智能交通灯PLC控制实验装置研制

引言

本文研究开发出一种基于PLC的交通信号灯智能控制实验装置。该装置不仅具备了一些常规的控制功能，如南北、东西红黄绿灯循环启动;倒计时显示时间;手动调节红绿灯亮的时间;紧急情况下的红绿灯控制等，还能够根据主次干道车流量的大小自动调节红绿灯亮的时间;能够根据时间段调节红绿灯点亮的时间等。另外本文采用了一种易于实现的基于车流比的周期自动切换方法，使得在调节红绿灯时间长度时无需进行复杂计算，从而简化了PLC的程序设计，设计的控制系统具有可靠性高、实时性好等特点。

1、系统设计思路

整个系统采用触摸屏作为上位机，PLC为主要控制核心，光电开关与声音传感器为车辆检测元器件，红绿灯和数码管为主要控制对象，总体设计思路如图1所示。系统在智能工作模式下，能够根据交通灯的每个工作周期内道路的车流量，计算得到下一周期交通灯工作的最优时间值，以此为依据，通过PLC控制方式自动调节红绿灯亮的时间，并能够根据时间段调节红绿灯亮的时间。当特种车辆（如救护车、消防车）到来时，还能够自动启动急车强通通行模式。图中，触摸屏作为一种智能控制设备，可以实现远距离控制和系统状态显示，可以实现工作模式的切换，用于代替传统的按钮输入，同时可以实时监控交通灯的工作状态。

图1 交通灯控制系统结构图

2、系统元器件选型与硬件结构设计

本装置中上位机采用了eViewMT4300C触摸屏。eViewMT4300C触摸屏具有5．6“64KTFT彩色液晶显示屏，提供了320×240像素的分辨率，具有多种通讯端口。由于其界面良好、功能多样、控制灵活、编程方便、价格便宜等优点，在工业控制领域得到了广泛的应用。

在PLC选择方面，根据系统的控制要求，需要模式选择开关4个，东西和南北向车辆检测传感器4个，4个方向的声音传感器4个。由于南北向车辆检测传感器可以共用1个输入点，东西向车辆检测传感器可以共用1个输入点，4个方向的声音传感器可以共用1个输入点，因此本系统总共需要输入点7个。输出部分需要控制信号灯和倒计时时间显示，以及人行横道灯等，其中信号灯需要6个输出点，人行横道灯可以与信号灯共用输出点。由于只显示1位倒计时数据，4个方向的倒计时显示需要16个输出点，因此整个系统需要22个输出点。数码管采用常规的2HS228021型号数码管，用于倒计时显示1位时间。声音传感器采用声控开关代替。整个PLC控制系统硬件接线图如图2所示。

图2  PLC控制系统硬件接线图

3、系统软件设计

智能交通灯PLC控制实验装置的软件设计包括了2个部分：触摸屏组态软件设计和PLC控制程序设计。其中组态软件设计主要设计触摸屏的操作画面，便于实现人机交互。而PLC控制程序主要实现交通灯的循环显示功能与倒计时数码显示功能。