【正文】 s Poly Theater. Their show, titled Ulan Muqir on the Grassland, depicted the history and development of the art troupe. Being from the region allowed me to embrace the culture of Inner Mongolia and being a member of the troupe showed me where I belonged, Nasun, the art troupe39。t have a formal stage. The audience just sat on the grass. Usually, the performances became a big party with local people joining in. For him, the rewarding part about touring isn39。s Shaanxi province pass through a stop on the ancient Silk Road, Gansu39。 每一次經歷都是一筆寶貴的財富，這次設計是大學生活最后一段路程了，設計告畢，我們的大學生活也要接近尾聲。剛開始的時候我們遇到了很多問題，在這里要特別感謝 我的導師徐天驕老師，徐 老師在早期的準備工作 和后期的方案選定以及具體的程序設計上給了我極大的幫助。與現(xiàn)在的交通燈控制系統(tǒng)相比，本設計的控制成本也不算高，和當前控制成本相差無幾。同時，本設計是通過光電計數(shù)器來統(tǒng)計車輛數(shù)，進而進行比較的。在不同的時間段通過光電計數(shù)器的輸入數(shù)據，實時的比較南北兩車道的車流量，并根據比較的結果來選擇通行的時間。它的讀秒時間是固定的，讀秒的周期也是固定的，最重要的是它不能根據路面的車流量智能的調整紅綠燈的讀秒時間。能夠根據十字路口的車流量情況適當?shù)恼{整交通信號燈的讀秒時間。而 在此之前的時間，計數(shù)器都應該是累計計數(shù)的。第二個應該是關于子程序調用的問題，因為在此程序中有許多部分是相同的，例如第一次比較之后與第二次比較之后都曾在南北綠燈閃爍 3s， 3s 后南北的綠燈變?yōu)辄S燈，黃燈持續(xù) 2s 后變?yōu)榧t燈，且計數(shù)器清零，東西方向變?yōu)榫G燈的情況。 如此分析下來，這三次情況之間有著高度的相似性，且每一次情況與上一次之間有著一定的聯(lián)系，程序循環(huán)執(zhí)行，根據不同的比較結果可以對交通燈讀秒時間進行智能的控 制，有效的控制十字路口的車流量。本設計采用三菱 FX2― 64MR― 001 型 PLC，如圖所示，該接線的輸入采用 220V 的交流，而輸出則采用 12V 的直流端口分配為： 輸入設備 輸入點接口 輸出設備 輸出點接口 啟動按鈕 X0 南北方向綠燈（ 2 個） Y1 北方計數(shù)器輸入 X1 南北方向黃燈（ 2 個） Y2 南方計數(shù)器輸入 X2 南北方向紅燈（ 2 個） Y3 西方計數(shù)器輸入 X3 東西方向綠燈（ 2 個） Y4 智能交通燈設計 18 東方計數(shù)器輸入 X4 東西方向黃燈（ 2 個） Y5 停止按鈕 X5 東西方向紅燈（ 2 個） Y6 交通燈各種情況的時序分析 根據上面的設計可以知道，每一次當一個方向的綠燈持續(xù) 30s，另一個方向的紅燈持續(xù) 30s 后會經行一次判斷，判斷的結果有兩種，而在經過另一個 30s后會進行另一次判斷，判斷的結果又有兩種。 基于現(xiàn)在各大城市的車流量越來越大，城市越來越擁堵，再設計中我們還考慮到若能將城市各大路口的車流量數(shù)據統(tǒng)一起來，由中央計算機統(tǒng)一 智能交通燈設計 17 分析和調控各個路口的讀秒時間，那樣緩解交通壓力的效果坑定會更加明顯。倘若綠燈沒有變，計數(shù)器的讀數(shù)應該是在前一個 30s 的基礎上相加而得來的。上面第二次的比較結果和第一次的比較結果相似，依次循環(huán)往復。東西方向的綠燈持續(xù) 30s，南北方向的紅燈持續(xù) 30s，且 30s 后將東西方向的車流量與南北方向的車流量進行比較，比較的結果如上，如此循環(huán)往復。 30s 后將南北方向的計數(shù)器讀數(shù)相加得到數(shù)據 N1，東西方向的計數(shù)器讀數(shù)相加得到數(shù)據D1，將南北方向的數(shù)據 N1 和東西方向的數(shù)據 D1，進行比較倘若 N1＞＝ D1，則南北方向的綠燈繼續(xù)持續(xù) 30s，東西方向的紅燈繼續(xù)持續(xù) 30s，這一過程中計數(shù)器在上一個 30s 的基礎上持續(xù)累加。然后 南北綠燈 閃 爍 3S，熄滅。到 2S 時， 當 東西黃燈熄 時 ，東西紅燈亮。 25S。進而完成對數(shù)據的統(tǒng)計工作。接近開關與電纜接近部位采用強化電纜使其彎曲度和使用壽命是一般開關的 9 倍以上。在參考市面上各種光電計數(shù)器的性能指標 以及相對經濟性的情況下，本設計擬采用樂清市柳市普邦接近開關廠生產的NI35CP40FZ3X2 型號光電開關，該開關采用最常用的無接觸檢測解決方案。 信號采集：發(fā)光二極管的 PN 節(jié)處通過管殼的玻璃窗口能夠接受外部光源從而將光信號轉變成電信號。本設計中的十字路口東西南北四個方向各有一個光點計數(shù)器來 統(tǒng)計通過車子的輛數(shù)，再加上啟動開關和停止開關總共需要 6 個輸入接口。它具有一些顯著的特點：最大范圍的包容了標準特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合 世界各個國家不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，因此在選定的過程中，他有著廣泛的選定范圍。用于步進順序操作。 ⑶ 功能模塊。 用戶程序的模塊： 智能交通燈設計 11 ⑴ 組織模塊。 用戶程序是指根據不同的工作要求，用戶用 PLC 程序語言編制的應用程序，以實現(xiàn)各種控制要求。管理程序用于對 PLC輸入、輸出、運算等操作的時間順序的管理，規(guī)定數(shù)據和程序的存放地址。骨骼是支撐整個身軀的硬性指標，沒有骨骼其他的就無從說起，而血肉也是一個人正?；顒铀仨毜摹＿@些內部寄存器可用于存放各種數(shù)據，內部寄存器的大小與多少直接影響用戶編程的靈活與方便。 。通常用 I/O點總數(shù)表示 I/O 開關量，而用 I/O 通道數(shù)表示模擬量。對于特定廠家生產的 PLC，其編程語言不同，若 PLC 可用多種語言編程，則其可移植性較好。 各個電路和不同的掃描階段會造成輸入和輸出的延遲，這是 PLC 的主要缺點。 ⑶ 程序執(zhí)行完后的輸出映像寄存器的值決定了下一個掃描周期的輸出值，而在程序執(zhí)行階段，輸出映像寄存器的值即可以作為控制程序執(zhí)行的條件，同時又可以被程序修改用于存儲中間結果或下一 個掃描周期的輸出結果。程序執(zhí)行時，就算輸入子端變化，這一個工作周期，輸入寄存器也不會改變，只是會在下一個周期被讀入。用戶可以鎖定 或者開鎖 I/O 接口，而且鎖定后， I/O 接口的掃描過程便不再運行。而是通過計算機內部的輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。 。 。而用戶可以根據自己的需要來修改 WDT，它的數(shù)值在 100到 200，而且設計人員可以通過標志位來處理錯誤的結果。 。 PLC 由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分組成。 PLC 的工 作原理 CPU 不斷的執(zhí)行用戶的程序和任務的語句，這一過程稱為掃描?？梢赃M行數(shù)學運算、數(shù)據傳輸、轉換、排序、查表等一系列操作，也可以通過通信設備傳輸?shù)絼e的設備。可以對溫度、壓力、流量、液位等模擬量進行控制，還可以用于位置控制、速度控制以及過程控制等。 由于采用模塊化結構，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復運行。 編程簡單易學 PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算 機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。 另外為了提高操作性能，它還有多種人 機對話的接口模塊 。 （ 6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況， CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴大。 打印機 計算機 盒式磁帶機 條碼掃描儀 輸出設備 輸入設備 圖 21 PLC 的基本結構 PLC 的特點和應用領域 PLC 的特點 高可靠性 （ 1）所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內部電路之間電氣上隔離。圖形編程器既可以用指令語句進行編程，又可以用梯形圖編程；既 可聯(lián)機編程，又可脫機編程，操作方便、功能強。為防 智能交通燈設計 6 止 PLC 內部重要數(shù)據的丟失， PLC 還帶有鋰電池作為后備電源。 PLC 使用 AC 220V 電源或 DC 24V電源。 I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。用戶存儲器中存放的是用戶程序和運行所需要的資源， I/O 寄存器的值作為條件決定著存儲器中的程序如何被執(zhí)行，從而完成復雜的控制功能。其中小中型 PLC 一般采用微處理器或單片機，而大型的 PLC 大多采用高速位片 式處理器。 PLC 的基本結構 （ CPU） CPU 是 PLC 的核心部件， CPU 模塊在 PLC 中相當于大腦和心臟，是整個 PLC控制系統(tǒng)的神經中樞?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計時，計數(shù)與演算等功能 ，并通過數(shù)字或類似的輸入 /輸出模塊，以控制各種機械或工作程序。采用順序功能圖與梯形圖相結合的方法設計程序。通過交通中心的主機根據具體城市各路口的需要控制 各個十字路口的 PLC，從而控制十字路 智能交通燈設計 3 口交通燈的變化，以及對各個路口 的安全狀況進行監(jiān)控，監(jiān)控機動車是否違章、是否肇事，并把記錄的結果存儲、上傳和處理。要實現(xiàn)預期目的的初期設想是在十字路口東西南北各個 方向上安裝光電計數(shù)器，以 此來統(tǒng)計各個路口的車流量，再將數(shù)據輸入計算機中央控制系統(tǒng)對數(shù)據進 行分析，根據預先設定的參數(shù)，智能化的判斷各個交通路口的擁堵情況，從而通過PLC 控制系統(tǒng)來適當?shù)恼{整紅綠燈的讀秒時間。 我國 ITS 的發(fā)展起步較晚， 70 年代以來，從國外引進、消化了一些項目，并進行了一些 ITS 或類 ITS 基礎項目的研究和應用。經 智能交通燈設計 2 過 30 年的發(fā)展，美國、歐洲、日本成為世界 ITS 研究的三大基地。 智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，最早可以追溯到 20 世紀七八十年代的一系列車輛導流系統(tǒng)新技術的開發(fā)和應用。黃燈等一等，黃燈車道的車輛必須減速， 但車輛已 十分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口 。 1926 年，自動化控制的交通燈得到利用，這為現(xiàn)代城市交通奠定了基礎。 交通燈控制系統(tǒng)的發(fā)展有著悠久的歷史，伴隨著人類工業(yè)文明的發(fā)展，汽車以及其他各種交通工具呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。 13 6 PLC 的工作原理 因此現(xiàn)在越來越多地將 PLC 應用于交通燈系統(tǒng)中。它具有結構簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。據統(tǒng)計，可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應用最多的一種設備。同時， PLC 本身還具有通訊聯(lián)網功能，將同一條道路上的信號燈組成一局域網進行統(tǒng)一調度管理，可縮短車輛通行等候時間，實現(xiàn)科學化管理。 1 引言 1 智能交通燈國內外發(fā)展狀況 4 PLC 的基本概念和基本結構 7 9 第三章 基于 PLC 的智能交通燈控制系統(tǒng)設計 19 運行與調試 30 第四章 總結與展望 33 智能交通燈設計 1 第一章 緒 論 引言 目前，我國許多大中城市的交通壓力都非常大。各種交通工具的大量使用使得人們的出行更加方便，但隨之而來的是交通的壓力越來越大，各個路口對于對于交通指揮系統(tǒng)的需求大量增加。1968 年，聯(lián)合國《道路交通和道路標志信號協(xié)定》 對交通燈的各種意義做出了明確的規(guī)定 ， 綠燈行，綠燈車道的車輛可直行可左拐可右拐，如果前面有禁止標志的則除外。交通燈的使用大大緩解了交通壓力，使得城市的擁堵 顯現(xiàn)得到了一定程度的緩解，使人們的出行現(xiàn)狀得到了改善。 1991 年美國通過 “ 地面交通效率法 ” （ ISTEA），俗稱 “ 冰茶法案 ” ，從此美國 的 IVHS 研究開始進入宏觀運作階段。 美國是當今世界在 ITS 開發(fā)領域發(fā)展最快的國家，它從上個世紀 80 年代開始，先后開展了與智能汽車技術相關的 PATH、 IVI、 VII 和 CVHAS 等國家項目1995 年