城市道路交錯分布，交通燈是城市交通的重要指揮系統。交通信號燈作為管制交通流量、提高道路通行能力的有效手段，對減少交通事故有明顯效果。可編程控制器PLC作為工業用的計算機，在工業自動化中的地位極為重要。其具有小型化、價格低、可靠性高等特點，在各個行業也得到了廣泛應用。

本文基于PLC的十字路口智能交通燈控制系統，構成十字路口帶倒計時顯示交通信號燈的電氣控制以及該系統軟、硬件設計方法。實驗證明該系統實現簡單、經濟，能夠有效地疏導交通，提高交通路口的通行能力。

1、設計系統簡介

系統上電后，交通指揮信號控制系統由兩個按鈕控制。啟動按鈕按下，交通指揮系統開始按常規正常控制功能工作，按照如圖1所示的工作時序周而復始、循環往復工作。南北綠燈亮25s閃3s，黃燈亮2s后南北紅燈亮30s。東西方向與南北方向相同。正常運行時，南北向及東西向均有兩位數碼管倒計時顯示牌同時顯示相應的指示燈剩余時間值。系統主要實現十字路口交通燈數碼顯示控制和顯示時間智能調節兩大功能。

圖1十字路口交通燈正常工作時序

2、硬件系統設計

2．1、元器件選用

FX系列PLC擁有無以企及的速度、高級的功能邏輯選件以及定位控制等特點。FX2N系列是三菱PLC的FX家族中最先進的系列，具有高速處理及可擴展大量滿足單個需要的特殊功能模塊等特點;FX2N是從16路到256路輸入/輸出的多種應用的選擇方案。這里選用的是FX2N-80MＲ-D基本單元，帶40點輸入/40點繼電器輸出，選用額定電壓12V、額定電流25mA（每段）高亮的共陰極兩位25．4cm七段數碼管;供電直接使用DC12V/25mA電源供電。選用直徑200mm的圓形LED點陣，左邊紅、綠、黃燈額定電壓DC12V，額定電流4．2A，額定功率50W，直接采用DC12V/4．2A電源供電。各控制信號說明如表1所示。SB2按下時，接點斷開，停止工作。按下SB3時，七段數碼管顯示“00”。每當分別按下SB4、SB5、SB6時，在綠黃紅階段，七段數碼管分別加1，并增加1s亮燈時間，用于根據車流量大小隨時調整各指示燈的工作時間。

表1十字路口交通燈控制信號說明

2．2、PLC控制系統I/O分配表

根據控制要求得到基于FX2N-80MＲ-D的I/O分配表如表2所示

表2可編程序控制器輸入/輸出分配

2．3、PLC控制系統硬件接線圖

根據交通燈設計系統控制信號說明（見表1）及可編程控制器輸入輸出分配表（見表2）設計控制系統電氣控制圖，如圖2所示。

圖2交通燈PLC控制系統電氣控制圖

3、軟件系統設計

載入初始化數據，按下啟動按鈕，系統開始工作。如果系統不需要進行數據調整，則按預置數據工作;如果需要進行數據調整，則按下停止按鈕，對原有數據清零后，對數碼顯示數據實時調整。程序設計流程如圖3所示。

圖3程序的流程圖

3．1、程序設計

（1）交通燈的總開關當按下SB1時，X000閉合，M0線圈得點，M0觸電閉合，形成自鎖。如圖4所示。

圖4交通燈正開關的梯形圖

（2）交通燈東西方向數碼管倒計時的段選通梯形圖交通燈東西方向數碼管倒計時的段選通梯形圖如圖5所示。其中K1M10為數碼管個位選通，K1M14為數碼管十位段選通。M8013是1s脈沖。當M50線圈得電時，M50上升沿觸頭閉合，D4儲存器內的數據轉換成BCD碼傳遞給M10到M17，并且每秒D4儲存器內的數據減1，SEGD將M10到M17內的BCD碼轉換成七段數碼管上顯示的數字。

圖5交通燈的東西方向七段數碼管顯示梯形圖

（3）交通燈南北方向數碼管倒計時的段選通梯形圖交通燈南北方向數碼管倒計時的段選通梯形圖如圖6所示。其中K1M20為數碼管個位選通，K1M24為數碼管十位段選通。M8013是1s脈沖。當M51線圈得電時，M51上升沿觸頭閉合，D5儲存器內的數據轉換成BCD碼傳遞給M20到M27，并且每秒D5儲存器內的數據減1，SEGD將M20到M27內的BCD碼轉換成七段數碼管上顯示的數字。

圖6交通燈的南北方向七段數碼管顯示梯形圖

（4）交通燈在停止階段調整時間的梯形圖交通燈在停止階段調整時間的梯形圖如圖7所示。D1，D2，D3分別是儲存在綠、黃、紅階段的時間。當M0線圈得電時，M0常閉觸電斷開，只有當M0線圈失電時，才能調整數據儲存器內的數值;當M0線圈失電時，按下SB3，D1、D2、D3數據存儲器內的數據都為0，每分別按下SB4，SB5，SB6時，D1，D2，D3數據儲存器內的數據加1。

圖7交通燈在停止階段調整時間顯示梯形圖

（5）交通燈東西方向綠、黃、紅燈正常運轉時，工作狀態循環梯形圖交通燈東西方向綠、黃、紅燈正常運轉時，工作狀態循環梯形圖如圖8~圖10所示。Y001為東西方向綠燈，Y002為東西方向黃燈，Y003東西方向紅燈。因為FX2N系列計時器最大是以100ms來計時的，并且七段數碼管的顯示計數是從1開始的，所以在將數據傳遞給計時器時要經過處理，用MUL指令分別對D1，D2，D3的數據乘10放入D10、D20、D30內，ADD指令將D10，D20，D30中的數據加10放入D41、D42、D43內，這樣，保證了七段數碼管可以倒計時到“0”。

圖8交通燈東西方向綠燈顯示

圖9交通燈東西方向黃燈顯示

圖10交通燈東西方向紅燈顯示

（6）交通燈南北方向紅、綠、黃燈正常運轉時工作狀態循環梯形圖如圖11~圖13所示。Y004為南北方向紅燈，Y005為南北方向綠燈，Y006為南北方向黃燈，與東西方向紅綠燈同理。

圖11交通燈南北方向紅燈顯示

圖12交通燈南北方向綠燈顯示

圖13交通燈南北方向黃燈顯示

4、結束語

用PLC控制交通信號燈要充分利用其特點：（1）高可靠性;（2）豐富的I/O接口模塊;（3）采用模塊化結構;（4）編程簡單易學;（5）安裝簡單，維修方便。設計過程中主要的難點與重點是編程思路、部分功能指令的應用、梯形圖的設計、系統程序輸入及調試方法。