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。那么靠什么來實現這井然秩序呢？靠的是交通信號燈的自動指揮系統。交通信號燈控制方式很多，本子模塊介紹利用步進梯形指令單流程編程實現的控制系統。

交通燈的控制要求如下：

（一）、控制開關

信號燈受啟動及停止按鈕的控制，當按動啟動按鈕時，信號燈系統開始工作，并周而復始地循環工作，當按動停止按鈕時，系統將停止在初始壯態，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，東西綠燈也亮，并維持 25 秒，到 25 秒時，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，東西黃燈亮，并維持 2 秒，到 2 秒時，東西黃燈滅，東西紅燈亮。同時，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。同時南北方向黃燈亮，并維持 2 秒后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。

接下去周而復始，直到停止按鈕被按下為止。

信號燈動作系統可用圖 1 狀態圖表示。

圖 1 交通指揮信號燈狀態圖

二、硬件及接線

根據上述要求可見，系統所需紅、綠、黃各 4 只信號燈，本案由兩個信號燈箱實現；系統需要啟動和停止兩個按鈕，由按鈕箱實現。

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 開關代表可編程控制器自身的運行開關。

三、交通信號燈的軟件設計

在本子模塊中，我們采用步進梯形指令單流程編程實現，其狀態轉移圖如圖 3所示。由圖可知，我們把東西和南北方向信號燈的動作視為一個順序動作，每一個時序同時有兩個輸出，一個輸出控制東西方向的信號燈，另一個輸出控制南北方向的信號燈。

狀態轉移圖對應的步進梯形圖如圖 4所示，現簡單分析一下工作原理。當啟動按鈕SB1按下時，X0接通，S0置1，系統進入S0狀態，驅動Y6、Y0，使南北紅燈及東西綠燈同時亮，Y0接通，狀態轉移條件滿足，系統將轉移到S20狀態，在S20狀態下，Y6、Y0仍被驅動，即南北方向的紅燈及東西方向的綠燈繼續亮，同時驅動定時器T0，定時器的設定時間為25秒，25秒后，狀態轉移到S21，在S21狀態下，Y6繼續保持，但Y0受控于M1，而M1是由兩個定時器T6和T7控制，T6、T7組成一個1秒的震蕩器，即東西方向的綠燈閃亮。在本狀態下，同時也驅動定時器T1，定時時間為3秒，3秒時間到，狀態轉移到S22，在S22狀態下，Y6仍然被驅動，南北方向紅燈繼續亮，同時驅動T2、Y1，東西方向的綠燈滅，Y1口驅動的是東西方向的黃燈，故東西方向的黃燈亮，綠燈停。T2的定時時間為2秒，2秒時間到，狀態轉移到S23，在S23狀態下，同時驅動Y2、Y4及T3，東西方向的紅蛋亮，南北方向的綠燈亮，T3的定時時間為25秒，25秒時間到，狀態轉移到S24。在S24狀態下，驅動Y2、T4，東西方向的紅燈繼續亮，而南北方向的綠燈驅動口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的定時時間是3秒，3秒后，狀態轉移到S25。在S25狀態下，同時驅動Y2、Y5及T5，即東西方向的紅燈、南北的黃燈亮，T5定時器的定時時間為2秒，2秒時間到，定時器的定時時間到，T5的觸點接通，狀態又重新轉移到S0。即南北方向的紅燈、東西方向的綠燈亮，系統將重復上述的動作順序，周而復始的繼續工作。當停止按鈕SB2被按下時，軟繼電器M0接通，其常閉觸點M0斷開，系統執行一周后，將停留在S0狀態，及保持南北方向的紅燈、東西方向的綠燈亮。