红绿灯控制系统 用PLC设计复杂十字路口的红绿灯控制系统，让交通井然有序

通过分析复杂路口交通灯的控制要求，结合S7-200的控制性能，在传统交通灯控制的基础上增加左转控制功能，设计系统的软硬件，实现直行、东西南北向左转以及复杂路口人行道灯的合理控制等功能。实验验证了该方法的可靠性。

1西门子S7-200和交通灯控制

S7-200系列是西门子引进的小型PLC。它结构紧凑、扩展性好、命令功能强大、价格低廉，已成为各种小型控制项目的理想控制器。S7-200包含单个S7-200CPU和各种可选的扩展模块，可以轻松形成不同规模的控制器。它的控制范围可以从几个点到几百个点。

目前，可编程控制器已经广泛应用于工业控制，但在交通控制中应用并不广泛。可编程控制器在交通控制方面有很大的潜力。PLC具有操作方便、编程调试方便的特点，使其在交通灯中逐渐取代了以前的单片机。本文主要研究基于西门子S7-200的复杂交叉口交通信号控制系统。

2复杂交叉口交通灯控制系统的功能

复杂路口的红绿灯控制系统主要包括东、西、北、南四个方向直行车辆的红、黄、绿灯控制，左转车辆的红绿灯控制，各方向人行道的红、黄、绿灯控制。

现代大城市，路口越来越多。每个路口都需要使用交通灯进行交通指挥和管理。红黄绿灯的转换必须有准确的时间间隔和切换顺序，这就需要一个安全、自动、协调的系统来管理红黄绿灯的转换。

3设计

3.1十字路口的交通灯布局

主干道“红绿”灯和人行道“红绿”灯安装在东西南北交叉路口，其中主干道“红绿”灯分为左转“红绿”灯和直行“红绿”灯。具体分布如图1所示。共有32个红绿灯，其中红灯12个，绿灯12个，黄灯8个。

图1交通灯分布图

3.2输入/输出分配和硬件接线图

输入只需要一个开始按钮。共有32个灯，包括东西方向主干道的“红-黄-绿”灯、东西方向人行道的“红-黄-绿”灯、南北方向人行道的“红-绿”灯、东西方向左转的“红-绿”灯和南北方向左转的“红-绿”灯。

但东西向主干道和南北向人行道上的“红-黄-绿”灯运行条件相同，可以共用输出口，最后只用10个PLC输出点就可以达到目的。具体的输入输出分配表见表1。

表1数字输入输出地址分布表

控制系统的主要任务是控制东、西、北、南交通灯的状态和切换顺序，关键是在状态之间切换，适当延迟时间。由于人行道上的红绿灯控制和主干道同方向的直行灯控制是一样的，下面的讨论暂时没有提到人行道上的红绿灯控制。

3.3根据控制要求给出控制顺序

按照交通顺序打开系统控制，先让南北方向的左转车辆运行，再让南北方向的直行车辆运行，再让东西方向的左转车辆运行，再让东西方向的直行车辆运行，以此类推。一般情况下，变道时绿灯熄灭前闪几秒，左转时闪2秒，直行时闪3秒。正常条件下循环运行的时序图如下:

图2交通灯控制时序图

3.4软件设计

南北方向交通灯控制程序流程图如图3所示。

图3控制程序流程图

流程图省略部分为东西方向的红绿灯控制流程，其控制方案与南北方向类似。

4实验调试

根据系统对I/O端口的需求，选择S7-224进行调试，硬件接线如图4所示。

图4系统硬件接线图

图中标注以“南主路和左绿道”为例，其中“南”表示南向，“主路”表示主干道，“左”表示左转，“绿道”表示绿灯，其他标注类似。

选择一个周期(90S)，从南北向左转绿灯闪烁开始，记录调试结果如表2所示。在表中，“1”表示其对应的I/O端口在其对应的时间段输出高电平，“0”表示其对应的I/O端口在其对应的时间段输出低电平，“闪”表示闪烁。

表2实验调试数据(一个周期)

从表中可以看出，工作顺序与预先设计的交通灯控制顺序完全一致，证明了该方法的有效性。通过分析上表数据可以看出，任何时候都只有四个网点在工作。

通过同时分析四个出口，可以看出这四个出口控制着四种交通状态，即东西直行(东西人行道)、南北直行(南北人行道)、东西左转、南北左转。同时，只有一个交通状态绿灯正常有效工作，而其他三个交通状态红灯正常有效工作(或其绿灯处于闪亮阶段)，保证了整个路口的秩序。

结束语

本文详细介绍了单个复杂路口的可编程控制器软硬件设计。随着城市交通的发展，越来越需要将多个交叉口作为一个整体来设计，根据每条道路上的交通流量来控制每个交叉口的红、黄、绿灯。但是单个路口的控制还是基础，多路口的问题只有解决了单个路口才能更方便的解决。因此，研究单个复杂路口交通灯的PLC控制仍然具有现实意义。