朱孝玻 高鑫雨 吴宇浩
摘 要：本文将PC机当作上位机，而把组态王软件当作上位机软件，将三菱PLC当作下位机，组建一套三菱PLC控制管理系统（以交通灯为被控对象）。主要通过PLC接线、I/O分配、PLC选项等方面来设计系统硬件，并用梯形图来进行软件的编写，使其PC机上具有夜间模式切换、紧急情况处理、在线修改信号灯时间及启、停等功能，最终实现PLC与PC之间的实时交互。现对此作一深入探讨。
关键词：PLC;交通灯监控系统;设计
伴随科学技术水平的不断提升，许多新技术、新理念在交通灯领域中得到不错应用，使其功能更加多样，实用性更为突出。而展望将来，未来的交通灯应具备网络通信功能，能够对所在地区的交通状况进行实时感应，如果经检测发现某个时段存在交通拥堵情况，那幺可以对灯的亮灯时间加以控制，而且还能依据现实路况，将拥堵信号发送给周围的信号灯，使其彼此之间能够控制与调节。在不久的将来，在控制交叉口信号灯中采用多技术交融的新方式（如将遗传算法、神经网络控制及模糊控制等技术相融合），势必会成为交通等控制领域的未来趋向。本文根据相关需要，以PLC为基础，就交通灯监控系统设计思路作一剖析。
1.系统结构及控制时序分析
（1）系统结构。针对本文所设计的系统而言，其主要有三部分构成，其一为被控对象，其二是上位机系统，其三为下位机系统。对于上位机来讲，实际就是PC机，而在显示界面上，主要借助组态王所内置的可视化监控界面来实现;而对于下位机而言，即PLC，由多模块构成，分别为输入/输出模块、CPU模块、电源模块等;交通灯是被控对象;另外，还需要指出的时，上、下位机要想实现通信，需借助RS232总线来实现。（2）交通灯的控制时序。需要说明的是，位于十字路口的绿灯，其亮灯时间通常为13秒，而闪烁时间是3秒，而对于黄灯来讲，其亮灯时间是4秒;针对红灯时间而言，其亮灯时间是20秒。另外，在模式上，主要有两种，其一为夜间模式（时间段为凌晨12点-5点），当处于此模式时，出黄灯外的其它灯均会处于停用状态，黄灯始终保持亮灯状态（闪烁）;其二是紧急情况处理模式，顾名思义，即为当发生诸如交通事故等情况时，才能被执行。针对交通灯的正常控制时序来分析，通常情况下，会根据两种状态（信号灯置1、置0）来进行时序图的绘制，0所代表的是信号灯熄灭，而1所代表的是信号灯亮。
2.软、硬件设计
2.1硬件设计分析
（1）I/O分配。对PLC的输入信号与输出信号进行深入分析，在能够控制十字路口交通信号灯的情况下，需尽可能将占用PLC的I/O点予以减少。在实际设计过程中，由主令电器控制输入，而在输出上，则由位于南北方向、东西方向的指示信号（均为2组）来实现，输出点共计6个。（2）设计输入模块。针对输入模块来讲，选择的是AX41，此模块能够根据实际需要，提供32点DC12/24V，而在具体的漏型输入上，可以达到4/10mA。在分配I/O时，需要使用多达6个的输入端口，分别是南北常绿停止端口、东西常绿停止端口、停止端口、启动端口、南北常绿启动端口与东西常绿启动端口。（3）设计输出模块。针对此模块而言，所选用的是AY13输出模块，针对与之相匹配的32点继电器来讲，其能够输出2A。本设计采用的输出端口也为6个，分别为南北向红灯端口、南北向绿灯端口、东西向黄灯端口、东西向绿灯端口、南北向黄灯端口与东西向红灯端口。
2.2软件设计分析
（1）设计主程序。PLC在工作方式上，所选用的是周期扫描方式，按下启动按钮，此时，X20系统便开始运行，使红黄绿灯定时器处于初始化状态，且依据实现设定好的时间来运行;需说明的是，若发生一些紧急情况，可按下X22，将东西常绿启动，或者是按X24，将南北常绿启动，直到按下解除按键;另外，对系统时间进行读取，若为凌晨12～5点，那幺可以将黄灯闪烁模式启动;若想要停止，可按下X21按钮，使交通灯处于一种停运状态，不然的话，则会处于一种持续循环扫描状态。（2）设计夜间模式梯形图。针对GX Developer而言，其实为三菱PLC的一种实用且先进的编程软件，其可以用作多种编程，比如SFC、Q/QnA系列、FX系列、指令表等。而在选用方式上，可选择宏编程、功能块编程及标号编程等，可把常用软件（比如Word、Excel等）所编辑的表或文字，粘贴或者复制至PLC程序当中，便于使用与操作。当处于凌晨12～5点时，因有着比较小的沟通流量，此时，可选择黄灯闪烁模式，并对系统时间进行读取;而对于PLC系统时间来讲，通常采用的是十六进制，当读取之后，需向十进制进行转换。（3）设计组态王在线监控。针对组态王软件来讲，其能够用于画面动态显示，此外，还能用于数据的分析管理以及数据采集等;当前，其在监控报警机制上已比较健全。当完成画面制作、将I/O设备定义好、完成数据库构建、完成动画连接等工作后，进入到开发系统当中，点击“文件”，选其中的“切换到view”，最后进到运行系统当中，修改数据或监控系统运行。（4）系统调试。将RS232总线当作实现PLC与上位机之间通信的媒介，并通过通信参数设置、构建数据库、定义外设以及组态王运行系统的配置等，来获得更好的运行效果。
3.结语
综上，将计算机与PLC相融合，借助串行口进行数据传输，构建更加完整且健全的计算机控制管理系统;在现场控制方面，针对有着较近的传输距离，那幺此种管理方案有着比较高的性价比。在设计此系统时，可利用计算机所具有的强化功能，将PLC的抗干扰能力给展现出来，提高交通灯的监控效能与水平。经汇总既往实践结果得知，此监控系统可以比较高效且准确的采集数据，并完成指令下达，将交通信号灯的运行过程直观且动态化的显示出来，因而能够为系统运行的智能化、网络化提供可靠保证。
参考文献：
[1]刘艳军， 张春青， 赵海贤. 基于PLC的交通灯控制系统设计及教学应用[J]. 科技创新导报， 2011（20）：152-153.
[2]杨日容. 基于PLC和组态技术的交通灯监控系统设计[J]. 荆楚理工学院学报， 2008（6）：31-33.
[3]吴凌云. 基于PLC的十字路口交通灯模糊控制器的设计与实现[J]. 可编程控制器与工厂自动化（10）：117-119.
作者简介：
朱孝玻（1997年7月），性别：男，民族：汉族，籍贯：陕西省安康市.
