一、項目背景與設計意義城市道路交叉口的交通秩序直接影響通行效率與安全，傳統(tǒng)交通燈控制多依賴繼電器邏輯或固定時基電路，存在維護復雜、擴展性差等問題?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）憑借可靠性高、編程靈活、抗干擾能力強的優(yōu)勢，成為交通燈智能化控制的核心載體。本設計以典型十字交叉口為對象，結(jié)合PLC的時序控制與故障檢測功能，構(gòu)建一套穩(wěn)定、易維護且具備應急處理能力的交通燈系統(tǒng)，為城市道路智能化管理提供實用方案。二、系統(tǒng)需求分析（一）控制對象與場景以雙向四車道十字交叉口為例，需控制東西、南北方向的機動車紅（R）、黃（Y）、綠（G）燈，以及對應方向的行人紅/綠燈；支持行人過街請求（按鈕觸發(fā)）、緊急車輛優(yōu)先（緊急按鈕觸發(fā)）、故障報警（燈組異常檢測）等場景。（二）時序與邏輯要求1.常規(guī)相位：東西綠燈（G_E/W）：30s（機動車通行）→東西黃燈（Y_E/W）：5s（警示）→東西紅燈（R_E/W）：35s（南北方向通行）；南北綠燈（G_N/S）：30s→南北黃燈（Y_N/S）：5s→南北紅燈（R_N/S）：35s；行人燈與機動車燈同步（如東西綠燈亮時，東西行人綠燈亮，南北行人紅燈亮）。2.特殊場景：行人請求：按下對應方向按鈕后，當前相位結(jié)束時，插入“行人綠燈15s”（僅行人燈亮，機動車燈全紅）；緊急模式：按下緊急按鈕后，所有燈全紅，直至按鈕釋放，恢復常規(guī)相位；故障檢測：實時監(jiān)測燈組電流（或電壓），異常時觸發(fā)聲光報警，并切換至“全紅安全模式”。三、PLC選型與硬件設計（一）PLC選型依據(jù)結(jié)合系統(tǒng)I/O點數(shù)（輸入：行人按鈕×2、緊急按鈕×1、故障檢測×8；輸出：機動車燈×6、行人燈×2、報警燈×1、倒計時顯示×2）與成本，選用三菱FX2N-32MR（16入/16出，繼電器輸出，滿足I/O需求，指令系統(tǒng)簡潔，適合小型控制系統(tǒng)）。（二）硬件電路設計1.輸入模塊（PLC輸入端子）行人按鈕：東西（X0）、南北（X1）→常開觸點，按下時輸入為“ON”；緊急按鈕（X2）→常開觸點，按下時觸發(fā)緊急模式；故障檢測（X3~X10）→接入電流傳感器（或電壓檢測電路），燈組異常時輸入為“ON”。2.輸出模塊（PLC輸出端子）機動車燈：東西紅（Y0）、東西黃（Y1）、東西綠（Y2）；南北紅（Y3）、南北黃（Y4）、南北綠（Y5）；行人燈：東西（Y6）、南北（Y7）；報警燈（Y10）、倒計時顯示（Y11~Y12，驅(qū)動兩位數(shù)碼管，顯示剩余時間）。3.電源與接線PLC供電：AC220V；輸入回路：DC24V（由PLC內(nèi)部電源或外部電源供電）；輸出回路：AC220V（直接驅(qū)動信號燈，繼電器輸出帶載能力滿足要求）。接線時，燈組與PLC輸出端子間串聯(lián)熔斷器（5A），故障檢測回路串聯(lián)限流電阻（防止誤觸發(fā)）。四、軟件設計（梯形圖邏輯）（一）程序架構(gòu)采用“相位切換+事件觸發(fā)”的混合邏輯：主程序通過定時器（T0~T4）實現(xiàn)常規(guī)相位循環(huán)，通過輔助繼電器（M0~M5）標記相位狀態(tài)；子程序處理行人請求、緊急模式、故障檢測等事件，確保系統(tǒng)響應優(yōu)先級。（二）核心邏輯設計1.常規(guī)相位循環(huán)（以“東西綠-南北紅”為例）初始化：M0（東西綠相位）置“ON”，T0（綠燈定時器）設為30s（K300，100ms時基）；計時結(jié)束：T0常閉觸點斷開M0，T0常開觸點置M1（東西黃相位），T1（黃燈定時器）設為5s（K50）；同理，T1→M2（東西紅-南北綠），T2→M3（東西紅-南北黃），T3→M0，形成循環(huán)。2.行人請求處理按鈕觸發(fā)（X0/X1為“ON”）：置M5（行人請求標記）為“ON”；相位切換時，若M5為“ON”，則在“南北綠”相位結(jié)束后，插入“行人綠燈相位”：M4（行人相位）置“ON”，T4（行人定時器）設為15s（K150）；計時結(jié)束：M4、M5復位，恢復常規(guī)相位。3.故障與緊急模式故障檢測：若X3~X10任意為“ON”，觸發(fā)Y10（報警），并復位所有相位繼電器（M0~M4），置M6（安全模式）為“ON”（所有燈全紅）；緊急模式：X2為“ON”時，直接置M6為“ON”，所有燈全紅；按鈕釋放后，M6復位，恢復常規(guī)相位。五、系統(tǒng)調(diào)試與優(yōu)化（一）仿真測試通過三菱GXDeveloper軟件仿真，設置定時器時基為1s（簡化調(diào)試），驗證：相位切換邏輯：綠燈→黃燈→紅燈的時序是否準確，循環(huán)是否流暢；事件響應：行人按鈕觸發(fā)后，是否插入額外相位；故障輸入時，是否觸發(fā)報警與安全模式。（二）現(xiàn)場調(diào)試1.硬件調(diào)試：檢查接線極性（如LED燈的正負極）、熔斷器容量，確保燈組正常點亮；2.軟件優(yōu)化：時間精度：調(diào)整定時器時基（如10ms時基），減小計時誤差；抗干擾：在輸入回路并聯(lián)0.1μF電容，過濾電磁干擾；按鈕防抖：在程序中加入“延時導通”邏輯（如T5計時0.5s后觸發(fā)，避免機械抖動誤觸發(fā)）。（三）功能擴展（可選）夜間模式：接入光傳感器（X11），天黑時僅保留黃燈閃爍（節(jié)能+警示）；遠程監(jiān)控：通過FX2N-485-BD模塊，將狀態(tài)上傳至上位機，實現(xiàn)故障預警與參數(shù)遠程修改。六、結(jié)論與展望本設計基于PLC的交通燈系統(tǒng)，通過時序控制+事件觸發(fā)的邏輯，實現(xiàn)了常規(guī)相位循環(huán)、行人請求、緊急優(yōu)先、故障報警等功能，經(jīng)調(diào)試后運行穩(wěn)定，滿足路口通行效率與安