【導(dǎo)讀】簡單的十字路口交通燈已經(jīng)不能適應(yīng)車流量越來越大的實(shí)際情況，所。以這就需要一個(gè)更為合理和智能且成本不高的路口交通燈控制系統(tǒng)。次的放行時(shí)間進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)交通燈的智能控制。在本文中，對車輛檢測傳。感器以及PLC的一些基本知識(shí)進(jìn)行了介紹。PLC可編程序控制器是以微處理器為基。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),已廣泛用于工業(yè)過程和位置的。據(jù)統(tǒng)計(jì),可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。信號(hào)燈進(jìn)行精確控制,特別對多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地。將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。同時(shí),PLC本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能,將同一條道路上。根據(jù)對程序的編寫和調(diào)試，基本實(shí)現(xiàn)了本系統(tǒng)預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

　　

【正文】 通車，這種狀態(tài)能在一定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到較大的車流量，效率特 別高。 車流量的計(jì)量 車流量的計(jì)量有多種方式 : (1) 每股行車道的車流量通過 PLC 分別統(tǒng)計(jì)。當(dāng)車輛進(jìn)入路口經(jīng)過第一個(gè)傳感器 1 時(shí)，使統(tǒng)計(jì)數(shù)加 1，經(jīng)過第二個(gè)傳感器 2 出路口時(shí)，使統(tǒng)計(jì)數(shù)減 1，其差值為該股車道上車輛的滯留量 (動(dòng)態(tài)值 )，可以與其他道的值進(jìn)行比較，據(jù)此作為調(diào)整紅綠燈時(shí)長的依據(jù)。 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ２６ (2) 先統(tǒng)計(jì)每股車道上車輛的滯留量，然后按大方向原則累加統(tǒng)計(jì)。如，將東西向的左行、直行、右行道上的車輛的滯留量相加，再與其它的 3 個(gè)方向的車流量進(jìn)行比較，據(jù)此作為調(diào)整紅綠燈時(shí)長的依據(jù)。 (3) 統(tǒng)計(jì)每股車道上車輛的滯留量后按通行最大化原則 (不影響行車安全的多道相向行駛 )累加統(tǒng)計(jì)。如，東、西相向的 2 個(gè)左行、直行、右行道上的車輛的滯留量全部相加，再與南北向的總車流量進(jìn)行比較，據(jù)此作為調(diào)整紅綠燈時(shí)長的依據(jù) (下面的例子就是按此種方式 )。 以上計(jì)算判別全部由 PLC 完成?？梢园岩陨喜煌?jì)量判別方式編成不同的子程序，方便調(diào)用。 程序設(shè)計(jì)思路與流程圖 本例就上述所描述的車流量統(tǒng)計(jì)方式 ,就圖 54 中的十字路口。給出一例PLC 自動(dòng)調(diào)整紅綠燈時(shí)長的程序流程圖，其行車順序與現(xiàn)實(shí)生活中執(zhí)行的一樣，只 是時(shí)間長短不一樣。 為了讓交通燈能夠進(jìn)行時(shí)間設(shè)置并對緊急情況進(jìn)行緊急處理處理在此直接在 IO 口線上接上按鍵開關(guān)。我們使用四個(gè)按鍵，分別是 K K K K4。 1. 主程序流程圖如附錄圖 1 （ 1）當(dāng)各路口的車輛滯留量達(dá)一定值溢滿時(shí) (相當(dāng)于比較嚴(yán)重的堵車 )，紅綠燈切換采用現(xiàn)有的常規(guī)定時(shí)控制方式 。 （ 2）當(dāng)東、西向路口的車輛滯留量比南、北向路口的大時(shí) (反之亦然 )，該方向的通行時(shí)間 =最小通行定時(shí)時(shí)間＋自適應(yīng)滯環(huán)比較增加的延時(shí)時(shí)間 (是變化的 )，但不大于允許的最大通行時(shí)間。其中最小定時(shí)時(shí)間是為了避免紅綠燈切換過 快之弊 。最大通行時(shí)間是為了保障公平性，不能讓其它的車或行人過 分久 等。進(jìn)一步的說明在后面的注釋。 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ２７ 圖 56自適應(yīng)調(diào)整時(shí)間的滯環(huán)特性 （ 3） 自適應(yīng)滯環(huán)比較 (本例的核心控制規(guī)律 )增加的時(shí)間的確 定若東、西向車輛滯留量 ≥南、北向一個(gè)偏差量 σ(如 30輛車或其它值 )時(shí)，先讓東、西向的左轉(zhuǎn)彎車左行 15s(定時(shí)控制，值可改 )，再讓直行車直行 30s(直行時(shí)間的最小值，值可改 )后再加一段延時(shí)保持，直至東、西向的車輛滯留量比南、北向的車輛滯留量還要少一個(gè)偏差量 σ，才結(jié)束該方向的通行，切換到其它路上，否則一直延時(shí)繼續(xù)通行下去，直至到達(dá)最大通行時(shí)間而強(qiáng)制切換。滯環(huán)特性如圖 56所示。實(shí)際應(yīng)用時(shí) σ 的值需整定，過 小 則導(dǎo)致紅綠燈切換過頻，過大又不能實(shí)現(xiàn)控制。 2 流程圖注釋 （ 1）流程圖中的 15s、 30s、 75s 等 時(shí)間分別為交管部門定的車輛左轉(zhuǎn)彎時(shí)間、直行最小時(shí)間、允許的最大通行時(shí)間 。σ 為車流量的偏差量。以上值及其4 個(gè)路口車流量的滿溢值均可在程序初始化中任意更改。 （ 2） 車輛左轉(zhuǎn)彎是造成交通堵塞很重要的一個(gè)方面，應(yīng)加以適當(dāng)限制，故車輛左轉(zhuǎn)彎始終采用最小定時(shí)控制，以減小系統(tǒng)的復(fù)雜程度，提高可靠性。 （ 3）車輛通行的時(shí)間中包含綠、黃燈閃爍的時(shí)間，紅、黃、綠各燈的切換與現(xiàn)用的方式相同，不再贅述。 （ 4）人行道的紅綠燈接線與現(xiàn)用的方式相同，其綠燈點(diǎn)亮的時(shí)刻與該方向車輛直行綠燈點(diǎn)亮的時(shí)刻同步一致，但要較車輛直行綠 燈提前熄滅，采用定時(shí)控制，如綠燈定時(shí)亮 18s。其目的是不讓右轉(zhuǎn)彎車輛過分受人行道燈的限本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ２８ 制。若人車分流，右轉(zhuǎn)彎車輛不受限制。 （ 5） 車流量的計(jì)量是不間斷的，與控制呈并行關(guān)系，該系統(tǒng)屬多任務(wù)處理 . （ 6）按鍵子程序流程圖 它包含倒計(jì)時(shí)調(diào)整和緊急狀態(tài)兩個(gè)狀態(tài)。主程序中放了一個(gè)按鍵的判斷指令，當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候，程序就自動(dòng)的跳轉(zhuǎn)到按鍵子程序處理。當(dāng)檢測到 K2 鍵按下時(shí)候就自動(dòng)返回到主程序。當(dāng)出現(xiàn)緊急的情況的時(shí)候，按下 K3或者 K4 就切換到緊急狀態(tài)，當(dāng)緊急事件處理完畢的時(shí)候，按下 K2，就可以返回正常 狀態(tài) 。 燈控制電路設(shè)計(jì) 32 個(gè) LED 來實(shí)現(xiàn)紅綠燈狀態(tài)，路口倒計(jì)時(shí)的顯示就不能實(shí)現(xiàn)，所以本次設(shè)計(jì)中采用一種新型的電路如圖 57 所示。 圖 57 燈控制電路原理圖 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ２９ 圖中 74LS04 的作用是倒相和驅(qū)動(dòng)，它輸出的電流大約 48mA，實(shí)際測試發(fā)現(xiàn)足以滿足要求，而且發(fā)光管也能達(dá)到足夠的亮度。觀察圖可以看出：兩組發(fā)光管（一組紅、一組綠）由于反相器的作用，其邏輯狀態(tài)恰恰相反。圖中和電阻串聯(lián)的二極管的作用是為了分壓，防止因上下兩組發(fā)光管分壓不同導(dǎo)致邏輯的錯(cuò)誤。共四組和上述相同的電路分別代表東西南北四個(gè)方向的紅綠燈。 2． 數(shù)碼管作為倒計(jì)時(shí)的顯示；同時(shí)為了節(jié)省口資源，采用串口顯示的方式驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。前面已經(jīng)分析過相向的燈的狀態(tài)和倒計(jì)時(shí)都是相同的，所以為了節(jié)省，采用兩組四個(gè) 。 58 數(shù)碼管的控制原理圖 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ３０ 測試、數(shù)據(jù)及結(jié)果分析 1．狀態(tài)燈顯示測試 當(dāng)電路連接完畢后，將程序?qū)懭?plc， K1 和 K2 分別給端口送高電平和 低電平，通電即可檢測。 2．?dāng)?shù)碼管的測試 將串口的和電路板上的接口連接 ，將程序?qū)懭?plc，開電源即可測試。 3．整體電路測試 系統(tǒng)上電，刷寫好程序即可開始測試，觀測一個(gè)周期（共計(jì) S1～ S4 四個(gè)狀態(tài)）燈的顯示狀態(tài)是否正常，同時(shí)觀察倒計(jì)的計(jì)數(shù)是否正常。 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ３１ 結(jié) 論 比較傳統(tǒng)的定時(shí)交通燈控制與智能交通燈控制，可知本設(shè)計(jì)最大優(yōu)點(diǎn)在于減緩滯流現(xiàn)象，也不會(huì)出現(xiàn)空道占時(shí)的情形，提高了公路交通通行率，較全球定位系統(tǒng)而言成本更低，特別適合繁忙的、未立交的交通路口，更適合于四個(gè)以上的路口，也可方便連網(wǎng)。 由于 使用的是 plc 作為核心的控制元件，使得電路的可靠性比較高，功能也比較強(qiáng)大，而且可以隨時(shí)的更新系統(tǒng)，進(jìn)行不同狀態(tài)的組合。 通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固 。 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ３２ 參 考 文 獻(xiàn) [1] 陳立定等編 .電氣控制與可編程控制器 .廣州：華南理工大學(xué)出版社， 2020（ 5） 2532 [2]廖常初編著 .可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)（第三版） .重慶：重慶大學(xué)出版社，2020（ 4） [3] 廖常初編著 .PLC 編程及應(yīng)用 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， （ 5） 105120 [4]王永華等編 .現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應(yīng)用技術(shù) .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 200 [5] 黃云龍等編 .可編程控制器教程 .北京：科 學(xué)出版社， （ 2） 4560 [6] 袁任光編著 .可編程序控制器選用手冊 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， （ 6）4152[7]袁任光編著 .交流變頻調(diào)速器選用手冊 .廣州：廣東科技出版社， （ 2） 105140 [8] 陳宇編 .可編程序控制器基礎(chǔ)及編程技巧 .廣州：華南理工大學(xué)出版社 .2020（ 7） [9] 鐘肇新、彭侃編譯 .可編程序控制器原理及應(yīng)用（第二版） .廣州：華南理工大學(xué)出版社， 1997（ 4） 2050 [10]陸寶春等編 .電氣與可編程序控制器技術(shù) .南京：南京理工大學(xué)出版社，2020（ 4 [11]廖常初編 .可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) .重慶：重慶大學(xué)出版社， 1996（ 4）2060【 12】陳紹華編 .機(jī)械設(shè)備電氣控制 .廣州：華南理工大學(xué)出版社 .2020（ 2）2050 [13]方承遠(yuǎn)編 .工廠電氣控制技術(shù) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020（ 5） 5460 [14]方佩敏編 .新編傳感器原理 .應(yīng)用 .電路詳解 .北京：電子工業(yè)出版社， （ 5） 627 [15]吳安順等編著 .最新實(shí)用交流調(diào)速系統(tǒng) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， （ 4）85103 [16] 趙負(fù)圖主編 .光電檢測控制電路手冊 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， （ 2）2137 [17] 趙丁選主編 .光機(jī)電一體化設(shè)計(jì)使用手冊（上、下冊） .北京：化學(xué)工業(yè)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ３３ 出版社， （ 3） 4062 [18]李科杰 .新編傳感器技術(shù)手冊 .北京：國防科技出版社， 2020（ 2） 1420 [19] 全仲余主編 .機(jī)床電器產(chǎn)品使用維修手冊 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， （ 4） 130150 [20] 汪曉光等編著 .可編程控制器原理及應(yīng)用（上冊） .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， （ 4） 1423 [21] 黃繼 昌等 .傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例 [M]. 北京 :人民郵電出版社 ,1998.（ 4） 2584 [22]張萬忠