基于PLC的交通燈自動控制系統設計

　　摘要：隨著自動化控制技術和微電子技術的迅猛發展，PLC作為前沿的工業控制器，具有體積小、可靠性高、易操作、靈活性強、抗*力強等一系列優點，廣泛用于自動化控制領域。用內部編程取代繼電器邏輯控制電路中大量的中間繼電器和時間繼電器，簡化了控制路線，提高了系統控制的可靠性，這是PLCzui大的優點。借助于書序控制圖和梯形圖來編制用戶控制程序，實現自動控制系統順序控制，是PLC的主要功能之一。
　　
　　1、控制信號系統
　　
　　在車水馬龍的都市，當交通干道不便于挖掘地下通道或架設天橋的時候，為了穿越馬路行人的安全，需要在的人行橫道兩端設置人行道口的的紅綠燈。交通燈控制工藝：南北、東西向的十字路口，均設有紅、黃、綠三只信號燈。六只燈依一定的時序循環往復工作，圖1為交通信號燈時序圖。　　
　　控制交通信號燈的PLC可選用FX2N-32MR，從時序圖可以看出，該系統有一個輸入裝置和6個輸出裝置。表1為輸入裝置與輸出裝置與PLC的地址編號對應表。　　
　　交通信號燈的控制是一個典型的時序控制圖，其梯形圖設計關鍵是各燈（Y0~Y5）狀態變化的“時間點”表示出來、時間的計算用定時器實現，本例將用T0~T9共10個定時器；燈的閃爍次數要用計數器實現，本例將用兩個計數器，表是各定時器和計數器形成時間點的使用說明。
　　
　　2、順序控制的概率及方法
　　
　　PLC是電子技術、計算機技術與繼電邏輯自動控制系統相結合的產物，它以順序控制為主，回路調節為輔，能完成邏輯判斷、定時、記憶和算術運算等功能。PLC結構緊湊、體積小、操作方便、抗*力強、編程靈活簡單、工作安全可靠、能耗低等優點使其很快在工業自動化控制中占據主導地位，PLC外部接線簡單方便，通過預先編制的程序來實現自動控制。
　　
　　2.1系統梯形圖設計
　　
　　開關X0，選擇開關按下以后程序開始循環啟動，東西向綠1亮25s，南北向紅2亮30s；T0為綠1亮25s定時器，T0設定值K250，從X0接通起計時，計時時間到綠1斷開，T1計時；T1、T2為綠1閃動3次控制，T1、T2形成振蕩，T1通時綠1亮，C0計數；C0為東西向黃1亮2s起點，T2為C0計數信號，C0接通時黃1點亮；T3為黃1亮2s定時器，T3設定值K20，T3設定值K20，T3接通時為紅1、綠2點亮，紅2熄滅；T4為紅1亮30s定時器，T4設定值K300，T4接通時紅1熄滅，一循環周期結束。T5為綠2亮25s定時器，T5設定值K250，從T3接通起計時，計時時間到綠2斷開，T6計時；T6、T7為綠2閃動3次控制，T6、T7形成振蕩，T6通時綠2點亮，C1計數；C1為南北向黃2亮2s起點，T7為C1計數信號，C0接通時黃2點亮；T8為黃2亮2s定時器，T8設定值K20，T8接通時黃2熄滅，一循環周期結束。
　　
　　2.2順序控制法
　　
　　順序控制是按照生產工藝預先規定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據內部狀態和時間的順序，在生產過程中各個執行機構自動有秩序地進行操作。PLC的設計者們繼承了繼電器順序控制的思想，為順序控制程序的設計提供了大量通用的和的編程元件和指令，開發了供設計順序控制程序用的順序功能圖語言，使之成為當前PLC程序設計的主要方法。順序控制設計法又稱步進控制設計法，它是一種*的設計方法，很容易被初學者接受，有經驗的工程師也會提高設計的效率，程序的調試、修改和閱讀也很方便。
　　
　　圖2和圖3為交通信號燈的順序功能圖和步進梯形圖設計。　　
　　這兩個圖有以下特點：
　　
　　1）將復雜的任務或過程分解成若干個工序（狀態）。無論多么復雜的過程均能分化為小的工序，這非常有利于程序的結構化設計。
　　
　　2）相對于某一具體的工序來說，控制任務實現了簡化，給局部程序的編程帶來了方便。
　　
　　3）整體程序是局部程序的綜合，只要弄清各工序成立的條件、工序轉移的條件和轉移的方向，就可進行這類圖形的設計。
　　
　　4）狀態轉移流程圖可讀性強、容易理解，能清晰地反映工藝控制全過程。
　　
　　狀態轉移圖是狀態編程法的重要工具。狀態編程的一般思想為：將一個復雜的控制過程分解為若干個工作狀態，弄清各狀態的工作內容（狀態的功能、轉移條件和轉移方向），根據總的控制順序要求，將各獨立狀態起來，形成狀態轉移圖，進行繪制梯形圖程序，寫出語句表。
　　
　　2.3經驗梯形圖設計法
　　
　　下面將經驗設計法和順序控制設計法進行適當比較，以便設計時選用。采用經驗設計法設計梯形圖時，不可能找出一種簡單通用的設計方法。
　　
　　順序控制設計法將整個程序分成了控制程序和輸出程序兩個部分。由于步是根據輸出Y的狀態劃分的，所以M和Y之間具有很簡單的邏輯關系，輸出程序的設計極為簡單。而代表步的輔助繼電器或狀態繼電器的控制程序，不管多么復雜，其設計方法都是相同的，并且很容易掌握。
　　
　　3、結論
　　
　　本文是一個比較典型的十字路口交通燈的梯形圖設計，zui為一種設計實踐，主要是為PLC在交通控制系統中提出一種設計理論，為以后PLC在復雜的控制系統中提出一種可行的理論方案。在實際應用中，采用PLC控制城市交通信號燈，能根據不同路況要求，隨時修改控制程序，以改變各信號燈的工作時間和工作狀況。與繼電器或邏輯電路控制系統相比，PLC控制系統具有更高的可靠性、靈活性和經濟實用性。