城市道路車流量大，容易造成“堵車”現象。要想解決(jue) 城市紅綠燈處的“大堵車”現象，改善紅綠燈處交通燈控製係統是很有必要的。本文對十字路口交通燈控製電路係統進行設計，詳細介紹了交通燈的正常運行和急車強通運行情況，通過裝有MCGS組態軟件的計算機作為(wei) 上位機監控，由西門子S7－200PLC作為(wei) 下位機控製交通燈信號係統。

1、控製係統要求

十字路口交通燈控製係統采用“紅燈—黃燈—綠燈”固定的轉換間隔自動切換，同時考慮到不同時刻車輛流通的特殊情況和消防車、警車及救護車的特殊通行，增加智能急車強通控製。

1．1、正常時序控製

當啟動開關(guan) 斷開時，所有的信號燈全部熄滅。當啟動開關(guan) 接通時，信號燈先按照南北紅燈亮9s，同時東(dong) 西綠燈亮4s，4s後東(dong) 西綠燈閃爍3s，3s後東(dong) 西綠燈熄滅東(dong) 西黃燈亮2s;隨後東(dong) 西方向與(yu) 南北方向互相切換，東(dong) 西紅燈亮9s，同時南北綠燈亮4s，4s後南北綠燈閃爍3s，3s後南北綠燈熄滅南北黃燈亮2s，依次循環，工作時序如圖1所示。

圖1 交通燈正常工作時序

1．2、急車強通時序控製

當有急車來時，急車強通開關(guan) 接通，中斷原來的交通燈狀態，使急車通行的方向綠燈亮，直至急車通過為(wei) 止。急車一過，將急車強通開關(guan) 斷開，交通信號燈立刻轉為(wei) 急車通行方向上的綠燈閃爍3s，隨後按照正常時序控製。如果南北和東(dong) 西兩(liang) 個(ge) 方向先後有急車駛來，急車強通信號先響應先來的一方，隨後再響應另一方。

2、控製係統硬件設計

該係統采用西門子S7－200PLC，為(wei) 了能達到較好的教學效果，采用紅、綠、黃三種發光二極管模擬交通信號燈，七段數碼顯示器顯示工作時間，根據係統的輸入輸出點數采用CPU226AC/DC型PLC，共有24輸入點，16個(ge) 輸出點，係統I/O地址定義(yi) 如表1所示。

表1 交通燈控製係統I/O分配表

由於(yu) 東(dong) 西和南北方向的信號燈顯示時間一致，故采用信號燈並聯，以節約PLC輸出點數。考慮到發光二極管和七段數碼管的耐壓情況，采用在PLC的輸出端串聯2kΩ電阻限流，七段數碼顯示器使用SM4205共陰型數碼顯示器，相應的硬件接線圖形如圖2所示。

圖2 西門子S7-200PLC硬件接線圖

3、PLC梯形圖設計

常見的交通燈控製程序采用多個(ge) 定時器設計，程序繁瑣複雜。在此采用一個(ge) 定時器，通過數據比較指令，把信號燈閃亮的時間順序依次分段，並采用特殊存儲(chu) 器SM0．5實現東(dong) 西綠燈和南北綠燈的閃爍。用SEG指令把時間譯碼送到七段數碼管顯示。用4個(ge) 位存儲(chu) 器實現互鎖和強通信號結束標誌。程序簡單，思路清晰，易於(yu) 理解。梯形圖程序如圖3所示。

圖3 交通燈PLC梯形圖

4、監控係統設計

4．1、組態界麵設計

打開MCGS組態軟件，在組態環境的“用戶窗口”中組態動畫，根據工具箱提供的繪畫工具，設計十字交通燈監控係統畫麵如圖4所示。

圖4 MCGS組態界麵

4．2、PLC與MCGS軟件通訊設置

上位機PC通過MCGS組態軟件采集下位機PLC的信號，實時顯示十字路口東(dong) 西南北的信號燈信息，同時通過對PLC的位存儲(chu) 器操作也可以對路口交通燈進行控製。在MCGS組態環境的“設備窗口”中選擇“通用串口父設備”及“西門子S7－200PPI”，在“串口通訊父設備”根據西門子PPI通訊協議設置參數為(wei) ：通訊波特率9600，數據位位數為(wei) 8，停止位位數為(wei) 1，數據校驗方式為(wei) 偶校驗，串口通訊號為(wei) com1，最小采樣周期為(wei) 10ms，如圖5所示。

圖5 MCGS串口父設備設置

4．3、PLC存儲器參數設置

根據組態界麵的相關(guan) 構件在PLC中設置相應參數，I0．0－I0．2為(wei) 輸入開關(guan) 設置為(wei) 隻讀PLC數據，Q0．0－Q0．6為(wei) 信號燈輸出設置為(wei) 隻讀PLC數據，M2．1、M2．2為(wei) 東(dong) 西和南北的急車強通監控開關(guan) 設置為(wei) 讀寫(xie) PLC數據，VB100為(wei) 信號燈時間變化周期設置為(wei) 隻讀PLC數據，並將這些通道數據與(yu) 實時數據庫定義(yi) 的變量連接起來，如圖6所示。

當上位機和下位機連接成功後，給PLC輸入開關(guan) 信號，組態軟件通過串口采集的數據就能在組態畫麵上模擬信號燈的顏色變化，實現十字路口交通情況的檢測。

圖6 MCGS通道數據連接設置

5、結束語

MCGS組態軟件以實時數據庫為(wei) 核心，通過對下位機相應的存儲(chu) 器進行數據采集，數據處理，並在動畫界麵上實現數據的可視化，動畫效果直觀，提高了學生的興(xing) 趣，有利於(yu) 解決(jue) PLC教學過程中理論聯係實際的問題，使學生的編程練習(xi) 目的性強，效果易檢驗，具有一定的教學意義(yi) 。