十字路口交通灯的控制
2017-07-30  来源:网络或本站原创

一、问题的提出

十字路口车辆穿梳,行人熙攘,车行车道,人行人道,有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢?靠的是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多,本子模块介绍利用步进梯形指令单流程编程实现的控制系统。

交通灯的控制要求如下:

(一)、控制开关

信号灯受启动及停止按钮的控制,当按动启动按钮时,信号灯系统开始工作,并周而复始地循环工作,当按动停止按钮时,系统将停止在初始壮态,即南北红灯亮,禁止通行;东西绿灯亮,允许通行。

(二)、控制要求

1 、北红灯亮维持 30 秒,在南北红灯亮的同时,东西绿灯也亮,并维持 25 秒,到 25 秒时,东西方向绿灯闪,闪亮 3 秒后,绿灯灭。在东西绿灯熄灭的同时,东西黄灯亮,并维持 2 秒,到 2 秒时,东西黄灯灭,东西红灯亮。同时,南北红灯熄灭,南北绿灯亮。

2 、西红灯亮维持 30 秒。南北绿灯亮维持 25 秒,然后闪亮 3 秒,再熄灭。同时南北方向黄灯亮,并维持 2 秒后熄灭,这时南北红灯亮,东西绿灯亮。

接下去周而复始,直到停止按钮被按下为止。

信号灯动作系统可用图 1 状态图表示。

1 交通指挥信号灯状态图

二、硬件及接线

根据上述要求可见,系统所需红、绿、黄各 4 只信号灯,本案由两个信号灯箱实现;系统需要启动和停止两个按钮,由按钮箱实现。

可编程控制器的输入 / 输出端子分配及硬件连接分别由表 1 及图 2 所示。其中 SA 开关代表可编程控制器自身的运行开关。

2 PLC输入/输出接线图

 

1 端子分配表

序号

端口

连接器件

1

X 0

启动按扭 SB 1

2

X 1

停止按扭 SB 2

3

Y 0

东西绿灯

4

Y 1

东西黄灯

5

Y 2

东西红灯

6

Y 4

南北绿灯

7

Y 5

南北红灯

8

Y 6

南北红灯

 

三、交通信号灯的软件设计

在本子模块中,我们采用步进梯形指令单流程编程实现,其状态转移图如图 3所示。由图可知,我们把东西和南北方向信号灯的动作视为一个顺序动作,每一个时序同时有两个输出,一个输出控制东西方向的信号灯,另一个输出控制南北方向的信号灯。

状态转移图对应的步进梯形图如图 4所示,现简单分析一下工作原理。当启动按钮SB1按下时,X0接通,S01,系统进入S0状态,驱动Y6Y0,使南北红灯及东西绿灯同时亮,Y0接通,状态转移条件满足,系统将转移到S20状态,在S20状态下,Y6Y0仍被驱动,即南北方向的红灯及东西方向的绿灯继续亮,同时驱动定时器T0,定时器的设定时间为25秒,25秒后,状态转移到S21,在S21状态下,Y6继续保持,但Y0受控于M1,而M1是由两个定时器T6T7控制,T6T7组成一个1秒的震荡器,即东西方向的绿灯闪亮。在本状态下,同时也驱动定时器T1,定时时间为3秒,3秒时间到,状态转移到S22,在S22状态下,Y6仍然被驱动,南北方向红灯继续亮,同时驱动T2Y1,东西方向的绿灯灭,Y1口驱动的是东西方向的黄灯,故东西方向的黄灯亮,绿灯停。T2的定时时间为2秒,2秒时间到,状态转移到S23,在S23状态下,同时驱动Y2Y4T3,东西方向的红蛋亮,南北方向的绿灯亮,T3的定时时间为25秒,25秒时间到,状态转移到S24。在S24状态下,驱动Y2T4,东西方向的红灯继续亮,而南北方向的绿灯驱动口Y4受控于M1M1是震荡周期为1秒的震荡器,故南北方向的绿灯闪亮。T4的定时时间是3秒,3秒后,状态转移到S25。在S25状态下,同时驱动Y2Y5T5,即东西方向的红灯、南北的黄灯亮,T5定时器的定时时间为2秒,2秒时间到,定时器的定时时间到,T5的触点接通,状态又重新转移到S0。即南北方向的红灯、东西方向的绿灯亮,系统将重复上述的动作顺序,周而复始的继续工作。当停止按钮SB2被按下时,软继电器M0接通,其常闭触点M0断开,系统执行一周后,将停留在S0状态,及保持南北方向的红灯、东西方向的绿灯亮。

 

3 信号灯状态转移图

 

4 信号灯步进梯形图