針對(duì)交通燈的PLC控制程序設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用

摘 要：隨著我國(guó)人口的壓力不斷增大、現(xiàn)代化的建設(shè)步伐不斷加快和城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進(jìn)等使我國(guó)目前面臨著交通問(wèn)題顯的日益突出。繼電器和單片機(jī)類型的控制方式已不能滿足現(xiàn)代對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的靈活性和可靠性的要求。本文針對(duì)PLC的性能特點(diǎn)、控制方式以及將來(lái)交通信號(hào)用PLC控制的發(fā)展方向等方向進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述，對(duì)PLC在交通信號(hào)控制領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更好的發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：交通燈；PLC控制；控制程序；智能控制

中圖分類號(hào)：TP273；TP311.1

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，特別是我國(guó)施行改革開放以來(lái)，人們?nèi)罕姷纳钏降玫搅丝焖偬岣?。越?lái)越多的人們都擁有了自己的交通工具，其中又以私家車的增多最為顯著，由此給我國(guó)帶來(lái)的交通問(wèn)題也成為人們?nèi)找娴慕裹c(diǎn)。一個(gè)城市所擁有的交通狀況便捷是否是判斷該城市居民的生活水平和城市投資環(huán)境的一項(xiàng)重要指標(biāo)。目前，我國(guó)的一些大中型城市都在積極的修建大量的輕軌或地鐵以期能夠有效的緩解城市生活中存在的巨大交通壓力。但是，由于一方面，大量的輕軌或地鐵工程的修建需要花費(fèi)大量的時(shí)間和大量的投資，而這方面對(duì)于其他大多數(shù)的中小城市而言都是很難實(shí)現(xiàn)的；另一方面，大量輕軌或是地鐵項(xiàng)目的修建會(huì)給城市原有的生態(tài)環(huán)境和城市規(guī)劃帶來(lái)不小的問(wèn)題。所以，在城市交通問(wèn)題沒(méi)有能從根本上得到解決的方法出現(xiàn)以，對(duì)已經(jīng)存在的城市交通系統(tǒng)的效率進(jìn)行有效的提高和改善已成為許多城市緩解交通壓力的首要選擇，而在這其中，對(duì)交通信號(hào)進(jìn)行控制的交通控制系統(tǒng)則是提高和改善現(xiàn)有交通系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 可編程控制器

在可編程控制器還沒(méi)有出現(xiàn)之前，使用繼電器進(jìn)行控制的方式無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)中的電氣控制方面還是其它一些應(yīng)用領(lǐng)域中都是處在主導(dǎo)地位的，因而那時(shí)繼電器的應(yīng)用是非常的廣泛。由于由繼電器組成的電氣控制系統(tǒng)都存在著可靠性較低、體積較大和出現(xiàn)故障時(shí)難以進(jìn)行查找和排除等繼電器控制系統(tǒng)所固有的缺點(diǎn)，尤其是繼電器的接線方式較為復(fù)雜，且不易隨著生產(chǎn)條件的變化而進(jìn)行自行調(diào)整，對(duì)生產(chǎn)控制方式改變的適應(yīng)性差。為了解決繼電器控制所固有的這些缺點(diǎn)，能夠根據(jù)實(shí)際控制要求而進(jìn)行自我調(diào)節(jié)的可編程數(shù)字控制方式就很快成為各個(gè)控制領(lǐng)域的最好選擇。

目前，我國(guó)大部分采用的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)一般為單片機(jī)控制，與傳統(tǒng)的繼電器組成的控制電路相比較，單片機(jī)很容易就能夠完成作為交通燈應(yīng)具有的最基本控制要求，其功能相對(duì)于繼電器而言要強(qiáng)大，但其控制功能還是不夠完善，而且控制可靠性也不高。

以微處理器為基礎(chǔ)的可編程序控制器（PLC）是結(jié)合了現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最新成果而發(fā)展起來(lái)的一種用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的新型自動(dòng)化裝置。如果在交通信號(hào)的控制方面采用了PLC技術(shù)進(jìn)行控制，不僅可以使交通控制系統(tǒng)的可靠性得到非常大的提高，減少控制系統(tǒng)的故障率，而且PLC還可以使交通信號(hào)的控制方式變的更加方便靈活。與此同時(shí)，利用PLC設(shè)備所具有的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，可以實(shí)現(xiàn)不同控制系統(tǒng)之間的信號(hào)傳遞，以實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)的協(xié)調(diào)和實(shí)時(shí)控制管理。

PLC設(shè)備最初是專門為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的靈活控制而設(shè)計(jì)研發(fā)出來(lái)的，所以其在面向?qū)ο罂刂品矫娴目刂品矫媸欠浅?qiáng)大的，是其它類型的控制器件都無(wú)法進(jìn)行比擬的。在PLC的內(nèi)部，通過(guò)設(shè)置各種各樣的功能擴(kuò)展模塊，可以使PLC設(shè)備很容易使外接線路得到盡可能的簡(jiǎn)化。由于PLC內(nèi)部均為模塊化設(shè)計(jì)，所以使其的工作可靠性進(jìn)一步得到了提高，而且工作時(shí)具有較高的穩(wěn)定性，抗干擾的能力也比較強(qiáng)，而且性價(jià)比較高。與此同時(shí)，PLC的編程方法非常簡(jiǎn)單，易于被理解和掌握。

2 可編程控制器程序

當(dāng)采用PLC對(duì)交通信號(hào)燈進(jìn)行控制時(shí)，其控制程序一般按照以下的控制流程進(jìn)行編寫：當(dāng)所有通過(guò)十字路口的車輛有序地在東西和南北向上行進(jìn)時(shí)，交通燈亮與暗的控制信號(hào)由控制程序中的啟動(dòng)和停止按鈕進(jìn)行控制。當(dāng)按下程序中總的啟動(dòng)按鈕時(shí)，整個(gè)控制系統(tǒng)便按照預(yù)先編寫好的程序進(jìn)行工作。由于PLC采用的是循環(huán)掃描的控制方式，所以按下啟動(dòng)按鈕后其程序?qū)凑枕樞蛞粭l一條的依次執(zhí)行，并不斷的進(jìn)行循環(huán)工作。當(dāng)按下總停止按鈕時(shí)，整個(gè)控制系統(tǒng)將停止在最初的控制狀態(tài)，即東西方向上的綠燈亮起，允許車輛和行人通行，與此同時(shí)，南北方向上的紅燈點(diǎn)亮，禁止該方向上的車輛和行人通行。其一般的具體要求是當(dāng)按下總的啟動(dòng)按鈕后，整個(gè)系統(tǒng)開始循環(huán)執(zhí)行各條程序，交通燈實(shí)現(xiàn)正常工作。當(dāng)南北方向上的紅燈按一段預(yù)設(shè)的時(shí)間進(jìn)行點(diǎn)亮（以15秒鐘為例），禁止車輛和行人通行，此時(shí)，東西方向上的綠燈點(diǎn)亮一段時(shí)間（以10秒鐘為例），允許車輛和行人通行，之后再閃亮一定的時(shí)間（以3秒鐘為例），之后該方向上的綠燈熄滅，改由黃燈點(diǎn)亮一定的時(shí)間（以2秒鐘為例）。當(dāng)東西方向上的黃燈熄滅之后，就轉(zhuǎn)換為東西方向上的紅燈點(diǎn)亮。與此同時(shí)，南北方向上的綠燈點(diǎn)亮，重新重復(fù)東西方向?yàn)榫G燈點(diǎn)亮?xí)r的控制過(guò)程。如此不斷的重復(fù)循環(huán)控制程序就可實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈的自動(dòng)控制。典型的PLC控制交通燈程序框圖如圖1所示。

圖1 典型的PLC控制交通燈程序框圖

3 智能型的現(xiàn)代交通控制系統(tǒng)

當(dāng)前，在我國(guó)許多城市的眾多十字路口位置，交通燈所采用的控制系統(tǒng)大部分都是通過(guò)定時(shí)控制的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于這種采用定時(shí)控制的交通燈由于都是按照預(yù)先編寫好的程序進(jìn)行動(dòng)作的，所以交通燈無(wú)法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)東西和南北方向上的實(shí)際車流量進(jìn)行比較人性化的控制。例如當(dāng)一條道路在東西方向上的車流量比較大時(shí)，而在南北方向上卻沒(méi)有車輛或是行人的通行，此時(shí)按照定時(shí)控制方式的交通燈可能會(huì)在東西方向上顯示為紅燈，在些方向上的車輛和行人就需要長(zhǎng)時(shí)間的等待，而在南北方向上卻沒(méi)有體現(xiàn)出東西方向上的車輛和行人等待的價(jià)值。這種在一個(gè)方向上等待，而在另一方向上沒(méi)有通行的現(xiàn)象是人們經(jīng)常會(huì)碰到的一種情況，這是現(xiàn)有的大量以定時(shí)方式控制的交通燈系統(tǒng)不能按照實(shí)際情況進(jìn)行控制造成的。這樣效率較低，且不能實(shí)現(xiàn)人性化管理的交通控制方式不僅經(jīng)常會(huì)造成該地方的交通擁擠，而且浪費(fèi)了人們大量的時(shí)間和精力。因此，對(duì)能夠根據(jù)實(shí)際的車流量實(shí)現(xiàn)智能控制的現(xiàn)代交通控制系統(tǒng)的開發(fā)已成為現(xiàn)需求對(duì)交通控制方式的一種要求。

智能型的現(xiàn)代交通控制系統(tǒng)應(yīng)該能夠做到根據(jù)各方向上，不同時(shí)段的具體車流量的變化對(duì)十字路口各方向上的紅綠燈亮暗時(shí)間長(zhǎng)度進(jìn)行自我的調(diào)節(jié)，力爭(zhēng)將車輛滯流在十字路口的程度降低到最小。智能型交通控制系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用能夠?qū)ΜF(xiàn)代交通的擁擠現(xiàn)象進(jìn)行有效的處理，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)路況進(jìn)行最優(yōu)的處理，而且使整個(gè)交通控制系統(tǒng)的工作效率也得到了很大的提高。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進(jìn)和擁有私家車的數(shù)量迅速猛增而帶來(lái)的道路交通擁堵現(xiàn)象的日益嚴(yán)重，智能型交通控制系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用必將為這些問(wèn)題的解決帶來(lái)機(jī)遇，并且應(yīng)用前景也是非常的廣闊。

4 結(jié)束語(yǔ)

PLC以其優(yōu)越的可靠性和靈活性已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的控制過(guò)程之中。對(duì)于關(guān)系到每個(gè)人生活安全和便利的交通燈控制系統(tǒng)，采用PLC進(jìn)行控制已成為保證其正?？煽抗ぷ鞯闹匾緩?。此外，利用PLC實(shí)現(xiàn)交通燈的智能控制，以實(shí)現(xiàn)人性化的管理方式已成為當(dāng)前一項(xiàng)非常重要的研究課題。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳吉.基于交通信號(hào)燈PLC控制的程序設(shè)計(jì)[J].考試周刊，2012.

[2]周名偵，張少明.基于PLC控制的交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005.

[3]潘新祿.十字路口交通燈PLC控制的設(shè)計(jì)[J].大眾科技，2012.

[4]劉廣萍，胡春萍.交通信號(hào)PLC控制程序設(shè)計(jì)[J].交通與計(jì)算機(jī)，2007.

作者單位：杭州交通警察支隊(duì)，杭州 310015