十字路口交通信號燈的PLC控制程序設計

引言改革開放四十多年以來我國的各個城市在飛速變化當中，家庭汽車的擁有量也在逐步上升，這就導致了堵車的現(xiàn)象層出不窮。當下，道路交通是否能暢通已經(jīng)逐漸成為城市迅速發(fā)展的阻礙因素之一。其往往制約著各種人力與物品流動的速度，也會因為車輛的擁堵使人們的心情變糟糕，所以一個城市的迅速發(fā)展必然要先想方設法的解決交通問題。而且交通運輸情況也同樣顯示出一個城市的經(jīng)濟建設實力，因此解決對各路口交通信號燈的控制問題很有現(xiàn)實的意義。伴隨著科技水平的提升，對于智慧城市建設也是越來越重視，可編程邏輯控制器也在各行各業(yè)中有著廣泛的用途，這就為我國各大企業(yè)帶來機遇與挑戰(zhàn)。如今可編程邏輯控制器在不斷的發(fā)展，各種控制技術頁日趨成熟，所以本文通過利用可編程邏輯控制器對交通信號燈進行實時智能控制。

1交通信號燈發(fā)展現(xiàn)狀與意義1.1交通信號燈發(fā)展的現(xiàn)狀隨著我國社會穩(wěn)定發(fā)展國民經(jīng)濟穩(wěn)中向好的健康發(fā)展，現(xiàn)在汽車已逐漸成為每個家庭的出行代步工具。隨著車道上越來越多的車輛，道路上變得越來越擁擠，各種物資人力不能夠充沛的調(diào)動。因此在城市建設中加強城市基礎交通道路建設有著重要的實際意義。1.2交通信號燈控制系統(tǒng)設計的意義為了保證城市道路交通有序、安全、穩(wěn)定正常運行，提升交通管理的智能化和安全化管理屬于當務之急。本文將利用可編程邏輯控制器制作一個交通信號燈控制系統(tǒng)，使其能夠在城市交通的運行發(fā)揮著重要的作用。尤其是近幾年來道路交通事故呈上升趨勢，這說明了道路交通控制設計方面存在很多問題。所以對于交通信號燈的智能化系統(tǒng)設計就顯得非常的必要。[1]智能交通信號控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)信息采集、綜合傳輸、處理和執(zhí)行等有效的管理和控制，交通系統(tǒng)的信號控制更加的人性化，道路高通車率高。智能調(diào)控各個車道進行疏導來避免交通擁堵問題。智能交通信號控制系統(tǒng)對營運車輛的管理也起到一定的作用。

2交通信號燈控制系統(tǒng)方案設計2.1控制方案的抉擇可編程邏輯控制器是一種以CPU為核心擴展其他模塊以及網(wǎng)絡通信自動控制等技術創(chuàng)造出了一種用于工業(yè)發(fā)展的高端自動化控制設備，它在制造業(yè)、冶金業(yè)、工業(yè)和建筑業(yè)無處不在充分發(fā)揮著各種各樣出色的控制能力，對劣環(huán)境的適應能力使它成為各種行業(yè)青睞的產(chǎn)品，通俗易懂所以也受著各行各業(yè)人們的喜愛。每個PLC內(nèi)部的內(nèi)部還具有時鐘，所以可根據(jù)時間來進行智能化設計?？梢砸罁?jù)不同路段的不同高峰時間進行設置，而且PLC還具有聯(lián)網(wǎng)通信的技術，利用這種技術可以實現(xiàn)一個PLC工程師對各個路口PLC交通信號燈控制系統(tǒng)進行操控。而且依靠著PLC的高可靠性和穩(wěn)定性可以實現(xiàn)二十四小時無人把控。如上分析的可顯示出可以運用編程邏輯控制器對交通燈控制系統(tǒng)進行操控，并且依靠其具有抗干擾性強、可靠性和適應復雜環(huán)境的能力。因此運用可編程邏輯控制器完成該交通信號燈控制系統(tǒng)的設計成為了本次交通燈信號燈控制系統(tǒng)設計的首選方案。[3]2.2可編程邏輯控制器的控制方案設計首先我們出于主要出行時間段的考慮將一天分為兩部分，白天和夜間，夜間由于車流量很少，各方向車道交通信號燈全部顯示閃爍黃燈來提醒路過的車輛謹慎慢行。白天將根據(jù)每個車道車流量傳感器檢測出車輛的多少來進行智能化分配時間；如果小于一定的車流量，則按固定的時間進行各個方向交通燈調(diào)配，如果大于一定的車流流量，則根據(jù)各個方向的車流量多少進行百分比加權，這樣更有利于智能化。能根據(jù)各個車道車流量進行智能化調(diào)配。如果有緊急車輛需要強行通過的話，則需要斷開正在運行的程序，對緊急車輛所在的車道進行綠燈使緊急通過。根據(jù)上段控制方案的描述，加入一些循環(huán)設置后則構(gòu)成本控制系統(tǒng)。2.3系統(tǒng)硬件介紹和選擇可編程邏輯控制器多種品牌，比較厲害的有德國的西門子，日本的施耐德、歐姆龍、三菱和松下，美國的G-E和A-B,我國起步較晚但也有臺達和信捷等等西門子S7-1200可編程控制器是西門子公司推出的中型產(chǎn)品的核心用以替代舊產(chǎn)品S7-200和S7-300，版本的更替也給人們帶來更加便利的數(shù)據(jù)塊和函數(shù)快。利用西門子S7-1200可編程邏輯控制器的設計可以增加通信之類的模塊利于傳輸，沒有過于冗雜的功能，價格適宜，能夠運用于此系統(tǒng)設計的控制，也能適應于各種復雜的應用當中。本文主要對該系統(tǒng)進行了介紹，并說明了如何利用西門子的可編程邏輯控制器制作可控的，智能化的，能根據(jù)車流量的變化調(diào)整而調(diào)整的系統(tǒng)設計。同樣傳感器也有著許多品牌，比較厲害的有美國的Interface、Honeywell，瑞士的ABB等等。我們根據(jù)自己的需要進行選擇，PNI公司的地磁傳感器RM3100憑借著優(yōu)良的性能和不錯性比價、豐富的功能和精準度于是選擇了這款傳感器。[3]

3交通信號燈控制系統(tǒng)的軟件設計3.1交通信號燈控制系統(tǒng)的I/O接口圖進行PLC設計要先進行I/O接口地址的分配，便于后期用于接線，與程序整理。然后針對輸入輸出接口圖的主要接口進行原理圖制作。表3.1PLCI/O分配表LCI0.1I2.1I3.1Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.5Q1.0Q4.0Q4.1根據(jù)上面段落的思路整理，然后根據(jù)表3.1的I/O地址圖利用西門子公司的博圖軟件V15.1的TIAPortalV15.1進行梯形圖的制作，然后根據(jù)接口圖做出連接線路的原理圖，如圖附錄Ⅱ，然后依據(jù)附錄Ⅱ的原理圖對線路進行實際的模擬仿真使之有更好的思路，HMI顯示畫面也有更加清晰的結(jié)果。[10]圖3-1程序循環(huán)思路圖3-2控制系統(tǒng)整體主流程圖根據(jù)主流程圖進行劃分的子流程圖設計如圖3-3、圖3-4和圖3-5。加入一些合理的功能并對流程進行劃分。圖3-3方向強通子流程圖圖3-4依據(jù)車流量對系統(tǒng)進行控制分流程圖圖3-5低于車流量流程圖圖3-4和圖3-5主要是程序閾值的確立對車流量變化智能的做出對應變化，使得控制程序更加人性化一些。3.2交通信號燈控制系統(tǒng)的設計解釋依據(jù)附Ⅰ梯形圖進行分析解釋：將啟動按鍵I0.0按下程序啟動，信號通過常閉觸點I0.1后能流流經(jīng)線圈Q1.0后使得線圈Q1.0得電，然后再將常開觸點Q1.0閉合后短路I0.0形成起保停電路。用時鐘脈沖M0.5每一秒對讀取本地時間(RD_LOC_T)進行時間校正，然后檢測當前時間點是否大于22小時或者小于5小時，如果是的話則為夜間信號燈控制程序啟動，否則的話白天交通信號燈控制系統(tǒng)啟動，接下來先分析白天信號燈控制系統(tǒng)。線圈M2.7得電后，常開觸點閉合，常閉觸點斷開，然后開始統(tǒng)計東方向車道來車和西方向車道來車，I2.1和I2.3的傳感器每感應一次車輛則上升沿指令M4.1和M4.2都會導致東方向車輛DB8和西方向車輛DB9的加計數(shù)器加一，然后用加法計數(shù)器ADD對東方向車道車流量和西方向車道車流量相加，得出整個東西方向車道車流量的總和MW20。用同樣的方法統(tǒng)計南方向車道來車和北方向車道來車，I3.1和I3.3的傳感器每感應一次車輛則上升沿指令M4.3和M4.4都會導致南方向車道車輛DB10和西方向車道車輛DB11的加計數(shù)器加一，然后用加法計數(shù)器ADD對南方向車道車流量和北方向車道車流量相加，得出整個南北方向車道車流量的總和MW30。再次利用加法計算器ADD對東西方向車道車流量MW20的總和和南北方向車道車流量MW30的總和相加，得出整個車道車流量的總和MW40。[7]由于每次車流量都會發(fā)生變化傳感器檢查的車輛也不相同，所以要有一個循環(huán)，我們利用接電延時定時器設置(ET)值為112秒進行接通一次，當線圈Q0.6失電時，常閉觸點斷開，程序斷開將112秒內(nèi)傳感器的各個車道車流量的數(shù)據(jù)進行匯總。然后進行一個循環(huán)，如圖3-6所示。圖3-6循環(huán)控制檢查車輛圖3-7車流量與預定閾值比較如圖3-7預定一個閾值，如果總車道車流量小于這個閾值的話，設計一個比較標準的控制系統(tǒng)控制，如果大于這個標準的話則采用智能化的方式控制，防止時間過少導致行車來不及轉(zhuǎn)向?qū)能嚨佬盘枱艟桶l(fā)生了變化。常開觸點M2.7的閉合后信號流經(jīng)到線圈M2.6后，線圈M2.6得電，M2.6常開觸點得電，總車道車流量總和MW40是否小于等于40，如果小于等于40則線圈Q4.0小于閾值車流量常開觸點Q4.0得電，線圈M2.1低于閾值信號燈得電，在沒有應急車輛和緊急停止程序時，信號流經(jīng)常閉觸點M3.0和緊急停止常閉觸點I1.7后，線圈M2.0得電，M2.0低于閾值白天信號燈常開觸點閉合。形成一個小型的起保停電路，并控制著低于閾值信號燈控制系統(tǒng)，下面分析低于閾值控制系統(tǒng)交通信號燈的變化情況。3.2.1白天車輛低于閾值常開觸點M2.0閉合后，信號流經(jīng)常閉觸點T6.Q之后東方向車道和西方向車道的交通燈紅燈亮起禁止車輛通過，南方向車道和北方向車道的交通燈綠燈亮起車輛允許通過；當接電延時閉合定時器T1流經(jīng)信號得電后實際時間值(ET)開始計數(shù)，當實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)50s后，接電延時閉合定時器T1的輸出Q發(fā)出輸出脈沖，接電延時閉合定時器T1的常開觸點T1.Q變?yōu)榻油顟B(tài)，常閉觸點T1.Q得電，東方向車道和西方向車道的交通燈依然為紅燈，南方向車道和北方向車道的交通燈發(fā)出clock_1Hz的脈沖信號(表示閃爍信號，每秒閃爍一次)綠燈開始閃爍。當接電延時閉合定時器T2中的實際時間值(ET)達到實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)53s后，接電延時閉合定時器T2的輸出Q發(fā)出輸出脈沖，接電延時閉合定時器T2的常開觸點T2.Q變?yōu)榻油顟B(tài)，常閉觸點T2.Q得電，東方方向車道和西方向車道的交通燈依舊為紅燈，南方向車道和北方向車道交通燈由綠燈熄滅轉(zhuǎn)變?yōu)辄S燈。當接電延時閉合定時器T3中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)56s后，接電延時閉合定時器T3的輸出Q發(fā)出輸出脈沖，接電延時閉合定時器T3的常開觸點T3.Q變?yōu)榻油顟B(tài)，常閉觸點T3.Q得電，東方向車道與西方向車道的交通燈紅燈熄滅轉(zhuǎn)變?yōu)榫G燈，南方向車道與北方向車道的交通燈黃燈熄滅轉(zhuǎn)變?yōu)榧t燈。當接電延時閉合定時器T4中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)106s后，接電延時閉合定時器T4的輸出Q發(fā)出輸出脈沖，接電延時閉合定時器的常開觸點T4.Q變?yōu)榻油顟B(tài)，常閉觸點T4.Q得電，東方向車道西方向車道交通燈發(fā)出clock_1Hz(表示閃爍信號，每秒閃爍一次)脈沖綠燈開始閃爍，南北方向交通燈依舊為紅燈。當接電延時閉合定時器T5中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)109s后，接電延時閉合定時器T5的輸出Q發(fā)出輸出脈沖，接電延時閉合定時器T5的常開觸點T5.Q變?yōu)榻油顟B(tài)，常閉觸點T5.Q得電，東方向車道與西方向車道的交通燈綠燈熄滅變?yōu)辄S燈，南方向車道和北方向車道的交通燈保持紅燈不變化。當接電延時閉合定時器T6中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)112s后，接電延時閉合定時器T6輸出Q發(fā)出輸出脈沖，常開觸點T6.Q變?yōu)榻油顟B(tài)，常閉觸點T6.Q得電有信號，東方向車道西方向車道的信號燈由黃燈轉(zhuǎn)變?yōu)榧t燈，南方向車道和北方向車道的交通燈由紅燈熄滅轉(zhuǎn)變?yōu)榫G燈。最后接電延時閉合定時器T6的輸出Q的常閉觸點由斷開轉(zhuǎn)為閉合狀態(tài)程序斷開又相當于程序的復原了，然后按照這種順序循壞掃描下去。[4]3.2.2白天車輛高于閾值然后回到之前，如果車道車流量MW40＞40的話，線圈大于閾值車流量Q4.1得電。大于閾值車常開觸點Q4.1信號流經(jīng)線圈M7.0后，高于閾值信號燈線圈M7.0得電，導致高于閾值流量線圈M7.0常開觸點閉合，當車道中沒有緊急車輛出現(xiàn)和程序需要緊急停止時，高于閾值白天信號燈線圈M7.7得電，常開觸點M7.7得電閉合，形成一個起保停電路，構(gòu)成一個車流量大于閾值的智能交通信號燈控制系統(tǒng)。接下來著重分析一下高于閾值的信號燈控制系統(tǒng)。高于閾值白天信號燈M7.7常開觸點閉合后，能流流經(jīng)處罰計算器，計算東西方向車道車流量總和所占總車道車流量總和的百分比MW50，同樣方法計算出南北方向車道車流量總和所占總車道車流量總和的百分比MW60。然后用取最大值MAX模塊比較東西方向車道車輛所占百分比與南北的方向車道車輛所占百分比，取出其中最大的百分比MW70，然后將100S用乘法計算器乘以最大值數(shù)量的百分比得出的數(shù)字設定為該方向車輛百分比最大時間綠燈的秒數(shù)(為了方便接下來的描述我們假設為xS)，此時需要用到數(shù)據(jù)塊FB完成一些數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換，由bool型轉(zhuǎn)換為int和time。用100S減去得出來的該方向最大車流量的綠燈時間則為較小車流量方向的綠燈時間(為了方便描述假設為yS)。如果東西方向車輛百分比MW50大于南北方向車輛百分比MW60，則東方向車道和西方向車道綠燈時間為x秒，信號流經(jīng)常閉觸點T104.Q后流經(jīng)接電延時定時器T101，此時東方向車道和西方向車道的交通燈為綠燈，南方向車道和北方向車道的交通燈為紅燈，當接電延時閉合定時器T101中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)x秒后，接電延時閉合定時器T101輸出Q發(fā)出輸出脈沖，常開觸點T101.Q由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)，常閉觸點T101.Q常閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，東方向車道和西方向車道交通燈發(fā)出clock_1Hz(表示閃爍信號，每秒閃爍一次)脈沖綠燈開始閃爍，南方向車道和北方向車道交通燈依舊為紅燈。當接電延時閉合定時器T102中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)3秒后，接電延時閉合定時器T102輸出Q發(fā)出輸出脈沖，常開觸點T102.Q由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)，常閉觸點T102.Q常閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，東方向車道和西方向車道交通燈由綠色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色，南方向車道和北方向車道交通燈依舊為紅燈。當接電延時閉合定時器tT102中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)3秒后，接電延時閉合定時器tT102輸出Q發(fā)出輸出脈沖，常開觸點tT102.Q由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)，常閉觸點tT102.Q常閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài),東方向車道和西方向車道交通燈由黃燈轉(zhuǎn)變?yōu)榧t燈，南方向車道和北方向車道交通燈由紅燈變?yōu)榫G燈。當接電延時閉合定時器T103中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)y秒后，接電延時閉合定時器T103輸出Q發(fā)出輸出脈沖，常開觸點T103.Q由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)，常閉觸點T103.Q常閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，南方向車道和北方向車道交通燈發(fā)出clock_1Hz(表示閃爍信號，每秒閃爍一次)脈沖綠燈開始閃爍，東方向車道和西方向車道交通燈依舊為紅燈。接電延時閉合定時器T106中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)y秒后，接電延時閉合定時器T106輸出Q發(fā)出輸出脈沖，常開觸點T106.Q由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)，常閉觸點T106.Q常閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，南方向車道和北方向車道交通燈由綠色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色，東方向車道和西方向車道交通燈依舊為紅燈。接電延時閉合定時器T104中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)y秒后，接電延時閉合定時器T104輸出Q發(fā)出輸出脈沖，常開觸點T104.Q由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)，常閉觸點T104.Q常閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，南方向車道和北方向車道的交通燈由黃燈轉(zhuǎn)變?yōu)榧t燈，東方向車道和西方向車道的交通燈由紅燈熄滅轉(zhuǎn)變?yōu)榫G燈。最后這些上述這些接電延時定時器由接電延遲閉合定時器T106的常閉觸點T106.Q得電后全部接電延遲閉合定時器斷電實際時間值(ET)清零后，全部接電延時定時器常開觸點和常閉觸點復原，等待下一個循環(huán)分配量的開始。如果東西方向車輛百分比MW50小于等于于南北方向車輛百分比MW60，則南方向車道和北方向車道綠燈時間為x秒，信號流經(jīng)常閉觸點T114.Q后流經(jīng)接電延時定時器T110，此時南方向車道和北方向車道的交通燈為綠燈，東方向車道和西方向車道的交通燈為紅燈，當接電延時閉合定時器T110中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)x秒后，接電延時閉合定時器T110輸出Q發(fā)出輸出脈沖，常開觸點T110.Q由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)，常閉觸點T110.Q得電，南方向車道和北方向車道交通燈發(fā)出clock_1Hz(表示閃爍信號，每秒閃爍一次)脈沖綠燈開始閃爍，東方向車道和西方向車道交通燈依舊為紅燈。當接電延時閉合定時器T111中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)3秒后，接電延時閉合定時器T111輸出Q發(fā)出輸出脈沖，常開觸點T111.Q由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)，常閉觸點T111.Q常閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，南方向車道和北方向車道交通燈由綠色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色，東方向車道和西方向車道交通燈依舊為紅燈。當接電延時閉合定時器T112中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)3秒后，接電延時閉合定時器T112輸出Q發(fā)出輸出脈沖，常開觸點T112.Q由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)，常閉觸點T112.Q常閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài),南方向車道和北方向車道信號燈由黃燈轉(zhuǎn)變?yōu)榧t燈，東方向車道和西方向車道信號燈由紅燈變?yōu)榫G燈。當接電延時閉合定時器T113中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)y秒后，接電延時閉合定時器T113輸出Q發(fā)出輸出脈沖，常開觸點T113.Q由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)，常閉觸點T113.Q由閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，東方向車道和西方向車道交通燈發(fā)出clock_1Hz (表示閃爍信號，每秒閃爍一次)脈沖綠燈開始閃爍，南方向車道和北方向車道交通燈依舊為紅燈。接電延時閉合定時器T115中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)y秒后，接電延時閉合定時器T115輸出Q發(fā)出輸出脈沖，常開觸點T115.Q由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)，常閉觸點T115.Q常閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，東方向車道和西方向車道交通燈由綠色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色，南方向車道和北方向車道交通燈依舊為紅燈。接電延時閉合定時器T114中的實際時間值(ET)達到預設時間值(PT)y秒后，接電延時閉合定時器T114輸出Q發(fā)出輸出脈沖，常開觸點T114.Q由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)，常閉觸點T114.Q常閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，東方向車道和西方向車道的交通燈由黃燈轉(zhuǎn)變?yōu)榧t燈，南方向車道和北方向車道的交通燈由紅燈熄滅轉(zhuǎn)變?yōu)榫G燈。最后上述全部接電延時繼電器由接電延遲閉合定時器T114的常閉觸點T114.Q得電后全部接電延遲閉合定時器斷電實際時間值(ET)清零后，所有接電延時定時器常開觸點和常閉觸點復原來等待下一個循環(huán)分配量的開始。3.2.3應急車道車輛強通圖3-8應急車輛強通如圖3-8當出現(xiàn)應急車輛通過交通路口時，按下強通按鈕，于是M3.0常開觸點得電變?yōu)殚]合狀態(tài)，如果東方向車道和西方向車道出現(xiàn)應急車輛強制通過，那么常開觸點M6.0轉(zhuǎn)為閉合狀態(tài)，線圈M3.1得電，能流流經(jīng)線圈Q0.1和線圈Q0.3得電，東方向車道和西方向車道紅綠燈強制變?yōu)榫G燈，南方向車道和北方向車道強制變?yōu)榧t燈；當應急車輛駛出路口時，可編程邏輯控制器通過電壓差的變化，使線圈M3.1失電，常開觸點M3.1由閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，交通信號燈也轉(zhuǎn)變?yōu)檎Ｇ闆r設置的階段。如果南方向車道和北方向車道出現(xiàn)應急車輛強制通過，那么可常開觸點M6.0轉(zhuǎn)為閉合狀態(tài)，線圈M3.2得電，常能流流經(jīng)線圈Q0.0和線圈Q0.4得電，南方向車道和北方向車道紅綠燈強制變?yōu)榫G燈，東方向車道和西方向車道強制變?yōu)榧t燈；應急車輛駛出路口時，可編程邏輯控制器通過電壓差的變化，使內(nèi)線圈M3.2失電，M3.2失電由閉合轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_，交通信號燈也轉(zhuǎn)變?yōu)檎Ｇ闆r設置的階段。3.2.4夜間車輛通行圖3-9夜間交通燈控制如圖3-9當檢測到時間大于晚上22時或者小于凌晨5時，夜間交通燈線圈Q0.7會得電，能流通過常閉觸點M3.0后再流經(jīng)脈沖信號clock_1Hz(表示閃爍信號，每秒閃爍一次)東方向車道、西方向車道、南方向車道和北方向車道信號燈全部變?yōu)橐幻腴W爍一次的黃燈，來提醒車輛謹慎駕駛。綜上所述這個梯形圖設計的設計完美的實現(xiàn)了對于十字路口交通信號燈的智能控制，又可以對應急車輛的強通做出相應的改變，根據(jù)該控制程序和電氣原理圖可以很好的實施交通路口的交通信號燈系統(tǒng)。3.3系統(tǒng)硬件外圍接線圖和組態(tài)界面圖圖3-10PLC外部接接線圖傳感器主要用于四個方向車道來車車輛的檢車，可以采取RM3100地磁線圈感應器(如圖3-11傳感器外圍接線圖)，該磁感器能夠檢測三位空間的磁場強度，埋藏在車道下面?zhèn)鞲衅鞯娜齻€軸其中兩個軸x，y軸要有一個軸要與車輛的前行方向相同，z軸則要垂直于地面。當有汽車經(jīng)過時，會使磁感線圈周圍的磁場發(fā)生變化。傳感器檢測到并發(fā)出高電平的信號，通過可編程邏輯控制器PLC的DI模塊進行反饋，連接線的控制點電位出現(xiàn)現(xiàn)變化，每當經(jīng)過一輛汽車時就導通為1，否則為零，然后通過對東西南北四個方向的車道的傳感器動作來進行計數(shù)來統(tǒng)計四個方向車道車輛的車流量。[2]圖3-11RM3110傳感器外圍電路圖根據(jù)上述思考，針對I/O表格進行繪制可編程邏輯控制器的外部接線圖，如圖4，根據(jù)機床電氣所學知識，可以制作出主電路圖如圖9。[2]完成上述設計后，通過運用西門子博圖軟件進行程序編譯無錯誤無警告后點擊仿真按鈕，然后彈出來西門子博圖軟件的PLCSIM進行編輯，然后對附錄Ⅰ的梯形圖編制的程序進行仿真，點擊監(jiān)視按鍵可以得到正在運行的程序，由此可知當在接線正常的情況下，利用附錄Ⅰ設計出來的交通信號燈控制系統(tǒng)能夠完全應用于實際使用，仿真成功之后接下來可以設置來添加新設備選擇觸摸屏，然后再工具箱中取適量的元件，通過更改屬性里面的信息更改形狀、顏色以及動畫來構(gòu)造自己的組態(tài)界面并加入相應變量然后保存自己的項目，仿真中電機啟動后，點擊設備組態(tài)界面中的啟動按鈕，畫面開始動作，整個過程都是按照之前的設計出來顯示。依據(jù)仿真圖所顯示出的白天和夜間的組態(tài)圖如圖3-11和圖3-12所示。3-12系統(tǒng)組態(tài)白天設計圖圖3-13系統(tǒng)組態(tài)晚間設計圖

4結(jié)論本次設計的課題依據(jù)PLC各個結(jié)構(gòu)的配合，以及各個結(jié)構(gòu)的作用，利用西門子博圖軟件對課題存在的問題進行解答。這個主題主要針對生活的實際問題,運用PLC來處理在實際生活中存在的問題和學生解決生活實際問題中如何使用PLC,用以培養(yǎng)良好品格對學生有著很大的幫助。通過本課題的設計，掌握了西門子PLC編制程序的一些技巧以及一些指令的運用，熟練運用博圖編程軟件，用博圖軟件對程序進行仿真，分析討論使用PLC時遇到的問題，并逐步解決。我也學會了仔細觀察生活的細微差別，收集各方面的信息