PLC技術的軌道交通信號燈自動化控制系統研究

馬鈺蒙

摘 要：本文主要簡單介紹了基于PLC技術的軌道交通信號燈自動化控制系統結構設計，加強對相關軟件控制的研究，并通過科學的實驗驗證分析，來探討基于PLC技術軌道交通信號燈自動化控制系統的可行性，充分發揮現代科學技術的作用，加強軌道交通信號燈管理，轉變傳統的控制模式，逐步實現軌道交通信號燈的自動化控制，以提高其智能化水平，緩解軌道交通擁堵狀況，推動軌道交通的可持續發展。

關鍵詞：PLC技術;軌道交通;信號燈;自動化控制;系統

近年來，全球經濟一體化形勢下，我國一直致力于城市現代化建設過程中，城市規模銳意擴大，居民的生活水平得到大大提升，其所參加的文娛活動也更加豐富，城市交通壓力日益增大。就目前而言，雖然城市經濟取得了較好的發展，但是城市建設工作中也面臨著諸多挑戰和困難，如交通擁堵問題、環境污染問題等，需根據實際情況來制定相應的方案予以解決。其中，軌道交通擁堵是當前急需處理的問題之一，受到人們的廣泛關注。為有效緩解軌道交通擁堵狀況，應當轉變傳統的軌道交通信號燈控制方式，有效應用PLC技術，構建完善的軌道交通信號燈自動化控制系統，提升軌道交通信號燈控制的智能化水平，取得較好的控制成效。

1基于PLC技術的軌道交通信號燈自動化控制系統設計

1.1PLC技術相關內容

基于PLC技術的軌道交通信號燈自動化控制系統，涵蓋了邏輯運算功能、計時功能、計數功能和順序控制功能。這是因為PLC本身就是一種集多功能于一體的自動化控制系統，其最初是為了替代傳統的控制設備，充分發揮自動化技術，淘汰落后的控制設備。PLC也被稱之為可編程邏輯控制器，現如今已經被廣泛應用于各個控制系統中，是先進的處理技術。應用PLC技術來建立健全的軌道交通信號燈自動化控制系統，需要利用微處理器，確保計算機的正常運行，實施自動化管理，應用通訊技術，主要由三個模塊組成：一是時間外部設置模塊，其位于設置層。作用在于將東西南北各方向的綠燈相連時段，利用輸入端來設定不同防偽綠燈通行的間隔時間，一般在零秒至九十九秒范圍內;二是時間顯示模塊，其位于顯示層。其作用在于顯示各方位信號燈的倒計時，對接顯示時需和信號燈控制部分;三是信號燈控制模塊，其位于控制層。其作用在于標記好不同方位信號燈的順序，時序包含兩個輸出，一個是東西方位信號燈輸出，另一個是南北方位的信號燈輸出。

1.2選擇適宜的PLC機型

為保障基于PLC技術的軌道交通信號燈自動化控制系統的正常運行，需要選擇適宜的PLC機型。就目前而言，使用最多的可編程控制器是西門子S7-200系列PLC機型，其特點在于采用的是雙向光輻合字輸入電路，具備數字輸出功能，可使用單項光輻合輸入電路，具有較好的計數功能，采用PPI、MPI通信協議。而且這類PLC控制器具有較好的擴展性，具有豐富的軟件數據，指令多，功能強大。

1.3硬件連接

基于PLC技術的軌道交通信號燈自動化控制系統，能夠把握控制目標的驅動要求，并且可通過對這些要求進行分析，來實施相應的操作，明確輸入、輸出量。PLC中的I/O點在價格方面偏高，需要對其進行確定，滿足標準要求，應當注意的是PLC輸入輸出點最小，但得有一定的余量，可利用適宜型號的PLC機型來有效管控交通信號燈，盡量避免機器作業，加強上位機控制，利用計算機運行，來開展實時監控工作。為實現有效的上位機通信效果，需要將COM端口與PLC、MPI相連接，220V電源予以支持，，可利用程序來輸出點狀態處理信號，充分應用繼電器。

2軌道交通信號燈自動化控制系統的軟件控制研究

在應用基于PLC技術的軌道交通信號燈自動化控制系統時，需要利用Winccflexible軟件，來實施畫面組態功能，以加強對交通信號燈人行道按鈕各方位的管控，利用觸摸屏組態來完成開關開啟、轉換工序。PLC程序的運行，能夠有效把控交通信號燈的畫面，可將畫面中的圖形對象，與PLC編程元件相聯系。如圖1所示：

通過圖1可發現交通信號燈自動化控制系統中，一個周期內涵蓋了八個相位，這八個相位需要根據軌道交通的實際情況來進行相應的調整，相互轉換，執行操作。一般情況下，相位一、相位二、相位三、相位四的執行狀態順序轉移，是控制的中心操作，但如若具備相位五、相位六、相位七、相位八轉化條件，則可以利用PLC技術，來進行分支和積聚技術的轉換操作。位有效控制多個相位信號，應當保障控制系統的平穩性，將系統控制按照相位來進行劃分，一類位主相位，另一類則為輔相位，以提供更多的選擇性，使相位的轉換更加合理和科學。

為充分發揮軌道交通信號燈自動化控制系統作用，應當立足于整體，具備大局觀，堅持統籌管理思想，實施全劇操控。在PLC驅動的第一個周期中，清零輸出和計數器，將其恢復到初始值，記錄PLC的實時時間 ，如果實時時間范圍在五至二十二之間，那么在早上五點至夜間十點的時候，可選擇白天控制模式;夜間十一點至第二天早上五點的時間段，則可選擇夜間控制模式。運行一周之后，可進行對比判別。在實施白天控制模式的時候，需要檢測車輛的行駛數量，做好計數工作，并開展高效的監控管理工作。一開始的時候，東西方為的左轉綠燈可設置為二十秒，結束后左轉綠燈閃爍兩秒，左轉車輛在綠燈閃爍期間不可通行，閃爍之后左轉黃燈亮，三秒后黃燈滅。與此同時，東西方為的直行綠燈亮三十秒，結束后可適當延時，延時的秒數要根據軌道交通車流量的實際情況。如若東西方位的車流量最大值減去南北方位車流滯留量最大值，高于結定值，并且不超過八，那么可進行延時但不可超出最大限度;如若未達到上述條件，則可使東西直行綠燈閃爍兩秒，兩秒后該方位的黃燈亮，時間為三秒。南北方位的信號燈控制與東西方為信號燈控制相似。在實施夜間控制模式的時候，則應當將車到信號轉換為黃燈，以起到提醒的作用，可關閉車輛計數功能，節約電量。

3軌道交通信號燈自動化控制系統的實驗驗證分析

為提高基于PLC技術的軌道交通信號燈自動化控制系統設計水平，使之更具合理性和科學性，應當做好實驗驗證分析工作，可從以下幾個方面著手：一是要設置信號燈屬性。主要分為紅燈和綠燈，兩種燈色的數量均為九十，光的強度都不可小于四百坎德拉，紅燈波長應當控制在六百二十五米左右，正負不可超出五米;綠燈波長則要控制在五百左右，正負不可超出兩米。紅燈的額定功率不可超過八瓦;綠燈的額定功率不可超過九瓦[5]。其工作溫度應當控制在零下四十攝氏度至八十攝氏度之間，外殼材料選擇PC材料，可根據實際情況來確定外形尺寸和包裝尺寸。二是通過科學的實驗證明，可發現，當交通信號燈的周期延長時，交通信號燈的延誤次數便會下降，應用PLC技術后的軌道交通信號燈延誤率非常低，僅在0.1至0.3之間，有著較好的控制效果。

4結束語

總體來說，應當重視對軌道交通信號燈自動化控制系統的研究，充分發揮PLC技術的作用，提高自動化控制水平，實現智能化管控。

參考文獻：

[1]趙振.城市軌道交通信號控制系統研究[J].建筑工程技術與設計，2018：2173.

[2]肖楠.城市軌道交通信號控制系統研究[J].中國新通信，2018：81.

[3]張華.基于HMI和PLC的多功能交通信號燈自動控制系統設計研究[J].電子設計工程，2018：118-122.

[4]聶秀珍，林斌.基于PLC自動化控制系統的通信技術研究[J].信息技術與信息化，2018：123-125.

[5]王燃.PLC自動化控制系統下的通信技術應用研究[J].環球市場，2019：396.

（鄭州工商學院，河南 鄭州 450000）