【正文】 對(duì)安全和擁堵的關(guān)注。 1917 年，在美國(guó)鹽湖市開始使用聯(lián)動(dòng)式信號(hào)系統(tǒng)，把六個(gè)交叉路口作為一個(gè)系統(tǒng)，以人工方式加以集中控制。這種系統(tǒng)以后不斷改進(jìn)、完善，成為當(dāng)今的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。繼氣動(dòng)橡皮管式檢測(cè)器之后，雷達(dá)、超聲波、光電、地磁、電磁、微波、紅外以及環(huán)形線圈等檢測(cè)器相繼問(wèn)世。人們認(rèn)識(shí)到，要更好地提高城市管理水平，不僅僅依靠硬件設(shè)備的更新和改進(jìn)，還 必須同時(shí)在控制邏輯和方法上有所突破，即城市交通的區(qū)域協(xié)調(diào)控制。于是，智能交通系統(tǒng) (ITS)應(yīng)運(yùn)而生，并得到迅猛發(fā)展。在十字路口設(shè)置交通燈可以對(duì)交通進(jìn)行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強(qiáng)有力的保障。然而，實(shí)際上車輛流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。由于十字路口不同時(shí)刻車輛的 流量是復(fù)雜的、隨機(jī)的和不確定的，采用固定時(shí)間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時(shí)間的浪費(fèi)，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。由于交通系統(tǒng)具有較強(qiáng)的非線性、模糊性和不確定性，是一個(gè)典型的分布式非線性系統(tǒng)，而且具有多種信息來(lái)源、多傳感器的特點(diǎn)，用傳統(tǒng)的理論與方法很難對(duì)其進(jìn)行有效的控制。 10 2 智能交通燈 方案設(shè)計(jì) 由于城市的高速發(fā)展，交通障礙也隨之增加，為了實(shí)現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進(jìn)性、科學(xué)化。如下圖 以南北向?yàn)槔?，每?dāng)車輛進(jìn)入十字路口必先經(jīng)過(guò)檢測(cè)器 1 和 3，檢測(cè)器就會(huì)發(fā)生 2 個(gè)脈沖給 PLC， PLC 對(duì)檢測(cè)器 1 和 3 的計(jì)數(shù)就可得到車輛進(jìn)入候車入口的總數(shù)和 Y。 檢 測(cè) 器 1檢 測(cè) 器 2檢 測(cè) 器 4檢 測(cè) 器 5檢 測(cè) 器 6檢 測(cè) 器 3檢 測(cè) 器 8檢 測(cè) 器 7東南西北 11 20=Z1Z2=20，則設(shè)為一般情況，控制燈正常閃亮，見(jiàn)表 。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)接同時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，啟動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)所有信號(hào)燈熄滅。 東西車道擁擠時(shí)，檢測(cè)開關(guān) SB4 自動(dòng)閉合，智能交通燈會(huì)增加?xùn)|西車道綠燈 5s 的時(shí)間，減少南北車道綠 燈 5s 時(shí)間 ,但交通燈的整體周期不變 ，再循環(huán)。無(wú)急車時(shí)，信號(hào)燈按正常時(shí)序控制。 南北方向 東西方向 直通道 左轉(zhuǎn)道 直通道 左轉(zhuǎn)道 紅燈 40s 紅燈 40s 綠 15s 綠 3s 黃 2s 紅燈 20s 紅燈 20s 綠燈 20s 紅燈 60s 紅燈 60s 綠燈 25s 紅燈 30s 紅燈 30s 綠燈 25s 3s 2s 閃 黃 2s 南北方向 東西方向 直通道 左轉(zhuǎn)道 直通道 左轉(zhuǎn)道 紅燈 50s 紅燈 50s 綠燈 20s 綠 3s 黃 2s 紅燈 25s 紅燈 25s 綠燈 20s 3s 2s 閃 黃 紅燈 50s 紅燈 50s 綠燈 20s 3s 2s 紅燈 25s 紅燈 25s 綠燈 20s 3s 2s 閃 黃 黃 綠 閃 13 ３ 智能交通燈系統(tǒng)的 硬件設(shè)計(jì) 可編程控制器（ PLC）是在繼電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備，是 計(jì)算機(jī)家族中的一員， 它以微處理為核心，集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱 PC。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備 ,都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形式一體 ,易于拓 展其功能的原則設(shè)計(jì)。當(dāng)時(shí)汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡(jiǎn)單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國(guó)其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。 1973 年，西歐國(guó)家也研制出它們的第一臺(tái) PLC。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC 的應(yīng)用通常可分為五種類型： （ 1）順序控制 這是 PLC 應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，用以取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。在多數(shù)情況下， PLC 把掃描目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模版塊，其輸出移動(dòng)一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。 PID（ Proportional Intergral Derivative）模塊的提供使 PLC 具有閉環(huán)控制功能 ,即一個(gè)具有 PID 控制能力的 PLC 可用于過(guò)程控制。為了實(shí)現(xiàn) PLC 和 CNC 設(shè)備之間內(nèi)部數(shù)據(jù)自由傳遞，該公司采用了窗口軟件。 （ 5）通信和聯(lián)網(wǎng) 為了適應(yīng)國(guó)外近幾年來(lái)興起的工廠自動(dòng)化（ FA）系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)（ FMS）及集散控制系統(tǒng)（ DCS）等發(fā)展的需要，必須發(fā)展 PLC 之間， PLC 和上級(jí)計(jì)算機(jī)之間的通信功能。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障， PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的 1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。 的選型 PLC 有 西門子 s7 系列，歐姆龍 c 系列，松下， LG，三菱 Fn 系列 等類型， 16 由于三菱的 PLC 的 易操作 ， 價(jià)格 中等， 市場(chǎng)使用率極高 ， 兼 容性 好，所以我們選擇的是三菱 FX2N 系列的 plc。 除輸入輸出 1625 點(diǎn)的獨(dú)立用途外 ,還可以適用于在多個(gè)基本組件間的 連接 ,模擬控制 ,定位控制等特殊用途 ,是一套可以滿足多樣化廣泛需要的 PLC?？蛇x用 16/32/48/64/80/128 點(diǎn)的主機(jī) ,可 以采用最小 8 點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。以及具有豐富的軟元件 [15]。 100ms 定時(shí)器 200 點(diǎn)， T0— T199。 FX2NPLC 的 結(jié)構(gòu) PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。 （ 1）輸入部分 這部分的作用是接受被控設(shè)備的信息或操作命令等外部輸入信息。 （ 2）內(nèi)部控制電路 這部分的作用是運(yùn)算和處理由輸入部分得到的信息，并判斷應(yīng)產(chǎn)生哪些輸出。在 PLC 內(nèi)部還設(shè)有定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位器、保持器、內(nèi)部輔助繼電器等，繼電器控制系統(tǒng)沒(méi)有的器件，它們的線圈及動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)只能在 PLC 內(nèi)部控制電路中使用，而不能與外部電路相連。 （ 4）輸入、輸出更新階段 PLC 的 CPU 在每個(gè)掃描周期進(jìn)行一次輸入來(lái)進(jìn)行輸出更新。 本著實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性等原則，本設(shè)計(jì)選用具有高準(zhǔn)確率、低成本、高可靠性的光電傳感器。 感應(yīng)控制是本系統(tǒng)的重點(diǎn)也是不同于一般交通信號(hào)控 制之處，其主要思想為：光電傳感器檢測(cè)十字路口各方向的車流，每當(dāng)有車輛經(jīng)過(guò)，檢測(cè)器就會(huì)發(fā)出一個(gè)脈沖并傳輸給 PLC（如圖 ）， PLC 通過(guò)對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)就可得到各方向的車流量，然后 PLC 通過(guò)一定的智能控制原則根據(jù)各方向車流量的大小自然的改變相應(yīng)的綠燈燈亮?xí)r間從而盡可能減少車輛等候時(shí)間 圖 感應(yīng)控制 原理圖 光電傳感器 車輛 檢測(cè)儀 PLC 有車輛經(jīng)過(guò) 沒(méi)有車輛經(jīng)過(guò) 信號(hào)輸出 檢測(cè)儀的輸出 19 I/O 分配表 根據(jù)控制要求分配輸入 /輸出點(diǎn)表 表 輸入 /輸出點(diǎn)分配表 序號(hào) 輸入設(shè)備 端號(hào) 輸出設(shè)備 端號(hào) 1 啟動(dòng)按鈕 SB1 X0 南北紅燈 Y0 2 停止按鈕 SB2 X1 南北綠燈 Y1 3 自動(dòng)開關(guān) SB3 X2 南北黃燈 Y2 4 自動(dòng)開關(guān) SB4 X3 南北左轉(zhuǎn)紅 Y3 5 東西強(qiáng)通開關(guān) SB5 X4 南北左轉(zhuǎn)綠 Y4 6 南北強(qiáng)通開關(guān) SB6 X5 南北左轉(zhuǎn)黃 Y5 7 東西紅燈 Y6 8 東西綠燈 Y7 9 東西黃燈 Y10 10 東西左轉(zhuǎn)紅 Y11 11 東西左轉(zhuǎn)綠 Y12 12 東西左轉(zhuǎn)黃 Y13 13 報(bào)警燈 Y14 I/O 分配點(diǎn)數(shù)估算 系統(tǒng)輸入信號(hào)：手動(dòng)選擇按鈕 4 個(gè)，需要 4 個(gè)輸入端 自動(dòng)選擇按鈕 2 個(gè)，需要 2 個(gè)輸入端 以上共需要 6 個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)，考慮到以后可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)整，所以再增加 2 個(gè)備用點(diǎn)，這樣就共需要 8 個(gè)輸入點(diǎn)。支持梯形圖、指令表、 SFC、 ST 及 FB、 Label語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫 PLC 程序功能。該系統(tǒng)的局限性就是紅綠燈自動(dòng)調(diào)節(jié)的時(shí)間不是很靈活 ， 比如說(shuō)南北方向滯留的車輛很多，在南北方向綠燈延長(zhǎng)了 5s 后停留的車輛依然比東西方向的多，從而就沒(méi)達(dá)到 設(shè)計(jì) 的效果 ,不能夠統(tǒng)計(jì)到人和 29 7 總結(jié) 通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)，開拓了視野，認(rèn)識(shí)了將來(lái)電子的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。在不斷的努力下我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。實(shí)驗(yàn)北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1998 [10] 廖常初主編 PLC 基礎(chǔ)及應(yīng)用 ,北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [11] 智能交通系統(tǒng)研究發(fā)展動(dòng)向與啟示，陸化普，史其信， 1996 [12] 張萬(wàn)忠 .《可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例》 .北京：中國(guó)電力出版社， 20xx. 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