【導(dǎo)讀】的研究工作及取得研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的。地方外，畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得遼東學(xué)院或其他單位的學(xué)位或證書所使用過(guò)的材料?，F(xiàn)階段，我國(guó)許多大中型城市的交通壓力都很大。作時(shí)間不合理，交通違章或肇事記錄不確切。所以，改善與提高現(xiàn)有的交通系統(tǒng)的工作。效率，加強(qiáng)交通路口的信號(hào)燈控制和安全狀況的監(jiān)控是非常重要的。本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)利用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的控制與監(jiān)控。通過(guò)交通中心的主。下位機(jī)采用德國(guó)西門子。的S7-200系列的CPU222做主機(jī)。在設(shè)計(jì)中采用S7-200編程軟件STEP7-Micro/. 進(jìn)行編程以及梯形圖語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)方法。

　　

【正文】 實(shí)現(xiàn) 22 五、智能交通燈系統(tǒng)中傳感器的應(yīng)用與安裝 雖然在本設(shè)計(jì)中由于條件的限制，環(huán)形線圈并不能真正的進(jìn)入設(shè)計(jì)作品中，但是在指導(dǎo)教師的詳細(xì)講解之后，通過(guò)查看相關(guān)資料，整理出了環(huán)形線圈傳感器的應(yīng)用與安裝的部分內(nèi)容，作為智能交通燈系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中的參考資料。 （一）環(huán)形線圈傳感器的功能與工作原理 (1)信 息采集及處理功能 (2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能 (3)故障檢測(cè)功能 (4)通信功 能 環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器主要由環(huán)行線圈、線圈調(diào)諧回路和檢測(cè)電路組成 , 工作原理圖如圖 所示。 調(diào) 諧 回 l 路 橫 流 電 源相 位 鎖 定 器相 位 比 較 器輸 出放 大 器頻 率數(shù) 字 信 號(hào)模 擬 量線 圈 圖 環(huán)形線圈工作原理圖 埋設(shè)在地下的線圈通過(guò)變壓器連接到被恒流源支持的調(diào)諧回路 , 并在線圈周圍的空間產(chǎn)生電磁場(chǎng)。進(jìn)人線圈磁場(chǎng)范圍時(shí) , 車輛鐵構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生自閉合回路的感應(yīng)電渦流 , 此渦流又產(chǎn)生與原有磁場(chǎng)方向相反的新磁場(chǎng) , 導(dǎo)致線圈的總電感變小 , 引起調(diào)諧頻率偏離原有數(shù)值 ? 偏離的頻率被送到相位比較器 , 與壓控振蕩器頻率相比較 , 確 認(rèn)其偏離值 , 從而發(fā)出車輛通過(guò)或存在的信號(hào)。相位比較器輸出信號(hào)控制壓控振蕩器 ， 使振蕩器頻率跟蹤線圈諧振頻率的變化 , 從而使輸出為一脈沖信號(hào)。輸出放大器對(duì)該脈沖信號(hào)放大，并以數(shù)字、模擬和頻率 3 種形式輸出。頻率輸出可用來(lái)測(cè)速、數(shù)字信號(hào)便于車輛計(jì)數(shù) ,模擬量輸出用于計(jì)算車長(zhǎng)和識(shí)別車輛。 基于 PLC 的十字路口交通燈智能控制的 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) 23 檢測(cè)器采用模塊化設(shè)計(jì)，硬件系統(tǒng)主要由機(jī)架母板、電源模塊、檢測(cè)模塊、處理模塊組成，檢測(cè)模塊將地 磁 線圈電感量的變化轉(zhuǎn)化為開關(guān)量后，經(jīng)機(jī)架母板傳送給處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和處理，電源模塊負(fù)責(zé)可模塊供電和電源管理。 （二）環(huán)形線圈傳感器的安裝 與環(huán)境要求 一般可選用聚乙烯 AWG16~22，截面積≥ ㎡的多芯高溫防腐蝕專用地埋感應(yīng)電纜，不推薦使用 PVC 絕緣線。 線圈一般為矩形，每個(gè)線圈的 4個(gè)拐角處應(yīng) 45度倒角避免尖角割傷電纜， 4 個(gè)三角區(qū)域鋸縫開槽時(shí)不可切通，否則經(jīng) 過(guò) 車輛反復(fù)碾壓該部分可能 使 道路損壞。 對(duì)于交通流量參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)和測(cè)速系統(tǒng)，通常每個(gè)車道需布置前后 2 個(gè)線圈，注意 2 個(gè)線圈的尺寸、匝數(shù)應(yīng)基本保證一致，中心距一般≥ 4m，否則可能影響系統(tǒng)測(cè)速精度。如果檢測(cè)截面需多個(gè)感應(yīng)線圈，則所有線圈的尺寸和匝數(shù)也應(yīng)盡量保證一致。 施工步驟：檢測(cè)域選取 ， 路面畫線 ， 鋸縫開槽與清理 ， 饋線敷設(shè) ， 電纜固定 ， 線槽回填 。 線圈埋設(shè)的環(huán)境溫度應(yīng)為： 40℃～ +80℃，電源為： 220V AC177。20% ， 50Hz177。4% ；功率消耗 ≤5W 。線圈埋設(shè)點(diǎn)應(yīng)避開鐵磁體。安裝時(shí)，在路面切深約 40～ 50mm、寬約 6～8mm 的矩形槽，槽底平直無(wú)金屬屑，槽內(nèi)干燥清潔。當(dāng)線圈置于鋼筋混凝土上時(shí)，線圈距鋼筋至少為 50mm。放入線圈后，將饋線穿過(guò)承重管，引到路肩外側(cè)監(jiān)控機(jī)箱內(nèi)與檢測(cè)單元相接。槽口用膠化瀝青或環(huán)氧樹脂料密封，防止雨水滲入，如果槽口 密封不好、槽內(nèi)積水、線圈受潮將產(chǎn)生誤報(bào)或喪失功能。饋線最好與線圈采用同規(guī)格電纜，成對(duì)擰在一起，每米纏繞 16圈以止，并應(yīng)進(jìn)行屏蔽。埋設(shè)后的環(huán)形線圈加饋線的對(duì)地絕緣電阻＞ 10MΩ （ DC500V）。為精確測(cè)量車速，沿車道主軸，連續(xù)布設(shè)兩個(gè)線圈，線圈間距約為 2～ 4m，相鄰車道的環(huán)形線圈，距離應(yīng)大于 1m。 基于 PLC 的十字路口交通燈智能控制的 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) 24 六、系統(tǒng)調(diào)試 （一）系統(tǒng)程序調(diào)試 對(duì)于 PLC 控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可以用裝在 PLC 上的模擬開關(guān)來(lái)模擬輸入信號(hào)的狀態(tài)，用輸出點(diǎn)的指示燈來(lái)模擬被控對(duì)象，將設(shè)計(jì)號(hào)的軟件程序傳送到 PLC 中，就可以進(jìn)行程序調(diào)試了。而在對(duì)系統(tǒng)的程 序進(jìn)行調(diào)試前，首先應(yīng)該對(duì) PLC的外部接線、供電系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測(cè)元件和開關(guān)的運(yùn)行等進(jìn)行檢查。 外部接線的檢查包括對(duì)輸入、輸出接線的正確性檢查。 供電系統(tǒng)的包括對(duì) PLC 的供電電源接線的正確性檢查和電壓檢查、外部供電電源的檢查等。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行檢查包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間和運(yùn)轉(zhuǎn)正反等狀態(tài)檢查。有時(shí)要和檢測(cè)元件和開關(guān)的運(yùn)行檢查一起進(jìn)行，以便了解執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行后檢測(cè)元件和開關(guān)是否有相應(yīng)的輸出信號(hào)。 檢測(cè)元件和開關(guān)是 PLC 輸入信號(hào)的來(lái)源。要對(duì)檢測(cè)元件、開關(guān)、按鈕等信號(hào)在運(yùn)行后的響應(yīng)進(jìn)行檢查，了解他們的狀態(tài)是 否有相應(yīng)的變化等。 正式調(diào)試的方法是：根據(jù)程序的執(zhí)行順序先后，分別用手動(dòng)的方法分別對(duì)輸入點(diǎn)進(jìn)行開閉的動(dòng)作，檢查程序是否按照過(guò)程控制的要求進(jìn)行動(dòng)作、相應(yīng)的輸出信號(hào)是否存在，延時(shí)的時(shí)間是否正確，對(duì)于一些輸出通道的反饋信號(hào)也應(yīng)該根據(jù)是否有系統(tǒng)輸出，再用手動(dòng)給出相應(yīng)的反饋輸入信號(hào)，直到整個(gè)運(yùn)行程序正確運(yùn)行。 （二）系統(tǒng)硬件調(diào)試 系統(tǒng)的硬件調(diào)試主要是針對(duì)十字路口交通燈控制系統(tǒng)的控制電路硬件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。由于條件有限，對(duì)硬件調(diào)試主要是用萬(wàn)用表進(jìn)行檢測(cè)調(diào)試。 檢查電氣路線上的點(diǎn)焊點(diǎn)是否齊全、緊固，保持電氣線路的接觸良好。 在不通電的情況下，用萬(wàn)用表打到電阻檔測(cè)量各條線路兩接點(diǎn)之間和硬件兩端的電阻，看是否有電阻顯示，如果有電阻值說(shuō)明線路是通的，硬件是良好的，沒有則說(shuō)明沒有通或者硬件是壞的。需要仔細(xì)檢查原因，并解決問題。 （三）聯(lián)機(jī)調(diào)試 首先接通所有的電源，然后將程序輸入到外接控制電路的 PLC 中，按照程序調(diào)試時(shí)的方法進(jìn)行調(diào)試。根據(jù)各部分的器件動(dòng)作，看看是否符合自己的控制目的，如果不是，則進(jìn)行修改調(diào)試直到程序正確運(yùn)行為止。 具體調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問題、原因及解決辦法： 基于 PLC 的十字路口交通燈智能控制的 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) 25 測(cè)試過(guò)程中，南北方向切換指示燈時(shí)， 所有指示燈全部熄滅一瞬間。 這 個(gè)問題 是由于之前的程序忽略了“ 0”這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，導(dǎo)致在該時(shí)刻所有指示燈全部熄滅，修改程序，將“ 0”這個(gè)時(shí)間點(diǎn)加入后，所有指示燈正常運(yùn)行。 通過(guò)調(diào)試，本交通燈系統(tǒng)可以在正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上完成根據(jù)車流量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈時(shí)長(zhǎng)的功能，即實(shí)現(xiàn)了交通燈的智能控制。 基于 PLC 的十字路口交通燈智能控制的 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) 26 結(jié) 論 基于 PLC 的十字路口交通燈的智能控制的這個(gè)設(shè)計(jì)，應(yīng)用 PLC 作為電器控制器，加入環(huán)形線圈傳感系統(tǒng)，同時(shí)應(yīng)用組態(tài)王作為監(jiān)控道路監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)的了可根據(jù)車流量大小自動(dòng)分配時(shí)間的交通燈的智能控制，在利用現(xiàn)有交通資源的基礎(chǔ)上上，緩解了目前我國(guó)大部分城市 道路交通擁堵的問題，同時(shí)為我國(guó)平安城市的建設(shè)做出相應(yīng)的貢獻(xiàn)。 利用 PLC 進(jìn)行交通信號(hào)燈的控制，我們?cè)?jīng)在課上學(xué)過(guò)，我本來(lái)認(rèn)為這個(gè)課題會(huì)很容易，但是當(dāng)我自己真正做起來(lái)的時(shí)候，還是覺得有些困難的。尤其是電路原理圖的構(gòu)造、 IO 地址的分配，以及梯形圖的設(shè)計(jì)問題，在開始設(shè)計(jì)的時(shí)候，腦海中會(huì)有個(gè)整體的概念，但真正做的時(shí)候，會(huì)遇到些細(xì)節(jié)上的問題，思路就會(huì)變得不清晰了，這時(shí)候都會(huì)促使我主動(dòng)去翻書，復(fù)習(xí)這些陌生的知識(shí)。我認(rèn)為通過(guò)這種實(shí)踐的方法去檢驗(yàn)自己的知識(shí)是一種很好的學(xué)習(xí)方法，也只有自己真正投入進(jìn)去的時(shí)候才能發(fā)現(xiàn)自己知識(shí)的 欠缺。 在設(shè)計(jì)當(dāng)中更加體會(huì)到了 PLC的可靠性、通用性強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn) ，了解 了 PLC的工作原理跟工作過(guò)程，熟悉了組態(tài)軟件的應(yīng)用 ，同時(shí)對(duì)交通智能控制系統(tǒng)有了更深層次的認(rèn)知。同時(shí)，也令我把可編程序控制器的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，在實(shí)踐中去檢驗(yàn)理論的正確性，讓我獲益很多，對(duì)我在以后的學(xué)習(xí)或工作中將會(huì)產(chǎn)生巨大的幫助和影響。 基于 PLC 的十字路口交通燈智能控制的 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) 27 參 考 文 獻(xiàn) [1]常建生 .檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù) .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1992. [2]張鳳珊 .電氣控制及可編程控制器 (第 2版 )[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社， 2020. [3]范晶彥 .傳感器與 監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [4]馬志溪 .電氣工程設(shè)計(jì) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .2020. [5]胡學(xué)林 .可編程控制器教程 (實(shí)訓(xùn)篇 ).北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [6]薛迎成 . PLC與觸摸屏控制技術(shù) [M].北京：中國(guó)電力出版社 . [7]漢琪 . 電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) [M].南京：東南大學(xué)出版社， 2020. [8]吳曉軍，楊向明 .電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用 [M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社 , 2020. [9]Ian Day. SCOOTSplit, Cycle amp。 Offset Optimization Technique[A]. TRBMidYear Meeting and Adaptive Traffic Signal Control Workshop,1998. [10]沈國(guó)江 .城市道路交通智能控制技術(shù)研究 [D].浙江大學(xué) .2020,12. 基于 PLC 的十字路口交通燈智能控制的 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) 28 附 錄 A 基于 PLC 的十字路口交通燈智能控制的 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) 29 基于 PLC 的十字路口交通燈智能控制的 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) 30 基于 PLC 的十字路口交通燈智能控制的 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) 31 基于 PLC 的十字路口交通燈智能控制的 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) 32 基于 PLC 的十字路口交通燈智能控制的 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) 33 基于 PLC 的十字路口交通燈智能控制的 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) 34 基于 PLC 的十字路口交通燈智能控制的 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) 35 基于 PLC 的十字路口交通燈智能控制的 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) 36 基于 PLC 的十字路口交通燈智能控制的 設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) –37– 致 謝 經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，終于可以完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)了。其實(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，以及學(xué)業(yè)的順利完成，在 這個(gè)看似漫長(zhǎng)實(shí)則短暫的過(guò)程中，諸多老師跟同學(xué)都給了我莫大的幫助，在這里請(qǐng)接受我衷心的感謝。特別是要感謝我的指導(dǎo)教師李海成老師。 從本設(shè)計(jì)的選題到完成，每一步都傾注了李老師的大量心血。李老師今年的工作特別的忙碌，但他卻時(shí)刻掛牽著我的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)展情況，耐心的給我講解理論知識(shí)、實(shí)際操作時(shí)的注意事項(xiàng)，同時(shí)為我的論文的編寫提出很多寶貴的意見。李老師淵博的專業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、誨人不倦的高尚師德、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，使我感受到了一個(gè)教育工作者的人格魅力 。他將是我以后學(xué)習(xí)和工作中的榜樣。 同時(shí)，在此我還要感謝機(jī)電學(xué)院 的王院長(zhǎng)， 由于選擇的 PLC 是西門子的，需要用到機(jī)電學(xué)院的器材，王院長(zhǎng)很耐心的給我講解了西門子 PLC 跟我們?cè)簩?shí)驗(yàn)室的松下 PLC 的差別，也為我提供了一些所需的資料，讓我感受到了院系之間幫助與合作的情誼，看到了我所在的學(xué)校的向上、友愛與互助的精神。 最后， 感謝我的學(xué)校，感謝我所有的老師們，謝謝你們，給了我一個(gè)成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)和氛圍， 我會(huì)帶著自己的夢(mèng)想跟你們的期望起航。