【文章內(nèi)容簡介】 dl、d2，相應(yīng)相位的通行能力分別為s1，s2，周期時(shí)長為C，綠燈時(shí)間分別為gg2，其中損失時(shí)間分別為LL2(損失時(shí)間是指燈色切換過程中的損失時(shí)間和不能被充分利用的綠燈時(shí)間，原因是綠燈出現(xiàn)之初車隊(duì)有個(gè)反應(yīng)和加速的過程)，則： (公式21) (公式22)將上兩式相加，并將代入g1+g2=C，得 (公式23)若s1=s2=s，則有 (公式24)由式(公式24)可計(jì)算出保證路口不堵塞的一個(gè)最小周期值。然而，若交通流的需求過高，堵塞現(xiàn)象將成為不可避免的，信號(hào)周期長度的選取應(yīng)根據(jù)某種優(yōu)化性能指標(biāo)選擇。相位相位：即信號(hào)相位，是指在周期時(shí)間內(nèi)按需求人為設(shè)定的，同時(shí)取得通行權(quán)的一個(gè)或幾個(gè)交通流的序列組。相位差相位差:具有相同周期長的相關(guān)路口，在同方向上的兩個(gè)相關(guān)相位的啟動(dòng)時(shí)間差，稱為相位差。從某一車流方向來看，為使車輛在交叉口處不受阻而流暢通過，與其使相關(guān)聯(lián)信號(hào)同時(shí)顯示同一燈色(特別是綠燈開始時(shí)間)，不如使綠燈開始時(shí)間錯(cuò)開一些。這里稱時(shí)間對(duì)“錯(cuò)開”為相位差。把干線上某一路口作為基準(zhǔn)路口，其他各路口的協(xié)調(diào)相位起始時(shí)刻滯后于基準(zhǔn)路口的協(xié)調(diào)相位起始時(shí)刻的最小時(shí)間差，稱為絕對(duì)相位差。車輛行使方向任意相鄰路口的協(xié)調(diào)相位起始時(shí)刻的最小時(shí)間差，稱為相對(duì)相位差。通常用時(shí)距圖表示信號(hào)配時(shí)與距離的關(guān)系。圖22時(shí)距圖以第1個(gè)交叉口的信號(hào)為基準(zhǔn)，則圖中的Al、AA3分別為交叉口4的信號(hào)的絕對(duì)相位差。要確定路口信號(hào)間的相對(duì)相位差，則需要先確定車輛的行駛方向。當(dāng)車輛由路口1沿道路駛向路口4時(shí)，Bl是路口2信號(hào)和路口1信號(hào)的相對(duì)相位差。B2是路口3信號(hào)和路口2信號(hào)的相對(duì)相位差。當(dāng)車輛由路口4沿道路駛向路口1時(shí)，B3是路口3信號(hào)和路口4信號(hào)當(dāng)相對(duì)相位差。B4是路口2信號(hào)和路口3信號(hào)的相對(duì)相位差。由時(shí)距圖可以看出，BZ和B4均表示路口2信號(hào)和路口3信號(hào)之間的相對(duì)相位差，只是因選定行車方向不同而具有不同的數(shù)值。兩者之和等于一個(gè)周期的長度。飽和流量:是衡量路口交通流施放能力的重要參數(shù)，通常是指一個(gè)綠燈時(shí)間內(nèi)的連續(xù)通過路口的最大車流量。綠燈間隔時(shí)間:是指從失去通行權(quán)的相位的綠燈結(jié)束，到下一個(gè)得到通行權(quán)的相位綠燈開始所用的時(shí)間。有效綠燈時(shí)間:是指被有效利用的實(shí)際車輛通行時(shí)間。它等于綠燈時(shí)間與黃燈時(shí)間之和減去頭車啟動(dòng)的損失時(shí)間。 PLC介紹 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展背景 1969 —1973 年是PLC 的初創(chuàng)時(shí)期。在這個(gè)時(shí)期,PLC 從有觸點(diǎn)不可編程的硬接線順序控制器發(fā)展成為小型機(jī)的無觸點(diǎn)可編程邏輯控制器,可靠性比以往的繼電器控制系統(tǒng)有較大提高,靈活性也有所增強(qiáng)。 1974 —1977 年是PLC 的發(fā)展中期。在這個(gè)時(shí)期,由于8 位單片CPU 和集成存儲(chǔ)器芯片的出現(xiàn),PLC 得到了迅速發(fā)展和完善,并逐步趨向系列化和實(shí)用化,普遍應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制。PLC 除了原有功能外,又增加了數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)的傳遞和比較、模擬量的處理和控制等功能,可靠性進(jìn)一步提高,開始具備自診斷功能。 1978 —1983 年,PLC 進(jìn)入成熟階段。這個(gè)時(shí)期,微型計(jì)算機(jī)行業(yè)已出現(xiàn)了16 位CPU ,MCS251 系列單片機(jī)也由Intel 公司推出,使PLC 也開始朝著大規(guī)模、高速度和高性能方向發(fā)展,PLC 的生產(chǎn)量在國際上每年以30 %的遞增量迅速增長。在結(jié)構(gòu)上,PLC除了采用微處理器及EPROM,EEPROM,CMCS RAM等LSI 電路外,還向微處理器發(fā)展,使PLC 的功能和處理速度大大提高。 1984 年后,PLC 的規(guī)模更大,存儲(chǔ)器的容量又提高了1 個(gè)數(shù)量級(jí)(最高可達(dá)896 K) ,有的PLC 已采用了32 位微處理器,多臺(tái)PLC 可與大系統(tǒng)一起連成整體的分布式控制系統(tǒng),在軟件方面有的已與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兼容。編程語言除了傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖語句表外,還有用于算術(shù)的BASIC 語言、用于機(jī)床控制的數(shù)控語言等。 PLC的工作原理 計(jì)算機(jī)用于控制、運(yùn)行程序時(shí)常采用掃描工作方式和中斷工作方式。PLC主要采用掃描工作方式，順序掃描工作方式簡單直觀，簡化了程序設(shè)計(jì)，并為PLC可靠運(yùn)行提供有力的保證。在有的場合也插入中斷方式，允許中斷正在掃描運(yùn)行的程序，以處理急需處理的事件。 PLC掃描工作的第一步是采樣階段，它通過出入接口將所有輸入端子的信號(hào)狀態(tài)讀入并存入輸入緩沖區(qū)，即刷新所有輸入信號(hào)的原有狀態(tài)。第二步掃描用戶程序，根據(jù)本周期輸入信號(hào)的狀態(tài)和上周期輸出信號(hào)的狀態(tài)，對(duì)用戶程序逐條進(jìn)行掃描運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果逐一填入輸出緩沖區(qū)。第三階段輸出刷新，將刷新過的輸出緩沖區(qū)各輸出點(diǎn)狀態(tài)通過輸出接口電路全部送到PLC的輸出端子。 PLC周期性的循環(huán)執(zhí)行上述三個(gè)步驟，這種工作方式稱為PLC掃描工作方式。上述三步驟執(zhí)行一個(gè)周期所用的時(shí)間稱為掃描周期。PLC掃描周期是PLC的重要參數(shù)之一，它反映了PLC對(duì)輸入信號(hào)的靈敏度或滯后程度。通常工業(yè)控制要求PLC掃描周期在60~30ms以下。 PLC系統(tǒng)的外線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝上應(yīng)有嚴(yán)格的技術(shù)措施, 使整個(gè)系統(tǒng)有較強(qiáng)的抗干擾能力。這些措施包括: ⑴PLC 機(jī)與接觸器等要有一定距離, 且要可靠接地。 ⑵輸入電源最好采用隔離變壓器供電。 ⑶交流接觸器線圈加阻容吸收回路, 直流繼電器加反并聯(lián)二極管。 ⑷控制柜上強(qiáng)弱電交叉通過, 隨行電纜應(yīng)分開。 重要信號(hào)(如光電碼盤) , 要用屏蔽線連接。 實(shí)踐證明, 有了這些措施加上高性能的PLC 機(jī), 整機(jī)產(chǎn)品能夠適應(yīng)強(qiáng)電磁干擾、高溫、粉塵、電壓波動(dòng)等惡劣環(huán)境。 程序編制的簡單方法是把原繼電器線路圖直接變成梯形圖, 但繼電器受其觸點(diǎn)數(shù)限制使一些優(yōu)化電路無法實(shí)現(xiàn)。而PLC 機(jī)的內(nèi)部繼電器是軟件代號(hào), 常開常閉點(diǎn)可重復(fù)使用。設(shè)計(jì)時(shí)利用其提供的保持、微分輸出、暫存以及特殊的輔助繼電器, 靈活地應(yīng)用比較、移位、跳轉(zhuǎn)等指令, 可使程序簡化, 掃描時(shí)間縮短。既提高了可靠性, 也為實(shí)現(xiàn)更多功能提供了容量。 PLC系統(tǒng)的特點(diǎn) 、抗干擾能力強(qiáng) PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的， PLC的平均故障間隔可達(dá)幾十萬小時(shí)。一般由程序控制的數(shù)字電子設(shè)備產(chǎn)生的故障常有兩種：一種是軟故障，由于外界惡劣環(huán)境，如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓等引起的未損壞系統(tǒng)硬件的暫時(shí)性故障，另一種是由多種因素而導(dǎo)致元器件損壞所引起的故障，稱為硬故障。 PLC的循環(huán)掃描工作方式能在很大程度上減少軟故障的發(fā)生。此外，PLC采用了如下一系列的硬件和軟件的抗干擾措施： （1）、硬件方面： 隔離是抗干擾的主要手段之一。在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地抑制了外部干擾源對(duì)PLC的影響，同時(shí)還可以防止外部高電壓進(jìn)入CPU模塊。濾波是抗干擾的又一主要措施。對(duì)供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，可抑制高頻干擾。 （2）、軟件方面： a、設(shè)置故障檢測與診斷程序。PLC在每一次循環(huán)掃描過程的內(nèi)部處理期間，檢測系統(tǒng)硬件是否正常，鋰電池電壓是否過低，外部環(huán)境是否正常，如掉電、欠電壓等； b、當(dāng)軟故障條件出現(xiàn)時(shí)，立即把現(xiàn)狀態(tài)重要信息存入指定存儲(chǔ)器，軟硬件配合封閉存儲(chǔ)器，禁止對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行任何不穩(wěn)定的讀寫操作，以防存儲(chǔ)信息被沖掉，這樣，一旦外界環(huán)境正常后，便可恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來的程序工作。 由于采取了以上抗干擾措施，PLC的可靠性、抗干擾能力大大提高，可以承受幅值為1000V、上升時(shí)間為1ns、脈沖寬度為1us的干擾脈沖。 2. 編程簡單、使用方便 目前大多數(shù)的PLC采用繼電器控制形式的梯形圖編程方式，這是一種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程方式，與常用的微機(jī)語言相比更容易被操作人員所接受并掌握。通過閱讀PLC的使用手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員可以很快熟悉梯形圖語言，并用來編制一般的用戶程序。配套的簡易編程器的操作和使用也很簡單，這也是PLC近年來獲得迅速普及和推廣的原因之一。 3. 設(shè)計(jì)、安裝容易、維護(hù)工作量少 由于PLC已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，用PLC組成控制系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修等方面，表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)越性。設(shè)計(jì)部門能在規(guī)繁多、品種齊全的系列PLC產(chǎn)品中，選出高性能價(jià)格比的產(chǎn)品。PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)、安裝接線工作量大為減少。在用戶維修方面，由于PLC本身的故障率極低，維修工作量很??；并且PLC有完善的診斷和顯示功能，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或在線編程器上提供的信息，迅速地查明原因。因此維修極為方便。 、通用性強(qiáng) 現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換，數(shù)值運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理等功能。因此，它既可對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制，也可對(duì)模擬量進(jìn)行控制；既可以控制單臺(tái)設(shè)備，也可以控制一條生產(chǎn)線或全部生產(chǎn)工藝過程。 5. 體積小、能耗低 以西門子中小型PLC S7300為例，CPU 314模塊可以擴(kuò)展為512點(diǎn)開關(guān)量，64路模擬量，其外形尺寸為80mm*125mm*130mm，,消耗功率8W。由于體積小，PLC很容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 隨著PC技術(shù)的不斷發(fā)展，它在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛，下面介紹幾個(gè)PLC的應(yīng)用實(shí)列： 可編程控制器(PLC)的應(yīng)用領(lǐng)域極其廣闊。對(duì)于早期的可編程控制器，凡是有繼電器的地方就需要可編程控制器；而對(duì)于當(dāng)今的可編程控制器，幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要可編程控制器。就目前的應(yīng)用情況來看，可編程控制器主要用于有大量開關(guān)量和少量模擬量的控制系統(tǒng)方面。小型可編程控制器主要用于單機(jī)自動(dòng)化，而大型可編程控制器則是自動(dòng)