plc的交通信号灯控制系统设计trafficlightcontrolsystemdesignbasedonplc(附件)
可编程控制器在工业自动化中的地位极其重要,广泛的应用于各个行业。随着科技的发展,可编程控制器的功能日益完善,加上小型化、价格低、可靠性高,在现代化工业中的作用更加突出。交通信号灯的出现,使道路交通得以有效控制,对于疏通交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故方面有明显的效果。为了解决交叉十字路口的交通拥挤状况,实现交通管理的先进化、科学化,本文提出了一种基于PLC和车流量检测系统的十字路口交通灯实时控制方案。并且本设计系统地介绍了交通灯控制系统的组成以及设计方案,同时进行了程序的设计以及调试工作。通过车流量检测系统实现了对交叉十字路口车流量的智能检测,并根据车流量的变化,实时地对红绿灯时间进行合理调配,避免出现十字路口的交通拥堵情况,提高十字路口的通行能力。同时使用二位数码管对信号灯的时间进行倒计时显示。关键词实时控制;PLC;车流量;数码管
目录
第一章 绪论 1
1.1 交通信号灯的作用 2
1.2 国内外智能交通灯的发展现状 2
1.3 课题研究的意义 4
第二章 系统的硬件构成 6
2.1 可编程控制器 6
2.1.1 PLC的概述 6
2.1.2 PLC的组成结构及功能 6
2.1.3 PLC的工作原理 9
2.2 光电传感器 10
2.3 数码管的结构和工作原理 11
第三章 系统的方案设计 12
3.1 车流量检测器 12
3.1.1 车流量检测器的选择 12
3.1.2 光电传感器的铺设 14
3.2 系统的控制要求 15
3.3 数码管显示电路 15
3.4 本章小结 16
第四章 程序设计 17
4.1 程序设计的流程图 17
4.2 I/O地址分配和PLC型号的选择 18
4.3 主程序设计 20
4.4 运行与调试 27
4.5 本章小结 28
第五章 上位机监控 29
5.1 定义外设I/O 连接 29
5.2 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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第一章 绪论 1
1.1 交通信号灯的作用 2
1.2 国内外智能交通灯的发展现状 2
1.3 课题研究的意义 4
第二章 系统的硬件构成 6
2.1 可编程控制器 6
2.1.1 PLC的概述 6
2.1.2 PLC的组成结构及功能 6
2.1.3 PLC的工作原理 9
2.2 光电传感器 10
2.3 数码管的结构和工作原理 11
第三章 系统的方案设计 12
3.1 车流量检测器 12
3.1.1 车流量检测器的选择 12
3.1.2 光电传感器的铺设 14
3.2 系统的控制要求 15
3.3 数码管显示电路 15
3.4 本章小结 16
第四章 程序设计 17
4.1 程序设计的流程图 17
4.2 I/O地址分配和PLC型号的选择 18
4.3 主程序设计 20
4.4 运行与调试 27
4.5 本章小结 28
第五章 上位机监控 29
5.1 定义外设I/O 连接 29
5.2 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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定义数据库点及数据连接 30
5.3组态监控画面 33
5.4监控的效果展示 35
5.5 本章小结 36
结束语 37
致谢 39
参考文献 40
附录 42
第一章 绪论
随着生活节奏的加快,城市化进程的发展,机动车的数量尤其是私家车的数量在快速增长,截至到2016年为止,我国所使用的机动车数量已经达到两亿之多,其中汽车部分占总量的百分之七十。这样快速增长的机动车的数量对大城市(尤其是北上广深)的交通运行能力提出了重大挑战,中小城市也不例外。
中小城市由于城市的规模、规划等方面不如大城市,暂时做不到像大城市一样通过加建道路的基础设施来缓解交通压力,而大城市目前的城市道路建设也已到达一个界限值,社会对交通的需求已经远远超过了道路本身的承受能力。交通的拥堵问题日益严重,尤其是在上下班的高峰期,道路的通行能力,交通信号灯的疏通能力严重不足,经常在交叉路口出现如图11所示的严重的拥堵状况。
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图11 十字交叉路口的拥堵情形
然而在建设信号灯控制系统时,大部分城市只是简单的增加信号灯的分布密度,而没有根据车流量的变化来实时的调控交通通行的时间,导致出现大批排队长龙等待前进的现象。这样的方式无法提高道路的通行效率,无法减轻道路的拥堵程度[1]。因此需要引进智能交通控制系统,采用一种新的控制方式来解决当前多数城市交通存在的问题[2]。
智能交通系统(ITS)是未来路面交通发展的重大方向,主要是将先进的物联网、大数据、云运算、人工智能、传感器、数据通信、电子控制、运筹学、自动控制技术等高效集中运用在交通方面,从而形成一种信息化的、人性化的、社会化的交通运输综合管理的控制系统[3]。智能交通系统能够让最基础的公共交通设施展现出最大的用途。随着着信息化技术的不停延伸,智能交通系统已经实现了收费不再需要停车以及交通指示灯的智能控制等等功能 [4]。
1.1 交通信号灯的作用
交通信号灯的使用距离今天已经有100多年的历史了,由开始时的人工控制到自动控制,由单个指示灯到多个指示灯的转变,由单点控制到整条路面的控制。第一个运行的红绿灯是人为控制灯的亮暗状态的,被安装在当时美国纽约第五大街的一座高塔上,改善了那个年代的交通无序问题[5]。信号灯在设置之初只有红绿两种颜色,之后考虑到开车的人都不愿看到红灯,看到红灯会很失望,于是进行改良增加了一个黄灯,作为红灯的缓冲,从现代社会的交通情况来看,黄灯的设置也大大降低了交通路口的事故发生频率。很多年后,美国人发明了电开关控制的红绿灯,奠定了现在交通信号灯的基础,是现代交通信号灯的雏形。在中国,最早使用红绿灯的城市是上海。20世纪初在上海的公共租界道路的十字路口开始使用机械装置来指挥交通,几个月后就又安装了颜色信号灯的控制装置。
相信大家都不是很清楚为什么交通信号灯会是红黄绿这三种颜色来标记,因为这三种颜色对人眼来说容易识别。人类眼睛中的视网膜对黄蓝红绿这四种颜色的光最为敏感,而且红色通常代表危险,黄色代表警告,绿色代表着安全。此外由于红光的穿透性在所有颜色中是最强的,即使是在大雾的恶劣天气下也不会受到影响,能见度很低时,也能够被人们看见,一定程度上降低了事故发生的概率[6]。
1.2 国内外智能交通灯的发展现状
原先的十字路口的交通信号灯惯常的做法是:提前对车流量的大小进行一个检测调查,统计出车流量的数据结果,然后根据这个数据来对信号灯的通行时间进行设置,这种系统基本上在短时间内是不会再被改变的。然而车流量是在不断变化的,每个时段基本上都不尽相同,所以现在就经常会出现一个画面:绿灯方向的车道几乎没有多少车辆经过,而红灯的方向却是排队长龙[7]。这种情况不仅使司机乘客牢骚满腹,还会对社会资源造成不必要的浪费,对交通系统缺乏智能化的控制。传统的控制方式存在的主要问题是这种车流的数量变化是偶然性的,是没有规律可循的,很难建立相关的模型,因此之前所使用的统计方法已经不能适应现在复杂的交通现状,需要采用全新的智能化的控制方式。
国内近两年提出了一种革命性的想法,即SMART智能信号技术,通俗来说就是在系统的主干道上进行交通信号监控系统的建设。它的主要思想是通过采集路面上的车辆数据,并传输到系统的网络中心从而形成对路面交通状况的实时分析,进而给信号灯实行智能化的时间分配。在城市交叉路口及相互关联的干道上设置车辆信息智能监控系统,不间断地把车辆信息传输给系统的控制中心,让系统根据等待车辆的数量来决定增加或减少红绿灯的分配时间。比如在某个时段内,系统检测到东西方向的车道上车流量较小,则为了让车流量大的方向上的车辆尽快通过,就设置当南北方向上的车流达到一定数量或者是等待时间达到某个预定值时,才选择让这个方向的车辆通过。这样可以有效地避免出现绿灯方向很少的车辆通行,而另一方向车辆排长队空等的画面。2015年我国在智能交通系统上的市场规模将达到120多亿,各地的政府对智能交通的建设也很是重视,部分城市的智能化管理也已达到不错的层次,例如ETC收费、停车场资源的引导、道路信息的发布等等服务已经基本实现大半。
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