1. 项目概述
十字路口红绿灯控制系统是工业自动化领域一个经典的应用场景。作为一名有着十年PLC编程经验的工程师，我最近刚完成了基于三菱FX3U和西门子S7-1200的两套红绿灯控制系统方案。虽然这两个品牌的PLC在硬件架构和编程环境上差异很大，但核心控制逻辑却惊人地相似。今天我就来详细分享这个项目的完整实现过程，包括硬件选型、程序设计、调试经验等方方面面。
这个项目最吸引我的地方在于，它看似简单（不就是几个灯轮流亮灭嘛），但要做到安全可靠、经得起实际路况考验，需要考虑的细节非常多。比如信号同步问题、紧急车辆优先处理、不同时段配时方案调整等，每一个环节都可能藏着意想不到的"坑"。
2. 硬件系统设计
2.1 PLC选型与I/O配置
对于标准的十字路口红绿灯控制系统，我们需要控制四个方向的信号灯（东、南、西、北），每个方向包括：
- 机动车信号灯：红、黄、绿各1个
- 行人信号灯：红、绿各1个
这样计算下来，总共需要：
4方向 × (3机动车灯 + 2行人灯) = 20个输出点
考虑到实际项目中可能还需要其他辅助功能（如紧急按钮、车流量检测等），我建议选择具有至少24个输出点的PLC。这也是为什么我选用了三菱FX3U-32MT和西门子S7-1214C这两款中型PLC。
重要提示：千万不要直接用PLC的输出点驱动大功率LED信号灯！我曾经在一个项目中偷懒这样做，结果导致输出点烧毁，现场更换PLC的狼狈经历至今难忘。
2.2 电气接线设计
正确的做法是采用"PLC → 中间继电器 → 信号灯"的架构。这样设计有三大好处：
- 保护PLC输出点，继电器承受大电流负载
- 实现电气隔离，提高系统可靠性
- 方便后期维护和故障排查
在CAD接线图中，我特别强调了以下几点：
- 每个输出点对应一个独立的中间继电器
- 继电器线圈两端必须并联续流二极管
- 信号灯电源与PLC电源完全隔离
- 所有接线端子都预留20%的余量
3. 三菱FX3U方案实现
3.1 梯形图编程框架
三菱PLC我采用的是经典的梯形图编程方式。整个程序的核心是一个状态机，通过定时器实现状态切换。基本状态包括：
- 东西方向绿灯，南北方向红灯
- 东西方向黄灯，南北方向红灯
- 全红过渡状态
- 南北方向绿灯，东西方向红灯