基于PLC的交通燈設(shè)計(jì),基于,plc,交通燈,設(shè)計(jì)
江蘇城市職業(yè)學(xué)院
畢 業(yè) 論 文
課題名稱 基于PLC的交通燈設(shè)計(jì)
姓 名 張海龍
學(xué) 號 110503350605
專 業(yè) 機(jī)電一體化
班 級 11機(jī)電
指導(dǎo)老師 何振俊
2014年 3 月
目 錄
第一章 緒 論
1.1 交通信號燈的目的與意義------------------------------4
1.1.1 研究交通信號燈的目的----------------------------4
1.1.2 研究意義----------------------------------------4
1.2 PLC發(fā)展的現(xiàn)狀---------------------------------------5
1.3 PLC的特點(diǎn)-------------------------------------------5
第二章 PLC的結(jié)構(gòu)及原理
2.1 PLC編程簡介-----------------------------------------5
2.2 PLC調(diào)試步驟-----------------------------------------10
第三章 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)---------------------------------------11
3.2 十字路口交通燈布置圖---------------------------------12
3.3 系統(tǒng)的控制要求---------------------------------------12
第四章 系統(tǒng)器件選型和資源配置
4.1 系統(tǒng)器件的選型---------------------------------------13
4.1.1 PLC的選型---------------------------------------13
4.1.2 車流量檢測系統(tǒng)的選用-----------------------------14
4.1.3 數(shù)字比較器的選用---------------------------------14
4.2 I/O地址分配-----------------------------------------15
4.3 交通燈系統(tǒng)的接線形式---------------------------------17
第五章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
5.1系統(tǒng)的程序思想---------------------------------------18
5.2 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)---------------------------------------19
5.3 系統(tǒng)程序分析-----------------------------------------26
總結(jié)-------------------------------------------------------28
參考文獻(xiàn)---------------------------------------------------29
致謝-------------------------------------------------------30
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摘 要
面對日益復(fù)雜的交通網(wǎng)絡(luò)，為了解決十字路口的交通擁堵，交通事故頻繁發(fā)生的狀況，本文提出了一種更精準(zhǔn)的控制交通燈的方案即基于PLC控制十字路口交通燈的實(shí)時(shí)控制方案。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)地介紹了交通燈控制系統(tǒng)的組成和設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)。自從交通燈誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)，設(shè)計(jì)方法也開始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。尤其是近幾年來，隨著電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子電路分析和設(shè)計(jì)方法有了很大的改進(jìn)，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化也已經(jīng)成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中不可缺少的工具和手段，而現(xiàn)今PLC技術(shù)飛快發(fā)展，應(yīng)用越來越廣，在工業(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價(jià)格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。同時(shí)交通控制更是趨向智能化方向發(fā)展，LED交通信號燈在持續(xù)發(fā)光、雨淋、灰塵等惡劣的氣候條件下，仍然能保持較好的工作性能，而且價(jià)格更低廉。隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)擴(kuò)展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。例如可編程序控制器、基于PC 總線的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、集散控制系統(tǒng)（DCS）和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）等。
關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)控制；PLC；交通燈；
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第一章 緒 論
1.1 研究交通信號燈的目的與意義
1.1.1 研究交通信號燈的目的
為了解決和改善交通事故的頻繁發(fā)生和交通擁堵問題，在本設(shè)計(jì)中，采用了調(diào)節(jié)交通信號燈的紅綠燈時(shí)間來改善交通通行率和使用PLC(可編程序控制器)提高交通信號燈的時(shí)間準(zhǔn)確性來減少交叉路口的交通事故的發(fā)生。
過去的交通信號燈是由人工控制的，現(xiàn)在發(fā)展到自動(dòng)控制，并由各個(gè)路口的各自為班發(fā)展到一條線或一個(gè)區(qū)域的聯(lián)動(dòng)，這樣，車輛經(jīng)過的路口都可能會(huì)一路綠燈，大大提高了道路的交通效率并且交通燈的時(shí)間準(zhǔn)確性能較好能更好的避免交通事故的發(fā)生。交通信號燈采用紅、黃、綠三種顏色，又叫紅綠燈。紅燈表示停止或禁止通行，綠燈表示通行，黃燈表示馬上要出現(xiàn)紅燈。車輛不能越過停車線，如果車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)，可以進(jìn)入交叉路口。
1.1.2 研究意義
在十字路口設(shè)置交通燈可以對交通進(jìn)行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強(qiáng)有力的保障。但是隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。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。
傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流量的調(diào)查，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法將兩個(gè)方向紅綠燈的延時(shí)預(yù)先設(shè)置好。然而，實(shí)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(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運(yùn)行、較適用的方案，仍然會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊(duì)等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計(jì)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(shí)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。
目前，大部分城市中十字路口交通燈的控制普遍仍采用固定轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔的控制方法。由于十字路口不同時(shí)刻車輛的流量是復(fù)雜的、隨機(jī)的和不確定的，采用固定時(shí)間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時(shí)間的浪費(fèi)，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影
響了道路的暢通。為此，采用不依賴數(shù)學(xué)模型的根據(jù)車流量控制的方法設(shè)計(jì)交通燈控制器，能較好地解決這個(gè)問題。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空
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中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為保證交通控制的可靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC是必要的。
隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來越高，原有的交通燈裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動(dòng)化的需要?？删幊炭刂破鹘煌艨刂葡到y(tǒng)集成自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置靈活、組態(tài)方便。
1.2 PLC發(fā)展的現(xiàn)狀
可編程控制器(Programmable Logical Controller)簡稱PC或PLC，是60年代末發(fā)明的工業(yè)控制器件，是美國數(shù)字公司(DEC )為美國通用公司(GM)研制開發(fā)并成功應(yīng)用于汽車生產(chǎn)線上，可編程控制器自此誕生。PLC早期主要應(yīng)用于工業(yè)控制，但隨著技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC軟硬件水平與規(guī)模也發(fā)生了質(zhì)與量的變化，其控制技術(shù)也朝著智能化方向不斷發(fā)展，同時(shí)推動(dòng)了先進(jìn)制造技術(shù)的相應(yīng)發(fā)展?，F(xiàn)代PLC已經(jīng)成為真正的工業(yè)控制設(shè)備
1.3 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用
一、系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易。
二、使用方便，編程簡單。
三、能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)。
第二章 PLC的結(jié)構(gòu)及原理
2.1 PLC編程簡介
1、PLC的基本概念
早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC。PLC自1969年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國、日本、德國的可編程序控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強(qiáng)大。
2、PLC的基本結(jié)構(gòu)
PLC 實(shí)質(zhì)上是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。
PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示：
圖2-1 PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖
3、PLC的工作原理
一. 掃描技術(shù)
當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。
（一） 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
(二） 用戶程序執(zhí)行階段
在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。
即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。
（三） 輸出刷新階段
當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。
4、PLC內(nèi)部運(yùn)作方式
雖然PLC所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計(jì)時(shí)器與計(jì)數(shù)器等名稱，但PLC內(nèi)部并非實(shí)體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機(jī)械裝置做實(shí)體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實(shí)際上PLC執(zhí)行階梯圖程式的運(yùn)作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入CPU 中并最后執(zhí)行控制運(yùn)作。在整個(gè)的掃描過程包括三大步驟，“輸入狀態(tài)檢查”、“程式執(zhí)行”、“輸出狀態(tài)更新”說明如下：
步驟一“輸入狀態(tài)檢查”：PLC首先檢查輸入端元件所連接之各點(diǎn)開關(guān)或傳感器狀態(tài)（1 或0 代表開或關(guān)），并將其狀態(tài)寫入內(nèi)存中對應(yīng)之位置Xn。
步驟二“程式執(zhí)行”：將階梯圖程式逐行取入CPU 中運(yùn)算，若程式執(zhí)行中需要輸入接點(diǎn)狀態(tài)，CPU直接自內(nèi)存中查詢?nèi)〕?。輸出線圈之運(yùn)算結(jié)果則存入內(nèi)存中對應(yīng)之位置，暫不反應(yīng)至輸出端Yn。
步驟三“輸出狀態(tài)更新”：將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至PLC輸出部接點(diǎn)，并且重回步驟一。
此三步驟稱為PLC之掃描周期，而完成所需的時(shí)間稱為PLC 之反應(yīng)時(shí)間，PLC 輸入訊號之時(shí)間若小于此反應(yīng)時(shí)間，則有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會(huì)被更新一次，因此稱此種運(yùn)作方式為輸出輸入端“程式結(jié)束再生”。
5.PLC掃描周期（T）
掃描周期T=（輸入—點(diǎn)時(shí)間*輸入端子數(shù)）+（指令執(zhí)行速度*指令的條數(shù)）+（輸出一點(diǎn)的時(shí)間*輸出端子數(shù)）+故障診斷時(shí)間+通訊時(shí)間
從上式可看出，掃描周期已經(jīng)決定了：
1.CPU執(zhí)行執(zhí)行的速度
2.執(zhí)行每條指令所占用的時(shí)間
3.程序中指令條數(shù)的多少
指令執(zhí)行所需的時(shí)間和用戶程序的長短、指令的種類和CPU執(zhí)行速度是有很大關(guān)系，一般來說，一個(gè)掃描的過程中，故障診斷時(shí)間，通信時(shí)間，輸入采樣和輸出刷新所占的時(shí)間較少，執(zhí)行的時(shí)間是占了絕大部分。PLC的掃描工作過程圖如圖2-2所示：
圖2-2 PLC的掃描工作過程圖
6、PLC的特點(diǎn)
PLC具有以下鮮明的特點(diǎn)。
（1） 功能完善，組合靈活，擴(kuò)展方便，實(shí)用性強(qiáng)。現(xiàn)代PLC所具有的功能及其各種擴(kuò)展單元、智能單元和特殊功能模塊，可以方便、靈活地組成不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。以開關(guān)量控制為其特長；也能進(jìn)行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動(dòng)化。[2]
（2） 使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計(jì)算機(jī)知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。 PLC的運(yùn)用能夠做到在線修改程序，改變控制的方案而無需拆開機(jī)器設(shè)備。它能在不同環(huán)境下運(yùn)行，可靠性十分強(qiáng)悍。
（3）安裝簡單，容易維修。PLC可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行，只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，寫入程序即可運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。PLC還有強(qiáng)大的自檢功能，這為它的維修提供了方便。
（4）抗干擾能力和可靠性能力都強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。隔離和濾波，是抗干擾的兩大主要措施。對PLC的內(nèi)部電源還采取了屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施，以減少外界干擾，保證供電質(zhì)量。另外使輸入/輸出接口電路的電源彼此獨(dú)立，以免電源之間的干擾。正確的選擇接地地點(diǎn)和完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。為適應(yīng)工作現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，還采用密封、防塵、抗震的外殼封裝結(jié)構(gòu)。通過以上措施，保證了PLC
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能在惡劣環(huán)境中可靠工作，使平均故障間隔時(shí)間長，故障修復(fù)時(shí)間短。
（5）環(huán)境要求低。PLC的技術(shù)條件能在一般高溫、振動(dòng)、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境下工作，能在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下可靠工作。這是PLC產(chǎn)品的市場生存價(jià)值。
（6）易學(xué)易用。PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。PLC編程大多采用類似繼電器控制電路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識，因此，很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。
2.2 PLC調(diào)試步驟
檢查路線、確認(rèn)地址
這一步需要比較細(xì)心逐點(diǎn)進(jìn)行，要保證路線、地址正確無誤。否則會(huì)影響后面的調(diào)試?？刹粠щ姾藢?，那就是查線，較麻煩。也可帶電查，加上信號后，看電控系統(tǒng)的動(dòng)作情況是否符合設(shè)計(jì)的目的。
2. 檢查與測試指示燈
控制面板上如有指示燈，應(yīng)先對應(yīng)指示燈的顯示進(jìn)行檢查。一方面，查看燈壞了沒有，另一方面檢查邏輯關(guān)系是否正確。指示燈是反映系統(tǒng)工作的一面鏡子，先調(diào)好它，將對進(jìn)一步調(diào)試提供方便。
3. 檢查手動(dòng)動(dòng)作及手動(dòng)控制邏輯關(guān)系
完成了以上調(diào)試，繼而可進(jìn)行手動(dòng)動(dòng)作及手動(dòng)控制邏輯關(guān)系調(diào)試。要查看各個(gè)手動(dòng)控制的輸出點(diǎn)，是否有相應(yīng)的輸出以及與輸出對應(yīng)的動(dòng)作，然后再看，各個(gè)手動(dòng)控制是否能夠?qū)崿F(xiàn)。如有問題，立即解決。
4. 半自動(dòng)工作
如系統(tǒng)可自動(dòng)工作，那先調(diào)半自動(dòng)工作能否實(shí)現(xiàn)。調(diào)試時(shí)可一步步推進(jìn)。直至完成整個(gè)控制周期。哪個(gè)步驟或環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就著手解決哪個(gè)步驟或環(huán)節(jié)的問題。
5. 自動(dòng)工作
在完成半自動(dòng)調(diào)試后，可進(jìn)一步調(diào)試自動(dòng)工作。要多觀察幾個(gè)工作循環(huán)，以確保系統(tǒng)能正確無誤地連續(xù)工作。
6. 模擬量調(diào)試、參數(shù)確定
以上調(diào)試的都是邏輯控制的項(xiàng)目。這是系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，首先要調(diào)通的。這些調(diào)試基本完成后，可著手調(diào)試模擬量、脈沖量控制。最主要的是選定合適控制參數(shù)。一般講，這個(gè)過程是比較長的。要耐心調(diào)，參數(shù)也要作多種選擇，再從中選出最優(yōu)者。有的PLC，它的PID參數(shù)可通過自整定獲得。但這個(gè)自整定過程，也是需要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間才能完成的。
第三章 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)
目前的智能交通燈控制系統(tǒng)有以紅外感應(yīng)車流量的、有按預(yù)定時(shí)間段改變通行時(shí)間的，有以電視監(jiān)控信息來干預(yù)的等多種方法與手段，各有特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)是一個(gè)以車流量為核心的智能交通燈自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過使用一種車流量檢測系統(tǒng)檢測車量，實(shí)現(xiàn)了十字路口交通燈的智能控制。
該車流量檢測系統(tǒng)利用圖像處理與識別技術(shù)，通過視頻信號檢測道路交通流量。具體地講是利用攝像頭作為視頻探頭，由圖像處理設(shè)備將視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，計(jì)算機(jī)對數(shù)字圖像進(jìn)行處理，識別車輛，當(dāng)車輛通過“虛擬線圈”時(shí)統(tǒng)計(jì)車流量及相關(guān)車輛信息，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，也可存?chǔ)在硬盤上。
根據(jù)車流量檢測系統(tǒng)測出的車流量，利用數(shù)值比較器進(jìn)行比較，將南北和東西兩個(gè)方向車流量的比較結(jié)果送入PLC進(jìn)行控制，從而調(diào)節(jié)兩個(gè)方向紅綠燈時(shí)間的長短。
3.2 十字路口交通燈布置圖
根據(jù)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)可分析得出，本系統(tǒng)需要合理配置車流量線圈檢測系統(tǒng)、數(shù)值比較器、PLC和紅綠燈。其布置圖如下圖所示：
圖3-1 十字路口布置圖
3.3 系統(tǒng)的控制要求
如果十字路口實(shí)行交通燈智能控制系統(tǒng)，則相當(dāng)于一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的交警對各方向的車輛進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)車流量的不同分配以不同的綠燈時(shí)間，從而進(jìn)行合理的調(diào)配，防止車輛的堵塞，較好地解決了上述問題，這是代替模擬控制的有效辦法。智能交通燈控制系統(tǒng)由車流量檢測系統(tǒng)、數(shù)字比較器、控制器PLC、紅黃綠交通信號燈、輸入輸出接口電路和電源等組成。其實(shí)現(xiàn)的控制流程圖如下所示：
圖3-2 控制流程圖
交通燈控制系統(tǒng)的控制要求如下：
1 信號燈受一個(gè)起動(dòng)開關(guān)控制，當(dāng)起動(dòng)開關(guān)接通時(shí)，檢測系統(tǒng)檢測到的信號經(jīng)數(shù)值比較器，將結(jié)果送給PLC。系統(tǒng)開始工作，且先南北綠燈亮，東西紅燈亮。當(dāng)起動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，所有信號燈都熄滅。
2 南北綠燈亮維持一段時(shí)間后南北黃燈閃爍，同時(shí)東西紅燈亮相同時(shí)間后紅燈閃爍。
3 南北黃燈閃爍5秒。南北紅燈亮一段時(shí)間，同時(shí)東西紅燈閃爍5秒，東西綠燈亮與南北方向相同時(shí)間。
4南北紅燈亮維持一段時(shí)間后南北紅燈閃爍5秒，熄滅。同時(shí)東西綠燈維持相同時(shí)間后，東西黃燈閃爍5秒，熄滅。
5 周而復(fù)始。
第四章 系統(tǒng)器件選型和資源配置
4.1 系統(tǒng)器件的選型
4.1.1 PLC的選型
從上面的分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn)4個(gè)，開關(guān)量輸出點(diǎn)6個(gè)，參照西門子S7-200系列特性，選用主機(jī)為CPU226。其外形圖如下：
圖4-1 CPU226DC/DC/DC的端子連接
1M、2M為輸入端子的公共端。1L、2L為輸出公共端。CPU226 24V DC電源 ，24V DC輸入，24V DC輸出。100～230V AC電源，24V DC輸入繼電器輸出。
4.1.2 車流量檢測系統(tǒng)的選用
目前市場上有多種車流量檢測系統(tǒng)，比如視頻智能車輛計(jì)數(shù)系統(tǒng)、壓力檢測器、水平傳感器、雷達(dá)檢測或微波檢測等。本系統(tǒng)使用視頻智能車輛計(jì)數(shù)系統(tǒng)，系統(tǒng)的功能特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)如下：
1.智能化車輛統(tǒng)計(jì)信息提取及管理基于智能視頻圖像處理，可以準(zhǔn)確智能計(jì)算停車車輛數(shù)目。該系統(tǒng)無需人工干預(yù)，完全智能化，24小時(shí)不間斷的實(shí)時(shí)停車場信息提取及處理。
2.高效準(zhǔn)確穩(wěn)定的系統(tǒng)性能
產(chǎn)品應(yīng)用安全可靠，低功耗，使用壽命長。
高準(zhǔn)確率：白天的檢測準(zhǔn)確率可以達(dá)到99％以上，晚上的檢測準(zhǔn)確率可以達(dá)到98％。
3.靈活的應(yīng)用功能可以應(yīng)用于一切十字路口的智能車輛計(jì)數(shù)。該產(chǎn)品安裝簡易方便， 不對現(xiàn)場產(chǎn)生任何破壞及影響。
4.1.3 數(shù)字比較器的選用
數(shù)值比較器是用于數(shù)字信號的比較，例如：在數(shù)據(jù)A和B比較中，
如果A>B，則輸出A大于B的結(jié)果信號Y0(A>B)=1，Y1(A
B)=0，Y1(AB)=0，Y1(A
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