关键词：十字路口   信号灯   PLC

Abstract: With the development of society and the improvement of people's living standards, more and more vehicles on the road, but the road facilities have not improved accordingly, resulting in urban traffic congestion problems. In order to solve this problem, this paper presents a new traffic light control system with FX2N-128MT-001 PLC as the basic control core. And introduced the basic requirements of the signal, control system design and hardware wiring diagram design.

Key words: Crossroads   Signal lights   PLC

【中图分类号】U665.16【文献标识码】B 文章编号1606-5123（2017）06-0000-00

基金项目

山东省自然科学基金资助项目（ZR2012AM011）

1 引言

   交通问题是现代社会发展的一个重要表现，同时也是社会发展的重要依托。本文通过深入研究PLC的硬件结构与工作方式，成功地将PLC与十字路口交通信号灯联系起来，初步解决了交通拥堵问题。系统地设计了基于PLC的十字路口交通信号灯控制系统，并对包括具体信号灯配置、硬件与软件的设计在内的控制环节进行了深刻研究，为以后交通信号灯的发展奠定了重要的基础。

2 系统分析

2.1 交通信号系统架构

十字路口交通信号灯由东、西、南、北方向主干道直行“红绿黄”灯和左转“红绿黄”灯，人行道红、绿灯和四个计数器以及手持式无线控制器组成，参见图1所示。

图1 交通灯分布

2.2 自动化信号控制要求

    交通信号灯控制系统的要求是能够实现“正常循环运行”和“无线手动强通控制”两种控制方式。

    （1）正常循环运行：经多次实际考察，现以南北、东西向灯均以120s为一个循环周期。具体控制要求如下：

（2）按下启动按钮后，交通信号灯系统开始工作。先亮南北方向绿灯和东西方向的红灯，再亮东西方向绿灯和南北方向红灯，然后再亮南北方向绿灯和东西方向的红灯，如此一直循环运行。

（3）南北向主干道直行绿灯先亮35s，再亮直行黄灯5s，然后是直行红灯亮80s；同时南北向左转红灯先亮40s，其次左转绿灯亮15s，然后是左转黄灯亮5s。

（4）东西主干道直行红灯先亮60s，其次是直行绿灯亮35s，最后是直行黄灯亮5s；同时东西向左转红灯亮100s,其次是左转绿灯亮15s，最后是左转黄灯亮5s后转至左转红灯，依次循环。

（5）南北向和东西向人行道均设有红灯、黄灯、绿灯。人行道上的红、黄、绿灯与同方向主干道上的直行红、黄、绿灯运行方式相同。

2.3 无线手动强通控制

无线手动强通控制是为了适应警车、救护车等应急车所设计的，它可以实现对某一方向灯的开关控制，强通控制受无线遥控开关控制。无应急车时，按照正常循环时序控制。当有应急车来时，打开应急车强通开关，不管原先信号状态如何，一律强制让应急车来车方向的绿灯亮，直到应急车通过为止。当断开强通开关时，PLC即复位，以正常时序进行控制。

3 PLC信号灯控制系统设计

3.1 PLC程控工作时序图

   （1）南北方向。对于该方向，信号灯配置为左转红黄绿灯和直行红黄绿灯以及人行道红绿灯各两组。直行红黄绿灯控制直行车辆，同时左转红黄绿灯控制左转车辆，两组信号灯状态相反，分别在不同时段放行直行以及左转的车辆。其信号灯工作时序如图2所示。

（2）东西方向。东西方向的信号灯工作与南北方向呈对称方式，行车与南北方向道路交替进行。

3.2 PLC I/O点分配

本文所选用的PLC为输入点：64，输出点：64，晶体管输出。其共有三部分组成：外部输入控制按钮、信号灯输出、数码管输出。

3.3 外部输入控制按钮

本文当中6个外部控制按钮的具体I/O端口分配方式如表3.1所示.

表1 外部输入控制按钮I/O端口分配

3.4 信号灯输出

PLC系统的信号灯输出量主要是由各个方向的红、黄、绿灯所构成的。对于各方向上某一行车方向的信号灯输出，本文共设置了三组信号灯，其中两组车辆信号灯，分为直行红、黄、绿灯和左转红、黄、绿灯，另外一组是人行道上的红绿灯。信号灯输出的I/O端口分配方式如表2所示。

表2  信号灯输出的I/O端口分配

3.5 数码管输出

本文中四个方向数码管共设置了四组，分别是南北方向和东西方向，每一方向各设两组，且每一方向的两组数码管显示示内容完全相同，所以其对应的输入端共用一个输入信号。对于某一组数码管，又分为了个位数字显示和十位显示。数码管输出的I/O端口分配如表3所示。

表3 数码管输出的I/O端口分配

3.6 硬件接线图的设计

（1）信号灯的PLC硬件接线图。信号灯的PLC硬件接线图较为简便，信号灯输出一端直接接PLC的输出端，另一端再并上一个24V的直流电源后接入PLC的接地端COM1。信号灯的PLC硬件接线图如图3所示。

（2）数码管的PLC硬件接线图。对于数码管的连线，南北向、东西向的两组数码管的各接头依次接在PLC输出端的Y020-Y056口上，另一端再并上一个24V的直流电源后接入PLC的接地端COM1，连线图如图4所示。

4 结束语

   十字路口交通信号灯是城市交通控制中重要的一环，信号灯合理化运行是车辆高效出行的重要保证。本文针对信号灯的基本要求、控制系统设计及硬件接线图的设计做了详细的叙述，为以后信号灯的设计提供了理论基础，提高了经济效益，缓解了交通拥堵现状，方便了人们的生活。

参考文献

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作者简介

刘西洋 （1994-）女 研究生  研究方向：先进设计与制造技术方向