十字路口交通燈的控制

• 2018-09-08

一、問題的提出

十字路口車輛穿梳，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。那么靠什么來實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式很多，本子模塊介紹利用步進(jìn)梯形指令單流程編程實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)。

交通燈的控制要求如下：

（一）、控制開關(guān)

信號(hào)燈受啟動(dòng)及停止按鈕的控制，當(dāng)按動(dòng)啟動(dòng)按鈕時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，并周而復(fù)始地循環(huán)工作，當(dāng)按動(dòng)停止按鈕時(shí)，系統(tǒng)將停止在初始?jí)褢B(tài)，即南北紅燈亮，禁止通行；東西綠燈亮，允許通行。

（二）、控制要求

1 、北紅燈亮維持 30 秒，在南北紅燈亮的同時(shí)，東西綠燈也亮，并維持 25 秒，到 25 秒時(shí)，東西方向綠燈閃，閃亮 3 秒后，綠燈滅。在東西綠燈熄滅的同時(shí)，東西黃燈亮，并維持 2 秒，到 2 秒時(shí)，東西黃燈滅，東西紅燈亮。同時(shí)，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。

2 、西紅燈亮維持 30 秒。南北綠燈亮維持 25 秒，然后閃亮 3 秒，再熄滅。同時(shí)南北方向黃燈亮，并維持 2 秒后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮。

接下去周而復(fù)始，直到停止按鈕被按下為止。

信號(hào)燈動(dòng)作系統(tǒng)可用圖 1 狀態(tài)圖表示。

圖 1 交通指揮信號(hào)燈狀態(tài)圖

二、硬件及接線

根據(jù)上述要求可見，系統(tǒng)所需紅、綠、黃各 4 只信號(hào)燈，本案由兩個(gè)信號(hào)燈箱實(shí)現(xiàn)；系統(tǒng)需要啟動(dòng)和停止兩個(gè)按鈕，由按鈕箱實(shí)現(xiàn)。

可編程控制器的輸入 / 輸出端子分配及硬件連接分別由表 1 及圖 2 所示。其中 SA 開關(guān)代表可編程控制器自身的運(yùn)行開關(guān)。

三、交通信號(hào)燈的軟件設(shè)計(jì)

在本子模塊中，我們采用步進(jìn)梯形指令單流程編程實(shí)現(xiàn)，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖 3所示。由圖可知，我們把東西和南北方向信號(hào)燈的動(dòng)作視為一個(gè)順序動(dòng)作，每一個(gè)時(shí)序同時(shí)有兩個(gè)輸出，一個(gè)輸出控制東西方向的信號(hào)燈，另一個(gè)輸出控制南北方向的信號(hào)燈。

狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖對(duì)應(yīng)的步進(jìn)梯形圖如圖 4所示，現(xiàn)簡(jiǎn)單分析一下工作原理。當(dāng)啟動(dòng)按鈕SB1按下時(shí)，X0接通，S0置1，系統(tǒng)進(jìn)入S0狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)Y6、Y0，使南北紅燈及東西綠燈同時(shí)亮，Y0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件滿足，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)移到S20狀態(tài)，在S20狀態(tài)下，Y6、Y0仍被驅(qū)動(dòng)，即南北方向的紅燈及東西方向的綠燈繼續(xù)亮，同時(shí)驅(qū)動(dòng)定時(shí)器T0，定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間為25秒，25秒后，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S21，在S21狀態(tài)下，Y6繼續(xù)保持，但Y0受控于M1，而M1是由兩個(gè)定時(shí)器T6和T7控制，T6、T7組成一個(gè)1秒的震蕩器，即東西方向的綠燈閃亮。在本狀態(tài)下，同時(shí)也驅(qū)動(dòng)定時(shí)器T1，定時(shí)時(shí)間為3秒，3秒時(shí)間到，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S22，在S22狀態(tài)下，Y6仍然被驅(qū)動(dòng)，南北方向紅燈繼續(xù)亮，同時(shí)驅(qū)動(dòng)T2、Y1，東西方向的綠燈滅，Y1口驅(qū)動(dòng)的是東西方向的黃燈，故東西方向的黃燈亮，綠燈停。T2的定時(shí)時(shí)間為2秒，2秒時(shí)間到，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S23，在S23狀態(tài)下，同時(shí)驅(qū)動(dòng)Y2、Y4及T3，東西方向的紅蛋亮，南北方向的綠燈亮，T3的定時(shí)時(shí)間為25秒，25秒時(shí)間到，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S24。在S24狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)Y2、T4，東西方向的紅燈繼續(xù)亮，而南北方向的綠燈驅(qū)動(dòng)口Y4受控于M1，M1是震蕩周期為1秒的震蕩器，故南北方向的綠燈閃亮。T4的定時(shí)時(shí)間是3秒，3秒后，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S25。在S25狀態(tài)下，同時(shí)驅(qū)動(dòng)Y2、Y5及T5，即東西方向的紅燈、南北的黃燈亮，T5定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間為2秒，2秒時(shí)間到，定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間到，T5的觸點(diǎn)接通，狀態(tài)又重新轉(zhuǎn)移到S0。即南北方向的紅燈、東西方向的綠燈亮，系統(tǒng)將重復(fù)上述的動(dòng)作順序，周而復(fù)始的繼續(xù)工作。當(dāng)停止按鈕SB2被按下時(shí)，軟繼電器M0接通，其常閉觸點(diǎn)M0斷開，系統(tǒng)執(zhí)行一周后，將停留在S0狀態(tài)，及保持南北方向的紅燈、東西方向的綠燈亮。