0　引　言

   隨著社會經(jīng)濟(jì)和城市交通的快速發(fā)展, 交通為保障城市交通有序、 安全、 快速運(yùn)行的解決方案另一方面, 可編程序控制器(PLC)作為一種以微腦技術(shù)為核心的自動控制裝置, 已被廣泛應(yīng)用于械制造、 冶金、 化工、 能源等各種行業(yè)本文中我基于羅克韋爾公司的M icroLogix 1500 系列的可編程序控制器討論通過應(yīng)用R sLogix 500 P ro Engli編程軟件對可編程序控制器(PLC)進(jìn)行編程, 從達(dá)到用數(shù)字量的輸入輸出實(shí)現(xiàn)對交通紅綠燈的制。

   1　交通燈控制需求分析

   按照城市交通控制的需要, 本文主要討論P(yáng)LC 實(shí)現(xiàn)正常交通的時(shí)序和急車強(qiáng)通2 種控制式, 通過傳感器與PLC 完成對交通異常狀況的智判別及處理。

   1 . 1　正常時(shí)序控制

   系統(tǒng)受一個(gè)啟動開關(guān)控制。 當(dāng)開關(guān)啟動時(shí), 系開始工作; 當(dāng)啟動開關(guān)斷開時(shí), 所有信號燈熄滅。系統(tǒng)工作時(shí), 先南北紅燈亮, 同時(shí)東西綠燈亮。南北燈亮維持 25 s, 東西綠燈亮 20 s, 到 20 s 時(shí), 東西綠燈閃亮, 綠燈閃亮周期1 s (亮0 . 5 s, 熄0 . 5 s)。綠燈閃亮 3 s 以后熄滅, 東西黃燈亮, 并維持 2 s。到 2 s時(shí), 東西黃燈熄, 東西紅燈亮, 同時(shí)南北紅燈熄, 南北綠燈亮。東西紅燈亮維持 30 s, 南北綠燈亮維持 25s。到 25 s 時(shí), 南北綠燈閃亮 3 s 后熄滅, 南北黃燈亮, 并維持2 s。到2 s 時(shí), 南北黃燈熄, 南北紅燈亮,同時(shí)東西紅燈熄, 東西綠燈亮, 開始第二周期的動作。以后周而復(fù)始的循環(huán)。正常時(shí)序控制流程如圖1 所示。

   1 . 2　急車強(qiáng)通控制

   急車強(qiáng)通信號受急車強(qiáng)通開關(guān)控制。 無急車時(shí)信號燈按正常時(shí)序控制。 有急車來時(shí), 將急車強(qiáng)通開關(guān)接通, 不管原來信號燈的狀態(tài)如何, 一律強(qiáng)制讓急車來車方向的綠燈亮, 使急車放行, 直至急車通過為止。急車一過, 將急車強(qiáng)通開關(guān)斷開, 信號燈的狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為急車來車方向的綠燈閃亮 3 次, 隨后按正常時(shí)序控制。急車強(qiáng)通信號同一時(shí)間只能響應(yīng)一路方向的急車, 若兩個(gè)方向先后來急車, 則按先、 后次序依次響應(yīng); 若兩個(gè)方向同時(shí)來急車, 則按東西, 南北向依次響應(yīng)。

   1 . 3　交通異常狀況判別及處理系統(tǒng)

   在十字交通路口常出現(xiàn)的一種交通異常狀況現(xiàn)象是指正常的交通燈控制信號可能與實(shí)際的交通狀況相違背。 比如, 在現(xiàn)實(shí)生活中的交通可能會出現(xiàn)東西方向的車輛過多發(fā)生堵塞, 而南北方向車輛卻很稀少。這時(shí)正常的信號燈時(shí)序?qū)菇煌顩r更加惡化。這部分的處理方式是由傳感器根據(jù)外界實(shí)際情況來進(jìn)行對信號燈的控制。當(dāng)任何一方向路段傳感器檢測到東西(或南北)方向有車輛在 50 s 沒有移動, 而南北(或東西) 方向交通狀況正常, 這時(shí)PLC 將自動啟動交通狀況異常處理方式, 強(qiáng)制東西方向(或南北方向)綠燈的點(diǎn)亮?xí)r間延長到 50 s, 直至在這一方向上的傳感器不在返回對應(yīng)信號(表明此路段的車輛排列長度小于200m )。時(shí)序流程圖如圖3 所示。

2　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

   羅克韋爾公司的M icroLogix 1500 可編程序控制器包括電源、 輸入電路、 輸出電路和處理器。控制器具備24 點(diǎn) I? O 和28 點(diǎn) I? O 組態(tài)功能。控制器由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)處理器 (17642 L SP) 和表 1 所示的其中一種基本單元組成。本系統(tǒng)采用的控制器由標(biāo)準(zhǔn)處理器(17642 L SP)和1764224BWA 基本單元組成。序數(shù)據(jù) 4 K, 可組態(tài)) , 通過連接袖珍型(Compact I?O ) 模塊, 可擴(kuò)展超過100 點(diǎn) I? O 及4 路模擬量電流? 電壓型輸入(17642IF4) , 2 路模擬量電流? 電壓輸出(17642 O F2) ; 處理器內(nèi)置P I D 功能, 兩路 20 kHz高速計(jì)數(shù)輸入(輸入 0～ 3 為HSC0, 輸入 4～ 7 為HSC1) , 2 路 20 kHz 的高速計(jì)數(shù)輸出(1764228BXB基座, 輸出 2、 3) , 具有 PTO (脈沖列輸出)或 PWM(脈寬調(diào)制)功能, 8 路脈沖觸發(fā)式輸入, 4 種事件中斷; 另有可選的時(shí)間終端ST I, 允許事件預(yù)定觸發(fā);還提供了帶插拔接口的數(shù)據(jù)存取儀選件, 可以監(jiān)視和調(diào)節(jié)48 個(gè)整數(shù)數(shù)據(jù)及48 位 I? O 的狀態(tài)。通過連接器, 可接到DH485 或DeviceN et 網(wǎng)。

   由于我們所需要的傳感器信號只要表征車輛在一定的位置上停留的時(shí)間長度, 所以傳感器系統(tǒng)部分采用的是低成本的H I2TTAC 100 型壓電式傳感器。為每一車道距離十字路口200 m 遠(yuǎn)的地段安裝2 條壓電式傳感器且 2 條傳感器并列相距為 3m(可根據(jù)應(yīng)用過程中的實(shí)際情況進(jìn)行改動)。將傳感器信號輸出端用電纜與PLC 的模擬量接口相連接。此傳感器在受外界壓力為 100～ 40000 kg 時(shí)就會有模擬信號輸出。稱重精度為±10% 及> 95%的可信度。由于交通狀況問題, 在十字路口的單方向上,有車輛停在距十字路口 200 m 埋有傳感器的路段
上的時(shí)間超過一定的范圍(程序中設(shè)定為 50 s)時(shí),說明在這一方向上的車流量過大, 正常的信號燈控制將滿足不了實(shí)際的需要。PLC 對信號燈的控制將自動改變?yōu)榻煌顩r異?？刂品绞?。

3　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

   根據(jù)控制任務(wù)要求, 按照控制功能流程圖運(yùn)用RSLogix 1500 P ro English 軟件進(jìn)行編程。 系統(tǒng) I? O分配如下:

   在設(shè)計(jì)中為了避免程序的混亂, 從一開始就使用了鎖存指令和解鎖指令。整個(gè)程序的設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了計(jì)時(shí)器在可編程控制器中的重要性, 整個(gè)程序共使用計(jì)時(shí)器指令(TON ) 24 個(gè)。 相對于其他的編程方法而言, 這套程序的計(jì)時(shí)器指令使用得較多, 但PLC 的響應(yīng)速度及其指令執(zhí)行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)可以滿足交通系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求, 而且從系統(tǒng)的安全性及其程序便于修改的角度來看, 這種編程方法是很好的。

   由于程序中各個(gè)階段的信號是由不同的計(jì)時(shí)器來實(shí)現(xiàn)的, 所以操作人員可以方便地更改任意時(shí)段的計(jì)時(shí)時(shí)間, 而不必?fù)?dān)心對程序其他部分的影響。 若從程序的簡潔度考慮, 可以只用 8 個(gè)計(jì)時(shí)器來完成同樣的功能, 但程序的可讀性及可移植性都有所下降。以東西方向?yàn)槔? 系統(tǒng)核心控制部分的梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)如圖4 所示。整個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)保證按下啟動開關(guān), 程序開始按正常時(shí)序控制運(yùn)行; 當(dāng)有急車信號, 允許急車強(qiáng)通; 當(dāng)交通狀況異常時(shí), 基于傳感器信號控制的PLC 進(jìn)行智能判別和處理。圖4 梯形圖程序說明計(jì)時(shí)器 T 4: 7 為正常時(shí)序東西綠燈亮計(jì)時(shí), 計(jì)時(shí)時(shí)間為20 s;計(jì)時(shí)器T 4: 8 為正常時(shí)序下東西綠燈的閃亮?xí)r長計(jì)時(shí), 計(jì)時(shí)3 s;計(jì)時(shí)器T 4: 9 T 4: 10 為正常時(shí)序下東西綠燈的閃亮頻率的計(jì)時(shí), 亮0 . 5 s, 熄0 . 5 s, 閃亮周期計(jì)時(shí),計(jì)時(shí)1 s;計(jì)時(shí)器T 4: 11 為正常時(shí)序下東西黃燈亮計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)時(shí)間為2 s;計(jì)時(shí)器 T 4: 18 為東向西方向車輛在距十字路口200 m 處停止時(shí)間。記時(shí)器記時(shí)50 s;
計(jì)時(shí)器T 4: 22 東西方向車停時(shí)間達(dá)到 50 s 要求, 東西方向綠燈亮, 記時(shí)50 s。

   4　結(jié)束語

   我們針對交通燈的信號控制提出了基于羅克韋爾控制設(shè)備的解決方案, 并在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了軟件實(shí)現(xiàn)。 控制軟件的編程思路簡潔明了, 實(shí)現(xiàn)方式對外界設(shè)備操作的安全性以及控制系統(tǒng)要求的實(shí)時(shí)性都有較好的體現(xiàn)。