基于PLC的交通灯控制系统的设计与实现.docx
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基于PLC的交通灯控制系统的设计与实现.docx
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毕业设计说明书(论文)
作 者:
学号:
学院(系):
机械工程学院
专 业:
机械工程及其自动化
基于PLC的交通灯控制系统的设计与实
题 目:
现
—车流量检测智能交通系统控制
指导者:
评阅者:
毕业设计说明书(论文)中文摘要
随着城市机动车量的不断增加,自80年代后期,许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况。
所以,如何采用合适的控制方法,最大限度利用好城市高速道路,缓解交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。
传统的交通信号灯控制一般采用电子线路和继电器实现,结构复杂,可靠性低,故障率高,较难实现功能的变更。
而可编程控制器(PLC)以微处理器为核心,具有可靠性高,控制功能强,使用灵活方便等优点。
本文对所设计的以车流量为核心的智能交通控制系统的硬件结构,软件程序,功能特征进行了论述,并重点对运用地感线圈检测车流量的原理,安装方法和主控制程序的设计进行了详细的阐述。
关键词车流量地感线圈PLC智能交通
毕业设计说明书(论文)外文摘要
Title ThedesignandimplementationofatrafficlightcontrolsystembasedonPLC
Abstract
Withtheincreasingvolumeofmotorvehiclesinthecity,sincethelate1980s,manylargecitiessuchasBeijing,Shanghai,Nanjingandothertrafficoverloadoperation.So,howappropriatecontrolmethod,agoodcitytomaximizetheuseofhigh-speedroads,easetrafficcongestion,hasincreasinglybecomethemainproblemtobesolvedintransportationmanagementandurbanplanningdepartments.Traditionaltrafficsignalcontrolgeneralelectroniccircuitsandrelays,thecomplexstructure,lowreliability,highfailurerate,ismoredifficulttoachievefunctionalchanges.Programmablelogiccontroller(PLC)microprocessorcore,withhighreliability,strongcontrolfunction,usingtheflexibilityadvantages.
Thispaperdiscussedthedesignoftrafficflowatthecoreoftheintelligenttrafficcontrolsystemhardwarestructure,softwareprograms,functionalcharacteristics,withanemphasisontheuseofthetrafficvolumeofthesensecoildetectionprinciple,theinstallationmethodandthedesignofthemaincontrolprogramadetailedexposition。
Keywords Flowratevehicles Inductioncoil Intelligenttraffic PLC
本科毕业设计说明书(论文) 第Ⅰ页共Ⅰ页
目 录
1引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1
1.1交通灯的发展历史„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1
1.2交通灯限额现状„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
1.3交通灯的发展„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
1.4国内外的发展现状及待解决的问题„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
1.5课题研究的意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3
2可编程控制器(PLC)„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4
2.1PLC的概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4
2.2PLC的发展历史„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4
2.3PLC的基本结构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5
2.4PLC的工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6
2.5PLC的特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7
2.6PLC类型„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9
3地感线圈车辆检测器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10
3.1地感车辆检测器的工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10
3.2车辆检测器的系统组成„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10
3.3地感线圈的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 11
4交通灯控制系统的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 13
4.1控制系统的组成„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 13
4.2车流量检测器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 13
4.3数码管显示电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 15
4.4PLC控制设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 17
4.5I/O引脚分配及接口线路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 19
4.6PLC梯形图的编制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 23
5PLC程序的仿真„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 34
结束语„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 36
致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 37
参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 38
本科毕业设计说明书(论文)
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1引言
在经济迅猛发展的时代,城市车辆日益增多,堵车现象已成为全社会所关注的问题。
提高车辆通过路口的效率,减少车辆在路口的等待时间,是解决这一问题的有效途径。
当前,许多城市在十字路中使用的交通灯为固定时间转换的控制方式,可是这样的控制方式已不能满足繁忙的交通需求。
如今许多科研人员都是研究以智能交通灯来取代传统的模拟信号指挥灯,许多文献中也提出了一些智能方案,由于这些方案和措施或不够成熟,或方法复杂,或造价成本过高,或安装施工不方便,使得智能交通系统难以推广。
因此,研究和改进这些方案和措施,对推广和应用智能交通系统有重要的作用[1]。
智能交通系统成为如今研究的方向,处于便捷和效果的综合考虑,可以使用安装传感器和PLC的方案:
在离路口50米处安装地感线圈,通过地感线圈将车流量转化成电信号,并将这一信号转化成标准脉冲信号作为PLC的控制输入,通过PLC计数,将数据传入CPU中,由CPU自动调节红绿灯的变化。
[2]
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子控制装置,是一种较理想的控制器选择。
PLC采用可擦除存储器,在其内部进行计算,计时,逻辑运算,顺序运算等指令,并且通过数字化或模拟量的输出,控制各种类型的生产。
PLC具有输入输出简单,抗干扰能力强,编程简单,造价低等特点。
1.1交通灯的发展历史
19世纪初在英国中部的约克城红、绿装分别代表女性的已婚和未婚。
由于马车速度较快,在英国国会大厦面前经常发生马车撞人事件。
于是人们从约克城女性着装颜色得到启示,在1868年12月10日第一代信号灯就在伦敦议会大厦的广场上诞生了。
在交通灯的下面有一位交警随时变化交通灯的颜色。
后来在交通灯的红绿灯上面装上红绿玻璃罩使颜色更加醒目。
在交通灯使用了不久之后,交通灯发生爆炸,在交通灯下面控制的警察也为此断送了性命,直到1914年在美国的克利夫兰市才再次使用交通灯,不过这时候使用的便是比较先进的“电气信号灯”。
稍后又在纽约和芝加哥等城市相继重新出现了交通信号灯。
随着科技的不断进步,交通工具也日益增多,真正意义上的红,黄,绿三色交通灯于1918年诞生。
它是三色圆形的投影器,它被安
装在纽约五号街道的一个高塔上面,它的出现大大的改进了纽约的交通。
我国的胡汝鼎是黄色交通灯的发明者,他怀着“科学救国”的抱负到美国进行深造。
有一天他站在路口等待绿灯通行,当绿灯时,他准备通行,可是却有一辆汽车飞快的从他身边擦过,回到宿舍他发现到只有两个信号灯的弊端。
经过他的多方面考察,他认为在红绿灯中间加上一个黄色信号灯来提醒人们注意路口。
随后他对于加警示灯的建议得到了有关方面的肯定。
于是红、黄、绿三色信号灯在全世界的海、陆、空三面得到了空前的发展。
据民国史料记录,我国第一台交通信号灯出现在上海外滩的南京路路口。
1982年北京公安交管处在长达2年的努力下终于成功开发了我国首个岗伞式信号灯,继
而在研发人员的拼搏努力下于1983年陆续在天安门东、王府井大道、北京东路安装
使用。
1.2交通灯的现状
传统的十字路口交通灯,通常的做法是:
事先经过车流量的调查,运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。
然而,实际上车流量的变化往往是不确定的,有的路口在不同的时间段甚至可能产生很大的差异。
即使是经过长期运行,较为实用的方案,仍然会出现这样的情况:
绿灯方向几乎没什么车辆,而红灯方向却排长队进行等待通行。
这种多等少的情况,不仅使司机乘客怨声载道,而且对人力物力资源也是一种巨大的浪费。
这种流量变化偶然性是无法建立准确的模型的,统计的方法不能适应迅猛发展的交通现状[5]。
1.3交通灯的发展
城市交通系统是一个具有随机性,模糊性和不确定性的复杂系统,通过使用一个数学模型来反应实际路口交通状态时非常困难的[6]。
而采用基于车流量的检测的的交通控制系统,通过传感器的电信号传输到计算机中,计算机对其进行判断得出合理的结果,再通过PLC控制红绿灯的时间,通过相对智能化的交通指挥,能够有效减少路口延误时间和停车次数,更加精确地控制非线性的、随机性的路口车流量,极大的提高路口通行能力[7]。
智能交通系统是以传统的交通工具理论与实践为基础,以提高交通系统的可靠性、舒适性、安全性及运行效率为目的,运用电子技术、数据通讯传输技术、传感技术、系统工程技术等科学技术成果,对传统的交通工具、交通指挥系统、
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交通运行管理方法进行提高和完善。
从而使交通设施得到充分利用,提高交通运载能力和运行安
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- 基于 PLC 交通灯 控制系统 设计 实现