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1、S金的石犯兼北技尔学院LaiizhouPetrocheniiculCollegenfVncatinnHlTethiH)lfy毕业设计（论文）题目：基于PLC的交通监控系统设计学生姓名：xxx学号:200905280122班级：xxxxxxx指导教师：xxxx完成日期：2011年10月10信息处理与控制工程系毕业设计任务书设计（论文）题目基于PLC的交通监控系统设计选题时间论文（设计）2011.9.30完成时间2011.10.1018000子数关键词PLQ交通控制；自动化；组态设计（论文）题目的来源、理论和实际意义：近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日
2、新月异更新。交通信号灯的出现，是交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少父通事故后明显效果。随着中国加入WTO我们不但要在经济、文化、科技等各方面与国际接轨，在交通控制方面也应与国际接轨。本文选择西门子可编程控制器S7-200与组态王为核心，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和语句表进行编程，实现了十字路口交通灯控制系统的自动化设计（论文）的主要内容：本文主要设一个东西方向和南北方向十字路口的交通灯控制电路，要求每个方向有二盏灯，分别为红、黄、绿，配以红、黄、绿三组时间到计时显示。每个方向的绿黄灯的定时时间可以预设，一个方向绿灯、黄灯亮时，另一个方向红灯亮。每盏灯顺序点亮，循环
3、往复，每个方向顺序为绿灯、黄灯、红灯。交通灯的运行状态共有四种，分别为：东四方向绿灯亮、东四方向黄灯亮、南北方向绿灯亮和南北方向黄灯亮。在东西方向绿灯和黄灯亮时，南北方向红灯亮，并且红灯的倒计初始值为绿灯的倒计初始值和黄灯的倒计初始值之和。学生签字：吴钱民指导教师签字：系负责人签字：年月日成绩评定及评语指导教师评语:成绩:指导教师签字：年月日答辩答辩意见：答辩组签名:摘要城市交通信号控制是通过对交通流量的调节以达到改善人和货物的安全运输，提高运营效率。交通系统是一个具有随机性、模糊性和不确定性的复杂系统，建立数学模型非常困难，有时甚至无法用现有的数学方法加以描述。目前大多采用的是自适应信号控制
4、，它需要数学建模，且不考虑交通延误、停车次数等。所以经典控制法很难得到满意的效果。而模糊控制是一种无须建立数学模型的控制方法，它能模仿有经验的交警指挥交通时的思路，达到很好的控制效果。近些年来我国的许多学者也都以不同的思路对单个交叉口、交通干线的模糊控制进行了研究，但因研究的局限性，实际中得到应用的寥寥无几，本文实现基于PLC的交通信号的模糊控制系统。根据前后相流量来决定信号灯配时的模糊控制系统的理论研究成果，用PLC实现单个十字路口交通信号灯模糊控制的方法，以单个十字路口4相位交通灯为例，把PLC作为一个模糊控制器，采用梯形图编程。通过实验保证了系统运行稳定可靠，能根据不同的交通流量进行模糊
5、控制决策，优化信号灯的配时，从而可以有效的解决交通流量不均衡、不稳定带来的问题。关键词：PLC,交通控制,自动化，组态第一章绪论11.1 课题背景错误！未定义书签。1.2 研究目的和意义错误！未定义书签。1.3 本课题主要研究内容错误！未定义书签。第二章十字路口信号控制的基本理论和方法42.1 交通信号灯错误！未定义书签。2.2 信号灯的设置错误！未定义书签。2.3 交通信号的控制方式错误！未定义书签。2.4 城市道路智能交通信号控制系统错误！未定义书签。2.4.1 智能交通信号控制系统的基本组成62.4.2 交通信号控制系统的主要术语和参数62.4.3 智能交通信号控制的核心82.4.4 智
6、能交通信号控制系统的基本设计步骤8第三章PLC的简介93.1 PLC的产生错误！未定义书签。3.2 PLC的定义错误！未定义书签。3.3 PLC的的发展历程错误！未定义书签。3.4 PLC的特点错误！未定义书签。3.6 PLC的系统组成错误！未定义书签。3.6.1 PLC的结构133.6.2 PLC的各组成元素的构成及功能133.7 PLC的分类错误！未定义书签。第四章系统方案分析164.1 控制要求错误！未定义书签。4.2 系统设计方案分析错误！未定义书签。第五章系统程序设计195.1 硬件的设计错误！未定义书签。5.2 软件的设计错误！未定义书签。5.2.1 主程序流程图及时序图245.2
7、.2 模拟时序图255.2.3 正常时序梯形图255.2.4 急车强通情况275.2.5 车流滞留情况红绿灯时间长度控制275.2.6 车流量的计算285.2.7 运行程序语句表305.2.8 系统程序分析错误！未定义书签。31第六章 系统检测与调试33结论34致谢355.3 本章小结36/、y、ff-参考文献第一章绪论1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停
8、止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于
9、疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的安全提供了强有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现
10、在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。传统的十字路口交通控制灯，通常的做法是：事先经过车辆流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而，实际上车辆流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的方案，仍然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，更为现实的需要是能有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。目前，大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间
11、间隔的控制方法。由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，采用固定时间的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现空等现象，影响了道路的畅通。为此，采用不依赖数学模型的模糊控制方法设计交通灯控制器，能较好地解决这个问题。另外随着众多高科技技术在日常生活的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日益严重，为保证交通控制的可靠、稳定，选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC是必要的。随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的交通灯装置远远不能满足当前高度自动化的需要。可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产
12、品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。可编程控制器交通灯控制系统的特点：脱机手动工作；联机自动就地工作；上机控制的单周期运行方式；由上位机通过串口向下位机送入设定配方参数实现自动控制；自动启动、自动停机控制方式。近年来PLC的性能价格比有较大幅度的提高，使得实际应用成为可能。本系统采用PLC是基于以下四个原因：PLC具有很高的可靠性,通常白平均无故障时间都在30万小时以上；编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现；抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰
13、日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC；根据交通信号灯系统的要求与特点，我们采用了德国西门子公司S7-200型PLG西门子PLC有小型化、高速度、高性能等特点，是S7-200系列中最高档次的超小型程序装置。西门子可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用可编程序控制器（PLC）对十字路口交通控制灯实现控制。按照城市交通控制的需要，本文讨论了用PLC实现正常时序、急车强通2种控制方式，通过传感器与PLC完成对交通异常状况（滞留或堵车）的
14、判别及处理。正常时序控制对路面进行控制.南北方向红灯时,东西方向绿灯.绿灯闪3秒紧接着黄灯闪2秒,变红灯.南北方向红灯直接变绿灯.东西方向红灯时同理.急车强通时,发送信号给交通灯让其对来急车方向的交通灯进行绿灯畅通急车强通信号受急车强通开关控制；无急车时，信号灯接正常时序控制；有急车来时，一律强制让急车方向的绿灯亮，使急车放行，直至急车通过为止。交通滞留的异常情况，在路口与路尾设置两个传感器进行检测车流量.交通路段车流量繁忙时，传感器起到勘测车流量的存在与通过的作用。当一方车流量过大的时候，PLC要对控制这一路段的信号灯进行调控，让滞留或堵车的一方绿灯时间加长,直到交通畅通为止这种工作的好处是
15、避免了交通堵塞造成的不必要的麻烦与事故,就、控制进行很方便,很便捷。第二章十字路口信号控制的基本理论和方法在道路上用来传递具有法定意义指挥交通流通行或停止的光、声、手势等，都是交通信号。交通信号是在空间上无法实现分离原则的地方，主要在平面交叉口上，用来在时间上给交通流分配通行权的一种交通指挥措施。交通信号灯用轮流显示不同灯色来指挥交通的通行或停止。随着信号灯的发展，各国使用的信号灯存在不同的差别，各自给信号灯赋予不同的含义。我国目前使用的信号灯基本上与国际规定一致，具体含义如下:(1) 绿灯亮时，允许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准妨碍直行的车辆和被放行的行人通行。(2) 黄灯亮时，不准车辆、行人通行，但已越过停止线的车辆和已进入人行通道的行人，可以继续通行。(3) 红灯亮时，不准车辆、行人通行。(4) 绿色箭头灯亮时，准许车辆按箭头所示方向通行。(5) 黄灯闪烁时，车辆、行人须在确保安全的原则下通
