2017科技論文范文

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　　基于PLC的自適應交通燈智能控制系統(tǒng)設計篇一　

　　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，社會各界也都在為解決交通現(xiàn)狀出謀劃策。文章從交通信號燈的控制方面著手，研究和設計了基于PLC的自適應交通燈智能控制系統(tǒng)。

　　關鍵詞：PLC;交通燈;自適應;智能控制

　　中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937(2013)05-0007-02

　　交通燈控制系統(tǒng)是一個具有隨機性的復雜系統(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)學模型是不大可能的，即使是用現(xiàn)有的數(shù)學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)主要采取定時切換的控制模式。

　　我國自20世紀80年代開始出現(xiàn)私有汽車，到2003年私家車社會保有量達1 219萬輛，私家車突破千萬輛僅用了20年時間，而突破2 000萬輛僅用了3年時間。截止到2011年我國機動車保有量已到達2.19億輛，汽車保有量首次突破1億大關，占機動車總量的46%。隨著經(jīng)濟發(fā)展、人均國民生產(chǎn)總值增加以及政府拉動內(nèi)需各項政策的實施，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)都面臨著嚴峻的考驗。雖然各大城市都出臺了一系列的限制汽車出行、增加公共交通設施、擴寬新修道路等措施，但依然無法緩解目前的城市交通狀況。交通信號燈定時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)達國家已采用智能方式來控制交通信號燈，其中主要運用的有GPS全球定位系統(tǒng)等。出于成本、設計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車輛數(shù)量來控制交通信號燈的時長這一設計方案。

　　1 控制系統(tǒng)設計方案

　　基于PLC的自適應交通燈智能控制系統(tǒng)主要有車流量檢測系統(tǒng)、PLC、控制中控臺三大部分組成，其控制結構圖如1所示。

　　1.1 系統(tǒng)控制原理

　　車流量檢測系統(tǒng)主要負責檢查各路口單位時間(60 s)內(nèi)通過路口的車輛數(shù)量，并將檢測結果發(fā)送至PLC;PLC根據(jù)車流量檢測系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)，按預先設定的控制規(guī)律來控制相應的交通信號燈;中控臺主要用來對控制系統(tǒng)的運行模式進行控制，如自動運行模式、人工干預運行模式等。

　　自動運行模式下，若東西向或南北向車流量均小于15輛/min，則系統(tǒng)按定時切換控制運行，雙向綠燈均為40 s，黃燈3 s，紅燈43 s切換運行;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;當兩向車流量均在同一范圍內(nèi)時，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，東西向控制優(yōu)先。系統(tǒng)控制流程如圖2所示。

　　1.2 車流量檢測設計

　　智能交通燈控制系統(tǒng)自適應交通情況的關鍵在于系統(tǒng)自身對車流量的判斷，因此系統(tǒng)車流量檢測的設計就顯得尤為重要。調(diào)查研究表明，我國機動車輛高度一般在1～5 m之間不等，因此本方案設計在各路口100 m處架設高度為5 m的檢測點，采用由歐姆龍公司生產(chǎn)的檢測距離0～4 m的光電傳感器E3JM-R4來對過往車輛進行檢測，當有在此高度的車輛經(jīng)過檢測點時，光電開關會向PLC發(fā)送信號。E3JM-R4光電傳感器參數(shù)如表1所示。

　　本設計采用在各路口雙向設置光電傳感器的形式對通過路口的車流量進行統(tǒng)計，并將統(tǒng)計信號傳送給PLC。PLC對各方向傳感器發(fā)送信號進行統(tǒng)計比較，最終確認各路口的車流量，同時對各路口車流量情況進行再比較，最后根據(jù)比較結果按預設控制方式對南北和東西向的紅綠燈進行控制。

　　1.3 PLC控制設計

　　PLC為本控制系統(tǒng)的核心，相當于計算機控制系統(tǒng)的CPU，主要負責對車流量、中控臺等方面的信號進行收集，并按相應的信號運行PLC內(nèi)設計的用戶程序，最終驅(qū)動交通信號燈。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)運行模式分兩種，即自動運行模式和手動運行模式。

　?、僮詣舆\行模式下系統(tǒng)按圖2所示的運行規(guī)則，結合車流量檢測信號控制各向紅綠燈進行切換。車流量信號的判斷比較主要包括兩個方面，一是同向信號的比較，將單位時間內(nèi)來自X6與X10的信號脈沖數(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，即將同向信號比較的結果進行再比較。

　?、谑謩舆\行模式下，系統(tǒng)在人工干預下運行，人工干預信號包括南北向強制通行、東西向強制通行和四向禁止通行三種。南北向強制通行時，南北向固定輸出綠燈亮，東西向固定輸出紅燈亮;東西向強制通行時，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，東西南北四向固定輸出紅燈。

　　2 總結與展望

　　本設計基于車流量的自適應交通燈智能控制系統(tǒng)，利用邏輯判斷比較和分析算法，使程序的運算結果根據(jù)相應的程序方案進行控制，實現(xiàn)了交通燈自適應的智能控制，并通過了軟件及硬件的模擬調(diào)試。車流量比較值、信號燈接通時間等都可以通過改變PLC中相應的參數(shù)進行調(diào)整，通過本智能控制方案，可以實現(xiàn)優(yōu)化交通疏導，達到交通信號燈自適應智能控制的目的。

　　交通信號系統(tǒng)是一個極其復雜的控制系統(tǒng)，基于車流量的自適應交通燈控制雖然能緩解日趨嚴峻的交通壓力，但其缺點也較為明顯，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技術，對交通壓力進行直觀的監(jiān)測與分析，并設計相應的控制方案。

　　參考文獻：

　　[1] 衛(wèi)小偉.城市智能交通控制系統(tǒng)研究與設計[J].現(xiàn)代電子技術，2010，(8).

　　[2] 黃鵑飛.基于PLC的自適應交通燈智能控制系統(tǒng)設計[D].南昌：南昌大學，2009.

　　[3] 周孝敏.基于視頻檢測的智能交通控制系統(tǒng)的研究與設計[D].上海：東華大學，2011.

　　基于車流量智能調(diào)控的交通燈PLC控制系統(tǒng)設計篇二　　

　　摘要：可編程控制器是集成計算機技術、自動控制技術和通信技術的高新技術產(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，已成為現(xiàn)代控制技術的重要支柱之一，廣泛應用于各個工控領域，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用于智能交通燈的控制系統(tǒng)的設計當中。

　　關鍵詞： 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間來劃分高峰和低谷，簡單地進行時間段的調(diào)整，這比起以前的交通燈是有所進步。但是控制起來不夠靈活，還不能解決相對擁擠、混亂的交通次序。本文的設計正是針對這個弊端進行了改進，根據(jù)實時的車流量對個路口的紅綠燈進行調(diào)整，大大加強了其靈活性和實時性，真正實現(xiàn)了智能的交通燈控制。

　　交通燈循環(huán)運行部分：

　　當起動開關X0合上時， 首先由設置在從十字路口到往后五十米的兩個車流量的實時監(jiān)測器監(jiān)測當前車流量，然后進行判斷這時是車流的高峰期還是谷峰期。如果此時為谷峰期時，則賦予谷峰期的時間值。由于X0閉合，Y3線圈得電，南北紅燈亮;與此同時，內(nèi)部繼電器R110線圈得電，進而R110的常開觸點閉合，使R120線圈得電。R120線圈的得電是其常開觸點閉合，Y2線圈得電，東西綠燈亮。維持到44S，T4的常閉觸點斷開，使R120線圈斷電，R120常開觸點復位，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的常閉觸點斷開，Y2線圈失電，東西綠燈熄滅;此刻T0的常開觸點閉合，Y1線圈得電接通，東西黃燈亮。再過2S后，T1的常閉觸點分斷，Y1線圈失電，東西黃燈熄滅;就在這時起動累計時間為58S，T1的常閉觸點斷開，Y3線圈失電，南北紅燈熄滅，T1的常開觸點閉合，Y0線圈得電接通，東西紅燈亮，Y0的常開觸點閉合，內(nèi)部繼電器R115得電，使R115的常開觸點閉合，進而使R130的線圈得電。R130線圈得電使得其常開觸點閉合，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的常閉觸點斷開，使R130線圈失電而使其常開復位，停止了對Y5線圈的供電。與此同時，T5的常開觸點閉合，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 閉觸點斷開，使得Y5線圈失電，南北綠燈熄滅;此時T2的常開觸點閉合，使Y4線圈得電，南北黃燈亮。維持2S，T3的常閉觸點斷開，從而使得Y4失電，南北黃燈熄滅，并且使得定時器復位重新開始計時，進而Y3線圈得電，南北紅燈亮，同時由于個觸點復位的關系Y2線圈得電，東西綠燈亮。這時又重新開始以上所描述的運行過程，如此反復，形成交通燈控制過程。

　　四、結束語

　　本控制系統(tǒng)在控制過程中，能實現(xiàn)交通燈對于車流量的時實檢測進行高、谷峰的控制，更能顯示可編程控制器是將傳統(tǒng)的繼電器控制技術與計算機技術融為一體，具有可靠性高、功能強、應用靈活、使用方便等的一系列優(yōu)點。

　　參考文獻：

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　　[2]張學銘 松下PLC編程與應用 機械工業(yè)出版社 2009年

　　[3]何衍慶 戴自祥 俞金壽 可編程序控制器原理及應用技巧[M] 化學工業(yè)出版社 1998年