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摘 要：以西门子S7-200PLC来实现交通信号灯的自动控制。通过对交通信号灯的控制要求的分析，结合西门子 S7- 200 的控制性能，通过系统时序图的分析，对交通灯系统进行了软、硬件设计，实现了十字路口交通灯的合理控制的功能，通过实验证明该方法设计的系统简单、经济实用、运行可靠，具有很高的实用价值。
关键词：PLC；智能交通系统；十字路口
随着社会经济和城市交通的快速发展，交通成为保障城市交通有序、安全、快速运行的解决方案。另一方面，可编程序控制器（PLC）作为一种以微电脑技术为核心的自动控制装置，已被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源等各种行业[1]。目前，PLC 已广泛应用于工业控制中，但是在交通控制方面应用方面还不是很广泛。PLC 应用于交通控制还有很大的潜能，PLC 以其可方便操作、可方便编程调试等特点，使得其有逐步取代以往的单片机在交通灯中的地位的趋势。本文主要研究了基于西门子 S7- 200 PLC 的交通灯控制系统的设计。
1 十字路口交通灯控制系统的功能
一个复杂十字路口的交通灯控制系统主要包括东西南北方向上的车辆直行红黄绿灯的控制、车辆左转红绿灯的控制以及各方向上人行道的红黄绿灯的控制。在现代化的大城市中，十字交叉路口越来越多，在每个交叉路口都需要使用红绿灯进行交通指挥和管理，红、黄、绿灯的转换要有一个准确的时间间隔和转换顺序[2]，这就需要有一个安全、自动的、协调的系统对红、黄、绿灯的转换进行管理。
2 设计
2.1 十字路口交通灯布置
在十字路口东西南北装上主干道“红黄绿”灯，人行道“红黄绿”灯，其中主干道的“红黄绿”灯又分为左转“红绿”灯和直行“红黄绿”灯。总共交通灯个数为32个，其中红灯12个、绿灯12个、黄灯8个。
2.2 I/O分布及硬件接线图
输入只需一个启动按钮即可。输出有东西方向主干道直行“红黄绿”灯、东西方向人行道“红黄绿”灯、南北方向直行“红黄绿”灯、南北方向人行道“红黄绿”灯、东西方向左转“红绿”灯、南北方向左转“红绿”灯，共32个灯。但东西方向主干道直行“红黄绿”灯和南北方向人行道“红黄绿”灯运行状况相同，南北方向直行“红黄绿”灯和东西方向人行道“红黄绿”灯运行状况相同，所以它们可以共用输出口，最后核计只需用10个PLC输出点就能达到目的。具体I/O分配表如表1。
控制系统主要任务是负责控制东西南北各红绿灯的状态和转换顺序，关键是各个状态之间的转换和进行适当的时间延时。由于人行道上的交通灯控制与其同方向上的主干道直行灯控制一样，故下面有些讨论暂没有提及人行道上的交通灯控制。
2.3按控制要求给出控制时序
按车辆通行顺序开启系统控制[3]，先让南北方向左转车辆运行，接着让南北方向主干道直行车辆运行，再接着让东西方向左转车辆运行，然后东西方向主干道直行车辆运行，如此循环。正常情况下，在变换车道运行时，绿灯熄灭前会闪几秒钟，左转绿灯灭设定闪2s，直行绿灯灭设定闪3s。
2.4软件设计
南北方向的交通灯控制程序流程图如图1。
流程图省略的部分是东西方向的交通灯控制流程，其控制方案与南北方向的控制相似。
3 实验调试
根据系统对I/O口量的需求，选用S7-224来完成调试。以“南主左绿”为例说明，其中的“南”表示南边方向，“主”表示主干道，“左”表示左转，“绿”表示绿灯，其他的标注与此类似。选一个循环周期（90s），以南北左转绿灯闪亮为开始，根据实验实际情况，记录其调试结果如表2，表中“1”表示其对应的I/O口在其对应的时间段输出为高电平，“0”则表示其对应的I/O口在其对应的时间段输出为低电平，“闪”表示闪亮。
从表2中可以看出其工作顺序情况与事先设计的交通灯控制时序完全吻合，这证明了方法的有效性。分析上述表格数据，可以看出任何时刻都只有4个输出口处于工作状态。分析同一时刻的4个输出口的情况可以看出，这4个输出口分别控制着交通的四个状态，即东西直行（东西人行道）、南北直行（南北人行道）、東西左转和南北左转，且在同一时刻，交通的4个状态中只有1个交通状态的绿灯在正常有效工作，而其他3个交通状态的红灯在正常有效工作（或者其绿灯处于闪亮阶段），这就保证了整个十字路口的井然有序工作。
4结论
本文详细介绍了单个复杂路口的PLC软硬件设计，随着现在城市交通的发展，越来越需要把多个路口看作一个整体来进行设计，根据各道路上的流量来控制各路口的红黄绿灯。但是单个路口的控制仍然是基础，只有在解决了单个路口的基础上才能更方便地解决多路口问题，所以说研究单个复杂十字路口交通灯的PLC控制问题仍然是具有一定的实际意义。
参考文献：
[1]正岗.PLC的发展趋势及标准化. Allen-Bradley公司PLC发展和标准化[Z].
[2] 何峰.基于Ver ilog HDL 设计的交通灯控制系统[J]. 现代电子技术，2005（8）：103-107.
[3] 丛国进.基于顺序控制的 PLC 电气控制系统的设计[J].电气技术，2008（2）：57-59.
*基金项目：国家级大学生创新训练项目（编号：201813324007）；校级大学生实验室开放项目（编号：2018SYKF20）
作者简介：
孙莉（1982-），女，安徽省淮北人，副教授，硕士，研究方向：工业综合自动化
关键词：PLC；智能交通系统；十字路口
随着社会经济和城市交通的快速发展，交通成为保障城市交通有序、安全、快速运行的解决方案。另一方面，可编程序控制器（PLC）作为一种以微电脑技术为核心的自动控制装置，已被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源等各种行业[1]。目前，PLC 已广泛应用于工业控制中，但是在交通控制方面应用方面还不是很广泛。PLC 应用于交通控制还有很大的潜能，PLC 以其可方便操作、可方便编程调试等特点，使得其有逐步取代以往的单片机在交通灯中的地位的趋势。本文主要研究了基于西门子 S7- 200 PLC 的交通灯控制系统的设计。
1 十字路口交通灯控制系统的功能
一个复杂十字路口的交通灯控制系统主要包括东西南北方向上的车辆直行红黄绿灯的控制、车辆左转红绿灯的控制以及各方向上人行道的红黄绿灯的控制。在现代化的大城市中，十字交叉路口越来越多，在每个交叉路口都需要使用红绿灯进行交通指挥和管理，红、黄、绿灯的转换要有一个准确的时间间隔和转换顺序[2]，这就需要有一个安全、自动的、协调的系统对红、黄、绿灯的转换进行管理。
2 设计
2.1 十字路口交通灯布置
在十字路口东西南北装上主干道“红黄绿”灯，人行道“红黄绿”灯，其中主干道的“红黄绿”灯又分为左转“红绿”灯和直行“红黄绿”灯。总共交通灯个数为32个，其中红灯12个、绿灯12个、黄灯8个。
2.2 I/O分布及硬件接线图
输入只需一个启动按钮即可。输出有东西方向主干道直行“红黄绿”灯、东西方向人行道“红黄绿”灯、南北方向直行“红黄绿”灯、南北方向人行道“红黄绿”灯、东西方向左转“红绿”灯、南北方向左转“红绿”灯，共32个灯。但东西方向主干道直行“红黄绿”灯和南北方向人行道“红黄绿”灯运行状况相同，南北方向直行“红黄绿”灯和东西方向人行道“红黄绿”灯运行状况相同，所以它们可以共用输出口，最后核计只需用10个PLC输出点就能达到目的。具体I/O分配表如表1。
控制系统主要任务是负责控制东西南北各红绿灯的状态和转换顺序，关键是各个状态之间的转换和进行适当的时间延时。由于人行道上的交通灯控制与其同方向上的主干道直行灯控制一样，故下面有些讨论暂没有提及人行道上的交通灯控制。
2.3按控制要求给出控制时序
按车辆通行顺序开启系统控制[3]，先让南北方向左转车辆运行，接着让南北方向主干道直行车辆运行，再接着让东西方向左转车辆运行，然后东西方向主干道直行车辆运行，如此循环。正常情况下，在变换车道运行时，绿灯熄灭前会闪几秒钟，左转绿灯灭设定闪2s，直行绿灯灭设定闪3s。
2.4软件设计
南北方向的交通灯控制程序流程图如图1。
流程图省略的部分是东西方向的交通灯控制流程，其控制方案与南北方向的控制相似。
3 实验调试
根据系统对I/O口量的需求，选用S7-224来完成调试。以“南主左绿”为例说明，其中的“南”表示南边方向，“主”表示主干道，“左”表示左转，“绿”表示绿灯，其他的标注与此类似。选一个循环周期（90s），以南北左转绿灯闪亮为开始，根据实验实际情况，记录其调试结果如表2，表中“1”表示其对应的I/O口在其对应的时间段输出为高电平，“0”则表示其对应的I/O口在其对应的时间段输出为低电平，“闪”表示闪亮。
从表2中可以看出其工作顺序情况与事先设计的交通灯控制时序完全吻合，这证明了方法的有效性。分析上述表格数据，可以看出任何时刻都只有4个输出口处于工作状态。分析同一时刻的4个输出口的情况可以看出，这4个输出口分别控制着交通的四个状态，即东西直行（东西人行道）、南北直行（南北人行道）、東西左转和南北左转，且在同一时刻，交通的4个状态中只有1个交通状态的绿灯在正常有效工作，而其他3个交通状态的红灯在正常有效工作（或者其绿灯处于闪亮阶段），这就保证了整个十字路口的井然有序工作。
4结论
本文详细介绍了单个复杂路口的PLC软硬件设计，随着现在城市交通的发展，越来越需要把多个路口看作一个整体来进行设计，根据各道路上的流量来控制各路口的红黄绿灯。但是单个路口的控制仍然是基础，只有在解决了单个路口的基础上才能更方便地解决多路口问题，所以说研究单个复杂十字路口交通灯的PLC控制问题仍然是具有一定的实际意义。
参考文献：
[1]正岗.PLC的发展趋势及标准化. Allen-Bradley公司PLC发展和标准化[Z].
[2] 何峰.基于Ver ilog HDL 设计的交通灯控制系统[J]. 现代电子技术，2005（8）：103-107.
[3] 丛国进.基于顺序控制的 PLC 电气控制系统的设计[J].电气技术，2008（2）：57-59.
*基金项目：国家级大学生创新训练项目（编号：201813324007）；校级大学生实验室开放项目（编号：2018SYKF20）
作者简介：
孙莉（1982-），女，安徽省淮北人，副教授，硕士，研究方向：工业综合自动化