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摘 要：为了对道路交通进行有效的控制，本设计以道路交通指示灯为对象，通过可编程控制器对其实行控制。设计中针对道路交通指示灯的控制功能进行了总体设计，通过设计，使道路交通指示灯具有可根据不同的交通状况，选择不同的工作方式，大大提高了道路交通的控制能力，使道路交通秩序得到有效的控制。与其他类似设计相比较，具有多重功能和一定的实用价值。
关键词：可编程控制器；控制；十字道路交通指示灯；
中图分类号：F032.1 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-01-00-01
一、课题意义
随着我国经济发展，城市的道路交通拥挤问题日趋严重，因此提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫。传统的道路交通指示灯的设计主要是：先经过对车流量的调查，然后运用统计学的方法，对道路交通指示灯的工作方案进行设置。实际上车流量的变化是不确定的，路口在不同时间段车流量会产生很大的差异。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，现实需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的道路交通指示灯。目前，有多种针对十字路口交通指示灯的改良设计，其中有一种就是使用PLC（可编程序控制器）对十字路口交通指示灯作自适应模糊控制的方法，较好地解决了车辆流量不均衡、不稳定的问题。因此，十字路口交通指示灯的控制设计还存在非常广阔的前景。PLC在道路交通指示灯控制中的应用有着较强的优势，主要可从以下几方面来描述：
（一）使用寿命长。目前的控制电路因电路设计、元器件选型、工作环境及控制方式等因素使用寿命大部分均不足五年。PLC作为工业控制单元，应用于各种控制环境，内部电路、机械结构的设计极为精良，所用器件均选用标准工业级产品，其使用寿命一般可保证在十年以上。本练习中采用西门子S7-200PLC运行速度快，位操作时间反应达0.37uS。
（二）功能完善，适应多复杂路面。目前普通的PLC控制交通路口信号灯基本都是四向单通道，功能相对简单；本设计从实际复杂路口角度出发，考虑了四向六车道，具有自动/手动控制、高低峰期转化、夜间控制、特殊交通管制等多种功能。
二、设计方案
选用现实生活中的经典案例见图1布局图进行改造。改造前：十字路口的东、西、南、北四个方向，机动车左行车道、直行车道由交通指示灯控制，右行车辆采取隔离绿化带直接通行，并且设置人行横道的交通指示灯，其布局如图所示。直行和左转分别设置红、黄、绿三盏信号灯，人行通道设置红、绿两盏信号灯。
改造后采用西门子S7-200可编程控制器进行控制，增加了多种控制模式，具体控制内容如下：
（一）设计方案。南北走向为支干道，采取左转绿灯亮5秒，闪烁3秒，左转黄灯亮2秒，左转红灯亮。南北直行绿灯亮8秒，闪烁3秒，直行黄灯亮2秒，直行红灯亮；人行道绿灯与直行绿灯保持同步工作显示，其余时间显示红灯。
东西走向为主干道采取左转绿灯亮7秒，闪烁3秒，左转灯亮3秒，直行绿灯亮10秒，闪烁3秒，直行黄灯亮2秒，直行红灯亮。人行道绿灯与直行绿灯保持同步工作显示，其余时间显示红灯。
本设计总时间周期控制在50秒。可根据实际需要灵活设置时间。
（二）正常与高峰模式。对于上下班高峰时段，路口很容易造成堵车现象，在东西走向主干道上直行方向，采用灵活控制模式，及时延长该方向通行绿灯时间5秒，满足车辆通行需要，减轻路况压力。总时间延长为55秒。
（三）紧急模式。对于在单车紧急情况下，例如消防车、救护车、警车出行，我们采取了单车紧急通道，将4个路口方向的信号灯均采用红灯模式，空出黄实线左边车道放行，保障最快通过；而目前，却是需要车辆的主动配合与让道。为了保证行人安全，四个方向的人行道信号灯同时变为红灯。
（四）白天/夜晚模式。对于晚上11点以后，车辆行人较少，为了方便车辆通行，我们取消原红绿灯时间控制，改成夜间模式，将四个方向的指示灯均设置成黄色信号灯闪烁，提醒车辆经过路口缓行，行人通道信号灯灭。
三、系统设计
（一）PLC选择。根据控制元件以及控制要求确定PLC需要8个输入点，16个输出点。根据我校现有的设备，选择西门子S7-200CNCPU226机型，其具有输入点24个，输出点16个，可以达到控制要求。
（二）硬件选择。PLC输入点电压为直流24V，由PLC上传感器提供24V电源，启动开关为点动开关，其它7个开关为钮子开关，连接PLC输出控制采取LED信号灯，其电压为24VDC，分红、黄、绿三种颜色。
（三）时序图。时序图是反映整个流程的时间控制，可以直观观察出任意时间的信号灯变化，低电平为截止，信号灯灭，高电平为导通，信号灯亮。
（四）流程图。流程图是程序编写的核心，由时序图转变而来，反映了在各个状态下，控制流程示意图，当条件满足时，进入下一步，否则，停留在当前操作。
四、成果发布，程序解析
定时器设定，当程序运行为正常状态下，通过启动按钮控制启动中间点位存储器闭合，高低峰转化与五十秒定时为常闭状态，经过5S、8S、35S、45S进入总时间为50秒的工作流程循环工作状态；当高低峰转换开关接通，启动程序后，前面的时间控制不变，经过T45定时器延时35S后，进入T48定时器延时50S工作，控制东西方向时间延时5S，总时间为55S周期循环工作。
见左转绿灯条件，当程序运行为23S到30S之间时，东西左转绿中间点有输出，控制东西左转绿灯常亮；在30S与33S之间，由内部继电器特殊位存储器SM0.5控制，发出0.5S接通，0.5S断开的自动脉冲控制，东西左绿灯闪烁；当东西方向来车队转南北方向，左转车队模式接通，且其余开关断开时，东西左转绿灯常亮。
五、结束语
该交通信号灯的控制程序经过模拟调试，运行可靠，可以实现目标中要求的强制控制、贵宾车队、白天/晚间转换等功能，同时可以根据实际要求，针对指令进行修改程序，具有很强的灵活性。同时也具有一定的缺陷，如没有时间显示功能，人行道因为输出点的限制没有设置黄灯，同样也可利用子程序模式编写指令以更加直观易懂，这些期待在以后进行进一步的改进完善，以其能够真正的实用于生活。
关键词：可编程控制器；控制；十字道路交通指示灯；
中图分类号：F032.1 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-01-00-01
一、课题意义
随着我国经济发展，城市的道路交通拥挤问题日趋严重，因此提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫。传统的道路交通指示灯的设计主要是：先经过对车流量的调查，然后运用统计学的方法，对道路交通指示灯的工作方案进行设置。实际上车流量的变化是不确定的，路口在不同时间段车流量会产生很大的差异。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，现实需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的道路交通指示灯。目前，有多种针对十字路口交通指示灯的改良设计，其中有一种就是使用PLC（可编程序控制器）对十字路口交通指示灯作自适应模糊控制的方法，较好地解决了车辆流量不均衡、不稳定的问题。因此，十字路口交通指示灯的控制设计还存在非常广阔的前景。PLC在道路交通指示灯控制中的应用有着较强的优势，主要可从以下几方面来描述：
（一）使用寿命长。目前的控制电路因电路设计、元器件选型、工作环境及控制方式等因素使用寿命大部分均不足五年。PLC作为工业控制单元，应用于各种控制环境，内部电路、机械结构的设计极为精良，所用器件均选用标准工业级产品，其使用寿命一般可保证在十年以上。本练习中采用西门子S7-200PLC运行速度快，位操作时间反应达0.37uS。
（二）功能完善，适应多复杂路面。目前普通的PLC控制交通路口信号灯基本都是四向单通道，功能相对简单；本设计从实际复杂路口角度出发，考虑了四向六车道，具有自动/手动控制、高低峰期转化、夜间控制、特殊交通管制等多种功能。
二、设计方案
选用现实生活中的经典案例见图1布局图进行改造。改造前：十字路口的东、西、南、北四个方向，机动车左行车道、直行车道由交通指示灯控制，右行车辆采取隔离绿化带直接通行，并且设置人行横道的交通指示灯，其布局如图所示。直行和左转分别设置红、黄、绿三盏信号灯，人行通道设置红、绿两盏信号灯。
改造后采用西门子S7-200可编程控制器进行控制，增加了多种控制模式，具体控制内容如下：
（一）设计方案。南北走向为支干道，采取左转绿灯亮5秒，闪烁3秒，左转黄灯亮2秒，左转红灯亮。南北直行绿灯亮8秒，闪烁3秒，直行黄灯亮2秒，直行红灯亮；人行道绿灯与直行绿灯保持同步工作显示，其余时间显示红灯。
东西走向为主干道采取左转绿灯亮7秒，闪烁3秒，左转灯亮3秒，直行绿灯亮10秒，闪烁3秒，直行黄灯亮2秒，直行红灯亮。人行道绿灯与直行绿灯保持同步工作显示，其余时间显示红灯。
本设计总时间周期控制在50秒。可根据实际需要灵活设置时间。
（二）正常与高峰模式。对于上下班高峰时段，路口很容易造成堵车现象，在东西走向主干道上直行方向，采用灵活控制模式，及时延长该方向通行绿灯时间5秒，满足车辆通行需要，减轻路况压力。总时间延长为55秒。
（三）紧急模式。对于在单车紧急情况下，例如消防车、救护车、警车出行，我们采取了单车紧急通道，将4个路口方向的信号灯均采用红灯模式，空出黄实线左边车道放行，保障最快通过；而目前，却是需要车辆的主动配合与让道。为了保证行人安全，四个方向的人行道信号灯同时变为红灯。
（四）白天/夜晚模式。对于晚上11点以后，车辆行人较少，为了方便车辆通行，我们取消原红绿灯时间控制，改成夜间模式，将四个方向的指示灯均设置成黄色信号灯闪烁，提醒车辆经过路口缓行，行人通道信号灯灭。
三、系统设计
（一）PLC选择。根据控制元件以及控制要求确定PLC需要8个输入点，16个输出点。根据我校现有的设备，选择西门子S7-200CNCPU226机型，其具有输入点24个，输出点16个，可以达到控制要求。
（二）硬件选择。PLC输入点电压为直流24V，由PLC上传感器提供24V电源，启动开关为点动开关，其它7个开关为钮子开关，连接PLC输出控制采取LED信号灯，其电压为24VDC，分红、黄、绿三种颜色。
（三）时序图。时序图是反映整个流程的时间控制，可以直观观察出任意时间的信号灯变化，低电平为截止，信号灯灭，高电平为导通，信号灯亮。
（四）流程图。流程图是程序编写的核心，由时序图转变而来，反映了在各个状态下，控制流程示意图，当条件满足时，进入下一步，否则，停留在当前操作。
四、成果发布，程序解析
定时器设定，当程序运行为正常状态下，通过启动按钮控制启动中间点位存储器闭合，高低峰转化与五十秒定时为常闭状态，经过5S、8S、35S、45S进入总时间为50秒的工作流程循环工作状态；当高低峰转换开关接通，启动程序后，前面的时间控制不变，经过T45定时器延时35S后，进入T48定时器延时50S工作，控制东西方向时间延时5S，总时间为55S周期循环工作。
见左转绿灯条件，当程序运行为23S到30S之间时，东西左转绿中间点有输出，控制东西左转绿灯常亮；在30S与33S之间，由内部继电器特殊位存储器SM0.5控制，发出0.5S接通，0.5S断开的自动脉冲控制，东西左绿灯闪烁；当东西方向来车队转南北方向，左转车队模式接通，且其余开关断开时，东西左转绿灯常亮。
五、结束语
该交通信号灯的控制程序经过模拟调试，运行可靠，可以实现目标中要求的强制控制、贵宾车队、白天/晚间转换等功能，同时可以根据实际要求，针对指令进行修改程序，具有很强的灵活性。同时也具有一定的缺陷，如没有时间显示功能，人行道因为输出点的限制没有设置黄灯，同样也可利用子程序模式编写指令以更加直观易懂，这些期待在以后进行进一步的改进完善，以其能够真正的实用于生活。