基于PLCS7-300十字路口交通灯控制系统设计;自动化

基于PLCS7-300十字路口交通灯控制系统设计自动化专业莫自明（069064403）指导教师：张绍德教授摘要：近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断的走向深入，同时带动着传统控制检测日新月异的更新。PLC具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制系统中。由于PLC具有对使用环境适应性强及其内部定时器资源十分丰富等特点，可对目前普遍使用的“渐进式”交通信号灯进行精确控制，特别是对多叉路口的控制可方便实现，因此，越来越多的将PLC应用于交通灯控制系统中。通过对系统的硬件和软件的设计，能控制交通灯的正常启动和停止。在不同的交通状况下通过对PLC软件的设计，使之改变成与交通相适应的控制方式。通过调节红绿灯的定时时间长度，最大限度的减少车辆滞留现象，较好的解决了车流量不均衡、不稳定的问题。此外，PLC本身还具有通讯联网功能，将同一条路上的信号灯组成一个局域网进行统一的调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在实时检测和自动控制的PLC应用系统中，PLC往往是作为一个核心部件来使用，仅PLC方面的知识是不够的，还应根据具体的硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合加以完善。本课题的设计，十分形象的显示出了PLC在交通灯系统中的应用。关键词：PLC；交通灯；设计；十字路口Abstract：Recentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,PLCapplicationsarecontinuallydeepening,whilethetraditionalcontroltestdrivetheupdate.ThePLChasmoreadvantagesassimplestructure,easyprogramming,highreliabilityandothers.UsesinPLCtostreet-trafficcontrollights’control,ismainlyconsideredthatithastousestheadaptabilityRecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,PLCapplicationsarecontinuallydeepening,whilethetraditionalcontroltestdrivetheupdate.ThePLChasmoreadvantagesassimplestructure,easyprogramming,highreliabilityandothers.Statistically,thedeviceofPLCprogrammableisthemostwidelyusedinindustrialofautomation.UsesinPLCtostreet-trafficcontroltoenvironmentstrongcharacteristic,simultaneouslyitsinternaltimerresourcesareveryrich,may“theevolutiontype”thesignallightcarryontheaccuracycontroltothemulti-roadfork’scontrol.Itcancontrolthestartingandstoppingbysystemhardwareandsoftware.Indifferenttrafficcondition,itcanchangethecontrollingwaybythesoftwareaccordingthetrafficstate.Accordingtochangethelengthoftrafficlightstoreducethephenomenonofthevehiclesstrandedinalargescale,solvesproblemsofnotequilibriumandunstabletrafficflowmagnitudewell.Inaddition,PLCcommunicationnetworkitselfalsohasthefunctionofthelightswillbecomposedofthesameunifieddispatchofalocalareanetworkmanagement,vehicletrafficcanreducethewaitingtimetorealizethescientificmanagementInreal-timedetectionandautomaticcontrolofthePLCapplicationsystems,PLCisoftenusedasacorecomponent,onlythePLCknowledgeisinadequateandshouldbeabasedonspecifichardwarearchitecture,andapplication-specificsoftwarefeaturesobjecttoperfectcombination.ThedesignofthisissueveryimageshowsPLCatthetrafficlightsystem.Keywords：PLC；traffic；design；crossroads一、绪论（一）交通信号的产生及课题背景自从有铁路以来，就出现了为沿着某段轨道行驶的列车显示是否安全的信号了。1858年，在英国伦敦主要街头安装了以煤气为光源的红、蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它的红绿灯有两个以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日煤气灯爆炸，使警察受伤随即就被取消。1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红黄绿三色圆形的投光器组成。安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安装在地下，车辆一旦接近红灯就变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下喇叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯：当行人踏上对压力很敏感的路面时，它就能觉察到有人要过马路。红外线光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力、减少交通事故有明显的效果。1968年，联合国《道路交通和道路信号协定》对各种信号灯的含义做了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非有另一种标志禁止某一种转向。左右转弯的车辆都必须让合法的正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已经十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。现代的交通信号常常由电脑来控制。电脑与道路底下的交通检测器相连接，监视交通流量并测算出改变灯光的最佳时间。（二）国内外交通灯控制系统的发展状况1．城市交通的现状据一项对美国主要城市交通状况的调查结果，在1982年至2000年期间，美国城市在上下班高峰期间的交通堵塞状况不断加剧，由于交通拥堵造成的时间和汽油的浪费而带来的经济损失每年高达680亿美元。一位在美国市区驾车上班者在2000年全年平均在路上遇到塞车的时间长达68小时。根据美国的经验，交通拥堵造成的负面影响中，交通事故、汽油过量和时间成本各占三成。以广州为例来讲，现在市区平均车速只有每小时12公里，而建设内环路的目的是使车速增加到每小时22.5公里。用这个目标速度代入欧美标准计算，广州因为交通堵塞所付出的经济代价总值：每年耗费1.5亿小时，减少生产总值117亿元。相当于该市生产总值的7%！117亿元的庞大数字提醒我们，如果我国的交通状况得不到根本改善，那么随着城市的不断发展，所付出的代价将更加巨大。我国大城市道路建设先天不足。在北美、澳大利亚等大城市，道路面积率高达35%--40%，而北京只有20%。缓解交通拥堵，加快道路建设是当务之急。据悉，在2010年，北京将投资500亿用于城市道路建设，到2015年，北京仅高速公路通车里程就达到600公里。但一味的发展城市道路，也会刺激私家车超常规的发展，两者发展的速度失衡，最终还是逃不出“拥堵—修路—再拥堵”的怪圈。据介绍，造成城市交通拥堵的原因有很多。中国各大城市的交通系统都存在着不同程度的问题，具有关资料显示：北京、上海、广州三大城市与伦敦、纽约、巴黎和东京相比，三个城市的公共交通出行比例都比国外的四大城市小，尤其是高峰时段的公共交通分担率更小。由于我国城市的公共交通系统普遍不发达，因此整体的城市交通效率不高。北京、上海和广州交通拥挤都很严重，但引起交通拥挤的原因完全不一样。北京和广州的机动车保有量过大，道路负荷大，是引起交通拥挤的根本原因；而上海的拥挤是因为交通量时空分布不均、机动车和非机动车混行严重等其它原因造成的。从我国目前各大城市的交通结构看普遍存在常规公共交通系统发展不足，快速轨道交通系统发展滞后、自行车和电动车分担率过高、小汽车发展势头强劲等的不协调发展。因此，要准确认识各种交通工具各自的使用条件和服务范围，充分发挥各种交通方式的优点，使其合理分工，才能发挥整个交通系统的效率。2．解决交通拥挤的途径城市交通矛盾的日益突出，已经开始影响到城市的发展。为了解决交通拥挤问题，专家提出了许多建议，如限制私家车的购买和通行，增加道路宽度，建设立交桥，发展城市轨道交通等等。这些措施和办法虽然短期内也能缓解交通压力，但从长远来看，城市的空间毕竟是有限的，这些办法除了需要大量的资金支持外，还要付出其它惨痛的代价。特别是北京、西安等这样历史悠久的古城，一味的扩展路面，不仅使古建筑和古遗迹遭到破坏，也破坏了城市独有的特征。那么解决城市行之有效的途径是什么呢？最行之有效的方法或许是大力发展城市路口的交通控制系统。PLC控制路口交通控制系统是将先进的计算机技术、网络技术和可编程技术等综合运用于整个交通运输，从而实现交通运输方式和交通管理方式的现代化。PLC的发展已经有30多年的历史，然而用于交通系统控制只有不到20年的历史。PLC控制交通管理体系是目前发达国家普遍采用的交通控制方式，这种方式是在发达的计算机通信和网络基础上，对所辖区的交通流量进行实时的控制，使有限的交通网络功能得到充分合理的利用，极大的发挥城市的载体功能。在与发达国家机动车人均拥有量差距还很大的情况下，我国一些特大城市的交通拥堵已经排在世界前茅，一些特大城市的交通污染也已经排在世界前茅。1998年全国交通事故死亡7.6万人，占全世界交通死亡人数的1/6，死亡率世界第一。美国有两亿多量机动车，1998年交通事故死亡的人数却不到4万人。为了解决这一系列的问题，一方面要增加交通设施的投入，加快交通供给的建设，更重要的是充分合理科学的使用现有的道路交通设施，发挥它的最大作用。要达到这个目的，采用PLC控制是根本措施之一。随着经济的发展和社会的进步，敏捷、高效的交通控制系统已成为我国社会经济发展的有利保障，为实现与经济高速发展相适应的交通控制体系，我国政府已将智能交通控制系统列为未来发展的一个重要发展方向。3．国内外交通灯控制系统的发展情况目前国内外对智能交通系统的理解不尽相同，但不论从哪一种角度出发，有一点是共同的:智能交通系统是用各种高新技术，特别是电子信息技术提高交通效率，增加交通安全性和改善环境的技术经济系统。日本、欧洲等众多国家和地区在智能交通系统方面都取得了相当大的进展，对当地交通运输效率的提高起了关键性的作用从各国的发展来看，智能交通系统实质上就是利用高新技术对传