【正文】 優(yōu)先通行。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，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。為了緩解交通的負荷量，使 車輛運行暢通無阻，交通事業(yè)整嚴有序，我國引 進了與國情相符合的國外先進的控制體系，多車道交通燈控制系統(tǒng)，不但解決以往交通控制系統(tǒng)的局限性，同時還 加快了車流量速度。城市的現(xiàn)狀隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。因此，自 80 年代后期，這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，它 們也曾有效地改善了交通狀況。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。智能控制交通系統(tǒng)是目前研究的方向，也已經(jīng)取得不少成果，在少數(shù)幾個先進國家已采用智能方式來控制交通信號。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，國民生活水平不斷提高，私家車輛的數(shù)量大幅度的增加，道路擁擠的問題日益突出，智能交通系統(tǒng)一定會得到廣泛應(yīng)用。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。之后，歐洲、日本等也相繼加入了這一行列。美國是當今世界在 ITS 開發(fā)領(lǐng)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(shù)相關(guān)的 PATH、IVI、VII 和 CVHAS 等國家項目 1995 年 3 月美國交通部正式出版了“ 國家智能交通系 統(tǒng)項目規(guī) 劃” ，明確規(guī)定了智能交通系統(tǒng)的 7 大領(lǐng)域和 29 個用戶服務(wù)功能目前 7 大領(lǐng)域包括：出行和交通關(guān)系系統(tǒng)、出行需求管理系統(tǒng)、公共交通運營系統(tǒng)、商用車輛 運營系統(tǒng)、 電子收費系 統(tǒng)、 應(yīng)急管理系統(tǒng)、先進的車輛控制和安全系統(tǒng)。日本政府主導的先進安全汽車 ASV 項 目已于 2022 年取得初步實用化成果。70 年代中至 80 年代初，主要是進行城市交通信號控制試驗研究，80 年代中至 90 年代初，在一些大城市引進和消化城市交通信號控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了一些（高速）公路監(jiān)控系統(tǒng)、高等 級公路電子收費系統(tǒng)和路邊信息服務(wù)系統(tǒng)。 課題的建立以及本文完成的主要工作在十字路口設(shè)置交通燈可以對交通進行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強有力的保障。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成 為研究的課題。然而，實際 上車輛流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。這種流量變化的偶然性是無法建立準確模型的，統(tǒng)計的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更 為現(xiàn)實的需要是能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。由于十字路口不同時刻車輛的流量是復雜的、隨機的和不確定的，采用固定時間的控制方法， 經(jīng)常造成道路有效利用時間的浪費，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。智能交通系統(tǒng)（ITS——Intelligent Transport Systems）ITS 是一個跨學科、信息化、系統(tǒng)化的綜合研究體系，其主要內(nèi)容是：將先進的人工智能技術(shù)、自動控制技術(shù)、 計算機技術(shù)、信息與通訊技術(shù)及電子傳感技術(shù)等有效的集成，并應(yīng)用于整個地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位 發(fā)揮作用的， 實時、準確、高效的綜合交通運輸管理系統(tǒng)。由于交通系統(tǒng)具有較強的非線性、模糊性和不確定性，是一個典型的分布式非線性系統(tǒng)，而且具有多種信息來源、多種 傳感器的特點，用傳統(tǒng)的理論與方法很難對其進行有效的控制。智能交通的發(fā)展是現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的客觀要求，交通運輸是國民經(jīng)濟和現(xiàn)代社會發(fā)展的基礎(chǔ)。所以課題選用先進的西門子公司的小型 PLC 設(shè)備 S7200 作平臺。其中具體包括： 1．能控制十字路口東西南北的通行，通過定時器控制通行和禁止通行的時間；2．利用 PLC 的相關(guān)知識實現(xiàn) 交通高峰低峰的通行時間的智能調(diào)整；3．在智能交通信號控制系統(tǒng)中加入電子警察抓拍違章系統(tǒng)。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器 Programmable Logic Controller，簡稱 PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。但是為了避免與個人計算機 Personal Computer 的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 PLC。 為了使其生 產(chǎn)和發(fā)展標準化，美國電器制造商協(xié)會 NEMA（ National ElectricalManufactory Association）經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于 1984 年首先將其正式命名為 PC（Programmable Controller），并給 PC 作了如下定義:PC 是一個數(shù)字式的電子裝置，它使用了可 編程序的記憶體儲存指令。一部數(shù)字電子計算機若是從事執(zhí)行 PC 子功能，亦被視為 PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器。它采用一 類可編 程的存儲器，用于其內(nèi)部存 儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用 戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 ”總之，可 編程控制器是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán) 境應(yīng)用而設(shè)計制造的計算機。但可 編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實際應(yīng)用時，其硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進行設(shè)計編制。 1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺 PLC，在美國通用汽 車自動裝配線上試用， 獲得了成功。到 1971年，已經(jīng) 成功地應(yīng)用于食品、飲料、冶金、造紙等工業(yè)。1971 年，日本從美國引進了這項新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺 PLC。我國從 1974 年開始研制。 PLC 的基本 結(jié)構(gòu)PLC 實質(zhì)是一種 專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計算機從結(jié)構(gòu)上分，PLC 分為固定式和 組合式（模 塊式）兩種。模 塊式 PLC 包括 CPU 模塊、I/O 模塊、內(nèi)存、電 源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 CPU 中央處理單元 CPU 是 PLC 的控制中樞，它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存 儲 器 I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法錯誤。為了進一步提高 PLC 的可靠 性近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)，這樣即使某個 CPU 出現(xiàn)故障整個系統(tǒng)仍能正常運行。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令， 經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的 組成單元。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解 釋指令及執(zhí)行指令。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度、 I/O 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制 規(guī)模。 PLC 常用的存 儲器類型 RAM Random Assess Memory，這是一種讀/ 寫存儲器隨機存中央處理單元（CPU）編程器輸出電路輸入電路系統(tǒng)程序存儲器 系統(tǒng)程序存儲器 電源圖 21 PLC基本結(jié)構(gòu)圖 儲器 ，其存取速度最快，由 鋰電池支持。EEPROMElectrical Erasable Programmable Read OnlyMemory，這是一種電可擦除的只讀存儲器，使用編程器就能很容易地對其所存儲的內(nèi)容進行修改。 PLC 的電源在整個系 統(tǒng)中起著十分重要的作用。PLC 與電路回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的，I/O 模塊集成了 PLC 的I/O 電路，其輸 入暫存器反應(yīng)輸入信號狀態(tài)， 輸出點反 應(yīng)輸出鎖存器狀態(tài)。I/O 分為開關(guān)量 輸入（DI ），開關(guān)量輸出（DO）,模擬量輸入（AI ），模 擬量輸出（AO）等模塊。小編程 PLC 一般有手持型 編程器，一般由 計 算機（運行編程軟件）充當編程器，也就是我們所說的上位機。 的通信 聯(lián)網(wǎng)依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效的收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。 PLC 具有通信 聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC 與 PLC 之間 、PLC 與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一整體實現(xiàn)分散集中控制。當然，PLC 之 間的通訊網(wǎng) 絡(luò)是各廠家專用的，PLC 與計算機之間的通訊，一些廠家采用工業(yè)標準總線，并向標準通 訊協(xié)議靠攏， 這將使不同機型的 PLC 之間、PLC 與計算機之間可以方便地進行通信與聯(lián)網(wǎng)。 編程器是 PLC 開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。(4）輸入 輸出設(shè)備：用于接收信號或輸出信號，一般有條碼讀入器、輸入模擬量的電位器、打印機等。它的工作 過程以循環(huán)掃描的方式進行，當 PLC 處于運行狀態(tài)時，其運行周期可以分為三個基本周期：在這個階段，PLC 逐步掃 描每個輸入端口，將所有輸入設(shè)備的當前狀態(tài)保存到相應(yīng)的存儲區(qū)，把 專用于存儲輸入 設(shè)備狀態(tài)的存儲區(qū)稱為輸入映像寄存器。CPU 從 0000 地址的第一條指令開始，依次逐條 執(zhí)行各指令，直到 執(zhí)行到最后一條指令。 CPU按程序給定的要求進行邏輯運算和算術(shù)運算，運算結(jié)果存入相應(yīng)的元件映像寄存器，把將要向外輸出的信號存入輸出映像寄存器，并由輸出鎖存器保存。CPU 將輸出映像寄存器的狀態(tài)經(jīng)輸出鎖存器和 PLC 的輸出端子， 傳送到外部去驅(qū)動接觸器、電磁閥和指示燈等 負載。這種 輸出工作方式稱為集中輸出方式。PLC 采用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障 時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC 已被廣大用戶公認為最可靠的工業(yè)設(shè)備之一。，使用方便； 梯形圖語言是 PLC 最重要也是最普及的一種語言，其電路符號與表達方式與繼電器原理圖相似，讀者可很快掌握梯形圖語言，并用來 編 制用戶程序。他不 僅能夠完成多數(shù)情況下的控制需求， 還能夠大量節(jié)省系統(tǒng)設(shè)計、安裝、 調(diào)試的時間和工作量。而由于 PLC 的體積小并且有些采用模塊化結(jié)構(gòu)，因而可以通 過更換整機或模塊迅速排除故障。一臺小型的 PLC，只相當于幾個繼電器的體積，控制系統(tǒng)所消耗的能量也大大降低。用戶程序所要實現(xiàn)的邏輯控制，需要的繼電器、中 間繼電器、定 時器、計數(shù)器等功能元件都由存儲單元來替代，因而數(shù)量非常大。另外 PLC 提供的軟元件觸電可以無限次使用，方便地實現(xiàn)復雜的控制功能。 PLC 控制系 統(tǒng)的 總結(jié)與展望近十年來，PLC 應(yīng)用越來越廣泛，其主要原因是：一方面由于微 處理器芯片的價格大幅度降低，使得 PLC 的成本降低；另一方面由于 PLC 的功能大大加強，它也能解決復 雜的計算和通信問題。目前，國內(nèi)外已 經(jīng)將PLC 應(yīng)用于鋼鐵 、石化、機械制造、汽車裝配、電