【導(dǎo)讀】目前國(guó)內(nèi)十字路口的交通燈控制一般是定時(shí)切換控制的。在當(dāng)今高速發(fā)展的。節(jié)紅綠燈的時(shí)長(zhǎng)。車輛的流量記數(shù)、交通燈的時(shí)長(zhǎng)控制可由可編程控制器。本畢業(yè)論文分為以下幾部分組成：PLC基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介，題目分析編程方案，智能交通系統(tǒng)PLC編程，程序編程和調(diào)試。

　　

【正文】 制。 PLC 通過(guò)其模擬量 I/O 模塊，及數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的閉環(huán)控制。 基于 PLC 的交通信號(hào)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 本系統(tǒng)由一臺(tái) FX2N — 48MR(FX0N－ 8EYR 為擴(kuò)展模塊 )作為主控機(jī)，實(shí)際的交通流數(shù)據(jù)由環(huán)型線圈檢測(cè)傳輸給 PLC 輸入端 。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)控制的是六車道路口，所以車輛檢測(cè)器分別安裝在直行、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)車道上， 每條道安裝兩 個(gè)分別檢測(cè)進(jìn)入和離開(kāi) 車流數(shù) 的傳感器，總數(shù)為 24 個(gè)。十字路口共有 12 盞燈， 每個(gè)燈紅、黃、綠三色。 PLC 輸入、輸出接線圖如圖 41 所示 ： 起動(dòng) 傳感器1 傳感器2 傳感器22 X0 X1 X2 Y1 X3 Y0 X27 Y27 COM COM Y30 Y43 COM FX2N 48MR FX0N 8EYR 停止 圖 41 PLC輸入 /輸出連接圖 傳感器22 傳感器22 傳感器22 X30 X31 X32 COM 交通信號(hào)控制系統(tǒng)在 PLC 中的實(shí)現(xiàn) 19 交通信號(hào)相位轉(zhuǎn)換 信號(hào)系統(tǒng)共有 8 個(gè)相位，在一個(gè)周期內(nèi)這 8 個(gè)相位按實(shí)際的要求進(jìn)行換相，對(duì) PLC 控制來(lái)說(shuō)，這相當(dāng)于 8 個(gè)狀態(tài)， PLC 在控制時(shí)按 實(shí)際的要求進(jìn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 圖 42 交通控制系統(tǒng)相位轉(zhuǎn)換流程圖 一般情況下，主要進(jìn)行狀態(tài) 4 的順序轉(zhuǎn)移，但在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，若滿足輔相位狀態(tài) 8 換相轉(zhuǎn)移的條件時(shí)， PLC 就利用選擇分支與匯合技術(shù)進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移。 對(duì)于多相位信號(hào)控制系統(tǒng)，通行相位的選擇方式是關(guān)系到系統(tǒng)能否正常、有效運(yùn)行的重要方面。將系統(tǒng)的相位分為主相位和輔助相位，增加了相位選擇的靈活性和相位轉(zhuǎn)換的合理性。 其 PLC 信號(hào)控制的具體 步驟已經(jīng)在 節(jié)中給出，交通信號(hào)控制系統(tǒng)相位轉(zhuǎn)換流程圖 42： 模糊判定控制框圖如圖 43 所示： 交通信號(hào)控制系統(tǒng)在 PLC 中的實(shí)現(xiàn) 21 圖 43 模糊判定控制框圖 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 plc 控制交通信號(hào)的幾種設(shè)計(jì)方法 模糊控制算法在 PLC 中的實(shí)現(xiàn) 當(dāng)模糊控制表設(shè)計(jì)好后，將此表存放在 PLC 的內(nèi)存里。首先，將各個(gè)量化因子置入 PLC 的保持繼電器中，再利用 A/D 模塊將采集到的各個(gè)輸入量置入 PLC的數(shù)據(jù)寄存器中，經(jīng)過(guò)處理后根據(jù)它們所對(duì)應(yīng)的輸入模糊論域中的相應(yīng)元素，查模糊控制查詢表，求得模糊輸出量，再乘以輸出量化因子即可得實(shí)際輸出量，也可如本文中所述，直接制成精確量輸出查詢表，由 D/A 模塊進(jìn)行控制。 初始綠燈時(shí)間模糊控制算法流程 圖如圖 44 所示： 圖 44 初始綠燈時(shí)間模糊控制算法的流程圖 (2) 綠延長(zhǎng)時(shí)間模糊控制算法流程圖如圖 45 所示 交通信號(hào)控制系統(tǒng)在 PLC 中的實(shí)現(xiàn) 23 圖 45 綠燈延長(zhǎng)時(shí)間模糊控制算法的流程圖 在整個(gè)程序編制中，最重要的就是模糊控制查詢表的查詢程序編制， 其梯形圖如圖 46 所示。圖中 FNC 10 CMP 和 FNC 12 MOV 分別是 FX2N型 PLC 的比較功能指令和傳送功能指令。當(dāng)繼電器 X000 由 OFF 變?yōu)?ON 時(shí)，第一操作數(shù)（如D200）中數(shù)據(jù)分別與第二操作數(shù)（如 D210）開(kāi)始的連續(xù) 5 個(gè)數(shù)字寄存器中預(yù)置的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較 ,若第一操作數(shù)中 的數(shù)據(jù)與第二操作數(shù)中的某一數(shù)據(jù)相同，則第三操作數(shù)（如 M0）中的相應(yīng)位 M1 置“ 1”，否則 M1 仍為“ OFF”。 D300～ D348中按順序存儲(chǔ)著模糊控制查詢表中的 49 個(gè)控制結(jié)果，將 D20 D202 與 D203 中數(shù)據(jù)分別與輸入論域中的元素 相比較，由比較結(jié)果，根據(jù) M100 等狀態(tài)繼電器 的狀態(tài)查詢輸出量，將其送入 D400，以備輸出使用。 其中， FNC12 MOV 是 傳送 指令， FNC 22 MUL 是乘法指令。 將存放在 D401里的模糊控制量放入 D450 中，并根據(jù)控制的規(guī)則，將 D450 中的控制量 與 立即數(shù) （ ku）相乘，得到 的輸出量放入 D200 中，以供輸出使用，從而完成了輸出量的反模糊化 。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 圖 46 “模糊控制法” 梯形圖 交通信號(hào)控制系統(tǒng)在 PLC 中的實(shí)現(xiàn) 25 “ 起保停 ” 技術(shù)在 PLC 中的實(shí)現(xiàn) 起保停電路僅僅使用與觸點(diǎn)和線圈有關(guān)的指令，無(wú)需編程元件做中間環(huán)節(jié)，各種型號(hào) PLC 的指令系統(tǒng)都有相關(guān)指令，加上該電路利用自保持，從而具有記憶功能，且與傳統(tǒng)繼電器控制電路基本相類似，因此得到了廣泛的應(yīng)用。這種編程方法通用性強(qiáng)，編程容易掌握，一般在原繼電器控制系統(tǒng)的 PLC 改造過(guò)程中應(yīng)用較多。 如 表 41 為 I/0 分配 表， 圖 471 為交通燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖， 圖 48 為梯形圖 。 圖 47 交通燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 表 41 I/O分配表 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 圖 48 起 保 停梯形圖 步進(jìn)順控技術(shù)在 plc 中的實(shí)現(xiàn) 步進(jìn)梯形指令是專門為順序控制設(shè)計(jì)提供的指令，它的步只能用狀態(tài)寄存器S 來(lái)表示，狀態(tài)寄存器有斷電保持功能，在編制順序控制程序時(shí)應(yīng)與步進(jìn)指令一 交通信號(hào)控制系統(tǒng)在 PLC 中的實(shí)現(xiàn) 27 起使用，而且狀態(tài)寄存器必須用置位指令 SET 置位 ，這樣才具有控制功能，狀態(tài)寄存器 S 才能提供 STL 觸點(diǎn)，否則狀態(tài)寄存器 S 與一般的中間繼電器 M 相同。在步進(jìn)梯形圖中不同的步進(jìn)段允許有雙重輸出，即允許有重號(hào)的負(fù)載輸出，在步進(jìn)觸點(diǎn)結(jié)束時(shí)要用 RET 指令使后面的程序返回原母線。把圖 49 中的 03 用狀態(tài)寄存器 S600S603 代替，代替以后使用步進(jìn)梯形指令編程，對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖 1所示。這種編程方法很容易被初學(xué)者接受和掌握，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師，也會(huì)提高設(shè)計(jì)效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很容易，使用方便，程序也較短，在順序控制設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先考慮，該法在工業(yè)自動(dòng)化控制中應(yīng)用較 多 。 圖 49 “步進(jìn)順控”梯形圖 上述四種方法種， 模糊計(jì)算在應(yīng)用上可是一點(diǎn)都不含糊，其應(yīng)用范圍非常廣泛，它在家電產(chǎn)品中的應(yīng)用已被人們所接受，例如，模糊洗衣機(jī)、模糊冰箱、模糊相機(jī)等。另外，在專家系統(tǒng)、智能控制等許多系統(tǒng)中，模糊計(jì)算也都大顯身手。究其原因，就在于它的工作方式與人類的認(rèn)知過(guò)程是極為相似的。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 模糊計(jì)算方法以模糊集模糊計(jì)算方法以模糊集理論為基礎(chǔ)，它有諸如模糊信息檢索、模糊識(shí)別、模糊聚類等許多廣泛的應(yīng)用，而且由于其采用的方法也是人類大腦所采用的認(rèn)知方法，因而在社會(huì)學(xué)方 面也大有用武之地。人腦也正是采用模糊的手段，極大地壓縮了信息的輸入量、處理量、存儲(chǔ)量，才得以滿意地處理所面臨的各種問(wèn)題。 總結(jié)與展望 29 第 五 章 總結(jié)與展望 當(dāng)今交通問(wèn)題的加劇已經(jīng)普遍成為各大中城市發(fā)展道路上急需 解決的難題。在交通負(fù)荷加重而資源有限且不可再生的條件下，交通管理智能化已成為必然趨勢(shì)。本文設(shè)計(jì)的智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，以城市道路十字交叉路口為模型，在傳統(tǒng)的模糊控制技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了各相位的靈活轉(zhuǎn)換。根據(jù)交通控制實(shí)時(shí)性要求高的特點(diǎn)，采用 PLC 實(shí)現(xiàn)了智能交 通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，擺脫了以往通用處理器需外加眾多外圍設(shè)備的不利因素。通過(guò) MATLAB 軟件仿真，結(jié)果證明系統(tǒng)運(yùn)行正常準(zhǔn)確，并完全可以滿足實(shí)時(shí)性要求。針對(duì)不同路口的實(shí)際狀況，可以隨時(shí)隨地更改各相位的控制參數(shù)，從而更加有效地指揮交通流，達(dá)到通過(guò)智能控制改善交通的最終目標(biāo)。 盡管在這方面我做了很多工作，但由于智能交通控制是一門新興學(xué)科，加上個(gè)人學(xué)識(shí)水平有限等方面的原因，本系統(tǒng)仍存在很多不足之處，如還不具備自我學(xué)習(xí)能力等，仍需進(jìn)一步的研究改進(jìn)。另外，智能交通是一個(gè)多學(xué)科、多門類交叉的學(xué)科，本文主要的工作集中在智能交通 信號(hào)燈控制系統(tǒng)中模糊控制器的算法研究、軟件設(shè)計(jì)和硬件實(shí)現(xiàn)上，對(duì)于其他方面未作深入的研究。希望后來(lái)的人可以對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行更深入、更全面的研究，使之形成完整的可實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)。 致 謝 致 謝 在論文完成之際 ， 首先 要感謝我的指導(dǎo)老師劉老師 ，本論文是在 劉老 師的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文的選題、研究、撰寫到定稿，都得到了 劉 老師的細(xì)心指導(dǎo)。 作為學(xué)生的榜樣，劉 老師在工作上精益求精，強(qiáng)調(diào)科研與實(shí)踐相結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)以致用，其求實(shí)的科研作風(fēng)給我以極大的影響、啟迪和熏陶，令我終身受益。在此 ， 謹(jǐn)向 劉 老師表示深深的敬意和衷心的感謝 ！ 畢業(yè)論文是對(duì)我大學(xué)階段學(xué)習(xí)成績(jī)的總結(jié)，也是對(duì)我分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的綜合考察。 三 年的大學(xué)學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束了，在這里我還要感謝我所有的授課老師，感謝他們對(duì)我的悉心指導(dǎo)和關(guān)心，從老師這里，學(xué)到的不僅僅是知識(shí)，更有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、勤勉認(rèn)真的工作作風(fēng) 和為人處事的道理 。這些品格永遠(yuǎn)值得我學(xué)習(xí)，并定將使我在日后的工作、學(xué)習(xí)中受益匪淺。同時(shí)還要感謝大學(xué)期間同學(xué)們對(duì)我的熱心幫助和支持，在這里表示真摯的感謝！ 作者： 范偉 2021 年 9 月 24 日 參考文獻(xiàn) 31 參考文獻(xiàn) 1． 王立新 .模糊系統(tǒng)與模糊控制教程 [M].北京： 清華大學(xué)出版社， 2021 2． 王磊，王為民 .模糊控制理論及應(yīng)用 [M].北京： 國(guó)防工業(yè)出版社， 1997 3． 史忠科，黃輝先等 .交通控制系統(tǒng)導(dǎo)論 [M].北京： 科學(xué)出版社， 2021 4． 劉智勇 .智能交通控制理論及其應(yīng)用 [M].北京： 科學(xué)出版社， 2021 5． 李軍，李友善 .模糊控制理論及其在過(guò)程控制中的應(yīng)用 [M].北京： 國(guó)防工業(yè)出版社， 1993 6． 成曉明，楊勇，黃文梅，熊桂林 .系統(tǒng)仿真分析與設(shè)計(jì) — MATLAB 語(yǔ)言工程應(yīng)用 [M].長(zhǎng)沙： 國(guó)防科技大學(xué)出版社， 2021 7． 湯兵勇，路林吉等 .模糊控制理論與應(yīng)用技術(shù) [M].北京： 清華大學(xué)出版社， 2021 8． 楊長(zhǎng)能，張興毅 .可編程序控制器（ PC）基礎(chǔ)及應(yīng)用 [M].重慶： 重慶大學(xué)出版社， 1992 9． 吳曉莉，林哲輝 .MATLAB 輔助模糊系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].西安： 西安電子科技大學(xué)出版社， 2021 10． 鄭阿奇，趙陽(yáng)，曹弋 .MATLAB 實(shí)用教程 [M].北京： 電子工業(yè)出版社， 2021 11． 陸化普 .智能運(yùn)輸系統(tǒng) [M].北京： 人民交通出版社， 2021 12． 周露，聞新等 .Matlab 模糊邏輯工具箱的分析與應(yīng)用 [M].北京： 科學(xué)出版社，2021 13．李雙全，電機(jī)與電氣控制。 14．金大鷹，機(jī)械制圖 15． 于建明， PLC 控制技術(shù)。 16． 王強(qiáng)，電子技術(shù)基礎(chǔ)。 附 錄 附錄 A 對(duì)初始綠燈時(shí)間設(shè)定的模糊控制器 輸出初始綠燈時(shí)間 Gs 三變量的 隸屬度函數(shù) 輸入隊(duì)長(zhǎng) L 變量的隸屬度函數(shù) 初始綠燈時(shí)間的模糊控制器輸出曲線 對(duì)綠燈延長(zhǎng)時(shí)間設(shè)定的模糊控制器 輸入初始隊(duì) 長(zhǎng) L 變量的 隸屬 度函數(shù) 附錄 33 輸 出 △ T 變量的隸屬度函數(shù) 綠燈延長(zhǎng)時(shí)間 模 糊控制器輸出曲線