智慧路口交通燈控制系統(tǒng)怎樣設(shè)計比較合理
汽車數(shù)量越來越多,而現(xiàn)在的紅綠燈處的交通燈模式采用的是定時控制,由于車流量是隨時變化的,當(dāng)此時沒有車通過,而相對的車要等到此方向的綠燈結(jié)束顯示紅燈才能通過,在時間和空間方面的應(yīng)變性能較差,這樣不僅浪費了時間,還使得相對方向的車輛造成“堵車”現(xiàn)象。要想解決城市紅綠燈處的“大堵車”現(xiàn)象,改善原有的紅綠燈處交通燈控制系統(tǒng)是很有必要的。
城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機綜合管理系統(tǒng),它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。如何利用當(dāng)今計算機與自動控制技術(shù),有效地疏導(dǎo)交通,提高城鎮(zhèn)交通路口的通行能力,提高車輛速度,減少交通事故是值得我們研究的新課題。本文基于PLC設(shè)計了城鄉(xiāng)交通燈控制系統(tǒng),并就設(shè)計中的計算和實驗調(diào)試等問題來進行具體分析討論。
1、系統(tǒng)控制功能
(1)城市十字路口交通信號燈是在十字路口的東西南北各個方向裝設(shè)紅綠黃燈各一套??刂频娜蝿?wù)就是讓紅綠黃燈按照一定的時序輪流發(fā)亮。
(2)控制時序當(dāng)起動開關(guān)接通時,信號燈系統(tǒng)開始工作,且先南北紅燈亮,同時東西綠燈亮。當(dāng)起動開關(guān)斷開時,所有信號燈都熄滅;南北紅燈亮25s,在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮,并維持20s,到20s時,東西綠燈閃亮,3s后熄滅。在東西綠燈熄滅時,東西黃燈亮2s,2s后東西黃燈熄滅,東西紅燈亮,同時,南北紅燈熄滅,綠燈亮,東西紅燈亮30s。南北綠燈亮20s,然后閃3s后熄滅,同時南北黃燈亮,維持2s后熄滅,這時南北紅燈亮,東西綠燈亮。周而復(fù)始。
圖一 系統(tǒng)輸入輸出接線圖
2、硬件接線及I/O口分配
根據(jù)設(shè)計要求,采用西門子S7-200-224型PLC為控制器,起動按鈕SB1,紅黃綠燈東西南北各1只。輸入輸出接線如圖一所示。起動按鈕SB1接入輸入繼電器I0.0端,東西方向綠燈接入輸出繼電器Q0.3端,東西方向的黃燈接入輸出繼電器Q0.4端,東西方向的紅燈接入輸出繼電器Q0.5端,南北方向綠燈接入輸出繼電器Q0.0端,南北方向黃燈接入輸出繼電器Q0.1端,南北方向紅燈接入輸出繼電器Q0.2端,輸出端電源與輸出公共端1L相連。
3、系統(tǒng)梯形圖設(shè)計
為了設(shè)計思路清晰與便利,采用了順序控制法。順序控制就是指系統(tǒng)或生產(chǎn)設(shè)備在各輸入信號的作用下,內(nèi)部元件狀態(tài)按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的時間順序變化,使得各執(zhí)行機構(gòu)在生產(chǎn)過程中自動有序地進行操作。PLC順序控制設(shè)計法最基本的設(shè)計思路是將控制系統(tǒng)的一個完整的工作周期劃分為若干個順序相連的階段,這些階段稱為步(step)。然后用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的內(nèi)部編程元件,使其狀態(tài)按照一定的時間順序變化,最終輸出控制相應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)的動作步是根據(jù)輸入量狀態(tài)的變化來劃分的。在任何一步之內(nèi)各輸出量的狀態(tài)不變,但相鄰兩步輸出量總的狀態(tài)是不同的。步的這種劃分方法代表各步編程編程元件的狀態(tài)與各輸出量狀態(tài)之間有著極為簡單的邏輯關(guān)系。
結(jié)合本次設(shè)計要求,可以采用單流程編程法,也可以采用雙流程法。設(shè)計中采用雙流程法,應(yīng)用并聯(lián)分支結(jié)構(gòu),把東西和南北方向信號燈的動作分為兩個流程同時起動,分別運行各自的時序動作,相互之間的配合由統(tǒng)一的時鐘進行有機的配合,不會出現(xiàn)偏差,簡潔明了,思路清晰。
圖二 交通燈控制系統(tǒng)梯形圖
PLC上電時,系統(tǒng)處于初始狀態(tài)S0.0,同時產(chǎn)生一個1s的閃爍電路。SB1按下系統(tǒng)起動,S0.1與S0.5同時接通,東西南北方向同時工作,現(xiàn)僅以東西方向的動作分析其工作原理。東西綠燈開始工作,同時定時器T37開始定時20s,20s后第一工步復(fù)位,進行第二工步S0.2,東西綠燈閃爍工作,結(jié)合初始時的1s的閃爍電路,定時器T38定3s就做到了閃3下的目的。3s后第二工步復(fù)位,進行第三工步S0.3,東西黃燈工作,定時器T39定時2s,2s后第三工步復(fù)位,進入第四工步S0.4,東西紅燈開始工作。同時定時器T40開始定時,30s后返回到第一工步,如此循環(huán)下去。南北方向與東西方向相同,不再贅述。梯形圖如圖二所示。
4、結(jié)束語
交通燈的設(shè)計方法有多種實現(xiàn)方法,由于交通燈都是安裝在嘈雜的交通路口,工作的穩(wěn)定性、可靠性與抗干擾的能力要求均較高。傳統(tǒng)的設(shè)計方法總存在著缺陷,而PLC專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè)計的,在交通燈控制系統(tǒng)中有著較大的優(yōu)勢。而PLC的順序設(shè)計法是順序控制系統(tǒng)中一種先進的設(shè)計方法,不僅容易接受,提高設(shè)計效率,節(jié)省設(shè)計時間,而且程序的調(diào)試、修改和閱讀便利,縮短設(shè)計周期。本次設(shè)計的交通燈系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果符合要求,在現(xiàn)實中有一定的推廣價值。
來源:互聯(lián)網(wǎng)