Micrologix1000 PLC在交通灯控制上的应用

1 引言
美国罗克韦尔自动化生产的Micrologix1000系列微型可编程控制器具有体积小、使用简单、通用性强、快速高效等特点。它是一种集成式控制器，集成了电源、输入模块、输出模块和处理器于一身，输入输出状态LED指示，内装RS-232通讯接口，可连接手持编程器输入指令程序或连接计算机直接编制梯形图程序，并且通过1761-NET-AIC通讯模块可联成DH-485网络，网络长度1200m, 波特率为32.5Kbps。

Micrologix1000系列PLC的内部有输入继电器I;输出继电器O;辅助继电器B;计时器T;计数器C;状态继电器S等。它们的编号均从0开始，例如I/0,I/1,…,O/0,O/1等，个数则与型号有关。

2实验系统设计
下面通过用Micrologix 1000系列中型号为1761－L16BWA的可编程控制器控制十字路口交通灯的实验例子来说明可编程控制器的硬件和软件设计步骤和手持编程器的使用方法。
交通灯系统要求实现“正常时序控制”及“急车强通控制”两种控制方式。

正常时序控制要求如下:当起动开关接通时，信号灯系统开始工作，先南北红灯亮，东西绿灯亮，南北红灯亮维持28s，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持19s，19s延时到，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮周期2s(亮1s熄1s)，绿灯闪亮3次后熄灭，东西黄灯亮，并维持3s，3s延时到，东西黄灯熄，东西红灯亮，同时南北红灯熄，南北绿灯亮。东西红灯亮维持33s，南北绿灯亮维持24s，24s延时到，南北绿灯闪亮3次后熄灭，南北黄灯亮，并维持3s。3s延时到，南北黄灯熄，南北红灯亮，同时东西红灯熄，东西绿灯亮，开始第二周期的动作，以后周而复始地循环。

急车强通控制要求如下:急车强通信号受急车强通开关控制。无急车时，信号灯按正常时序控制。有急车来时，将急车强通开关接通，不管原来信号灯的状态如何，一律强制让急车来车方向的绿灯亮，使急车放行，直至急车通过为止。急车一过，将急车强通开关断开，信号灯的状态立即转为急车放行方向的绿灯闪亮3次，随后按正常时序控制。

2.1 硬件系统设计
PLC采用Micrologix1000中型号为1761－L16BWA的控制器，它有10个数字量输入点和6个数字量输出点。交通灯控制系统硬件结构图如图1所示。

2.2 软件系统设计
可编程控制器的软件设计步骤如下:
(1) 画出控制时序图;
(2) 列出对应的I/O编号的分配;
(3) 写出符合控制要求的程序。
PLC输入输出端口的分配如图1所示。控制时序图如图2所示。

图2 交通灯正常时序控制时序图

把南北向控制、东西向控制和急通车控制看成为三条分支流程控制过程，其程序总流程图如图3所示。南北向控制和东西向控制都是按正常时序顺序动作，控制相应信号灯循环发亮，其中南北向控制子程序流程图如图4所示，东西向控制子程序流程图与图4相似。急通车控制分南北向急通车控制和东西向急通车控制两路，当南北向急通车开关I/1合上，则控制南北向绿灯亮，东西向红灯亮，让南北急车放行，当东西向急通车开关I/2合上，则控制东西向绿灯亮，并设置南北、东西强通互锁，避免冲突的发生，急通车控制子程序流程图如图5所示。

图3 程序总流程图

图4 南北向控制子程序流程图 图5急通车控制子程序流程图

(4) 输入程序、调试程序、运行程序
程序的输入、调试以及运行将结合下面的编程器的使用来说明。

3 编程器的使用
手持编程器(型号为1761-HHP-B30)通过一条8针RS-232电缆与可编程控制器(型号为1761－L16BWA )的RS-232口连接，可编程控制器接通220V交流电源(注意根据型号的不同接不同的电源)，这时可编程控制器上的POWER指示灯亮。编程器有两种工作模式，即编程工作模式和运行工作模式。

在编程工作模式下，可进行程序的写入、读出、插入、删除和修改;在运行工作模式下，PLC的RUN指示灯亮，PLC运行程序。编程器上的键大部分有双重甚至多重功能，例如键既可为模式键，亦可为输出继电器O，键入时编程器会根据当前状态自动判别选择，在屏幕上显示相应的功能或字母。

3.1 编程工作模式
进入编程工作模式的方法是按键，选择RPRG，按[ENT]键，即进入编程工作模式。
在编程工作模式下，可进行如下操作:
(1) 清除用户程序存储器内容:按菜单键,再按上下键的下键，选择6.CLEAR PROG，按[ENT]键，显示“YES[ENT] NO[ESC]”, 按[ENT]键，即可清除用户程序存储器内容，程序清除后按[ESC]键返回主菜单;
(2) 写入程序:按[MON]键，再按[ENT]键，即可开始输入程序。每输入梯形图中新的一行要按键，每键入一条指令后按[ENT]键;
(3) 删除程序:按左右键找到所要删除的某条程序，按[DEL]键即把该条程序删除;输入程序时某个字母或数字输错，可按[ESC]键删除;
(4) 插入程序:按左右键找到所需插入程序的某条程序，输入需插入的程序，即可把需插入的程序插入在该条程序之后;
(5) 修改程序:上下左右键、[DEL]键、[ESC]键的配合使用，可进行程序的修改。

3.2运行工作模式
进入运行工作模式的方法是按键，选择RRUN，按[ENT]键，即进入运行工作模式。

在运行工作模式下，可编程控制器的运行程序，这时可编程控制器上的RUN指示灯亮，可利用输出指示灯观察程序是否满足控制要求。同时编程器还可监控程序的运行，方法是:按[MON]键，再按[ENT]键即可监控程序，按左键或右键可监控任一条指令及至全部程序。

在运行工作模式下，PLC运行程序满足要求后，手持编程器可拔去,最后做负载考验运行。本例用电路板上四边放置的4组共12个发光二极管模拟十字路口交通灯,接在PLC对应的输出端口上，接通电源，拨动输入端相应的开关，发光二极管按要求循环发亮，说明达到了控制要求。

4 结束语
城市交通灯控制采用PLC比传统的采用电子线路和继电器具有可靠性高、维护方便、使用简单、通用性强等特点，PLC还可以联成网络，根据实测各十字路口之间的距离、车流量和车速等，合理确定各路口信号灯之间的时差，把N台PLC联网到一台控制电脑上，以方便操作、管理和监控，从而极大地提高城市道路交通管理能力。