【正文】 筋、下水道蓋等金屬物質(zhì) ， 這些都會對線圈的實際電感值產(chǎn)生很大影響 ， 在實際施工時應(yīng)使用電感測試儀實際測試地感線圈的電感值來確定施工的實際匝數(shù) ， 保證線圈的最終電感值在合理的工作范圍之內(nèi)（如在 100uH—300uH 之間）。 如果 Z1－ Z2﹤－ 10， 則東西方向繁忙，南北正常，東西直行綠燈延長 10秒 。 為了簡化處理，該系統(tǒng)控制的普通 十字路口的每個方向僅有直行車道，每個方向均設(shè)有紅、黃、綠色直行交通燈。 本文研究的內(nèi)容 經(jīng)過對本課題的深入研究以及對智能交通控制系統(tǒng)的分析，明確本次設(shè)計完成的主要內(nèi)容如下： (1) 根據(jù)控制要求，提出智能交通控制系統(tǒng)的總體方案并進(jìn)行論證。我國部分大中城市 摒棄 了舊有的控制方式，一些先進(jìn)的控制技 術(shù)逐 漸得到應(yīng)用 ， 雖然在整體規(guī)模和層次上與世界發(fā)達(dá)國家還有不小差距，但 部分領(lǐng)域技術(shù)水平已處于世界先進(jìn)位置。作為最成功的靜態(tài)智能交通控制系統(tǒng)，雖然已經(jīng)被世界 400多個城市所使用，但是由于其計算量較大，很難獲得整體最優(yōu)的配時方案 ， 同時需要大量的路網(wǎng)幾何尺寸和交通流數(shù)據(jù) [8]。誠然道路設(shè)施是發(fā)展城市交通、滿足各種交通需求的物質(zhì)載體，但受到道路建設(shè)資金和城市土地空間的限制。 因此，研究智能交通控制系統(tǒng)具有相當(dāng)大的學(xué)術(shù)價值和實用價值 [4]。 目前，我國城市十字路口的交通 控制系統(tǒng)基本上都采用定時控制方式 。在十字路口相應(yīng)的位置埋設(shè)地感線圈，對此路段上的車流量進(jìn)行統(tǒng)計，并根據(jù) 車流量的變化，改變綠燈的控制時間，可以實時地對綠燈資源進(jìn)行合理調(diào)配，提高十字路口的通行能力 ， 緩解交通擁擠 ，達(dá)到最優(yōu)控制 。 解決好交通信號燈控制問題將是保障交通有序、安全、快速運行的重要環(huán)節(jié)。 基于 PLC 的智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計 1 1 緒論 引言 城市交通系統(tǒng)是社會經(jīng)濟(jì)的 “血液循環(huán)系統(tǒng) ”，是衡量一個城市文明進(jìn)步的標(biāo)志。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，為克服這種少車路口綠燈時無車通行或多車路口綠燈通行時間短而堵車等資源浪費的現(xiàn)象 ， 出現(xiàn)了智能交通控制系統(tǒng) [3]， 它 能夠根據(jù)流量變化情況 自動調(diào)節(jié)紅綠燈的時間 長度，最大限度地減少十字路口的車輛滯流現(xiàn)象，有效的緩解交通擁擠 ， 實現(xiàn)交通控 制系統(tǒng)的最優(yōu)控制， 從而 大大的提高 交通控制系統(tǒng)的效率 。城市交通問題 的解決能有效的控制城市交通狀況，減少交通擁擠，減少環(huán)境污染，提高經(jīng)濟(jì)效益 ，保證城市的持續(xù)化發(fā)展 。 20世紀(jì) 80年代以后，世界各國的交通控制出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展熱潮 ， 隨著計算機(jī)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，交通運輸組織與優(yōu)化理論的不斷提高，交通控制手段越來越先進(jìn)，形成了一批高水平有實效的城市道路交通控制系統(tǒng)。 SCAT系統(tǒng)充分體現(xiàn)了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突出優(yōu)點，結(jié)構(gòu)易于更改，控制方案容易變換。 我國智能交通控制系統(tǒng)起步較晚，交通信息集成和應(yīng)用程度還比較落后，現(xiàn)有的交通顯示屏基本上是靜態(tài)交通信息，尚未形成真正意義上的智能交通控制。 基于 PLC 的智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計 4 2 總體 方案 設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計的目的是對 PLC 控制進(jìn)行深入地學(xué)習(xí)和應(yīng)用，完成對交通流量的實時統(tǒng)計與控制，并能利用上位機(jī)組態(tài)軟件進(jìn)行實時監(jiān)控。 同理可得， PLC通過對 地感線圈 脈沖信號的計數(shù)就可得到東西方向車輛的滯留量 Z2。 地 地 地 地地 地地 地 地 地地 地P L C地地地地地地地地 圖 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)運行過程中，首先， 地感線圈感應(yīng)到車 輛 通過的信號 ， 該信號通過信號轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為 0～ 10V的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號輸入到 PLC， PLC控制系統(tǒng)通過判斷該信號的狀態(tài) ,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和計算得到各路口實際車流量的數(shù)據(jù) ， 自動控制系統(tǒng)根據(jù)各個路口的實際車流量自動調(diào)節(jié)其所在路口的信號燈的通行狀態(tài) 。 若本系統(tǒng)中的十字路口模擬交通模型為 60*60cm， 根據(jù)實際十字路口的尺寸按比例縮放 ， 得到的車道大小約為3cm。 PLC的 I/O 地址分配及選型 經(jīng)過分析后，可得出系統(tǒng)的輸入輸出信號及其 I/O地址分配如表 2所示。交通燈型號為 JD2003352A，環(huán)境工作溫度為－ 40℃～＋ 80℃，工作電壓為 24VDC。如果 Z1－Z2﹤ － 10，則東西方向繁忙，南北正常 ，東西直行綠燈延長 10秒。具體程序見附錄一。數(shù)據(jù)管理包括通過掃描、報警和控制程序從驅(qū)動程序映像列表中讀取數(shù)據(jù) ， 對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 ，再將數(shù)據(jù)傳送 到過程數(shù)據(jù)庫以及從內(nèi)部數(shù)據(jù)庫訪問函數(shù)、 讀取數(shù)據(jù) ， 并傳達(dá)到需要的應(yīng)用中等功能 [19]。 數(shù) 據(jù)庫以電子數(shù)據(jù)表的形式出現(xiàn)： 每一行是一個獨立的數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽 ， 每一列是一個域 。 圖 12 系統(tǒng)監(jiān)控主界面 主界面中還設(shè)有視頻窗口，可清楚地監(jiān)控到十字路口處的交通狀況 。在硬件設(shè)計中，本 文 詳細(xì)介紹了地感線圈的選型、 工作 原理 及對車流量的判斷，并通過 信號轉(zhuǎn)換電路將車輛脈沖信號轉(zhuǎn)為電壓信號送入 PLC， PLC根據(jù)相應(yīng)車流量狀況自動延長或縮短紅綠燈時長 。另外，本文的研究中沒有考慮行人，在進(jìn)一步的研究中，要注意結(jié)合 實際情況，使系統(tǒng)更加完善，得到推廣和應(yīng)用。在軟件設(shè)計中 ， 根據(jù) 系統(tǒng) 控制要求，首先確定了系統(tǒng)的總流程圖，并 用編程軟件 STEP 7 MicroWIN SP6 進(jìn)行了獨立編程。如 圖 12 中所示， 可 點擊 “東風(fēng)路文化路十字路口 ”進(jìn)入下一界面，以 達(dá)到同時監(jiān)控不同路口的目的。 數(shù)據(jù)庫中有數(shù)字量輸入 DI 和數(shù)字量輸出 DO。 iFIX 提供了強(qiáng)大的人機(jī)交互平臺 ， 它以直觀的界面把所有的系統(tǒng)組件都集成在一個單獨的開發(fā)環(huán)境中 ，具有微軟界面風(fēng)格。 iFIX軟件可作為一個 “進(jìn)入過程的窗口 ”， 并提供實時數(shù)據(jù)給操作員及軟件應(yīng)用 ， 由于具有很好的開放性、安全性以及擴(kuò)展性 ， 成 為了工業(yè)自動化領(lǐng)域最流行的工控組態(tài)軟件之一 [18]。 根據(jù)設(shè)計思路， 系統(tǒng)的控制流程如下圖所示。其中， 當(dāng)空氣開關(guān) 閉合時，電源指示燈亮，電源開始正常供電，當(dāng)電路中出現(xiàn)短路或過載情況時，空氣開關(guān)會斷開電源，保護(hù)電路及相關(guān)設(shè)備。又由于其編程易于掌握，指令豐富，因此在本設(shè)計中選用 S7200系列 PLC。 信號轉(zhuǎn)換裝置 地感線圈的工作原理基于振蕩電路原理 ,將地感線圈埋入地下，當(dāng)有車輛經(jīng)過時，基于 PLC 的智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計 7 車的鐵外殼使得線圈電感發(fā)生變化，將線圈接入振蕩電路，使電感量的變化轉(zhuǎn)換成諧振頻率的變化。地感線圈工作在最佳狀態(tài)下時 ， 線圈的電感量應(yīng)保持在 100uH—300uH之間 ， 在線圈電感不變的情況下 ， 線圈的匝數(shù)與周長有關(guān)系 ， 周長越小、匝數(shù)就越多 ， 線圈匝 數(shù) 可 參考表 1。將此差值設(shè)為三個 區(qū)間進(jìn)行判斷如下： 如果 Z1－ Z2﹥ 10，則南北方向繁忙，東西正常，南北直行綠燈延長 10秒 。 工作原理 分析 本系統(tǒng)以十字路口等待綠燈的車輛滯留量來確定該方向 交通 是否繁忙。只有采用新技術(shù)，探索各種新方法，才能為城 市交通控制開辟新的思路，才能實現(xiàn)城市智能交通系統(tǒng)，從而真正緩解城市交通與經(jīng)濟(jì)發(fā)展日趨尖銳的矛盾 [12]。 20世紀(jì) 70年代末以來，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，汽車保有量 逐年增加，交通問題日益顯現(xiàn)。 TRANSYT(Traffic Network Study Tools)系統(tǒng)自 1968年問世以來，經(jīng)歷不斷地 改進(jìn)，已經(jīng)發(fā)展成為先進(jìn)的 TRANSYT/9型。 二是采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，對城市交通進(jìn)行現(xiàn)代化的管理與控制，提高現(xiàn)有道路的通行能力，這是一種內(nèi)涵的方法 [5]。 隨著我國人民生活水平的不斷提高，城市化的推進(jìn)與私家車數(shù)量的猛增，道路交通擁擠的問題日益突出，可以預(yù)見，智能交通控制系統(tǒng)將具有廣大的應(yīng)用前景 。因此如何采用一種科學(xué)的控制方法，建立一套城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號控制與交通疏導(dǎo)的綜合管理系統(tǒng)，成為現(xiàn)代城市交通管理部門亟待解決的重要問題之一 [1]。 本 文主要使用 PLC和地感線圈來實現(xiàn)智能交通控制 。但現(xiàn)有的交通信號燈控制系統(tǒng)都是單一的固定時序控制 , 不能夠根據(jù)實際交通狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城市規(guī)模不斷膨脹，城市的經(jīng)濟(jì)貿(mào)易和社會活動日益繁忙，交通量持續(xù)增長， 使得交通擁擠和阻塞現(xiàn)象越來越突出，從而引發(fā)的交通問題越來越 嚴(yán) 重 ，人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)越來越受到交通部門的重視 。 當(dāng) 前的智能交通控制系統(tǒng)有以紅外感應(yīng)車流量的、有桉預(yù)定時間段改變通行時