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基于PLC的交通灯设计
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摘要
为了解决十字路口的交通拥挤状况,本文提出了一种基于PLC、车流量检测系统和数值比较器的十字路口交通灯实时控制方案。该设计系统地介绍了交通灯控制系统的组成和设计方案,并进行了程序设计。通过车流量检测系统实现了对十字路口车流量的智能检测,并根据车流量的变化,实时地对红绿灯时间进行合理调配,从而提高了十字路口的通行能力。
关键词:PLC 车流量检测
第一章绪论

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仍采用固定转换时间间隔的控制方法。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根据车流量控制的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。
PLC发展的现状
可编程控制器(Programmable Logical Controller)简称PC或PLC,是60年代末发明的工业控制器件,是美国数字公司(DEC )为美国通用公司(GM)研制开发并成功应用于汽车生产线上,可编程控制器自此诞生。PLC早期主要应用于工业控制,但随着技术的发展,其应用领域正在不断扩大。随着计算机技术的飞速发展,PLC软硬件水平与规模也发生了质与量的变化,其控制技术也朝着智能化方向不断发展,同时推动了先进制造技术的相应发展,现代PLC已经成为真正的工业控制设备。
第二章系统的方案设计

目前的智能交通灯控制系统有以红外感应车流量的、有按预定时间段改变通行时间的,有以电视监控信息来干预的等多种方法与手段,各有特点。本设计是一个以车流量为核心的智能交通灯自动控制系统,通过使用一种车流量检测系统检测车量,实现了十字路口交通灯的智能控制。
根据车流量检测系统测出的车流量,利用数值比较器进行比较,将南北和东西两个方向车流量的比较结果送入PLC进行控制,从而调节两个方向红绿灯时间的长短。

根据系统的方案设计可分析得出,本系统需要合理配置车流量线圈检测系统、数值比较器、PLC和红绿灯。其布置图如图2-1所示:
图2-1 十字路口布置图

如果十字路口实行交通灯智能控制系统,则相当于一个有经验的交警对各方向的车辆进行统计,根据车流量的不同分配以不同的绿灯时间,从而进行合理的调配,防止车辆的堵塞,较好地解决了上述问题,这是代替模拟控制的有效办法。
交通灯控制系统的控制要求如下:
,当起动开关接通时,检测系统检测到的信号经数值比较器,将结果送给PLC。系统开始工作,且先南北绿灯亮,东西红灯亮。当起动开关断开时,所有信号灯都熄灭。
,同时东西红灯亮相同时间后红灯闪烁。
。南北红灯亮一段时间,同时东西红灯闪烁5秒,东西绿灯亮与南北方向相同时间。
,熄灭。同时东西绿灯维持相同时间后,东西黄灯闪烁5秒,熄灭。
。
第三章系统的资源配置

PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O)完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。在本系统中要用到接通延时定时器,接通延时型定时器是各种PLC中最常见最基本的定时器,这种定时器在 SIEMENS的PLC中,称为SD型定时器。
其定时时间T=PT×S,即定时时间=设定值×精度。
1ms: T32, T96
10ms: T33~T36, T9