摘要：文中采用PLC可編程控制器控制十字路口信號(hào)燈，PLC可編程制器具有可靠性高、維護(hù)方便，用法簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。根據(jù)城市交通的實(shí)際情況，給出西門子S7-200型PLC實(shí)現(xiàn)帶人行橫道過馬路請(qǐng)求的十字路交通燈控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，給出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的城市交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。文中交通燈控制系統(tǒng)主要用于控制快速路十字路口車輛、行人通行，減少相互干擾，提高路口的通行能力。
關(guān)鍵詞：可編程控制器；交通燈；主干道；次干道

0 引言
    隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，車輛急劇增多，城市道路交通堵車現(xiàn)象日益嚴(yán)重。因此，許多城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長(zhǎng)和缺乏對(duì)高速路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點(diǎn)，也決定了其交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道車流量繁忙的交通擁堵狀況，越來越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門有待解決的主要問題。
    鑒于當(dāng)前實(shí)際中，一般在主干道是行車道而次道是人行橫道和一些非機(jī)動(dòng)車通行的十字馬路處的交通燈仍然采用固定通行的一般的交通燈系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)，不利于提高道路的利用率，也不利于主要車道的通行，在沒有行人需要通過人行橫道的時(shí)候，主要車道上的行人也必須在停止線以外停車侯本車道綠燈亮。本文提出了一種全新的思路來解決此類問題，在有行人請(qǐng)求的情況下才會(huì)使主要車道的紅燈點(diǎn)亮，禁止機(jī)動(dòng)車通行，給行人通過的時(shí)間。而平時(shí)則主干道上一直綠燈亮，允許車輛快速通行，這樣可以大大提高主干道利用率，緩解日益嚴(yán)重的交通擁堵。文中采用PLC來實(shí)現(xiàn)帶有人行橫道請(qǐng)求的十字馬路交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 可編程控制器簡(jiǎn)介
    PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、靈活通用與維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，受到用戶的青睞。因此在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。
    PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相近。從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和模塊式兩種。固定式PLC包括CPU板、I／O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I／O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。
    當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。

2 帶人行橫道過馬路請(qǐng)求的交通燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 交通燈控制整體框圖設(shè)計(jì)
    十字馬路交通燈示意如圖1所示，其主干道是行車道而次道是人行橫道和一些非機(jī)動(dòng)車通行道，在馬路通行及人行橫道通行方向均有紅、黃、綠交通燈，按照交通情況依次點(diǎn)亮交通信號(hào)燈。

    論文中設(shè)計(jì)的交通燈控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和控制兩大功能。檢測(cè)次道上有沒有行人請(qǐng)求通過；控制主干道與次干道的紅、黃、綠燈的協(xié)調(diào)自動(dòng)工作。
    沒有行人請(qǐng)求過馬路時(shí)，主干道交通一直通行，次道一直禁止通行；有行人請(qǐng)求過馬路時(shí)，要有一個(gè)過程的等待，才能得到通行許可。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，考慮了可靠性、準(zhǔn)確性與經(jīng)濟(jì)性后，選用西門子S7-200系列PLC來做主控制器。
    根據(jù)控制對(duì)象與任務(wù)，設(shè)計(jì)此交通燈的基本功能框圖如圖2所示。

    啟動(dòng)按鈕用于整個(gè)系統(tǒng)初次上電工作的啟動(dòng)或者掉電不工作的重新啟動(dòng)，采用一般的帶鎖點(diǎn)動(dòng)按鈕。街左請(qǐng)求按鈕安裝在主干道的左側(cè)，當(dāng)街道左側(cè)有行人請(qǐng)求通過人行橫道時(shí)，只需要按一下這個(gè)按鈕就可以得到系統(tǒng)的響應(yīng)，采用一般的點(diǎn)動(dòng)式按鈕，按下一次，系統(tǒng)響應(yīng)一次，不按則系統(tǒng)不響應(yīng)。街右請(qǐng)求按鈕安裝在主干道的右側(cè)，當(dāng)街道右側(cè)有行人請(qǐng)求通過人行橫道時(shí)，只需要按一下這個(gè)按鈕就可以得到系統(tǒng)的響應(yīng)，采用一般的點(diǎn)動(dòng)式按鈕，按下一次，系統(tǒng)響應(yīng)一次，不按則系統(tǒng)不響應(yīng)。
    次干道上的交通燈平時(shí)一般顯示紅色，只有當(dāng)這一方向上有人請(qǐng)求通過并且得到PLC主機(jī)響應(yīng)后，信號(hào)燈才會(huì)變化。主干道這個(gè)方向上的交通燈平時(shí)一般顯示綠色，只有當(dāng)人行橫道上有行人請(qǐng)求通過并且得到PLC主機(jī)響應(yīng)后，主干道上的信號(hào)燈才先變黃然后變紅，當(dāng)行人及非機(jī)動(dòng)車通過以后再變綠。
2．2 交通燈控制系統(tǒng)的I／O分配
    基于S7-200PLC，CPU224交通燈控制系統(tǒng)的I／O資源分配如表1所示。

3 帶人行橫道過馬路請(qǐng)求的交通燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    行人請(qǐng)求通行子程序模塊流程圖如圖3所示。

    基于西門子PLC的帶人行橫道十字馬路交通燈的主流程圖如圖4所示。

4 結(jié)束語
    基于西門子PLC的快速路交通燈控制系統(tǒng)充分利用了PLC的可靠性高、抗干擾強(qiáng)、可編程設(shè)計(jì)靈活的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用此系統(tǒng)可以充分提高主干道的利用率，緩解交通擁堵的現(xiàn)狀，方便人民生活，提高經(jīng)濟(jì)效益。