PLC维持列车前行

Thai Nguyen本文中探讨IDEC公司PLC如何与交通信号灯控制器协作,帮助轻轨列车安全地通过十字路口。

加利福尼亚州的Milpitas城市想将其新的轻轨列车系统(图1)与四个不同位置的十字路口的交通信号灯控制系统集成起来。他们希望列车安全地通过十字路口,而不必为了路上的汽车减速或停顿。他们还希望列车在特定的信号下或遇有特殊的行人情况时,能够停下来。

理想的情况是这样的,新的自动化系统能够感应到驶来的列车,自动改变交通信号灯,让交叉的车流停下,使轻轨列车可以不必停顿,按正常车速通过。不巧的是,现存的交通信号灯系统不能满足列车的需求,所以需要一个新的自动化系统来实现所需的功能。

图1:轻轨列车穿越加利福尼亚州的Milpitas城市。

Milpitas城市向IDEC购买了五套MicroSmart Pentra PLC,这些PLC都有数字I/O模块,并将它们接入到各个路口的交通信号灯控制器,实现了想要的功能。Milpitas城市选择Pentra PLC的原因就是它可靠,性价比高,能够实现所需功能。该PLC还有一个以太网端口,可以实现远程监测和通讯;同时,还能够继续扩展。这是量个非常重要的功能。

感应列车

驶近的列车会触发前端传感器,传感器将信号传递给PLC。PLC将这一信号延迟15到25秒发出,这取决于列车到达十字路口所需的时间。这一时间是根据列车的速度和传感器到十字路口的距离来计算得出的。

PLC指示交通信号灯控制器阻断交叉车流。当列车触发十字路口另一端的感应器后,PLC则指示交通信号灯放行两侧车流。

PLC还能够检测到交通信号灯控制器所做出的所有信号变更。当它感知到交通控制系统未能及时变更信号时---可能是由于行人探测器感应到路中有行人---它就会给轨道上的信号灯发出信号,该信号系统也是有红绿黄三种颜色的灯。每辆列车都有驾驶员,他们在看到红灯后,就会手动操作列车停下。

如果正好对向也有一辆列车驶来,PLC将在两辆列车都通过后,才会让交通信号灯系统放行车辆。在出现交通堵塞或其它不能清空路口车辆的情况时,PLC能够让两辆列车都停下来。

图2:轻轨列车通过Milpitas城市的十字路口。通过IDEC公司PLC与交通信号灯控制器的协作,让列车安全通过路口。

PLC在协助列车通过后,交通信号控制系统就会开始继续指挥两侧的交通。PLC还会监测十字路口的红灯亮了多长时间。通过软件算法,它能够指挥交通信号灯控制器将红灯时间过长的车道放行。这一功能在车流高峰期间由PLC的时钟启动。

PLC的准备工作

MicroSmart PLC是开放架构的设备,用户编程空间为128KB。用户可以使用微型闪存卡来扩展编程容量。该PLC能够容纳492个数字端口和42个模拟端口。Milpitas城市的系统需要52个离散24vdc I/O,都是由MicroSmart 离散I/O模块支持的。每个十字路口系统都由一个PLC,输入模块,输出模块,以及相关设备组成。

系统集成商Angelo Lombardo用IDEC的基于PC的自动化工具对PLC进行编程,主要是使用WindLDR梯形逻辑软件来进行的。该软件有内嵌的模拟模式,可以让Lombardo在安装PLC之前,先对它进行完全的逻辑检验。

Milpitas城市的交通部门在交通信号灯控制器箱体里一共装了四套PLC(图3),将轨道传感器与PLC连接,并且将PLC与交通控制系统连接起来。

图3:新的自动化系统安装在户外箱体里。箱体里同时也有交通信号灯控制系统。

初始测试是在晚上进行的,因为晚上车流少。启动非常好。多亏了软件模拟测试,PLC表现非常好,出现的一些问题主要是与传感器和接线有关。

试运行也进行的非常好。接线问题也不是什么严重的问题,因为新的PLC I/O与之前的离散逻辑器使用的插脚是一样的。PLC的插脚、功能、端点等信息都在一张表上列出来了,这让接线工作更加容易了。

在试运行之后,只对交通流量方面的问题做了一些修改。这些修改与列车晚点时间,锁相检测器时钟和时钟相关。

由于IDEC的PLC使用微型闪存卡来储存编程信息,所以很容易就可以为各个PLC拷贝一份新的软件(图4)。先在第一台PLC上改编程序,然后将闪存卡拔下,再插到另一台PLC上,这样依次操作,所有的PLC都可以将新的程序写入自身。

图4:IDEC的PLC被安装在交通信号灯控制器旁边,通过24vdc I/O与传感器和控制器相连。

一个有趣的现象就是,运用PLC来控制交通信号灯非常容易,而对现有交通信号灯控制器进行改动却非常困难。这也预示了PLC某天也许会取代交通信号灯控制器。运用PLC能够让交通控制系统更加有灵活,还能提升控制系统与控制中心和监测系统之间的通讯。

尽管控制交通信号灯的实际上并不是PLC,但是,我们看不到任何理由它们为什么不能控制交通信号灯。尽管世界范围内大多地区还在使用交通信号灯控制器,但PLC在该领域的应用似乎是很可能的——特别是对那些计划实现高级功能的城市,比方说想调节轻轨列车的城市。

Thai Nguyen是加利福尼亚州Milpitas城市交通信号和交通灯部门的主管。

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