0　引　言

   随着社会经济和城市交通的快速发展, 交通为保障城市交通有序、 安全、 快速运行的解决方案另一方面, 可编程序控制器(PLC)作为一种以微脑技术为核心的自动控制装置, 已被广泛应用于械制造、 冶金、 化工、 能源等各种行业本文中我基于罗克韦尔公司的M icroLogix 1500 系列的可编程序控制器讨论通过应用R sLogix 500 P ro Engli编程软件对可编程序控制器(PLC)进行编程, 从达到用数字量的输入输出实现对交通红绿灯的制。

   1　交通灯控制需求分析

   按照城市交通控制的需要, 本文主要讨论PLC 实现正常交通的时序和急车强通2 种控制式, 通过传感器与PLC 完成对交通异常状况的智判别及处理。

   1 . 1　正常时序控制

   系统受一个启动开关控制。 当开关启动时, 系开始工作; 当启动开关断开时, 所有信号灯熄灭。系统工作时, 先南北红灯亮, 同时东西绿灯亮。南北灯亮维持 25 s, 东西绿灯亮 20 s, 到 20 s 时, 东西绿灯闪亮, 绿灯闪亮周期1 s (亮0 . 5 s, 熄0 . 5 s)。绿灯闪亮 3 s 以后熄灭, 东西黄灯亮, 并维持 2 s。到 2 s时, 东西黄灯熄, 东西红灯亮, 同时南北红灯熄, 南北绿灯亮。东西红灯亮维持 30 s, 南北绿灯亮维持 25s。到 25 s 时, 南北绿灯闪亮 3 s 后熄灭, 南北黄灯亮, 并维持2 s。到2 s 时, 南北黄灯熄, 南北红灯亮,同时东西红灯熄, 东西绿灯亮, 开始第二周期的动作。以后周而复始的循环。正常时序控制流程如图1 所示。

   1 . 2　急车强通控制

   急车强通信号受急车强通开关控制。 无急车时信号灯按正常时序控制。 有急车来时, 将急车强通开关接通, 不管原来信号灯的状态如何, 一律强制让急车来车方向的绿灯亮, 使急车放行, 直至急车通过为止。急车一过, 将急车强通开关断开, 信号灯的状态立即转为急车来车方向的绿灯闪亮 3 次, 随后按正常时序控制。急车强通信号同一时间只能响应一路方向的急车, 若两个方向先后来急车, 则按先、 后次序依次响应; 若两个方向同时来急车, 则按东西, 南北向依次响应。

   1 . 3　交通异常状况判别及处理系统

   在十字交通路口常出现的一种交通异常状况现象是指正常的交通灯控制信号可能与实际的交通状况相违背。 比如, 在现实生活中的交通可能会出现东西方向的车辆过多发生堵塞, 而南北方向车辆却很稀少。这时正常的信号灯时序将会使交通状况更加恶化。这部分的处理方式是由传感器根据外界实际情况来进行对信号灯的控制。当任何一方向路段传感器检测到东西(或南北)方向有车辆在 50 s 没有移动, 而南北(或东西) 方向交通状况正常, 这时PLC 将自动启动交通状况异常处理方式, 强制东西方向(或南北方向)绿灯的点亮时间延长到 50 s, 直至在这一方向上的传感器不在返回对应信号(表明此路段的车辆排列长度小于200m )。时序流程图如图3 所示。

2　系统硬件设计

   罗克韦尔公司的M icroLogix 1500 可编程序控制器包括电源、 输入电路、 输出电路和处理器。控制器具备24 点 Iö O 和28 点 Iö O 组态功能。控制器由一个标准处理器 (17642 L SP) 和表 1 所示的其中一种基本单元组成。本系统采用的控制器由标准处理器(17642 L SP)和1764224BWA 基本单元组成。序数据 4 K, 可组态) , 通过连接袖珍型(Compact IöO ) 模块, 可扩展超过100 点 Iö O 及4 路模拟量电流ö 电压型输入(17642IF4) , 2 路模拟量电流ö 电压输出(17642 O F2) ; 处理器内置P I D 功能, 两路 20 kHz高速计数输入(输入 0～ 3 为HSC0, 输入 4～ 7 为HSC1) , 2 路 20 kHz 的高速计数输出(1764228BXB基座, 输出 2、 3) , 具有 PTO (脉冲列输出)或 PWM(脉宽调制)功能, 8 路脉冲触发式输入, 4 种事件中断; 另有可选的时间终端ST I, 允许事件预定触发;还提供了带插拔接口的数据存取仪选件, 可以监视和调节48 个整数数据及48 位 Iö O 的状态。通过连接器, 可接到DH485 或DeviceN et 网。

   由于我们所需要的传感器信号只要表征车辆在一定的位置上停留的时间长度, 所以传感器系统部分采用的是低成本的H I2TTAC 100 型压电式传感器。为每一车道距离十字路口200 m 远的地段安装2 条压电式传感器且 2 条传感器并列相距为 3m(可根据应用过程中的实际情况进行改动)。将传感器信号输出端用电缆与PLC 的模拟量接口相连接。此传感器在受外界压力为 100～ 40000 kg 时就会有模拟信号输出。称重精度为±10% 及> 95%的可信度。由于交通状况问题, 在十字路口的单方向上,有车辆停在距十字路口 200 m 埋有传感器的路段
上的时间超过一定的范围(程序中设定为 50 s)时,说明在这一方向上的车流量过大, 正常的信号灯控制将满足不了实际的需要。PLC 对信号灯的控制将自动改变为交通状况异常控制方式。

3　系统软件设计及实现

   根据控制任务要求, 按照控制功能流程图运用RSLogix 1500 P ro English 软件进行编程。 系统 Iö O分配如下:

   在设计中为了避免程序的混乱, 从一开始就使用了锁存指令和解锁指令。整个程序的设计充分体现了计时器在可编程控制器中的重要性, 整个程序共使用计时器指令(TON ) 24 个。 相对于其他的编程方法而言, 这套程序的计时器指令使用得较多, 但PLC 的响应速度及其指令执行速度远远可以满足交通系统实时性的要求, 而且从系统的安全性及其程序便于修改的角度来看, 这种编程方法是很好的。

   由于程序中各个阶段的信号是由不同的计时器来实现的, 所以操作人员可以方便地更改任意时段的计时时间, 而不必担心对程序其他部分的影响。 若从程序的简洁度考虑, 可以只用 8 个计时器来完成同样的功能, 但程序的可读性及可移植性都有所下降。以东西方向为例, 系统核心控制部分的梯形图程序实现如图4 所示。整个程序实现保证按下启动开关, 程序开始按正常时序控制运行; 当有急车信号, 允许急车强通; 当交通状况异常时, 基于传感器信号控制的PLC 进行智能判别和处理。图4 梯形图程序说明计时器 T 4: 7 为正常时序东西绿灯亮计时, 计时时间为20 s;计时器T 4: 8 为正常时序下东西绿灯的闪亮时长计时, 计时3 s;计时器T 4: 9 T 4: 10 为正常时序下东西绿灯的闪亮频率的计时, 亮0 . 5 s, 熄0 . 5 s, 闪亮周期计时,计时1 s;计时器T 4: 11 为正常时序下东西黄灯亮计时计时时间为2 s;计时器 T 4: 18 为东向西方向车辆在距十字路口200 m 处停止时间。记时器记时50 s;
计时器T 4: 22 东西方向车停时间达到 50 s 要求, 东西方向绿灯亮, 记时50 s。

   4　结束语

   我们针对交通灯的信号控制提出了基于罗克韦尔控制设备的解决方案, 并在系统设计的基础上进行了软件实现。 控制软件的编程思路简洁明了, 实现方式对外界设备操作的安全性以及控制系统要求的实时性都有较好的体现。