基于PLC的智能交通灯控制系统设计

目录摘要.....................................................................1关键词...................................................................1Abstract..................................................................1Keywords................................................................1引言.....................................................................21交通灯概述.............................................................31.1课题背景..............................................................31.2研究目的和意义........................................................31.3本文的主要工作........................................................42可编程程序控制器（PLC）................................................52.1PLC概述..............................................................52.1.1PLC的发展历程......................................................52.1.2PLC的发展趋势......................................................62.1.3PLC的应用..........................................................72.2PLC的硬件结构........................................................72.3PLC的工作原理........................................................82.4本章小结..............................................................93带人行横道过马路请求的交通灯控制系统设计..............................103.1交通灯控制设计方案分析...............................................103.2交通灯控制系统的工作方式.............................................103.2.1带人行横道过马路请求的工作方式.....................................113.2.2带流量检测的十字路口设计...........................................123.3车流量检测设计.......................................................133.4硬件设计............................................................143.4.1PLC的选型.........................................................143.4.2PLC的地址分配.....................................................143.4.3PLC的外部接线.....................................................153.5系统程序设计........................................................153.5.1系统的梯形图.......................................................153.5.2系统程序分析.......................................................193.6本章小结............................................................194系统检测与调试........................................................204.1检测与调试...........................................................204.2本章小结.............................................................21参考文献................................................................22致谢....................................................................23菏泽学院本科生毕业设计（论文）１基于PLC的智能交通灯控制系统设计自动化专业学生张清路指导教师王秀摘要：自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进。设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。在一些特殊的十字路口，如果利用普通十字路口的交通灯控制方式，会出现以下情况：一个方向上绿灯但是没有车要经过，同时另一个方向上是红灯却有车要经过。这样就降低了道路使用率，浪费很多时间，因此对待特殊的十字路口要采取特殊的控制方式。选择西门子可编程控制器S7-200为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图进行编程，实现了特殊十字路口交通灯控制系统的自动化。关键词：PLC；交通控制；自动化DesignofIntelligentTrafficLightControlSystembaseingonPLCStudentmajoringinAutomationZhangQingluTutorWangxiuAbstract：Sincetheinceptionoftrafficlights,theirinternalcircuitcontrolsystemisconstantlybeingimproved.Anddesignbecomesvarioussothatthetrafficlightsaremoreintelligent.Insomespecialcrossroads,iftheordinarytrafficlightscontrolmethodisused,thefollowingsituationwilloccur:whenthereisnovehiclepassinginonedirection,butthetrafficlightisgreen.Whilethereisvehicle,butthetrafficlightisred,resultinginthereducingoftheroadusageandwastingalotoftime.Therefore,thespecialcontrolmodeisneededonthespecialintersection.ItistochoosetheSiemensS7-200PLCasthecorecomponents,andfocusonthehardwareinterfacedesignandusetheladderdiagramtoprogram.Andbydoingso,theautomationoftrafficlightcontrolsystemonspecialintersectioncouldbeachieved.Keywords:PLC；Trafficcontrol；Automation菏泽学院本科生毕业设计（论文）２引言据不完全统计，目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制(不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯的情况)，这样必然产生如下弊端:当某些特殊交汇路段（如主干道和次干道）的车流量很大时却要等待红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯，这种多等少的尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成的，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一种浪费。智能控制交通系统是目前研究的方向，也已经取得不少成果，在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号，其中主要运用GPS全球定位系统等。出于便捷和效果的综合考虑，我们可用如下方案来控制交通路况:在车流量少的路口安装行人按钮和制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的变化。具体如下：在车流量少的路口的两个方向安装行人按钮红外线车流量检测器，当行人要过马路时，按下按钮即可检测到行人要经过，当汽车经过光电开关时就会阻碍或者反射，经过转换电路转换，即可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按这些要求自动调节红绿灯的变化。比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较全球定位系统而言成本更低。菏泽学院本科生毕业设计（论文）３1交通灯概述1.1课题背景1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、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。它由红绿两色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，遂被取消。1914年，电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄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在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外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效果。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。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，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地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，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。1.2研究目的和意义在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的安全提供了强有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。传统的十字路口交通控制灯，通