城市十字路口交通灯控制系统的PLC程序设计
福 建 电 脑福 建 电 脑 2007 年第 10 期福 建 电 脑
城市十字路口交通灯控制系统的 PLC 程序设计
徐明铭
( 福建莆田学院电子信息工程学系 福建 莆田 351100 )
【摘 要】: 本文介绍了一种用 PLC 控制的城市十字路口交通信号灯控制系统的控制程序设计, 文中根据交通灯控制系
统的控制要求, 详细的阐述了设计方案的选择以及整个程序设计的过程。经过上机实践, 结果表明, 该系统设计方案合理, 可
靠性高, 达到预期目标, 实现效果好。
【关键词】: PLC, 交通灯, 程序设计
随着社会的发展和进步, 上路的车辆越来越多, 而道路建设
却往往跟不上城市发展的速度, 因此城市交通的问题日益突出,
经常在十字路口等交通繁忙的地方发生堵塞情况, 在这个时候,
道路交通灯的正常运行以及合理的功能就是交通畅通的重要保
证。而以往的交通信号灯大都采用继电器或是单片机来实现, 存
在着功能少, 可靠性差, 维护量大等缺点, 而 PLC 编程简单, 易
维护, 可以随着不同场合的需要灵活改变程序以实现不同的功
能需求, 且可靠性高, 性价比较好, 最重要的是 PLC 很适合来控
制交通信号灯这类的时序控制系统, 所以本文设计了一种用
PLC 控制的城市十字路口交通灯控制系统。该交通灯系统由东
西和南北四个方向的信号灯组成, 每个方向的 9 盏灯中又分为
3 组, 分别是直行, 左行, 右行的红黄绿三种颜色的信号灯, 具体
情况示意图如下图 1 所示:
图 1 十字路口交通灯示意图
1. 控制要求说明
按下启动按钮后, 东西南北四个方向的右行绿灯都一直点
亮并保持下去, 同时南北方向直行绿灯点亮, 其他信号灯全亮红
灯, 南北直行绿灯点亮 10 秒后闪烁 2 秒( 周期 1 秒, 下面的闪烁
周期一样都是 1 秒) , 然后绿灯灭, 黄灯点亮, 3 秒后南北直行黄
灯灭, 红灯亮, 同时东西方向左行绿灯点亮, 其他信号灯依然是
红灯, 同理, 东西左行绿灯先亮 10 秒后闪烁 2 秒, 然后绿灯灭黄
灯亮 3 秒, 然后黄灯灭红灯亮, 同时东西直行绿灯亮, 其他信号
灯亮红灯, 10 秒后东西直行绿灯闪烁 2 秒, 然后绿灯灭黄灯亮 3
秒, 然后黄灯灭红灯亮同时南北左行绿灯亮, 其他信号灯亮红
灯, 10 秒后绿灯闪烁 2 秒, 然后绿灯灭黄灯亮 3 秒, 然后黄灯灭
红灯亮, 同时南北直行绿灯亮, 其他信号灯亮红灯, 如此循环往
复。为了方便编程, 将各灯变化情况列成表如下表 1 所示, 表中"
0"表示红灯亮, "1"表示绿灯亮, "2"表示黄灯亮 3 秒, "1"到"2"的
过程中绿灯先亮 10 秒再闪烁 2 秒:
表 1 各交通信号灯状态变化表
2. 机型选择及 I/O 分配
由上面的各交通信号灯状态变化表中我们可以观察到, 在
每个循环中东西南北四个方向的右行信号灯的绿灯都是一直点
亮的, 且不需要亮黄灯和红灯, 所以可以把这四组右行信号灯合
并为一个输出点, 南北方向的两组直行和左行信号灯点亮规律
分别相同, 可以合并为 6 个输出点, 东西方向的直行和左行信号
灯点亮规律也分别相同, 同样可以合并为 6 个输出点, 所以总共
是需要 13 个输出点; 而输入点方面只需要启动和停止按钮, 共
两个输入点, 再加上至少 10%的 I/O 点余量, 因此我选择了松下
公司生产的 FP1 系列小型 PLC 中的 C40 型号 PLC, 该型号 PLC
有 24 点输入点, 16 点输出点, 可以满足需要, 且功能强大, 可以
根据不同的情况来增加不同的功能模块和变更程序。下面列出
I/O 分配表如下表 2 所示:
表 2 I/O 分配表
3. 系统程序设计
交通灯控制系统是一种典型的时序控制系统, 在这样的系
统中, 所有的动作都是按照固定的时间顺序来进行。根据笔者编
程的经验, 对这类的 PLC 控制系统来说, 通常有以下几种方法
来编程:
3.1 定时器指令编程法
用定时器指令来实现对时序控制系统的控制是最常用的方
法, 通常也是最好用和最容易掌握的。利用定时器指令来编程的
关键在于以下几点: ( 1) 对整个动作过程的理解, 即各个动作之
间的先后顺序要弄的一清二楚; ( 2) 各个动作过程之间的联锁、
互锁等关系, 这个主要是要注意同一个触点的常开触点以及常
闭触点的使用; ( 3) 循环控制系统中定时器的及时复位, 这样才
能在下一轮循环开始的时候重新开始计时, 从而实现整个系统
的正常循环。只要做到了以上几点, 我们可以比较轻松地用定时
器指令来编出相应的程序。
3.2 计数器指令编程法
定时的本质其实就是计数, 所以一般来说, 定时器指令与计
数 器 指 令 之 间 可 以 互 相 转 换 , 本 例 可 以 通 过 对 特 殊 继 电 器
R901C 的计数来实现定时的功能, 因为 R901C 是一个脉冲继电
器, 且它的脉冲周期是 1 秒, 所以每计数 1 次就相当于定时 1
秒。这样只要对定时器指令实现的程序进行一些对应的修改就
能得到计数器指令实现的程序, 但是在转换的时候要注意确保
时序和逻辑的正确性以及在循环控制系统中计数器的及时复
位。
3.3 比较指令编程法
时序控制系统的各个动作之间都有固定的时间顺序, 也就
是说在某段时间内完成的动作是明确的, 所以我们可以通过监
视定时指令的经过值寄存器的值来判断当前的时间, 从而以比
较指令作为串联条件触点来指定各个时间段内完成的动作。用
比较指令编出来的程序具有可读性强, 直观的特点, 但是由于比
较指令长度较长, 通常程序体积较大。
3.4 步进指令编程法
我们可以把时序控制系统的整个动作过程分( 下转第 39 页)
146
福 建 电 脑2007 年第 10 期 福 建 电 脑
2、利用 BBS 需注意的几个方面
2.1 更新思想观念
BBS 是一个学生自由交流思想的阵地, 各种信息难免有鱼
龙混杂、良莠并存的现象。对 BBS 的引导和管理工作,无论是学
校的管理层还是职能部门与教学单位都需要更新观念, 切不可
认为对 BBS 的引导和管理是技术部门的事, 而与本部门关系不
大; 要注意区别对待 BBS 上的各类帖子,一旦出现反动、色情、暴
力、封建迷信等不利于安定团结和校园文化建设的信息,要立即
删除并追究责任。对一些格调不高、颓废消极的信息要高度重
视, 查找原因, 以加强正面引导, 切不可横加指责一味责怪; 学生
们在 BBS 上所反映的问题和意见不一定都是合理的, 对这些问
题和意见要做好及时答复和反馈, 对尚不具备条件的要求要耐
心说明,对不合理的意见要加强沟通, 切不可有认为学生总在胡
搅蛮缠的想法。
2.2 健全管理机制
由于 BBS 信息涵盖面广, 从而导致对 BBS 的管理任务艰
巨,因此, 需要建立起一套完善可行的管理体制,以确保校园 BBS
在高校思想教育、校园文化建设、教学管理以及师生之间的互动
方面发挥作用。
BBS 是一种特殊的媒体宣传形式, 从一般高校的管理经验
看, 宣传部或校办承担着对高校 BBS 的信息管理职责, 网络管
理中心( 或信息中心) 负责对 BBS 的技术支持 , 相 关 职 能 部 门
( 如: 教务处、学生处、后勤集团、设备处等) 以及各教学单位在校
园 BBS 中开设相应板块, 并落实专人对 BBS 中学生提出的意见
和 问 题 按 照 一 定 的 规 范 和 流 程 及 时 解 答 学 生 的 疑 问 和 困 惑 。
BBS 的管理部门定期了解和掌握 BBS 上出现的各类信息并加
以归类, 对 BBS 中反映的共性问题通过发布告示等形式予以告
之, 对涉及到学校管理等方面的重大问题应立即上报校领导; 此
外, BBS 管理部门要对各职能部门针对 BBS 的回复情况和落实
工作进行不定期检查, 对没有履行职责的相关责任人要进行通
报、责令整改等。通过建立和健全 BBS 的管理与运行机制,可加
强与学生的沟通以争取他们的理解和支持, 从而达到把矛盾化
解在萌芽状态的目的。
2.3 加强队伍建设
当前,BBS 管理人员紧缺已成为制约 BBS 建设与管理工作
的一个突出问题, 因此, 建设一支作风过硬、业务能力强的 BBS
管理队伍成为当务之急。为了弥补学校编制等原因造成引进技
术人员难的不足, 可通过在校内选择一批思想觉悟高、业务能力
强的优秀学生参与 BBS 的管理,从而能更及时掌握 BBS 上的思
想动向并加以积极引导; 此外,学校应该在职称评定、津贴发放
等方面制定优惠政策, 使专职从事 BBS 建设与管理工作的教师
能安心工作, 无后顾之忧; 学校领导、职能部门负责人等可不定
期地以普通网民的身份在 BBS 上与学生平等交流, 这样的互动
更具有人情味和亲和力,也会使学校的管理更具魅力和人性化。
3、结语
综上, 基于校园网应用的 BBS 克服了高校异地办学中地域
和时空上的限制,成为多校区异地办学的重要管理工具,这对降
低办学成本,提高管理效率等大有好处。加强对校园 BBS 的正确
引导和管理, 对培养学生的自主学习意识,增强大学生对学校的
认同感以及构建纯洁的校园文化环境等方面也有着重要的意
义。
参考文献:
1.彭小川 毛晓丹, 高校 BBS 言论传播及其内部群体特征研究【EB/ OL】,
http:/ / www.360doc.com/ showWeb/ 0/ 0/ 232933.aspx
2. 齐再前 郑秀英等, 关于高校多校区办学管理模式的探讨【EB/ OL】,
http:/ / www.edu.cn/ 20040414/ 3103783.shtml
3. 洪东明, 利用高校 BBS 加强校园文化建设的探讨【J】, 中国地质教育
2005( 2) : 103- 105
4. 孟新, BBS 对大学生的影响及对策研究【J】, 南京工业大学学报( 社会
科学版) 2003( 4) : 100- 101
5. 王锋, 怎样加强和改进我校 BBS 的引导和管理工作【J】, 丽水学院学
报 Vol28(3): 62- 64
6. 王海宁, 谈谈高校校园网 BBS 的建设与管理【J】, 高校理论战线 2005
( 10) : 43- 44
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
( 上接第 146 页)
解成一个个小的过程, 按照时间顺序只有在完成了上一个过程
之后才能进行下一个过程, 而这正是步进指令的用武之地。步进
指令是 PLC 顺序控制的一个重要手段, 使用步进指令可以严格
地保证动作顺序, 确保不会出现输出混乱的情况, 该方法逻辑清
晰, 易于掌握, 但是前提是必须具有能够正确分析动作过程顺序
的能力。
4. 编程方案的选择及梯形图
图 2 定时器指令实现的程序梯形图
综合上面四种编程方法并进行比较, 我们可以发现, 用定时
器指令实现该交通灯控制系统的编程所得到的梯形图只有 131
行, 而其他三种编程方法的程序长度都比较臃肿, 比较指令编程
法得到的梯形图甚至超过了 200 行, 显然定时器指令编程法得
到的程序最为简洁, 而且最主要的是定时器编程法得到的程序
易于理解, 可读性强, 扩展性也比较好, 所以最终我们选择该方
法, 程序梯形图如上图 2 所示。
5. 结束语
将 PLC 用于交通信号灯的控制, 主要是因为其可靠性高,
功能强大, 定时、计数资源丰富, 可以方便地实现对多组交通灯
的时序控制, 且 PLC 本身具有通讯联网的功能, 若将同一地区
附近的 PLC 联网, 则可以实现交通信息的共享和智能实时控
制, 根据实测各十字路口之间的距离、车流量和车速等, 合理确
定各路口信号灯之间的时差, 大大缩短车辆的等待时间, 提高公
路的利用率, 实现对交通状况的科学化管理。本文对一个比较典
型的十字路口交通信号灯的 PLC 控制系统进行了程序设计, 并
列出常用的编程方法等, 希望可以起到抛砖引玉的效果。实践结
果表明, 该程序运行情况良好, 实现预期目标, 扩展性好。
参考文献:
1. 张君霞, 基于常规交通灯控制 PLC 的时间顺序控制编程方法[J], 工业
控制计算机, 2005, 18( 4) , 71- 79
2. 易铭, 李秀忠, PLC 控制的交通信号灯控制系统设计[J], 工业控制计
算机, 2003, 16( 12) , 43- 44
3. 周名侦, 张少明, 基于 PLC 控制的交通灯系统设计[J], 广东交通职业
技术学院学报, 2005, 4( 2) , 61- 63
4. 吴建强, 姜三勇, 可编程控制器原理及其应用[M], 哈尔滨, 哈尔滨工
业大学出版社, 1998
5. 张泽荣, 可编程控制器原理与应用[M], 北京, 清华大学出版社, 2004
6. 常斗南, 可编程序控制器原理.应用.实验(第 2 版)[M], 北京, 机械工业
出版社, 2002
39
城市十字路口交通灯控制系统的PLC程序设计
