PLC在火车路口交通控制系统中的应用
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摘要:设计了一个基于PLC的火车路口交通控制系统,控制过程中可选择手动或自动的控制方式,实实验中采用三菱FX2N系列的PLC进行模拟控制的过程,实验结果表明,这种控制方式简单、可靠性高、维护方便。
关键词:可编程序控制器;自动控制;交通控制
中图分类号:U172.7 文献标识码:B文章编号:1009-9166(2010)017(C)-0137-02
随着科技发展,城市交通的智能化也日益完善,在我国,城市交通智能化在越来越多的城市得到应用,文献1中就说明了城市交通智能化在台湾城市交通控制中的应用[1],文献2中介绍了PLC在公交系统智能控制中的应用[2],文献3中阐述了PLC在城市交通灯控制系统中的应用[3],那么,一个城市交通发展的快慢,不仅体现在城市公路交通控制中,也体现在铁路交通的控制中。
引言:目前,大多数城市的铁路通道口有交通灯和栏杆的控制都由人来操作的,这样的控制方式,不仅需要大量的人力,而且没有更好的利用现代化的控制手段。因此,本文采用PLC对火车路口的交通情况进行控制,从而实现了火车路口控制的自动化、智能化,更好的保障铁路道口交通有序、安全、快捷的运行。
一、控制要求
常规的火车道口是由人来进行控制的,由人来控制火车道口栏杆和交通灯,进而指挥着行人和车辆的安全运行。本文中所设计的控制系统由PLC来代替的人的控制过程,用PLC来实现交通灯的自动交替运行和火车道口栏杆在打开和闭合,从而使火车道口的交通得到改善。
因此,本文介绍了三菱公司的PLC产品来实现交通灯的自动控制。图1是火车通道口信号灯与栏杆示意图,从图中可知,X1至X4为四个位置传感器,它们四个传感器作为PLC的输入,用来探测火车距路口的距离和速度,进而判断火车的位置信息,同时传感器X1至X4把位置信息输入至PLC中,再由PLC来控制与火车垂直方向的交通灯的颜色和栏杆打开和闭合。
假设火车道的方向为东西向,而与火车道相交的公路道口的方向为南北向,系统的控制过程就是根据检测东西向双车道火车的位置,进而来控制交通灯和栏杆。实际中,可在通道口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈,当火车经过时就会产生涡流损耗,环状绝缘电线的电感开始减少,检测出火车是否到达这个位置,并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器PLC的控制输入,再由PLC自动调节红绿灯交替变换的规律和栏杆闭合的时间。但是,需要说明的是,在控制过程中应当考虑如果有人控制时,所以在设计过程中应当考虑这一点。
二、系统设计
在进行系统总体设计时,应先确定好硬件的输入/输出接口,输入/输出接口分配是硬件设计中的一个重要环节。
1、硬件系统的I/O口分配
本设计选用三菱系列的FX2N-40MR系列的PLC,其输入端子用来接收来自各个路口的车辆探测器测得的输出标准脉冲信号,输出接火车路口的红绿信号交通灯,信号灯的可选择红、黄、绿三种二极管来表示,根据控制要求,所设计系统可以实现自动和手动控制方式的切换,所以,设计中采用启动按钮X0来进行切换方式的选择,启动按钮X0按下时,系统进入自动控制方式,PLC开始工作,同时,停止按钮X5来控制自动控制是否结束。当启动按钮X0此时系统开始工作,信号灯的变换主要由各个传感器的输入值决定,假如,有一道从东向西行驶时的火车经过道口时,当到达位置1时(传感器1的检测位置),传感器X1接收到信号,此时,为了提醒正在通过火车路口的行人和车辆要尽快通过,应用黄灯警示,此时黄灯亮5秒,5秒后火车道口南北方向的行人和车辆将禁止通过,此时由南向北的行人和车辆禁止控制杆Y4落下,由北向南的行人和车辆禁止控制杆Y5也落下,同时指示灯由黄灯切换到红灯,红灯开始点亮,火车开始通过路口,当火车通过后,即火车当到达位置1时(传感器2的检测位置),此时黄灯依然开始亮5秒,提醒过往的行人准备通过路口,此时由南向北的控制杆Y4升起,由北向南的控制杆Y5也升起,同时绿灯亮。同理可知,当火车在二道从西向东行驶时,位移传感器检测到火车到达位置3时,黄灯依旧亮5秒,5秒后南北方向的控制杆Y4和Y5落下,红灯点亮,当火车驶过X4时,黄灯先亮5秒,然后南北方向控制杆Y4栏杆Y5同时升起,绿灯开始点亮。
2、PLC软件设计
考虑到程序中要进行手动和自动的切换,因此X0采用自锁输入方式,自锁输入采用辅助继电器M0来控制,同理在程序结束时,停止按钮X5用M1的自锁来控制。当按下X1时,S0为初始状态,当按下启动按钮X0是,步进指令切换到S0状态,此时,当火车到达位置1时,也就是满足条件X1时,状态自动由S0跳到S20,此时S20驱动定时器T0,T0用来控制黄灯亮5秒,同时S20状态下南北黄灯Y2开始点亮,当黄灯亮完5秒后,即定时器定时满,此时定时器T0闭合,此时,用T0来作为状态转移的条件,即状态由S20跳转到,S21状态中南北红灯Y3亮,同时南北控制杆Y4和Y5同时闭合,当火车完全驶过火车路口时,通过传感器X2检测到信号送入PLC中,此时状态由S21切换至S22,上一状态的所有负载回到初始态,此时Y4和Y5自动有闭合切换到打开的状态,南北绿灯开始点亮,南北方向的行人和车辆可以安全驶过,此时,完成一次循环的过程,第二个车道的控制过程与1车道类似,因此步进指令中采用可选择分支的形式。考虑到闭合一般是在没有火车通过的情况下关闭,所以,闭合按钮M1由最后一个状态切换到初始态S0,此时要再启动,需要按下X0,系统才能执行。
结束语:所设计的控制系统采用三菱系列FX2N系列PLC进行控制,可靠性高,抗干扰能力强,与常规的十字路口交通控制系统不同,采用PLC进行控制,维护方便,可按需要随意修改指示灯亮的时间,更是体现了城市管理工作的现代化。
作者单位:哈尔滨中信通信规划设计有限公司
参考文献:
[1]LIANG-TAY LIN,HUNG-JAN HUANG,JIM-MIN LIN,YOUNG,F.F.A new intelligent traffic control system for Taiwan [J].2009,9:138―142.
[2]龙卓珉.PLC在公路交通系统中的应用.工业控制计算机[J].2009,22(7):73―77.
[3]周名侦,张少明.基于PLC控制的交通灯系统设计.广东交通职业技术学院学报.2005.6(4):61―63.
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