Micrologix1000 PLC在交通燈控制上的應用

1 引言
美國羅克韋爾自動化生產的Micrologix1000系列微型可編程控制器具有體積小、使用簡單、通用性強、快速高效等特點。它是一種集成式控制器，集成了電源、輸入模塊、輸出模塊和處理器于一身，輸入輸出狀態LED指示，內裝RS-232通訊接口，可連接手持編程器輸入指令程序或連接計算機直接編制梯形圖程序，并且通過1761-NET-AIC通訊模塊可聯成DH-485網絡，網絡長度1200m, 波特率為32.5Kbps。

Micrologix1000系列PLC的內部有輸入繼電器I;輸出繼電器O;輔助繼電器B;計時器T;計數器C;狀態繼電器S等。它們的編號均從0開始，例如I/0,I/1,…,O/0,O/1等，個數則與型號有關。

2實驗系統設計
下面通過用Micrologix 1000系列中型號為1761－L16BWA的可編程控制器控制十字路口交通燈的實驗例子來說明可編程控制器的硬件和軟件設計步驟和手持編程器的使用方法。
交通燈系統要求實現“正常時序控制”及“急車強通控制”兩種控制方式。

正常時序控制要求如下:當起動開關接通時，信號燈系統開始工作，先南北紅燈亮，東西綠燈亮，南北紅燈亮維持28s，在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持19s，19s延時到，東西綠燈閃亮，綠燈閃亮周期2s(亮1s熄1s)，綠燈閃亮3次后熄滅，東西黃燈亮，并維持3s，3s延時到，東西黃燈熄，東西紅燈亮，同時南北紅燈熄，南北綠燈亮。東西紅燈亮維持33s，南北綠燈亮維持24s，24s延時到，南北綠燈閃亮3次后熄滅，南北黃燈亮，并維持3s。3s延時到，南北黃燈熄，南北紅燈亮，同時東西紅燈熄，東西綠燈亮，開始第二周期的動作，以后周而復始地循環。

急車強通控制要求如下:急車強通信號受急車強通開關控制。無急車時，信號燈按正常時序控制。有急車來時，將急車強通開關接通，不管原來信號燈的狀態如何，一律強制讓急車來車方向的綠燈亮，使急車放行，直至急車通過為止。急車一過，將急車強通開關斷開，信號燈的狀態立即轉為急車放行方向的綠燈閃亮3次，隨后按正常時序控制。

2.1 硬件系統設計
PLC采用Micrologix1000中型號為1761－L16BWA的控制器，它有10個數字量輸入點和6個數字量輸出點。交通燈控制系統硬件結構圖如圖1所示。

2.2 軟件系統設計
可編程控制器的軟件設計步驟如下:
(1) 畫出控制時序圖;
(2) 列出對應的I/O編號的分配;
(3) 寫出符合控制要求的程序。
PLC輸入輸出端口的分配如圖1所示。控制時序圖如圖2所示。

圖2 交通燈正常時序控制時序圖

把南北向控制、東西向控制和急通車控制看成為三條分支流程控制過程，其程序總流程圖如圖3所示。南北向控制和東西向控制都是按正常時序順序動作，控制相應信號燈循環發亮，其中南北向控制子程序流程圖如圖4所示，東西向控制子程序流程圖與圖4相似。急通車控制分南北向急通車控制和東西向急通車控制兩路，當南北向急通車開關I/1合上，則控制南北向綠燈亮，東西向紅燈亮，讓南北急車放行，當東西向急通車開關I/2合上，則控制東西向綠燈亮，并設置南北、東西強通互鎖，避免沖突的發生，急通車控制子程序流程圖如圖5所示。

圖3 程序總流程圖

圖4 南北向控制子程序流程圖 圖5急通車控制子程序流程圖

(4) 輸入程序、調試程序、運行程序
程序的輸入、調試以及運行將結合下面的編程器的使用來說明。

3 編程器的使用
手持編程器(型號為1761-HHP-B30)通過一條8針RS-232電纜與可編程控制器(型號為1761－L16BWA )的RS-232口連接，可編程控制器接通220V交流電源(注意根據型號的不同接不同的電源)，這時可編程控制器上的POWER指示燈亮。編程器有兩種工作模式，即編程工作模式和運行工作模式。

在編程工作模式下，可進行程序的寫入、讀出、插入、刪除和修改;在運行工作模式下，PLC的RUN指示燈亮，PLC運行程序。編程器上的鍵大部分有雙重甚至多重功能，例如鍵既可為模式鍵，亦可為輸出繼電器O，鍵入時編程器會根據當前狀態自動判別選擇，在屏幕上顯示相應的功能或字母。

3.1 編程工作模式
進入編程工作模式的方法是按鍵，選擇RPRG，按[ENT]鍵，即進入編程工作模式。
在編程工作模式下，可進行如下操作:
(1) 清除用戶程序存儲器內容:按菜單鍵,再按上下鍵的下鍵，選擇6.CLEAR PROG，按[ENT]鍵，顯示“YES[ENT] NO[ESC]”, 按[ENT]鍵，即可清除用戶程序存儲器內容，程序清除后按[ESC]鍵返回主菜單;
(2) 寫入程序:按[MON]鍵，再按[ENT]鍵，即可開始輸入程序。每輸入梯形圖中新的一行要按鍵，每鍵入一條指令后按[ENT]鍵;
(3) 刪除程序:按左右鍵找到所要刪除的某條程序，按[DEL]鍵即把該條程序刪除;輸入程序時某個字母或數字輸錯，可按[ESC]鍵刪除;
(4) 插入程序:按左右鍵找到所需插入程序的某條程序，輸入需插入的程序，即可把需插入的程序插入在該條程序之后;
(5) 修改程序:上下左右鍵、[DEL]鍵、[ESC]鍵的配合使用，可進行程序的修改。

3.2運行工作模式
進入運行工作模式的方法是按鍵，選擇RRUN，按[ENT]鍵，即進入運行工作模式。

在運行工作模式下，可編程控制器的運行程序，這時可編程控制器上的RUN指示燈亮，可利用輸出指示燈觀察程序是否滿足控制要求。同時編程器還可監控程序的運行，方法是:按[MON]鍵，再按[ENT]鍵即可監控程序，按左鍵或右鍵可監控任一條指令及至全部程序。

在運行工作模式下，PLC運行程序滿足要求后，手持編程器可拔去,最后做負載考驗運行。本例用電路板上四邊放置的4組共12個發光二極管模擬十字路口交通燈,接在PLC對應的輸出端口上，接通電源，撥動輸入端相應的開關，發光二極管按要求循環發亮，說明達到了控制要求。

4 結束語
城市交通燈控制采用PLC比傳統的采用電子線路和繼電器具有可靠性高、維護方便、使用簡單、通用性強等特點，PLC還可以聯成網絡，根據實測各十字路口之間的距離、車流量和車速等，合理確定各路口信號燈之間的時差，把N臺PLC聯網到一臺控制電腦上，以方便操作、管理和監控，從而極大地提高城市道路交通管理能力。