智能交通燈PLC控制實(shí)驗(yàn)裝置研制

引言

本文研究開發(fā)出一種基于PLC的交通信號(hào)燈智能控制實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置不僅具備了一些常規(guī)的控制功能，如南北、東西紅黃綠燈循環(huán)啟動(dòng);倒計(jì)時(shí)顯示時(shí)間;手動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈亮的時(shí)間;緊急情況下的紅綠燈控制等，還能夠根據(jù)主次干道車流量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈亮的時(shí)間;能夠根據(jù)時(shí)間段調(diào)節(jié)紅綠燈點(diǎn)亮的時(shí)間等。另外本文采用了一種易于實(shí)現(xiàn)的基于車流比的周期自動(dòng)切換方法，使得在調(diào)節(jié)紅綠燈時(shí)間長(zhǎng)度時(shí)無需進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算，從而簡(jiǎn)化了PLC的程序設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有可靠性高、實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)。

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

整個(gè)系統(tǒng)采用觸摸屏作為上位機(jī)，PLC為主要控制核心，光電開關(guān)與聲音傳感器為車輛檢測(cè)元器件，紅綠燈和數(shù)碼管為主要控制對(duì)象，總體設(shè)計(jì)思路如圖1所示。系統(tǒng)在智能工作模式下，能夠根據(jù)交通燈的每個(gè)工作周期內(nèi)道路的車流量，計(jì)算得到下一周期交通燈工作的最優(yōu)時(shí)間值，以此為依據(jù)，通過PLC控制方式自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈亮的時(shí)間，并能夠根據(jù)時(shí)間段調(diào)節(jié)紅綠燈亮的時(shí)間。當(dāng)特種車輛（如救護(hù)車、消防車）到來時(shí)，還能夠自動(dòng)啟動(dòng)急車強(qiáng)通通行模式。圖中，觸摸屏作為一種智能控制設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和系統(tǒng)狀態(tài)顯示，可以實(shí)現(xiàn)工作模式的切換，用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的按鈕輸入，同時(shí)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控交通燈的工作狀態(tài)。

圖1 交通燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2、系統(tǒng)元器件選型與硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本裝置中上位機(jī)采用了eViewMT4300C觸摸屏。eViewMT4300C觸摸屏具有5．6“64KTFT彩色液晶顯示屏，提供了320×240像素的分辨率，具有多種通訊端口。由于其界面良好、功能多樣、控制靈活、編程方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

在PLC選擇方面，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，需要模式選擇開關(guān)4個(gè)，東西和南北向車輛檢測(cè)傳感器4個(gè)，4個(gè)方向的聲音傳感器4個(gè)。由于南北向車輛檢測(cè)傳感器可以共用1個(gè)輸入點(diǎn)，東西向車輛檢測(cè)傳感器可以共用1個(gè)輸入點(diǎn)，4個(gè)方向的聲音傳感器可以共用1個(gè)輸入點(diǎn)，因此本系統(tǒng)總共需要輸入點(diǎn)7個(gè)。輸出部分需要控制信號(hào)燈和倒計(jì)時(shí)時(shí)間顯示，以及人行橫道燈等，其中信號(hào)燈需要6個(gè)輸出點(diǎn)，人行橫道燈可以與信號(hào)燈共用輸出點(diǎn)。由于只顯示1位倒計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)，4個(gè)方向的倒計(jì)時(shí)顯示需要16個(gè)輸出點(diǎn)，因此整個(gè)系統(tǒng)需要22個(gè)輸出點(diǎn)。數(shù)碼管采用常規(guī)的2HS228021型號(hào)數(shù)碼管，用于倒計(jì)時(shí)顯示1位時(shí)間。聲音傳感器采用聲控開關(guān)代替。整個(gè)PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖如圖2所示。

圖2 ?PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖

3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

智能交通燈PLC控制實(shí)驗(yàn)裝置的軟件設(shè)計(jì)包括了2個(gè)部分：觸摸屏組態(tài)軟件設(shè)計(jì)和PLC控制程序設(shè)計(jì)。其中組態(tài)軟件設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)觸摸屏的操作畫面，便于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。而PLC控制程序主要實(shí)現(xiàn)交通燈的循環(huán)顯示功能與倒計(jì)時(shí)數(shù)碼顯示功能。