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1、摘要摘要 如今，交通信号灯安装在各个十字路口，已经成为指导交通车辆最常见和最有效的手段。随着社会的进步，人们的消费能力不断的提高，很多人购买私家，导致现在的交通拥堵不堪。因此采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。 PLC 能够把东西方向或南北方向的车辆按数量多少进行统计，然后计算出给定东西方向与南北方向的红绿灯时长。这样就可以实现按车流量大小给定绿灯时长，达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高了交通指挥系统的效率。PLC 的应用正在不断地走向深入，也带动了传统控制行业更新发展。 PLC 具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位
2、置的自动控制中。它对使用环境适应性强，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的 “渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的交通控制可方便地实现。因此现在越来越多地将 PLC 应用于交通信号灯系统中。同时，PLC 本身内部还具有通讯联网功能，能够将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度和管理，可以缩短车辆等候时间，实现科学化人性化的管理。在实时检测和自动控制的 PLC 应用系统中，PLC 往往是作为一个核心部件来使用。关关键键词词：交通灯，PLC，车流量，最优控制AbstractToday, the traffic lights installed at various cro
3、ssroads, has become the most common and most effective means of guiding transport vehicles. Along with social progress, peoples spending power is continuously improving, many people buy private, resulting in gridlocked traffic. Therefore an effective method to control the traffic lights is imperativ
4、e. PLC to the east-west or north-south direction of the vehicle according to the number the number of statistics, and then calculate the long given the traffic lights of the east-west direction and north-south direction. This can be achieved given the green light traffic flow size and duration, to a
5、chieve maximum vehicle clearance, reducing the crossroads of the vehicle stagnation, relieve traffic congestion, to achieve optimal control, thereby increasing the efficiency of the traffic control system.PLC application is continuously deepening, has also led to the development of traditional contr
6、ol industry updates. PLC has a simple structure, easy programming, high reliability, has been widely used for automatic control of industrial processes and location. Its use environment adaptability, while its internal timer resources are very rich, precise control of the current widespread use of “
7、progressive“ signal, in particular traffic control in the multi-fork can be easily implemented. So now more and more the PLC used in traffic lights system.At the same time, the PLC itself internal communications networking capabilities, unified scheduling and management of the lights on the same roa
8、d the ability to form a local area network, vehicle waiting time can be shortened to achieve scientific and humane management. In real-time detection and automatic control of the PLC system, PLC is often as a core component to use.Key words: traffic lights;PLC; traffic flow;optimal control目录摘要I Abst
9、rac.II 第 1 章 绪论 .1 1.1 研究背景、意义 .1 1.2 智能交通的国内外发展状况 1 1.3 交通信号灯控制理论的研究现状 2 1.4 本文的主要工作内容 2 第 2 章 PLC 可编程控制器 3 2.1 可编程控制器的由来与发展 3 2.1.1 可编程控制器的由来 3 2.1.2 可编程控制器的发展 3 2.2 PLC 的定义 4 2.3 PLC 的工作原理 4 2.3.1 分时处理和循环扫描方式 4 2.3.2 PLC 的两种工作状态 4 2.3.3 输入输出滞后时间 4 2.4 可编程控制器(PLC)的特点 5 2.5 PLC 的编程语言 5 2.6 PLC 的结构
10、6 2.6.1 中央处理器（CPU） 7 2.6.2 存储器 7 2.6.3 输入输出接口 7 2.6.4 电源 8 2.6.5 外部设备 8 2.6.6 PLC 的通信联网 8 第 3 章 控制系统的设计 .9 3.1 技术控制要求 9 3.2 总体方案确定 9 3.2.1 方案的原理 9 3.2.2 方案的特点 .9 3.3 信号灯智能控制方案 .10 3.4 控制流程图： .11 第 4 章 系统硬件设计 .13 4.1 系统框图 13 4.2 十字路口交通灯布置图 .13 4.3 结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验 .14 4.4 结合十字路口交通灯实际情况设计交通灯模拟控制系统 .
11、14 4.5 七段数码管的选择与显示原理 .15 4.6 A/D 转换模块 17 4.7 可编程控制器 I/O 端口分配 .17 4.8 PLC 的选择 17 4.9 硬件连接图 18 第 5 章 系统的软件设计 .205.1GX Developer 编辑软件简介20 5.2 程序设计与思路 20 5.3 程序的流程图 22 5.4 梯形图 23 第 6 章 在组态软件中的实现 .26 6.1 组态软件的选择 26 6.2 组态界面的设置 .26 6.3 组态系统的设置 .27 6.4 运行调试 .28 第 7 章 总结 .29 7.1 难点分析 29 7.1.1 行人道红绿灯和主干道红绿灯的
12、对应关系 .29 7.1.2 交通灯的闪亮 29 7.2 调试错误与修改方法 29 致谢 .30 参考文献 .31 附录 A 32 附录 B33第第 1 1 章章 绪论绪论1.1 研究背景、意义研究背景、意义随着社会的经济发展，交通问题成为衡量起是否具有发展潜力的重要指标。目前我国大中小城市都出现了不同时段的交通拥堵现象，尤其是在大城市，这种现象更加明显，比如像北京、上海、南京等交通拥堵，甚至堵车的事件每天都有发生。在高速道路建设完成的初期，它们也曾一度有效的改善了交通状况。然而，随着交通量的超负荷增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有发挥出应有的作用，而城市高速道路在构造上的特点
13、，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，采用哪种有效的控制方法，最大限度的利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解城市主干道、城市同周边城区的交通拥堵状况，越来越成为我们交通部门迫切需要解决的主要问题，可见改善城市交通灯控制系统是多么的重要。1.21.2 智能交通的国内外发展状况智能交通的国内外发展状况RHODES 系统依托自适应交通信号控制系统，扩展到公交的结合，实现公交信号优先和公交信息发布。DYNASMART 系统基于多样式采集的信息，实时分析交通状态，利息按设计和在线评估实时信号控制、干线路径诱导等交通管理策略的运行效果，提供网络交通状态信息给
14、公共出行者信息系统，确定与时间和当前状态相关的最优的拥挤消散策略。日本的集成控制系统以 UTMS 为代表，其目标是实现交通信息采集智能化、信号控制智能化、交通信息提供智能化，并能够与交通流诱导系统 VICS 互相联动。同样，这种集成系统在欧洲发展也很快，欧洲的 TABASCO 系统，将实时采集的交通数据，自适应交通控制系统，公路匝道调节，动态信息显示整合起来，主要是用于高峰期间平衡路网交通负荷。运行结果表明，当前路网 23%的交通负载被转移，可替换路线的行程时间仅仅增加 1%，协同系统可避免过饱和的瓶颈路段形成，路面平均运行时间减少 13%。另外，FASTRAC 系统也是信号控制系统基础上诱导
15、集成的一个系统，其核心算法就是在中心运用动态交通分配，将诱导和控制结合起来。目前，我国各城市的交通控制集成的程度不一，北京市建立了整合管理系统TTMS也就是类似国外的 TCIS，以交通信息中心为轴，连接公交系统、出租车系统城市捷运系统、轻轨系统、车速信息系统等，根据规划：第一阶段实现交通管理整合，第二阶段实现公共交通的整合，第三阶段实现信息平台的建设。上海交通信息化建设的目标：整合城区的交通监控系统、市郊公路及高速公路监控系统、车辆运行监控系统以及泊车系统等方面的相关信息，形成物流信息畅通能力。大范围的交通共用信息平台不是以逸待劳的工程，是不断吸纳、不断完善的工程。目前，北京上海已经初步建立了
16、比较完善的信息采集系统，能够实现交通数据采集，并判断出交通状态进行发布，为管理者和决策者提供支持，其他省会城市也基本上实现了信号控制系统、122 接处警、交通违法取证系统等集成统一的指挥中心平台。1.31.3 交通信号灯控制理论的研究现状交通信号灯控制理论的研究现状静态多段配时控制。静态多段配时控制是利用历史数据实现的一种开环控制，其基本设计思想源于线性规划。它没有考虑交通需求的随机波动，没有考虑城市道路交通流的实时进化过程，其控制能力和抗干扰能力非常有限。但就城市某一区域而言，每日的交通状况毕竟表现出相当程度的重复性，车流的运动变化仍有一定的规律可循。因此研究静态多段配时控制，将其作为其他控制策略的 “参照系” ，或为它们提供“初值系统”还是很有意义的。准动态多段配时控制。准动态多段配时控制与静态多段配时控制相类似，只不过多段的划分不是以时间为依据，而是以检测到的实时交通状态为依据。交通状态可以用交通量、占有率、车速等交通数据的特征值来表达。被划分成的若干个交通状况分别配以不同的优化配时。准动态多段配时控制是一闭环控制系统。由于反馈的引入，所以系统的动态性能比静态多时段控制有明
