交通信号灯控制

7.2.9　交通信号灯控制

1）概述

十字路口交通信号灯在日常生活中经常遇到，它用于维持城市道路十字路口的交通秩序，其控制可以通过PLC实现。

由于交通路口的形状和规模不一，所采用的信号灯的数量、控制要求不一，故控制的复杂程度不一，这里以十字路口的交通信号灯控制为例。在东、西、南、北四个方向都有红、黄、绿三种交通信号灯，按下启动按钮，东西、南北两侧信号灯周期性地工作。直至按下停止按钮，信号系统中止运行，所有信号灯熄灭。

图7.12为十字路口交通信号灯的一个简单示意图。图中的字母R、Y、G分别表示红灯、黄灯、绿灯。

2）控制要求

（1）信号灯由一个按钮控制启动，一个按钮控制停止。

（2）信号灯分为南北绿灯、南北黄灯、南北红灯、东西绿灯、东西黄灯、东西红灯及报警灯。

图7.12　十字路口交通信号灯示意图

（3）南北红灯亮，并维持25s。在南北红灯亮时，东西绿灯亮，维持20s后闪烁3s再熄灭；接着东西黄灯亮2s熄灭，然后东西红灯亮，南北绿灯亮。

（4）东西红灯亮，并维持30s。在东西红灯亮时，南北绿灯亮，维持25s后闪烁3s再熄灭；接着南北黄灯亮2s熄灭，然后南北红灯亮，东西绿灯亮。

两个方向的交通信号灯按以上方式周而复始工作。

根据控制要求，交通信号灯的时序状态示意图如图7.13所示。

图7.13　交通信号灯的时序状态示意图

3）设计提示

（1）由于每一方向的两组信号灯中，同种颜色的信号灯同时工作，为节省输出点数，可采用并联输出方法。

（2）绿灯闪烁控制可以采用振荡电路，也可采用PLC的特殊辅助继电器M8013。

（3）如果PLC输出点的容量不够，可在PLC输出端与信号灯间增设中间继电器或接触器。

（4）南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，如果同时亮，则应立即关闭信号灯系统，并发出报警信号。

其编程方法有许多种，控制流程如图7.14所示。

图7.14　交通信号灯控制流程图

①用基本逻辑指令。交通信号灯的控制程序可按照时间逻辑进行设计，用多个定时器实现控制。

②按单序列结构编程。如果把东西和南北方向信号灯的动作视为一个顺序动作过程，则其中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，这样就可以按单序列结构进行编程。

③按并行序列结构编程。东西方向和南北方向信号灯的动作过程也可以看成是两个独立的顺序动作过程，该顺序功能图具有两条状态转移支路，其结构为并行序列的分支与合并。

4）设计报告要求

（1）设计报告封面、目录、设计任务书。

（2）根据设计任务的要求，进行测点统计。

（3）选择PLC，进行PLC的I/O分配，完成系统组态或硬件配置。

（4）绘制PLC I/O接线图。

（5）根据控制时序状态设计梯形图控制程序并加以说明（用顺序功能方法时，还需有顺序功能图SFC）。

（6）给出语句表（指令助记符）程序。

（7）在PLC实验室上机模拟调试，检验设计功能。

（8）写出设计心得体会。

（9）列出参考文献。