shí)間周期及占空比可分別設(shè)置為2.0s、50.0%的基礎(chǔ)上，設(shè)置閃爍頻率為10次。同時(shí)在四個(gè)右轉(zhuǎn)彎黃燈信號(hào)控制模塊，為保證啟動(dòng)交通路面信號(hào)燈控制系統(tǒng)后四個(gè)右轉(zhuǎn)彎黃燈始終閃爍，可允許車輛右轉(zhuǎn)彎。可設(shè)定右轉(zhuǎn)彎黃燈閃爍周期為22.0s，轉(zhuǎn)空比為50.0%[1]。

2.3 基于三菱PLC的急車強(qiáng)通情況分析

在交通路面信號(hào)燈手動(dòng)控制模式下，南北方向強(qiáng)制通行、東西方向強(qiáng)制通行均用于特殊情況。一方面，在啟動(dòng)南北方向強(qiáng)制通行按鈕后，主干道交通路面信號(hào)燈東西方向紅燈會(huì)亮起，同時(shí)主干道南北方向交通路面綠色信號(hào)燈亮起。且人行道交通路面東西方向紅燈、南北方向綠燈分別亮起。另一方面，在啟動(dòng)交通路面東西方向強(qiáng)制通行模塊后，交通路面主干道東西方向綠燈、交通路面南北方向紅燈會(huì)同時(shí)亮起。同一時(shí)期人行交通路面中東西方向、南北方向紅燈會(huì)同時(shí)亮起。

2.4 基于三菱PLC的交通路面信號(hào)燈控制程序編制及仿真調(diào)試

首先，依據(jù)交通路面信號(hào)燈功能及PLC I/O分配情況，主要采用日本三菱公司的FX2N-64MR PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)。

其次，在基于三菱PLC的程序編程期間，由于交通路面車流量為實(shí)時(shí)變化數(shù)值，固定數(shù)學(xué)模型構(gòu)建難度較大，因此，基于三菱PLC的交通路面信號(hào)燈控制程序設(shè)計(jì)人員可利用模擬數(shù)學(xué)理論，將監(jiān)測(cè)到的等待車輛數(shù)量設(shè)為M。假定每輛車所占平均長(zhǎng)度為五米，則在一百米距離內(nèi)車輛數(shù)量大多在十七輛以下。因此，可選擇M論域?yàn)椋簕1，3，5，7，9，11，13，15，17}。將其劃分為五個(gè)模糊子集，則主要為多，較多，中，較少，少幾個(gè)模塊。語(yǔ)言變量m賦值分別為：t1={5/0.3;40/0.8;45/1.0}，t2={30/0.2;5/0.3;40/0.8;45/1.0}...。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可設(shè)定交通路面車流量控制原則為：若M=mi，則T=ti。i=1，2，3...5。則模糊關(guān)系矩陣為Ri=[mi]*[ti]。將上述數(shù)據(jù)利用加權(quán)平均法模糊分析之后，可得到模糊控制精確值如表1：

在軟件控制模式確定后，為保證基于三菱PLC的交通路面信號(hào)燈控制系統(tǒng)性價(jià)比，可在FX2N-64MR PLC中利用同系列三菱Q64AD模塊。配合QJ71E71型以太網(wǎng)控制模塊，實(shí)現(xiàn)整體車流量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸。

最后，在基于三菱PLC的交通路面信號(hào)燈控制程序調(diào)試期間，技術(shù)人員可在KQ-700TDV型高頻超聲儀器平臺(tái)中進(jìn)行輸出信號(hào)仿真。并以傳感器鋪設(shè)深度、電子攝像機(jī)安裝位置兩個(gè)方面，將電子攝像機(jī)位置調(diào)整至可清晰攝取闖紅燈車輛位置。同時(shí)將傳感器鋪設(shè)在距離交通路面信號(hào)燈地面十厘米左右位置，保證基于三菱PLC的交通路面信號(hào)燈控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

3 總結(jié)

綜上所述，交通燈控制系統(tǒng)是一個(gè)循環(huán)不間斷運(yùn)行的系統(tǒng)，且交通路口車輛量具有隨機(jī)不確定特點(diǎn)。因此，為保證交通高峰階段車輛順暢通行，相關(guān)技術(shù)人員可以利用三菱PLC，進(jìn)行交通燈智能化遙控系統(tǒng)的設(shè)置。通過(guò)智能化交通燈控制系統(tǒng)在路口車輛控制中的應(yīng)用，可以科學(xué)調(diào)整綠燈持續(xù)時(shí)間，從而提高交通燈自動(dòng)控制精確度。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊斌.自動(dòng)交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2018（08）：108-110.