协调轻轨列车、交通灯

plc与交通灯控制器一起工作,帮助轻轨列车安全通过十字路口。

通过加州米尔皮塔斯市(City of Milpitas)的阮泰(Thai Nguyen);以及系统集成商安吉洛·隆巴多 2014年7月26日

加州米尔皮塔斯市希望将新的轻轨系统与四个不同的四向交叉路口的红绿灯控制系统集成在一起(见图1)。该市希望列车能够在正常运行时安全地通过每个交叉路口,而不会减速或停车供车辆通行。它还希望能够在特定的交通信号和行人情况下告诉火车停下来。理想情况下,新的自动化系统应该能够感知列车的接近,改变交通信号以阻止交叉交通,并允许轻轨列车通过而不减速。

不幸的是,现有的交通信号灯系统无法容纳这些火车,所以城市需要一个新的自动化系统来完成所需的功能。

米尔皮塔斯市购买了5台带有数字I/O模块的IDEC MicroSmart Pentra plc,将它们连接到每个十字路口的交通灯控制器,并实现了其目标。该城市选择了这种PLC,因为它是可靠的,具有成本效益,并能够执行所需的控制。PLC还具有以太网端口,允许远程监控和通信,并可根据需要进行扩展。

传感火车

一辆驶近的列车启动了提前探测回路传感器,该传感器向PLC发送信号。PLC启动15- 25秒的延迟,这取决于列车到达十字路口的时间,这是列车速度和传感器到十字路口距离的函数(见图2)。

PLC指示交通灯控制器停止通过路口的车辆交通。一旦列车到达交叉路口另一侧的释放回路传感器,PLC就会指示交通信号控制器恢复正常运行。

PLC还检测交通灯控制器所做的所有交通灯变化。如果它发现交通控制系统不能及时改变交通灯——也许是因为行人传感器检测到人行横道上有人——PLC将通过红黄绿的列车指示灯向轨道上的停止信号发送输出,使列车停止。每列火车都有一名操作员,每当红灯出现时,操作员就会手动停车。

如果另一列火车从相反方向驶来,PLC将等待两列火车都驶离十字路口,然后才允许交通灯控制器恢复正常运行。如果交通堵塞或其他问题使车辆无法停止交通,PLC可以停止两列火车。

PLC为列车提供服务后,它会等待交通控制器为相反的车辆阶段或方向提供服务。PLC还监控列车前进和释放检测器,如果它们锁定,PLC将暂停并恢复正常操作,直到下一列列车到来。由软件算法确定,PLC可以在高峰时段延迟列车信号,以防止在有更多列车穿过十字路口时发生交通堵塞。该功能由PLC时间时钟运行一天的时间程序打开。

准备plc

本项目选择的PLC是一种开放架构设备,用户程序容量为128 k。它允许用户使用微型闪存卡存储、传输或升级程序内存。PLC可处理多达492个数字I/O和42个模拟I/O点。Milpitas系统需要52个离散的24v dc I/O,这些由新的PLC的离散I/O模块处理。每个交集都有一个PLC、输入模块、输出模块和相关组件。

系统集成商Angelo Lombardo使用制造商的基于pc的自动化管理套件编程plc,主要使用WindLDR阶梯逻辑软件,这是可用编程工具套件的一部分。WindLDR有一个内置的模拟模式,允许Lombardo在将plc安装在十字路口之前完全测试逻辑。

米尔皮塔斯市的交通部门将四个plc安装在容纳交通灯控制系统的机箱中,将轨道传感器连接到plc,并将plc的I/O连接到交通控制系统(见图3)。

最初的系统测试是在深夜进行的,当时车辆流量最小;创业很顺利。多亏了软件模拟,PLC表现完美,唯一的困难是传感器和接线问题。

调试和启动也进行得非常顺利。即使需要重新布线也不是一个大问题,因为新的PLC I/O使用了与以前的离散逻辑盒相同的接线针。提供了一个电子表格,显示PLC的引脚,功能和终端点,这进一步简化了所需的重新布线。

在启动和调试后,对该程序所做的唯一更改是增强交通流量。这些变化与列车延误时间、锁定探测器计时器和计时钟有关。

因为所选PLC使用微型闪存卡来存储程序内存,为每个PLC下载一个新的软件副本很简单(见图4)。这是通过在第一个PLC上更改程序,从PLC上移除闪存卡,并依次在其他四个PLC上安装闪存卡来完成的,这样每个PLC都可以将新程序写入其内存。

安装过程中一个有趣的方面是,对PLC进行执行红绿灯功能的编程非常容易,而修改现有的红绿灯控制器却非常困难。这表明有可能有一天用plc取代交通灯控制器,这将增加交通控制系统的灵活性,并改善从控制系统到中央交通控制和监控系统的通信。

虽然plc实际上并不能改变车灯,但它们没有理由不能。尽管全世界有数百万个这样的交通灯控制器在使用,但plc很可能会接管该行业的许多任务——尤其是如果一个城市计划增加先进的功能,比如容纳轻轨列车服务。

阮泰(Thai Nguyen)是加州米尔皮塔斯市的一名交通信号系统操作员和照明电工。他拥有计算机和电子技术学位,是国际市政信号协会认证的三级台架技术员,自1999年以来一直在该市工作。

安吉洛·隆巴多是一家独立的系统集成商,总部设在加州森尼维尔。

本文刊登在《应用自动化》杂志的增刊上控制工程而且设备工程