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　　基于PLC的自適應(yīng)交通燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)篇一　

　　摘 要：隨著我國私家車數(shù)量的持續(xù)增長，各大城市都出現(xiàn)了交通極度擁堵的情況，城市交通問題也越來越引起人們的注意，社會(huì)各界也都在為解決交通現(xiàn)狀出謀劃策。文章從交通信號(hào)燈的控制方面著手，研究和設(shè)計(jì)了基于PLC的自適應(yīng)交通燈智能控制系統(tǒng)。

　　關(guān)鍵詞：PLC;交通燈;自適應(yīng);智能控制

　　中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937(2013)05-0007-02

　　交通燈控制系統(tǒng)是一個(gè)具有隨機(jī)性的復(fù)雜系統(tǒng)，他受到車輛、行人、天氣等都多方面的影響，因此想要建立一種固定的數(shù)學(xué)模型是不大可能的，即使是用現(xiàn)有的數(shù)學(xué)方法也無法描述其系統(tǒng)特征。目前國內(nèi)交通等控制系統(tǒng)主要采取定時(shí)切換的控制模式。

　　我國自20世紀(jì)80年代開始出現(xiàn)私有汽車，到2003年私家車社會(huì)保有量達(dá)1 219萬輛，私家車突破千萬輛僅用了20年時(shí)間，而突破2 000萬輛僅用了3年時(shí)間。截止到2011年我國機(jī)動(dòng)車保有量已到達(dá)2.19億輛，汽車保有量首次突破1億大關(guān)，占機(jī)動(dòng)車總量的46%。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人均國民生產(chǎn)總值增加以及政府拉動(dòng)內(nèi)需各項(xiàng)政策的實(shí)施，私家車的擁有量也跟著急劇上升，國內(nèi)各大中型城市(如北京、上海、廣州、武漢等)的交通系統(tǒng)都面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。雖然各大城市都出臺(tái)了一系列的限制汽車出行、增加公共交通設(shè)施、擴(kuò)寬新修道路等措施，但依然無法緩解目前的城市交通狀況。交通信號(hào)燈定時(shí)切換這一種控制模式的局限性也就逐漸凸顯出來，因此我們急需一種智能的交通控制系統(tǒng)來緩解交通信號(hào)控制的缺陷給本就糟糕的交通系統(tǒng)帶來的壓力。

　　智能交通控制系統(tǒng)的研究在國內(nèi)外已經(jīng)取得了不少成果，一些發(fā)達(dá)國家已采用智能方式來控制交通信號(hào)燈，其中主要運(yùn)用的有GPS全球定位系統(tǒng)等。出于成本、設(shè)計(jì)便捷性等方面的綜合考慮，我們可以考慮在各路口增加傳感器探測(cè)車輛數(shù)量來控制交通信號(hào)燈的時(shí)長這一設(shè)計(jì)方案。

　　1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　基于PLC的自適應(yīng)交通燈智能控制系統(tǒng)主要有車流量檢測(cè)系統(tǒng)、PLC、控制中控臺(tái)三大部分組成，其控制結(jié)構(gòu)圖如1所示。

　　1.1 系統(tǒng)控制原理

　　車流量檢測(cè)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)檢查各路口單位時(shí)間(60 s)內(nèi)通過路口的車輛數(shù)量，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送至PLC;PLC根據(jù)車流量檢測(cè)系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)，按預(yù)先設(shè)定的控制規(guī)律來控制相應(yīng)的交通信號(hào)燈;中控臺(tái)主要用來對(duì)控制系統(tǒng)的運(yùn)行模式進(jìn)行控制，如自動(dòng)運(yùn)行模式、人工干預(yù)運(yùn)行模式等。

　　自動(dòng)運(yùn)行模式下，若東西向或南北向車流量均小于15輛/min，則系統(tǒng)按定時(shí)切換控制運(yùn)行，雙向綠燈均為40 s，黃燈3 s，紅燈43 s切換運(yùn)行;若某一向每分鐘車流量大于15而小于30，則該向綠燈調(diào)整為50 s，黃燈3 s，另一向綠燈30 s，黃燈3 s;若某一向若某一向每分鐘車大于30，則該向綠燈調(diào)整為70 s，黃燈3 s;當(dāng)兩向車流量均在同一范圍內(nèi)時(shí)，車流量較大的一向控制優(yōu)先，若兩向車流量均在同一范圍內(nèi)且相等時(shí)，東西向控制優(yōu)先。系統(tǒng)控制流程如圖2所示。

　　1.2 車流量檢測(cè)設(shè)計(jì)

　　智能交通燈控制系統(tǒng)自適應(yīng)交通情況的關(guān)鍵在于系統(tǒng)自身對(duì)車流量的判斷，因此系統(tǒng)車流量檢測(cè)的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。調(diào)查研究表明，我國機(jī)動(dòng)車輛高度一般在1～5 m之間不等，因此本方案設(shè)計(jì)在各路口100 m處架設(shè)高度為5 m的檢測(cè)點(diǎn)，采用由歐姆龍公司生產(chǎn)的檢測(cè)距離0～4 m的光電傳感器E3JM-R4來對(duì)過往車輛進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)有在此高度的車輛經(jīng)過檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，光電開關(guān)會(huì)向PLC發(fā)送信號(hào)。E3JM-R4光電傳感器參數(shù)如表1所示。

　　本設(shè)計(jì)采用在各路口雙向設(shè)置光電傳感器的形式對(duì)通過路口的車流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將統(tǒng)計(jì)信號(hào)傳送給PLC。PLC對(duì)各方向傳感器發(fā)送信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，最終確認(rèn)各路口的車流量，同時(shí)對(duì)各路口車流量情況進(jìn)行再比較，最后根據(jù)比較結(jié)果按預(yù)設(shè)控制方式對(duì)南北和東西向的紅綠燈進(jìn)行控制。

　　1.3 PLC控制設(shè)計(jì)

　　PLC為本控制系統(tǒng)的核心，相當(dāng)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的CPU，主要負(fù)責(zé)對(duì)車流量、中控臺(tái)等方面的信號(hào)進(jìn)行收集，并按相應(yīng)的信號(hào)運(yùn)行PLC內(nèi)設(shè)計(jì)的用戶程序，最終驅(qū)動(dòng)交通信號(hào)燈。本系統(tǒng)選用三菱公司生產(chǎn)的FX2N-48MR系列PLC，其I/O分配如表2所示。

　　本系統(tǒng)運(yùn)行模式分兩種，即自動(dòng)運(yùn)行模式和手動(dòng)運(yùn)行模式。

　?、僮詣?dòng)運(yùn)行模式下系統(tǒng)按圖2所示的運(yùn)行規(guī)則，結(jié)合車流量檢測(cè)信號(hào)控制各向紅綠燈進(jìn)行切換。車流量信號(hào)的判斷比較主要包括兩個(gè)方面，一是同向信號(hào)的比較，將單位時(shí)間內(nèi)來自X6與X10的信號(hào)脈沖數(shù)比較，兩者中較大值作為東西向最終車流量參考值，X7與X11的信號(hào)脈沖數(shù)比較，兩者中較大值作為南北向最終車流量參考值。二是東西南北向車流量比較，即將同向信號(hào)比較的結(jié)果進(jìn)行再比較。

　?、谑謩?dòng)運(yùn)行模式下，系統(tǒng)在人工干預(yù)下運(yùn)行，人工干預(yù)信號(hào)包括南北向強(qiáng)制通行、東西向強(qiáng)制通行和四向禁止通行三種。南北向強(qiáng)制通行時(shí)，南北向固定輸出綠燈亮，東西向固定輸出紅燈亮;東西向強(qiáng)制通行時(shí)，東西向固定輸出綠燈亮，南北向固定輸出紅燈亮;四向禁止通行時(shí)，東西南北四向固定輸出紅燈。

　　2 總結(jié)與展望

　　本設(shè)計(jì)基于車流量的自適應(yīng)交通燈智能控制系統(tǒng)，利用邏輯判斷比較和分析算法，使程序的運(yùn)算結(jié)果根據(jù)相應(yīng)的程序方案進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了交通燈自適應(yīng)的智能控制，并通過了軟件及硬件的模擬調(diào)試。車流量比較值、信號(hào)燈接通時(shí)間等都可以通過改變PLC中相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，通過本智能控制方案，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化交通疏導(dǎo)，達(dá)到交通信號(hào)燈自適應(yīng)智能控制的目的。

　　交通信號(hào)系統(tǒng)是一個(gè)極其復(fù)雜的控制系統(tǒng)，基于車流量的自適應(yīng)交通燈控制雖然能緩解日趨嚴(yán)峻的交通壓力，但其缺點(diǎn)也較為明顯，固定的車流量判斷模式是其主要缺陷之一。因此今后我們可以考慮使用現(xiàn)今逐漸成熟的視頻檢測(cè)技術(shù)，對(duì)交通壓力進(jìn)行直觀的監(jiān)測(cè)與分析，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制方案。

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　　基于車流量智能調(diào)控的交通燈PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)篇二　　

　　摘要：可編程控制器是集成計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的高新技術(shù)產(chǎn)品。因其具有功能完備、可靠性高、使用靈活方便的顯著優(yōu)點(diǎn)，已成為現(xiàn)代控制技術(shù)的重要支柱之一，廣泛應(yīng)用于各個(gè)工控領(lǐng)域，本文以日本松下電工P1系列為例系統(tǒng)地介紹了可編程控制器運(yùn)用于智能交通燈的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中。

　　關(guān)鍵詞： PLC ;智能交通燈 ;指令系統(tǒng)

　　一、本課題研究的目的和意義

　　隨著城市汽車保有量的越來越多，城市的交通擁擠問題正逐漸引起人們的注意。交通燈是交通部門管理城市交通的重要工具。目前絕大部分的交通的時(shí)間都是單一的、固定的，不管是車流高峰還是低谷，紅綠燈的時(shí)間都是固定不變的;還有一些交通燈只是能夠按照固定的時(shí)間來劃分高峰和低谷，簡單地進(jìn)行時(shí)間段的調(diào)整，這比起以前的交通燈是有所進(jìn)步。但是控制起來不夠靈活，還不能解決相對(duì)擁擠、混亂的交通次序。本文的設(shè)計(jì)正是針對(duì)這個(gè)弊端進(jìn)行了改進(jìn)，根據(jù)實(shí)時(shí)的車流量對(duì)個(gè)路口的紅綠燈進(jìn)行調(diào)整，大大加強(qiáng)了其靈活性和實(shí)時(shí)性，真正實(shí)現(xiàn)了智能的交通燈控制。

　　交通燈循環(huán)運(yùn)行部分：

　　當(dāng)起動(dòng)開關(guān)X0合上時(shí)， 首先由設(shè)置在從十字路口到往后五十米的兩個(gè)車流量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)當(dāng)前車流量，然后進(jìn)行判斷這時(shí)是車流的高峰期還是谷峰期。如果此時(shí)為谷峰期時(shí)，則賦予谷峰期的時(shí)間值。由于X0閉合，Y3線圈得電，南北紅燈亮;與此同時(shí)，內(nèi)部繼電器R110線圈得電，進(jìn)而R110的常開觸點(diǎn)閉合，使R120線圈得電。R120線圈的得電是其常開觸點(diǎn)閉合，Y2線圈得電，東西綠燈亮。維持到44S，T4的常閉觸點(diǎn)斷開，使R120線圈斷電，R120常開觸點(diǎn)復(fù)位，Y2線圈失電。由于T4的常開閉合，R901C通0.5S，斷0.5S，使R121一秒內(nèi)通斷一次，R121常開閉合，從而形成Y2線圈一秒內(nèi)通斷一次，從而使東西綠燈閃爍。又過4S，T0的常閉觸點(diǎn)斷開，Y2線圈失電，東西綠燈熄滅;此刻T0的常開觸點(diǎn)閉合，Y1線圈得電接通，東西黃燈亮。再過2S后，T1的常閉觸點(diǎn)分?jǐn)?，Y1線圈失電，東西黃燈熄滅;就在這時(shí)起動(dòng)累計(jì)時(shí)間為58S，T1的常閉觸點(diǎn)斷開，Y3線圈失電，南北紅燈熄滅，T1的常開觸點(diǎn)閉合，Y0線圈得電接通，東西紅燈亮，Y0的常開觸點(diǎn)閉合，內(nèi)部繼電器R115得電，使R115的常開觸點(diǎn)閉合，進(jìn)而使R130的線圈得電。R130線圈得電使得其常開觸點(diǎn)閉合，從而使Y5線圈得電，南北綠燈亮。

　　南北綠燈亮，又維持了44S后，T5的常閉觸點(diǎn)斷開，使R130線圈失電而使其常開復(fù)位，停止了對(duì)Y5線圈的供電。與此同時(shí)，T5的常開觸點(diǎn)閉合，R901C通0.5S，斷0.5S，使內(nèi)部繼電器R131一秒內(nèi)通斷一次，從而使Y5在一秒內(nèi)通斷一次，使得南北綠燈閃爍。閃爍4S后，T2的常 閉觸點(diǎn)斷開，使得Y5線圈失電，南北綠燈熄滅;此時(shí)T2的常開觸點(diǎn)閉合，使Y4線圈得電，南北黃燈亮。維持2S，T3的常閉觸點(diǎn)斷開，從而使得Y4失電，南北黃燈熄滅，并且使得定時(shí)器復(fù)位重新開始計(jì)時(shí)，進(jìn)而Y3線圈得電，南北紅燈亮，同時(shí)由于個(gè)觸點(diǎn)復(fù)位的關(guān)系Y2線圈得電，東西綠燈亮。這時(shí)又重新開始以上所描述的運(yùn)行過程，如此反復(fù)，形成交通燈控制過程。

　　四、結(jié)束語

　　本控制系統(tǒng)在控制過程中，能實(shí)現(xiàn)交通燈對(duì)于車流量的時(shí)實(shí)檢測(cè)進(jìn)行高、谷峰的控制，更能顯示可編程控制器是將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)融為一體，具有可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、使用方便等的一系列優(yōu)點(diǎn)。

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