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1、摘要随着世界各国城市化进程的加速，城市交通问题已经成为当今世界上许多城市所面临的难题之一。中国作为世界上人口最多的发展中国家，其情形也不例外，甚至情况更加严重。车辆的流量记数，交通灯的时长控制可由可编程控制器（PLC）来实现。具体如下:在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，即可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。 智能交通系统将对未来世界产生深刻的影响，同时也对交通运输工程学科的研究人员提出了新的挑战。比较传统的定时交通灯控制与智能交通
2、灯控制，可知后者的最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率。关键词：可编程控制器PLC 智能交通灯 梯形图目 录第1章 智能交通红绿灯控制系统设计11.1智能交通灯的应用 11.2控制系统的组成 11.3 车流量的计量方式 11.4 程序的控制规律31.5 LED交通灯 3第2章 智能交通控制系统硬件部分 42.1 PLC可编程序控制器 42.1.1 PLC的发展历程 42.1.2 PLC的构成 42.1.3 PLC的主要特点 52.1.4 PLC有何独特的优点 52.1.5 PLC系统的其它设备 62.2 CPU的构成 6 2.2.1 I/O模块 62.2.2
3、 电源模块 72.2.3 底板或机架 7第3章 智能交通灯检测设计83.1 传感器的铺设 83.2 电感式传感器 83.2.1自感式传感器 9第4章 智能交通灯控制系统软件部分 124.1 PLC流程图 124.2 PLC流程图注释 134.3 PLC输入/输出地址表 134.4 PLC外部接线图 144.5 梯形图15结束语22致谢 23参考文献 24第1章 智能交通红绿灯控制系统设计1.1智能交通灯的应用智能控制交通系统是目前研究的方向，也已经取得不少成果，在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号，出于便捷和效果的综合考虑，我们可用如下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制
4、交通灯的时长。智能交通系统是采用信息技术、计算机技术、控制技术等手段对传统交通运输系统进行改造，从而达到增强系统运行效率，提高系统的可靠性和安全性，减少能源消耗和对自然界的污染等方面的目的。1.2 控制系统的组成车辆的流量记数，交通灯的时长控制可由可编程控制器（PLC）来实现。当然，也可选用其他种类的计算机作为控制器。本论文选用PLC作为控制器件是因为可编程控制器核心是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机，它具有高可靠性及丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过
5、数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，它采用模块化结构，编程简单，安装简单，维修方便。利用PLC，可使各道口的传感器以及信号灯与之直接相连，非常方便可靠，如图1-1所示。图1-1 用PLC实现智能交通灯控制原理框图1.3 车流量的计量方式车流量的计量有多种方式：（1） 每股行车道的车流量通过PLC分别统计。当车辆进入路口经过第一个传感器1（见图1-2）时，使统计数加1，经过第二个传感器2出路口时，使统计数减1，其差值为该股车道上车辆的滞留量（动态值），可以与其他道的值进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据。（2） 先统计每股车道上车辆的滞留量，然后按大方向原则累加统计。如，将东西
6、向的（见图1-2）左行、直行、右行道上的车辆的滞留量相加，再与其它的3方向的车流量进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据。（3） 统计每股车道上车辆的滞留量后按通行最大化原则（不影响行车安全的多道相行驶）累加统计。如，东、西相向的2个左行、直行、右行道上的车辆的滞留量全部相加，与南北向的总车流量进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据（下面的设计就是按此种方式）。 以上计算判别全部由PLC完成。图1-2 传感器的铺设1.4 程序的控制规律（1） 当各路口的车辆滞留量达一定值溢满时（相当于比较严重的堵车），红绿灯切换采用现有的常规定时控制方式：（2） 当东、西向路口的车辆滞留量比南、北向路口的大时
7、（反之亦然），该方向的通行时间=最小通行定时时间+自适应滞环比较增加的延时时间（是变化的），但不大于允许的最大通行时间。其中最小定时时间是为了避免红绿灯切换过快之弊；最大通行时间是为了保障公平性，不能让其它的车或行人过分久等。进一步的说明在后面的注释中。如图1-3所示。图1-3 自适应调整时间的滞环特性（3） 自适应滞环比较（本论文的核心控制规律）增加的时间的确定若东、西向车辆滞留量大于或等于南、北向一个偏差量（如5辆车或其它值）时，先让东、西向的左转弯车左行15s（定时控制，值可改），再让直行车直行30s（直行时间的最小值，值可再一段延时保持，直至东、西向的车辆滞留量比南、北向的车辆滞留量还
8、要少一个偏差量，才结束该方向的通行，切换到其它路上，否则一直延时继续通行下去，直至到达最大通行时间而强制切换。滞环特性如图1-2所示。实际应用时偏差量的值需整定，过小则导致红绿灯切换过频，过大又不能实现适时控制。1.5 LED交通灯LED（Light Emitting Diode）从二十世纪六十年代问世以来，已有30多年的发展历史。随着近几年半导体芯片技术的不断改进及封装技术的迅速提高，其光效从最初不到1lm/W，发展至今红色、黄色为100lm/W和绿色50lm/W，已大大超过了传统的白炽灯。同时，LED具有体积小、重量轻、耗能少、寿命长、响应时间短及抗震性能好等优点。因此，LED的应用已不仅
9、仅限于信号指示光源，而已逐步从室内走向诸如交通信号灯、车灯、户外屏等室外应用领域。（1） 采用领导全球碳化硅技术的美国CREE公司的超高亮度Chip的LEDs作光源，国际工业二级防静电（ESD-2000V）标准，内核耐温可达350，能耗低，寿命长，维修成本低。（2） 特殊电路设计、使光线达到非常均匀的最佳效果，而且不会因有个别LED损坏而降低光强标准。（3） 采用宽电压范围的恒流电源，可在180-280V范围内正常工作，具有过压、抗浪涌电压冲击，低温度之功能。（4） 与现有交通控制逻辑、灯箱结构相匹配，安装简捷。（5） LED灯严格密封，防潮，防尘，结构严紧、外型美观。第2章 智能交通控制系统
10、硬件部分2.1 PLC可编程序控制器在自动化控制领域，PLC是一种重要的控制设备。目前，世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品，应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。为了使各位初学者更方便地了解PLC，本文对PLC的发展、基本结构、配置、应用等基本知识作一简介，以其对各位有所帮助。 2.1.1 PLC的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968
11、年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称ProgrammableController（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。PLC的定义也在不断完善中。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来
12、在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30-40%。在这期间，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制
13、中的地位，在可预知的将来，是无法取代的。2.1.2 PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板 I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。图2-1 PLC的组成2.1.3 PLC的主要特点（1）所有的I/O 接口电路均采用光电隔离使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离（2）各输入端均采用R-C 滤波器其滤波时间常数一般为10-20ms.（3）各模块均采用屏蔽措施以防止辐射干扰（4）采用性能优良的开关电源（5）对采用的器件进行严格的筛选（6）良好的自诊断功能一旦电源或其他软硬件发生异常情况CPU立即采用有效措 施以防止故障扩大（7）大型PLC 还可以采用由双CPU 构成冗余系统或有三CPU 构成表决系统,使可靠性更进一步提高2.1.4 PLC有何独特的优点PLC的独特优点有：（1）高可靠性 PLC的可靠性极高，平均无故障运行时间大大超过IEC（国际电工技术委员会）规定的10万小时。如日本的三菱FX系列PLC可连续运行30多年不出故障（2）编程方便、易于使用 软件：对于
