【正文】 OOT相位不能自動改變，現(xiàn)場安裝調試時相當繁瑣等 缺點 也急需改進 [9]。采用地區(qū)級聯(lián)機控制，中央級聯(lián)機與脫 機同時進行的控制模式。但是 ， SCAT系統(tǒng)過分依賴計算機硬件，無車流實時信息反饋，基于 PLC 的智能交通控制系統(tǒng)設計 3 可靠性較低 [10]。我國部分大中城市 摒棄 了舊有的控制方式，一些先進的控制技 術逐 漸得到應用 ， 雖然在整體規(guī)模和層次上與世界發(fā)達國家還有不小差距，但 部分領域技術水平已處于世界先進位置。 在我國的交通控制系統(tǒng)的進步行程中，若只依賴被動、微觀和靜態(tài)的傳統(tǒng)模式的控制策略 ， 顯然不能滿足城市交通的需求。概而言之，要充分利用系統(tǒng)工程的思想和方法，加強對城市先進交通處理系統(tǒng)的硬件技術和軟件技術研發(fā)。為此，對智能交通控制系統(tǒng)必須要加快研發(fā)和實用化的步伐，滿足新時期我國交通發(fā)展的需要。 本文研究的內容 經過對本課題的深入研究以及對智能交通控制系統(tǒng)的分析，明確本次設計完成的主要內容如下： (1) 根據控制要求，提出智能交通控制系統(tǒng)的總體方案并進行論證。 (2) 對智能交通控制系統(tǒng)進行設計，完成該系統(tǒng)的硬件構建 和軟件設計。 (3) 利用組態(tài)軟件對系統(tǒng)的監(jiān)控部分進行設計，畫面符合要求，美觀實用， 能完成對系統(tǒng)的主要變量的實時監(jiān)視和數據分析。 系統(tǒng) 設計的思路是采用地感線圈探測車輛的通過，并用 PLC 對車輛數量進行計數，利用 PLC 在順序控制上的強大功能，對交通流量進行實時統(tǒng)計和控制。 為了簡化處理，該系統(tǒng)控制的普通 十字路口的每個方向僅有直行車道，每個方向均設有紅、黃、綠色直行交通燈。 E2E1S 2S 1N 2N 1W2W1 圖 1 十字路口地感線圈布置示意圖 以南北方向為例，每當車輛駛近十字路口，必須先通過遠端的 地感線圈 N1或 S1，這時 地感線圈 將對車輛產生一個脈沖信號傳送至 PLC內通過 增指令 進行加 1運算，此時如果信號燈仍為綠燈，車輛繼續(xù)前行通過十字路口則必然經 過近端的 地感線圈 N2或 S2，同樣 地感線圈 對車輛產生一個脈沖信號傳送至 PLC內通過 減指令 進行減 1運算。為了簡化運算，將兩個相對方向（南與北、東與西） X、 Y 的數值合并為一組，那么南北方向車輛的滯留量 Z1=XY。通過計算車輛的滯留量 Z1與 Z2的差值，從而決定對綠燈進行延時控制。 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 。 車輛駛過產生的脈沖計數、車輛滯留量的雙向比較以及綠燈延時時間的控制全部由 PLC來完成。 系統(tǒng)結 構 系統(tǒng)主控制器選用西門子的 S7200系 列 PLC， 車流量檢測裝置采用基于電磁感應原理的地感線圈 ， 系統(tǒng)由 PLC控制器、 地感線圈 檢測裝置、信號轉換裝置 、 十字路口交通燈組等幾部分組成 ， 如圖 2所示。 基于 PLC 的智能交通控制系統(tǒng)設計 6 3 系統(tǒng)硬件設計 車流量檢測 地感線圈 的選型原則 地感線圈是本智能交通自控系統(tǒng)中的最主要的檢測元件 ， 地感線圈的技術規(guī)格由車道的大小和埋設的深度決定 ， 地感線圈主要由內徑 ， 外徑 ， 線徑和匝數四大因素組成 ， 一旦這四大因素確定 ， 線圈的規(guī)格型號即可確定 [13]。 表 1 線圈匝數參考表 線圈周長 線圈匝數 300cm，電感 100uH—300uH 56匝 300—600cm 56匝 600—1000cm 45匝 1000—2500cm 3匝 2500cm以上 2匝 由于道路下可能埋設有各種電纜管線、鋼筋、下水道蓋等金屬物質 ， 這些都會對線圈的實際電感值產生很大影響 ， 在實際施工時應使用電感測試儀實際測試地感線圈的電感值來確定施工的實際匝數 ， 保證線圈的最終電感值在合理的工作范圍之內（如在 100uH—300uH 之間）。 在理想狀況下（不考慮一切環(huán)境因素的影響 ）， 地感線圈只考慮面積的大?。ɑ蛑荛L）和匝數 ， 可以不考慮導線的材質。在實際的工程中 ， 建議采用 。 設計時選擇的線圈內徑為 * cm、外徑為 * cm、線徑為 、 匝 數為 180n。 信號轉換裝置是由一種基于電磁感應原理的信號轉換線路構成 ， 該轉換電路主要由兩只三極管組成 的 共射極振蕩器和地感線圈（電感元件）、電阻、電容等元件組成的耦合振蕩電路組成 ， 信號轉換裝置的電路原理如圖 3所示。當有大的金屬物 （ 汽車 ） 通過時 ， 由于 空間介質發(fā)生變化引起了振蕩頻率的變化（有金屬物體時振蕩頻率升高 ）， 將會使線圈中單位電流產生的磁通量增加 ， 從而導致線圈電感值發(fā)生微小變化 ， 進而改變 LC諧振的頻率 ， 這個頻率的變化就作為有汽車經過地感線圈的路面時的輸入信號 ， 再將此信號通過由 R4和 C3組成的 LC濾波電路 ， 輸出穩(wěn)定的直流電壓 （ 0～ 10V的標準電壓信號 ）， 此電壓即可輸入到 PLC系統(tǒng)。而本智能系統(tǒng)采用PLC實現(xiàn)智能交通控制，并通 過軟件編程實現(xiàn)可以根據十字路口車流量 自動調節(jié)綠燈時間的控制系統(tǒng)。 表 2 I/O分配表 輸入信號 輸出信號 名稱 輸入點編號 名稱 輸出點編號 線圈 S1 南北紅燈 線圈 S2 南北黃燈 線圈 N1 南北綠燈 線圈 N2 東西紅燈 線圈 W1 東西黃燈 線圈 W2 東西綠燈 線圈 E1 線圈 E2 手動啟動 手動停止 在 PLC選型時，由于目前市場上的 PLC種類繁多，生產公司不同， PLC的結構和編程語言也會有差異，而西門子 S7200系列 PLC具有體 積小、速度快、標準化的特點，具有豐富的功能模塊和強大的指令系統(tǒng) ， 這就使其無論在獨立運行中或相連成網絡皆能實現(xiàn)其復雜控制 功能，并且可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求 [17]。 由系統(tǒng)的輸入輸出信號及其 I/O 地址分配，結合 CPU224 具有 14 個輸入點和 10個輸出點， 8KB 用戶程序區(qū)和 5KB 數據存儲區(qū) ， 1 個 RS485 通信 /編程口 和 7 個擴展模塊 的特點，所以可 選用 CPU224。 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系 統(tǒng)（又稱輸出回路 ）， 通常 應用于自動控制電路中，它實際上是用較小 電流去控制較大電流的一種 “自動開關 ”， 故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。 其中， PLC、交通燈和信號轉換電路均采用 DC24V 開關 電源供電 ；開關電源 型號為 DR12024， 電流為 5A。 C P U 2 2 41 M I 0 . 0 I 0 . 1 I 0 . 2 I 0 . 3 I 0 . 4 I 0 . 5 I 0 . 6 I 0 . 7 2 M I 1 . 0 I 1 . 1 I 1 . 3I 1 . 2 I 1 . 4 I 1 . 5 M L +1 M Q 0 . 1Q 0 . 01 L + Q 0 . 5Q 0 . 4Q 0 . 3Q 0 . 2 2 L +2 M MQ 1 . 1Q 0 . 6 Q 0 . 7 Q 1 . 0 L + D C ` M + 2 4 V M M M M M脈沖信號… …+ 2 4 V地 感 線 圈 8 轉 換 電 路 8地 感 線 圈 1 轉 換 電 路 1S B 1脈沖信號S B 2 圖 4 系統(tǒng)原理圖 PLC 外部 電源電路設計見附圖。 基于 PLC 的智能交通控制系統(tǒng)設計 10 4 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)的控制要求 上電后，控制系統(tǒng)開始工作。 如前文 ， 通過計算車輛的滯留量 Z1與 Z2的差值，從而決定是否對綠燈進行延時控制。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。 依次循環(huán)檢測對交通燈進行自動控制 。 黃 燈 亮 2 s紅 燈 亮 2 5 s綠 燈 亮 2 0 s ,閃 3 s綠 燈 亮 2 5 s ,閃 3 s紅 燈 亮 黃 燈 亮 2 s紅 燈 亮東 西直 行南 北直 行南 北 直 行 綠 燈延 長 1 0 s東 西 直 行 綠 燈延 長 1 0 s － 1 0 ≤ Z 1 － Z 2 ≤ 1 0是否Z 1 － Z 2 ＜ － 1 0Z 1