【正文】 另外，本文的研究中沒有考慮行人，在進一步的研究中，要注意結(jié)合 實際情況，使系統(tǒng)更加完善，得到推廣和應(yīng)用。本文設(shè)計的智能交通控制系統(tǒng)只是針對單個十字路口的，而實際交通問題是一個由點、線和區(qū)域控制組成的復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 該系統(tǒng) 總體上 實現(xiàn)了以 PLC為控制主體的智能交通控制系統(tǒng)的設(shè)計， 能自動地根據(jù)車流量的變化來調(diào)節(jié)紅綠燈時間，實現(xiàn)最優(yōu)控制 。在軟件設(shè)計中 ， 根據(jù) 系統(tǒng) 控制要求，首先確定了系統(tǒng)的總流程圖，并 用編程軟件 STEP 7 MicroWIN SP6 進行了獨立編程。在硬件設(shè)計中，本 文 詳細(xì)介紹了地感線圈的選型、 工作 原理 及對車流量的判斷，并通過 信號轉(zhuǎn)換電路將車輛脈沖信號轉(zhuǎn)為電壓信號送入 PLC， PLC根據(jù)相應(yīng)車流量狀況自動延長或縮短紅綠燈時長 。在 總體 方案 設(shè)計中，首先確定了智能交通控制系統(tǒng)的控制方案 和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 基于 PLC 的智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計 17 結(jié)束語 本文以單十字路口為對象， 根據(jù)交通控制需求， 完成了基于 PLC的 智能交通 控制系統(tǒng)的設(shè)計與 仿真 。如 圖 12 中所示， 可 點擊 “東風(fēng)路文化路十字路口 ”進入下一界面，以 達到同時監(jiān)控不同路口的目的。 圖 12 系統(tǒng)監(jiān)控主界面 主界面中還設(shè)有視頻窗口，可清楚地監(jiān)控到十字路口處的交通狀況 。 交通系統(tǒng) 監(jiān)控主界面如 下 圖 12 所 示。 DI 和 DO 的建立過程如 圖 9 和圖10 所示： 圖 9 DI 建立過程 圖 10 DO 建立過程 根據(jù)本文中系統(tǒng)的輸入輸出點設(shè)置，按上述過程，可建立智能交通控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫， 如下圖 11 所示 。 數(shù)據(jù)庫中有數(shù)字量輸入 DI 和數(shù)字量輸出 DO。 數(shù) 據(jù)庫以電子數(shù)據(jù)表的形式出現(xiàn)： 每一行是一個獨立的數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽 ， 每一列是一個域 。 數(shù)據(jù)庫是 iFIX 系統(tǒng)的核心， 它 從硬件中獲取或 給硬件發(fā)送過程數(shù)據(jù)，由標(biāo)簽（塊）組成。 基于 iFIX軟件的強大功 能和在 工業(yè)自動化中的 廣泛 應(yīng)用， 我選用了這一軟件完成系統(tǒng)仿真。 iFIX 提供了強大的人機交互平臺 ， 它以直觀的界面把所有的系統(tǒng)組件都集成在一個單獨的開發(fā)環(huán)境中 ，具有微軟界面風(fēng)格。數(shù)據(jù)管理包括通過掃描、報警和控制程序從驅(qū)動程序映像列表中讀取數(shù)據(jù) ， 對數(shù)據(jù)進行處理 ，再將數(shù)據(jù)傳送 到過程數(shù)據(jù)庫以及從內(nèi)部數(shù)據(jù)庫訪問函數(shù)、 讀取數(shù)據(jù) ， 并傳達到需要的應(yīng)用中等功能 [19]。 iFIX也可以向現(xiàn)場寫數(shù)據(jù) ， 這樣就建立了控制軟件所需的雙向連接。 SCADA的基本功能是數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理 ， 保證數(shù)據(jù)的完整性 ，并且提供完整的分布式網(wǎng)絡(luò)功能。 iFIX軟件可作為一個 “進入過程的窗口 ”， 并提供實時數(shù)據(jù)給操作員及軟件應(yīng)用 ， 由于具有很好的開放性、安全性以及擴展性 ， 成 為了工業(yè)自動化領(lǐng)域最流行的工控組態(tài)軟件之一 [18]。具體程序見附錄一。經(jīng)過不斷的探討，我選擇了比較指令來實現(xiàn)這一選擇。經(jīng)過反復(fù)思考和編程，我最終選擇了利用 增減指令對車輛 脈沖 進行計數(shù)，這樣可以很容易得出各方向上的車輛數(shù)量 。 根據(jù)設(shè)計思路， 系統(tǒng)的控制流程如下圖所示。如果 Z1－Z2﹤ － 10，則東西方向繁忙，南北正常 ，東西直行綠燈延長 10秒。 如果 － 10≤Z1－ Z2≤10，則視為正常情況，交通信號燈控制按固定周期變換。先 進行 程序初始化，寄存器清零并開始計數(shù)。其中， 當(dāng)空氣開關(guān) 閉合時，電源指示燈亮，電源開始正常供電，當(dāng)電路中出現(xiàn)短路或過載情況時，空氣開關(guān)會斷開電源，保護電路及相關(guān)設(shè)備。交通燈型號為 JD2003352A，環(huán)境工作溫度為－ 40℃～＋ 80℃，工作電壓為 24VDC。 PLC 的外部接線及系統(tǒng)原理圖如下圖 4 所示。 基于 PLC 的智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計 9 PLC的外部接線及系統(tǒng)原理 在該控制系統(tǒng)中， PLC 采用繼電器輸出直接驅(qū)動交通燈。又由于其編程易于掌握，指令豐富，因此在本設(shè)計中選用 S7200系列 PLC。 PLC的 I/O 地址分配及選型 經(jīng)過分析后，可得出系統(tǒng)的輸入輸出信號及其 I/O地址分配如表 2所示。 基于 PLC 的智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計 8 用 PLC實現(xiàn)智能交通控制 目前智能交通控制的設(shè)計 方案有很多，有采用 CPLD數(shù)字集成電路實現(xiàn)交通信號燈智能控制的設(shè)計，有采用單片機實現(xiàn)對交通控制設(shè)計的方案 [16]。 U19015R1R3R2GNDT4148473pFC1U29015R7R410KR5473pFC2C3R8輸出信號+24V 圖 3 信號轉(zhuǎn)換裝置電路原理圖 Ul和 U2組成共射極振蕩器 ， 電阻 R3是兩只三極管的公共射極電阻 ， 并構(gòu)成正反饋 ， 地感線圈 T作為檢測器諧振電路中的一個電感元件 ， 與振蕩回路一起形成 LC諧振。 信號轉(zhuǎn)換裝置 地感線圈的工作原理基于振蕩電路原理 ,將地感線圈埋入地下，當(dāng)有車輛經(jīng)過時，基于 PLC 的智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計 7 車的鐵外殼使得線圈電感發(fā)生變化，將線圈接入振蕩電路，使電感量的變化轉(zhuǎn)換成諧振頻率的變化。 若本系統(tǒng)中的十字路口模擬交通模型為 60*60cm， 根據(jù)實際十字路口的尺寸按比例縮放 ， 得到的車道大小約為3cm。但在實際工程中 ， 必須考慮導(dǎo)線的機械強度和高低溫抗老化問題 ， 在某些環(huán)境惡劣的地方還必須考慮耐酸堿腐蝕問題 [15]。 否則 ， 應(yīng)對線圈的匝 數(shù)進行調(diào)整 [14]。地感線圈工作在最佳狀態(tài)下時 ， 線圈的電感量應(yīng)保持在 100uH—300uH之間 ， 在線圈電感不變的情況下 ， 線圈的匝數(shù)與周長有關(guān)系 ， 周長越小、匝數(shù)就越多 ， 線圈匝 數(shù) 可 參考表 1。 地 地 地 地地 地地 地 地 地地 地P L C地地地地地地地地 圖 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)運行過程中，首先， 地感線圈感應(yīng)到車 輛 通過的信號 ， 該信號通過信號轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為 0～ 10V的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號輸入到 PLC， PLC控制系統(tǒng)通過判斷該信號的狀態(tài) ,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和計算得到各路口實際車流量的數(shù)據(jù) ， 自動控制系統(tǒng)根據(jù)各個路口的實際車流量自動調(diào)節(jié)其所在路口的信號燈的通行狀態(tài) 。各 地感線圈 時刻檢測車輛，在一個紅綠燈周期中，每當(dāng)東西或南北綠燈亮之前， PLC都要依據(jù)脈沖的計數(shù)判定東西、南北的車流規(guī)模，然后根據(jù)以上智能控制原則，調(diào)整綠燈時長。 如果 － 10≤Z1－ Z2≤10， 則視為正常情況，交通信號燈控制按固定周期變換。將此差值設(shè)為三個 區(qū)間進行判斷如下： 如果 Z1－ Z2﹥ 10，則南北方向繁忙，東西正常，南北直行綠燈延長 10秒 。 同理可得， PLC通過對 地感線圈 脈沖信號的計數(shù)就可得到東西方向車輛的滯留量 Z2。基于 PLC 的智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計 5 最終， PLC對 地感線圈 N1和 S1脈沖信號的計數(shù)就可記錄駛近路口的車輛數(shù) X， PLC對地感線圈 N2和 S2脈沖信號的計數(shù)就可記錄駛出路口的車輛數(shù) Y。 如圖 1所示， 在十字路口的東南西北四個方向的近端（ 停車線 附近）和遠(yuǎn)端（相距近端約 100米處）各 埋設(shè) 一個 地感線圈 ，分別統(tǒng)計通過該處的車輛數(shù)。 工作原理 分析 本系統(tǒng)以十字路口等待綠燈的車輛滯留量來確定該方向 交通 是否繁忙。 基于 PLC 的智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計 4 2 總體 方案 設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計的目的是對 PLC 控制進行深入地學(xué)習(xí)和應(yīng)用，完成對交通流量的實時統(tǒng)計與控制，并能利用上位機組態(tài)軟件進行實時監(jiān)控。完成硬件設(shè)備的選型，相應(yīng)電氣圖紙的設(shè)計以及 PLC控制程序的編寫和調(diào)試，滿足控制系統(tǒng)及工藝的基本要求。詳細(xì)分析系統(tǒng)實現(xiàn)智能控制的工作原理，并確定系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。只有采用新技術(shù)，探索各種新方法，才能為城 市交通控制開辟新的思路，才能實現(xiàn)城市智能交通系統(tǒng)，從而真正緩解城市交通與經(jīng)濟發(fā)展日趨尖銳的矛盾 [12]。 我國智能交通控制系統(tǒng)起步較晚，交通信息集成和應(yīng)用程度還比較落后，現(xiàn)有的交通顯示屏基本上是靜態(tài)交通信息，尚未形成真正意義上的智能交通控制。必須突破傳統(tǒng) 信號控制的研究方法，控制思想上要由被動控制向主動自適應(yīng)控制發(fā)展 ； 控制技術(shù)上要借助于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)向智能化、集成化發(fā)展；控制規(guī)模上要由微觀、中觀控制 向宏觀 、微觀結(jié)合控制發(fā)展；控制模式上要由靜態(tài)控制向動態(tài)誘導(dǎo)控制發(fā)展 ； 發(fā)展方向上要以我為主，充分結(jié)合我國的實際情況