基于MCGS组态软件的交通灯控制系统设计

城市道路车流量大，容易造成“堵车”现象。要想解决城市红绿灯处的“大堵车”现象，改善红绿灯处交通灯控制系统是很有必要的。本文对十字路口交通灯控制电路系统进行设计，详细介绍了交通灯的正常运行和急车强通运行情况，通过装有MCGS组态软件的计算机作为上位机监控，由西门子S7－200PLC作为下位机控制交通灯信号系统。

MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem，即监视与控制通用系统）是国内比较优秀的工控组态软件，该软件基于windows系统平台，能够采集现场设备的数据，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等各种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自动化领域有着广泛的使用。

1、控制系统要求

十字路口交通灯控制系统采用“红灯—黄灯—绿灯”固定的转换间隔自动切换，同时考虑到不同时刻车辆流通的特殊情况和消防车、警车及救护车的特殊通行，增加智能急车强通控制。

1．1、正常时序控制

当启动开关断开时，所有的信号灯全部熄灭。当启动开关接通时，信号灯先按照南北红灯亮9s，同时东西绿灯亮4s，4s后东西绿灯闪烁3s，3s后东西绿灯熄灭东西黄灯亮2s;随后东西方向与南北方向互相切换，东西红灯亮9s，同时南北绿灯亮4s，4s后南北绿灯闪烁3s，3s后南北绿灯熄灭南北黄灯亮2s，依次循环，工作时序如图1所示。

图1   交通灯正常工作时序

1．2、急车强通时序控制

当有急车来时，急车强通开关接通，中断原来的交通灯状态，使急车通行的方向绿灯亮，直至急车通过为止。急车一过，将急车强通开关断开，交通信号灯立刻转为急车通行方向上的绿灯闪烁3s，随后按照正常时序控制。如果南北和东西两个方向先后有急车驶来，急车强通信号先响应先来的一方，随后再响应另一方。

2、控制系统硬件设计

该系统采用西门子S7－200PLC，为了能达到较好的教学效果，采用红、绿、黄三种发光二极管模拟交通信号灯，七段数码显示器显示工作时间，根据系统的输入输出点数采用CPU226AC/DC型PLC，共有24输入点，16个输出点，系统I/O地址定义如表1所示。

表1  交通灯控制系统I/O分配表

由于东西和南北方向的信号灯显示时间一致，故采用信号灯并联，以节约PLC输出点数。考虑到发光二极管和七段数码管的耐压情况，采用在PLC的输出端串联2kΩ电阻限流，七段数码显示器使用SM4205共阴型数码显示器，相应的硬件接线图形如图2所示。

图2  PLC硬件接线图

3、PLC梯形图设计

常见的交通灯控制程序采用多个定时器设计，程序繁琐复杂。在此采用一个定时器，通过数据比较指令，把信号灯闪亮的时间顺序依次分段，并采用特殊存储器SM0．5实现东西绿灯和南北绿灯的闪烁。用SEG指令把时间译码送到七段数码管显示。用4个位存储器实现互锁和强通信号结束标志。程序简单，思路清晰，易于理解。梯形图程序如图3所示。

图3  交通灯PLC梯形图