自適應(yīng)交通燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)</p><p>　　指導(dǎo)者： </p><p>　　(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))</p><p>　　評(píng)閱者： </p><p>　　(姓 名)

2、 (專業(yè)技術(shù)職務(wù))</p><p><b>　　2011年 元 月</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)</p><p>　　學(xué)生姓名： xxxx 班級(jí)、學(xué)號(hào)： </p><p>　　題 目： 自適應(yīng)交通燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p&

3、gt;　　綜合成績(jī)： 中 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要</p><p><b>　　目次</b></p><p><b>　　1 引 言1</b>

4、;</p><p>　　1.1課題研究背景1</p><p>　　1.2研究研究意義2</p><p>　　1.3問(wèn)題與方法3</p><p>　　2 方案論證與硬件設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1課題可行性分析5</p><p>　　2.2車輛的存在與通過(guò)的檢測(cè)5</p&g

5、t;<p>　　2.3用PLC實(shí)現(xiàn)智能交通燈控制12</p><p>　　3 智能交通系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.1可編程控制器（PLC）的介紹14</p><p>　　3.2十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的控制要求16</p><p>　　3.3控制系統(tǒng)的控制要求17</p><p>

6、;　　3.4十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的PLC選型20</p><p>　　4 交通燈的保護(hù)24</p><p>　　4.1感應(yīng)線圈(電感式傳感器)24</p><p><b>　　4.2干擾24</b></p><p>　　4.3 主要抗干擾措施26</p><p><b>

7、　　結(jié) 論28</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)31</p><p><b>　　附錄A32</b></p><p><b>　　1 引 言</b></p><p>　　

8、據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)城市里的十字路口交通系統(tǒng)大都采用定時(shí)來(lái)控制(不排除繁忙路段或高峰時(shí)段用交警來(lái)取代交通燈的情況)，這樣必然產(chǎn)生如下弊端:當(dāng)某條路段的車流量很大時(shí)卻要等待紅燈，而此時(shí)另一條是空道或車流量相對(duì)少得多的道卻長(zhǎng)時(shí)間亮的是綠燈，這種多等少的尷尬現(xiàn)象是未對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控所造成的，不僅讓司機(jī)乘客怨聲載道，而且對(duì)人力和物力資源也是一種浪費(fèi)。</p><p>　　智能控制交通系統(tǒng)是目前研究的方向，也已經(jīng)取

9、得不少成果，在少數(shù)幾個(gè)先進(jìn)國(guó)家已采用智能方式來(lái)控制交通信號(hào)，其中主要運(yùn)用GPS全球定位系統(tǒng)等。出于便捷和效果的綜合考慮，我們可用如下方案來(lái)控制交通路況:制作傳感器探測(cè)車輛數(shù)量來(lái)控制交通燈的時(shí)長(zhǎng)。具體如下: 通過(guò)傳感器（即電磁感應(yīng)線圈）探測(cè)出汽車的流量后自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)長(zhǎng)。車輛的流量計(jì)數(shù)、交通燈的時(shí)長(zhǎng)控制可由可編程控制器（PLC）來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　比較傳統(tǒng)的定時(shí)交通燈控制與智能交通燈控制，可知后者的最

10、大優(yōu)點(diǎn)在于減緩滯流現(xiàn)象，也不會(huì)出現(xiàn)空道占時(shí)的情形，提高了公路交通通行率，較全球定位系統(tǒng)而言成本更低。</p><p><b>　　1.1課題研究背景</b></p><p>　　1858年，在英國(guó)倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。1868年，英國(guó)機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的

11、廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914年，電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號(hào)大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。 1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測(cè)器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；

12、另一種是用擴(kuò)音器來(lái)啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺(jué)到有人要過(guò)馬路。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長(zhǎng)一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國(guó)《道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定》對(duì)各種信號(hào)燈的含</p><p>　　隨著交通的不斷發(fā)展和汽車化

13、進(jìn)程的加快，交通擁擠加劇，交通事故頻發(fā)，交通環(huán)境惡化，已經(jīng)成為引人注目的城市問(wèn)題之一。交通問(wèn)題不僅是發(fā)展中國(guó)家，就是在發(fā)達(dá)國(guó)家也是一個(gè)令人困擾的嚴(yán)重問(wèn)題。眾所周知，緩解交通擁擠的最直接和最有效辦法是提高路網(wǎng)的通信能力。但無(wú)論哪個(gè)國(guó)家的大城市，不可能無(wú)限制地修建道路，不論是資金因素還是土地因素，都限制了道路的無(wú)節(jié)制增長(zhǎng)。因此，不可能通過(guò)無(wú)限制地修建道路來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的交通需求。與此同時(shí)，通過(guò)限制車輛增加削減交通需求也因受到客觀因素的制約而

14、無(wú)法取得滿意的結(jié)果。事實(shí)上，由于交通系統(tǒng)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的大系統(tǒng)，無(wú)論單獨(dú)從車輛方面考慮還是從道路方面考慮，都很難從根本上解決問(wèn)題。</p><p><b>　　1.2研究研究意義</b></p><p>　　在十字路口設(shè)置交通燈可以對(duì)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

15、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。</p><p>　　傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過(guò)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，有的路口在不同時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)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(méi)有什么車輛，而紅燈方向卻排著長(zhǎng)隊(duì)等候通過(guò)。這種流量變化

16、的偶然性是無(wú)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很具流量變化自適應(yīng)控制的交通燈。</p><p>　　目前，大部分城市路口交通燈的控制普遍采用固定轉(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)間間隔的控制方法，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)建模的模糊控制方法設(shè)計(jì)交通

17、燈控制器，能較好地解決這個(gè)問(wèn)題。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常的普遍應(yīng)用，城市空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。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來(lái)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。可編程控制器交通燈控制系統(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

18、分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)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。</p><p><b>　　1.3問(wèn)題與方法</b></p><p><b>　　問(wèn)題</b></p><p>　　1、私人轎車越來(lái)越多，城區(qū)道路交通壓力與日俱增，

19、許多路段已經(jīng)超出道路設(shè)計(jì)負(fù)荷，經(jīng)常發(fā)生堵車、交通事故等現(xiàn)象；在節(jié)假日、上、下班高峰時(shí)間，堵車現(xiàn)象更為嚴(yán)重；如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵；</p><p>　　2、現(xiàn)在城市路口交通燈的控制普遍采用固定轉(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)間間隔的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時(shí)間的浪

20、費(fèi)，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通；</p><p>　　3、隨著眾多高科技技術(shù)在日常的普遍應(yīng)用，城市空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，可能會(huì)影響交通燈的控制。</p><p><b>　　方法</b></p><p>　　1、利用一種可以隨著車輛數(shù)量變化而變化紅綠燈時(shí)長(zhǎng)的交通燈，根據(jù)路口車輛的實(shí)際數(shù)量變化綠燈時(shí)長(zhǎng)，充分利用道路，保持道路的通暢；<

21、;/p><p>　　2、在入路口的各個(gè)方向附近按要求埋設(shè)壓力傳感器，當(dāng)汽車通過(guò)時(shí)壓力產(chǎn)生變化，即可檢測(cè)出汽車的通過(guò)；將這一信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)作為可編程控制器的控制輸入；</p><p>　　3、用PLC計(jì)數(shù)，按一定控制規(guī)律自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)長(zhǎng)， PLC具有很高的可靠性，通常的平均無(wú)故障時(shí)間都在30萬(wàn)小時(shí)以上；編程能力強(qiáng)，可以將模糊化，模糊決策和解決模糊都方便地用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；抗干擾能力強(qiáng)，目

22、前空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。</p><p>　　2 方案論證與硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1課題可行性分析</p><p>　　目前，大部分城市路口交通燈的控制普遍采用固定轉(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)間間隔的控

23、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，不僅讓司機(jī)乘客怨聲載道，而且對(duì)人力和物力資源也是一種浪費(fèi)。</p><p>　　智能控制交通系統(tǒng)是目前研究的方向，也已經(jīng)取得不少成果，在少數(shù)幾個(gè)先進(jìn)國(guó)家已采用智能方式來(lái)控制交通信號(hào)，其中主要運(yùn)用GPS全球定位系統(tǒng)等。出于便捷和效果的綜合考慮，我們可用如下方案來(lái)控制交通路況:制作傳感器探測(cè)車輛數(shù)量來(lái)控制交通燈的時(shí)長(zhǎng)。具體如下:在入路口的各個(gè)方向

24、附近的地下按要求埋設(shè)感應(yīng)線圈，當(dāng)汽車經(jīng)過(guò)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，環(huán)狀絕緣電線的電感開(kāi)始減少，即可檢測(cè)出汽車的通過(guò)，并將這一信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)作為可編程控制器的控制輸入，并用PLC計(jì)數(shù)，按一定控制規(guī)律自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)長(zhǎng)。</p><p>　　比較傳統(tǒng)的定時(shí)交通燈控制與智能交通燈控制，可知后者的最大優(yōu)點(diǎn)在于減緩滯流現(xiàn)象，也不會(huì)出現(xiàn)空道占時(shí)的情形，提高了公路交通通行率，較全球定位系統(tǒng)而言成本更低。</p>

25、<p>　　2.2車輛的存在與通過(guò)的檢測(cè)</p><p>　　2.2.1感應(yīng)線圈(電感式傳感器)</p><p>　　電感式傳感器其主要部件是埋設(shè)在公路下十幾厘米深處的環(huán)狀絕緣電線(特別適合新鋪道路，可用混凝土直接預(yù)埋，老路則需開(kāi)挖再埋)。當(dāng)有高頻電流通過(guò)電感時(shí)，公路面上就會(huì)形成如圖2.1中虛線所形成的高頻磁場(chǎng)。當(dāng)汽車進(jìn)入這一高頻磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，汽車就會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，環(huán)狀絕緣電線的

26、電感開(kāi)始減少。當(dāng)汽車正好在該感應(yīng)線圈的正上方時(shí)，該感應(yīng)線圈的電感減到最小值。當(dāng)汽車離開(kāi)這高頻磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，該感應(yīng)線圈電感逐漸復(fù)原到初始狀態(tài)。由于電感變化該感應(yīng)線圈中流動(dòng)的高頻電流的振幅(本論文所涉及的檢測(cè)工作方式)和相位發(fā)生變化，因此，在環(huán)的始端連接上檢測(cè)相位或振幅變化的檢測(cè)器，就可得到汽車通過(guò)的電信號(hào)。若將環(huán)狀絕緣電線作為振蕩電路的一部分，則只要檢測(cè)振蕩頻率的變化即可知道汽車的存在和通過(guò)。</p><p>　　電感

27、式傳感器的高頻電流頻率為60kHz，尺寸為  2×3m，電感約為100μH.這種傳感器可檢測(cè)的電感變化率在0.3％以上。</p><p>　　電感式傳感器安裝在公路下面，從交通安全和美觀考慮, 它是理想的傳感器。傳感器最好選用防潮性能好的原材料。</p><p>　　圖2.1  車輛檢測(cè)原理圖及檢測(cè)電路電壓脈沖輸出波形</p><p>

28、;<b>　　2.2.2檢測(cè)電路</b></p><p>　　檢測(cè)汽車存在的具體實(shí)現(xiàn)是在感應(yīng)線圈的始端連接上檢測(cè)電感電流變化的檢測(cè)器, 并將之轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)脈沖電壓輸出。其具體電路圖由三部分組成:信號(hào)源部分、檢測(cè)部分、比較鑒別部分。原理框圖如圖2.2所示, 輸出脈沖波形見(jiàn)圖2.1(b)。</p><p>　　圖2.2  車輛存在與檢測(cè)電路原理框圖<

29、;/p><p><b>　　2.2.3硬件配置</b></p><p><b>　　60KHZ信號(hào)源：</b></p><p>　　RC橋式振蕩電路如圖2.3所示，它由兩部分組成，即放大電路和選頻網(wǎng)絡(luò)。由圖中可知由于Z1、Z2和R1、Rf正好形成一個(gè)四臂電橋，因此這種振蕩電路常稱為RC橋式振蕩電路。</p>&l

30、t;p>　　圖 2.3 RC橋式振蕩電路</p><p>　　由圖可知，在時(shí)，經(jīng)RC反饋網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭\(yùn)放同相端的電壓與同相，即有和。這樣，放大電路和由Z1、Z2組成的反饋網(wǎng)絡(luò)剛好形成正反饋系統(tǒng)，可以滿足相位平衡條件，因而有可能振蕩。</p><p>　　實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅的方法是使電路的/ 值隨輸出電壓幅度增大而減小。起振時(shí)要求放大器的增益>3,例如，Rf用一個(gè)具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻代

31、替，當(dāng)輸出電壓增加使的功耗增大時(shí)，熱敏電阻減小，放大器的增益下降，使的幅值下降。如果參數(shù)選擇合適，可使輸出電壓幅值基本恒定，且波形失真較小。</p><p>　　由于集成運(yùn)放接成同相比例放大電路，它的輸出阻抗可視為零，而輸入阻抗遠(yuǎn)比RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的阻抗大得多，可忽略不計(jì)，因此，振蕩頻率即為RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的。RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成正弦振蕩電路的正反饋,在處,正反饋系數(shù)，而和當(dāng)構(gòu)成電路中的負(fù)反饋，反饋系數(shù)。F+ 與F-的

32、關(guān)系不同，導(dǎo)致輸出波形的不同。</p><p>　　選用R等于13.25K的電阻， 選用C等于200PF的電容， 、分別選用250 K 和100K。</p><p>　　感應(yīng)線圈電流檢測(cè)電路：</p><p>　　圖 2.4 信號(hào)源電流檢測(cè)電路</p><p>　　我們采用單相半控橋式整流電路即整流電路中的整流元件有半數(shù)是二極管，其余半數(shù)是

33、晶體管。半控整流電路的輸出也是完全可以連續(xù)平滑控制的。下圖表示單相半控橋式電阻電感負(fù)載電路及其波形，設(shè)負(fù)載電流因電感足夠大而平直。</p><p>　　當(dāng)電源U2正半波，在=a時(shí)觸發(fā)VT1后，VT1，VD2導(dǎo)通，電流通路為：VT1－VD2，電流由電源提供；當(dāng)＝Π后，電源電壓u2經(jīng)零變負(fù)，但由于電感電勢(shì)的作用，電流仍將使，電感通過(guò)VD1－VT1回路放電。在＝Π處，二極管VD2電流換給VD1，電流iVD2及i2終止，

34、在＝Π－（Π＋a）區(qū)間電流由電感釋放電能提供。</p><p>　　當(dāng)＝（Π＋a）時(shí)觸發(fā)VT2導(dǎo)通，由于VT2的 導(dǎo)通才能使VT1承受反壓而關(guān)斷，其后的工作過(guò)程與前半周類似。由此可見(jiàn)，VT1觸發(fā)導(dǎo)通后，需VT2的觸發(fā)導(dǎo)通才能關(guān)斷。因此流過(guò)晶體管的電流在一周期內(nèi)各占一半，其換流時(shí)刻由門(mén)極觸發(fā)脈沖決定；而二極管VD1，VD2的 導(dǎo)通與關(guān)斷僅由電源的 正負(fù)半波決定，在＝n×Π處換流，所以單相半控橋式整流電路電

35、感負(fù)載時(shí)各元件導(dǎo)通角均為180度，電源在a區(qū)間內(nèi)停止對(duì)負(fù)載供電。</p><p>　　半控橋式整流電路中的整流二極管VD1，VD2本身兼有續(xù)流二極管的作用，因此電路中不需要另加續(xù)流二極管。但如果在工作中出現(xiàn)異常，比如VT2的觸發(fā)脈沖消失，則VT1由于電感續(xù)流作用將不能關(guān)斷，等到下一個(gè)正半波到來(lái)時(shí)，VT1無(wú)需觸發(fā)仍使導(dǎo)通，結(jié)果是，一只晶體管與兩只二極管之間輪流導(dǎo)電，其輸出電壓失去控制，這種情況稱為失控。失控時(shí)的輸出

36、電壓相當(dāng)于單相半波不可控整流的電壓波形。為了防止這種失控現(xiàn)象，仍須在半控式電路中加上續(xù)流二極管。</p><p>　　圖2.5 感應(yīng)線圈電流檢測(cè)電路</p><p><b>　　比較鑒別電路</b></p><p>　　圖2.6 脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　我們采用電壓比較器，當(dāng)U－大于u＋時(shí)輸出－Uom，當(dāng)U

37、－小于u＋時(shí)輸出＋Uom?？梢暈榭捎妹}沖。</p><p>　　上面的電路都要有脈沖才能實(shí)現(xiàn)控制，所以下面介紹脈沖產(chǎn)生電路。</p><p><b>　　結(jié)晶體管觸發(fā)電路</b></p><p>　　改變電位器RP的數(shù)值可以調(diào)節(jié)輸出脈沖電壓的頻率。但是（RP＋R）的阻值不能太小，否則在單結(jié)晶體管導(dǎo)通之后，電源經(jīng)過(guò)RP和R供給的電流較大，單結(jié)晶體

38、管的電流不能降到谷點(diǎn)電流之下，電容電壓始終大于谷點(diǎn)電壓，因此，單結(jié)晶體管就不能截止，造成單結(jié)晶體管的直通現(xiàn)象。選用谷點(diǎn)電流大一些的管子，可以減少這種現(xiàn)象。當(dāng)然，（RP＋R）的阻值也不能太大，否則充電太慢，使晶閘管的最大導(dǎo)通角受到限制，減小移相范圍。一般（RP＋R）是幾千歐到幾十千歐。</p><p>　　單結(jié)晶體管觸發(fā)電路輸出的脈沖電壓的寬度，主要決定于電容器放大電的時(shí)間常</p><p>

39、;　　數(shù)。R1或C太小，放電快，觸發(fā)脈沖的寬度小，不能使晶閘管觸發(fā)。因?yàn)榫чl管從阻斷狀態(tài)到完全導(dǎo)通需要一定時(shí)間，一般在10以下，所以觸發(fā)脈沖的寬度必須在10以上。如選用C＝0.1~1F，R1=250~100Ω，就可得到數(shù)十微秒的脈沖寬度。但是，若C值太大，由于充電時(shí)間常數(shù)（RP+R）C的最小值決定于最小控制角，則（RP+R）就必須很小，如上所述，這將引起單結(jié)晶體管的直通現(xiàn)象。如果R1太大，當(dāng)單結(jié)晶體管尚未導(dǎo)通時(shí)，其漏電流就可能在R1上產(chǎn)

40、生較大的電壓，這個(gè)電壓加在晶閘管的控制極上而導(dǎo)致誤觸發(fā)。</p><p>　　脈沖電壓的幅度決定于直流電源電壓和單結(jié)晶體管的分壓比。如電源電壓20V，晶體管的分壓比為0.5，則在單結(jié)晶體管導(dǎo)通時(shí)，電容器上的電壓約為10V，除去管壓降外，可以獲得幅度為7~8V的輸出脈沖電壓。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，輸出脈沖的寬度和幅度都能滿足觸發(fā)晶閘管的要求。</p><p>　　圖2.7中的電阻R2是作溫度補(bǔ)償用的

41、。因?yàn)樵赨P＝UBB＋UD的式中，分壓比幾乎不隨溫度而變，而UD將隨溫度上升而略有下降。這樣，UP就要隨溫度而變，這是不希望的。當(dāng)接入R2（及R1）后，UBB是由穩(wěn)壓電源的電壓UZ經(jīng)R2、RBB、R1分壓而得，而RBB隨溫度上升而增大，因此在溫度上升后，RBB增大，電流就減小，R1和R2上的壓降也相應(yīng)減小，UBB就增大一些，于是補(bǔ)償了UD因溫度上升而下降之值，從而使峰點(diǎn)電壓UP保持不變。</p><p>　　圖2

42、.7 由單結(jié)晶體管觸發(fā)的單相半控橋式整流電路</p><p>　　2.2.4車輛計(jì)數(shù) </p><p>　　圖2.8 傳感器的鋪設(shè)</p><p>　　車輛計(jì)數(shù)是智能控制的關(guān)鍵，為防止車輛出現(xiàn)漏檢的現(xiàn)象，環(huán)狀絕緣電線在地下的鋪設(shè)我們?cè)O(shè)采取在每個(gè)車行道上中的出口地(停車線處)以及在離出口地一定遠(yuǎn)的進(jìn)口的地方各鋪設(shè)一個(gè)相同的傳感器，方案如圖2.8（以典型的十子路口為例

43、)，同一股道上的兩傳感器相距的距離為該股道正常運(yùn)行時(shí)所允許的最長(zhǎng)停車車龍為好。 </p><p>　　2.3用PLC實(shí)現(xiàn)智能交通燈控制</p><p>　　2.3.1控制系統(tǒng)的組成</p><p>　　車輛的流量記數(shù)、交通燈的時(shí)長(zhǎng)控制可由可編程控制器(PLC)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，也可選用其他種類的計(jì)算機(jī)作為控制器。本例選用PLC作為控制器件是因?yàn)榭删幊炭刂破骱诵氖且慌_(tái)計(jì)

44、算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而編程制造的計(jì)算機(jī)。它具有高可靠性豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力;它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程;它采用模塊化結(jié)構(gòu)，編程簡(jiǎn)單，安裝簡(jiǎn)單，維修方便。</p><p>　　利用PLC，可使上述描敘的各傳感器以及各道口的信號(hào)燈與之直接相連，非常方便

45、可靠，如圖2.9。</p><p>　　圖2.9 用PLC實(shí)現(xiàn)智能交通燈控制原理框圖</p><p>　　其輸入端接收來(lái)自各個(gè)路口的車輛探測(cè)器測(cè)得的輸出標(biāo)準(zhǔn)電脈沖，輸出接十字路口的紅綠信號(hào)交通燈。信號(hào)燈的選擇:在本例中選用紅、黃、綠發(fā)光二極管作為信號(hào)燈(箭頭方向型)。</p><p>　　2.3.2車流量的計(jì)量</p><p>　　車流量的

46、計(jì)量有多種方式:</p><p>　　1、 每股行車道的車流量通過(guò)PLC分別統(tǒng)計(jì)。當(dāng)車輛進(jìn)入路口經(jīng)過(guò)第一個(gè)傳感器1(見(jiàn)圖2.8)時(shí)，使統(tǒng)計(jì)數(shù)加1，經(jīng)過(guò)第二個(gè)傳感器2出路口時(shí)，使統(tǒng)計(jì)數(shù)減1，其差值為該股車道上車輛的滯留量(動(dòng)態(tài)值)，可以與其他道的值進(jìn)行比較，據(jù)此作為調(diào)整紅綠燈時(shí)長(zhǎng)的依據(jù)。</p><p>　　2、 先統(tǒng)計(jì)每股車道上車輛的滯留量，然后按大方向原則累加統(tǒng)計(jì)。如，將東西向的左行、直

47、行、右行道上的車輛的滯留量相加，再與其它的3個(gè)方向的車流量進(jìn)行比較，據(jù)此作為調(diào)整紅綠燈時(shí)長(zhǎng)的依據(jù)。</p><p>　　3、 統(tǒng)計(jì)每股車道上車輛的滯留量后按通行最大化原則(不影響行車安全的多道相向行駛)累加統(tǒng)計(jì)。如，東、西相向的2個(gè)左行、直行道上的車輛的滯留量全部相加，再與南北向的總車流量進(jìn)行比較，據(jù)此作為調(diào)整紅綠燈時(shí)長(zhǎng)的依據(jù)(下面的例子就是按此種方式)。</p><p>　　3 智能交通

48、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　本畢業(yè)編程采用的PLC，對(duì)十字路口交通燈進(jìn)行控制。采用PLC進(jìn)行控制主要是考慮PLC具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源非常豐富，可對(duì)交通燈進(jìn)行精確控制。由于PLC內(nèi)部配有實(shí)時(shí)定時(shí)時(shí)鐘，因此通過(guò)PLC控制可實(shí)現(xiàn)全天候無(wú)人化管理。另外因?yàn)镻LC具有通信功能，所以可以將同一條道路上的交通燈組成局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，這樣可以縮短車輛等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。</p>

49、;<p>　　3.1可編程控制器（PLC）的介紹</p><p>　　3.1.1PLC的特點(diǎn)</p><p>　　PLC作為控制器件是因?yàn)榭删幊炭刂破骱诵氖且慌_(tái)計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有高可靠性豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力;它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并

50、通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程;它采用模塊化結(jié)構(gòu)，編程簡(jiǎn)單，安裝簡(jiǎn)單，維修方便。其特點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；</p><p>　　2、通用性高，使用方便；</p><p>　　3、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易學(xué)，易懂；</p><p>　　4、采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便；

51、</p><p>　　5、系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短；</p><p>　　6、安裝簡(jiǎn)便，調(diào)試方便，維護(hù)工作量??；</p><p>　　7、對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)，可進(jìn)行柔性生產(chǎn)。</p><p>　　3.1.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則</p><p>　　任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程）的工藝要

52、求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本：</p><p>　　1、最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。</p><p>　　2、在滿足控制要求的的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用和維修方便。</p>

53、<p>　　3、保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。</p><p>　　4、考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余地。</p><p>　　3.1.3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。因此，PLC控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容包括如下幾點(diǎn)：</p><p>

54、　　1、選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)和傳感器等、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件）以及輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等）。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，自選擇方法請(qǐng)參考其他有關(guān)資料。</p><p>　　2、PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要作用。選擇PLC，應(yīng)包括機(jī)型、容量、I/O點(diǎn)數(shù)（模塊）、電源模塊以及特殊功能模塊的選

55、擇等。</p><p>　　3、分配I/O點(diǎn)，繪制電氣連接接口圖，并考慮必要的安全保護(hù)措施。</p><p>　　4、設(shè)計(jì)控制程序。梯形圖、語(yǔ)句表（可由編程軟件自動(dòng)轉(zhuǎn)換或直接編寫(xiě)）、控制系統(tǒng)流程圖等。</p><p>　　控制程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全可靠的關(guān)鍵，因此控制程序的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足為止。</p>

56、<p>　　5、 必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(tái)（柜）。</p><p>　　6、 編制系統(tǒng)的技術(shù)文件。包括說(shuō)明書(shū)、電氣圖及電氣元件明細(xì)表等。</p><p>　　傳統(tǒng)的電氣圖，一般包括電氣原理圖、電器布置圖及電氣安裝圖。在PLC控制系統(tǒng)中，這些圖可統(tǒng)稱為“硬件圖”。它在傳統(tǒng)的電氣圖的基礎(chǔ)上增加了PLC部分，所以，還應(yīng)增加PLC的I/O輸入、輸出電氣連接圖（即I/O硬件接線圖）。&l

57、t;/p><p>　　此外，在PLC 控制系統(tǒng)中，電氣圖還應(yīng)包括程序圖（梯形圖），可以稱之為“軟件圖”，便于用戶在生產(chǎn)發(fā)展過(guò)程或工藝改進(jìn)時(shí)修改程序，或維修時(shí)分析和排除故障。</p><p>　　3.1.4PLC的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　1、開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 </p><p>　　這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)

58、現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。</p><p><b>　　2、模擬量控制 </b></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和

59、數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 </p><p><b>　　3、運(yùn)動(dòng)控制 </b></p><p>　　PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或

60、伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 </p><p><b>　　4、過(guò)程控制 </b></p><p>　　過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方

61、法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。</p><p><b>　　5、數(shù)據(jù)處理 </b></p><p>　　現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分

62、析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 </p><p><b>　　6、通信及聯(lián)網(wǎng) </b></p><p>　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智

63、能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。</p><p>　　3.2十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　十字路口交通信號(hào)布置圖</p><p><b>　　南 </b></p>

64、<p>　　東 西</p><p><b>　　北</b></p><p>　　圖3.1 十字路口交通信號(hào)布置圖</p><p><b>　　1.南北主干道</b></p><p>　　南北主干道的交

65、通燈有9個(gè)，分別是左轉(zhuǎn)紅燈、左轉(zhuǎn)綠燈、左轉(zhuǎn)黃燈、右轉(zhuǎn)紅燈、右轉(zhuǎn)綠燈、右轉(zhuǎn)黃燈、直行紅燈、直行綠燈和直行黃燈。</p><p><b>　　2.東西主干道</b></p><p>　　東西主干道的交通燈也有9個(gè)，分別是左轉(zhuǎn)紅燈、左轉(zhuǎn)綠燈、左轉(zhuǎn)黃燈、右轉(zhuǎn)紅燈、右轉(zhuǎn)綠燈、右轉(zhuǎn)黃燈、直行紅燈、直行綠燈和直行黃燈。</p><p><b>　　

66、3.南北人行道 </b></p><p>　　南北人行道的交通燈有2個(gè)，分別是紅燈和綠燈。</p><p><b>　　4.東西人行道</b></p><p>　　東西人行道的交通燈有2個(gè)，分別是紅燈和綠燈。</p><p>　　3.3控制系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　交通燈控制

67、系統(tǒng)的要求是實(shí)現(xiàn)“正常循環(huán)運(yùn)行”和“急車強(qiáng)通控制”兩種控制方式。</p><p>　　3.3.1正常循環(huán)運(yùn)行</p><p>　　定時(shí)加調(diào)整型具體控制要求如下：如圖 3.2</p><p>　　按啟動(dòng)按鈕后，交通燈控制系統(tǒng)開(kāi)始工作。先程序初始化，記數(shù)器清零并開(kāi)始記數(shù)，剛開(kāi)始采用定時(shí)控制。查詢各個(gè)路口車輛記數(shù)，若達(dá)到路口滿溢值（可設(shè)置）采用定時(shí)循環(huán)控制，若不滿溢，東西

68、向車流量減南北車流量相差一個(gè)偏差值〉=σ（可設(shè)置）?若是，東西向左拐綠燈亮10 S；東西左轉(zhuǎn)黃燈亮2S，左轉(zhuǎn)紅燈亮78S，左轉(zhuǎn)綠燈滅的時(shí)候直行綠燈亮30S，然后綠燈閃爍3S，黃燈亮2S，然后紅燈亮45S；啟動(dòng)45 S定時(shí)器；查詢各個(gè)路口的車流量；東西向車流減南北車流量相差偏差值<=σ（可設(shè)置）？若是，直接跳到南北向控制程序；若不是，東西向直行綠燈保持，在45 S內(nèi)循環(huán)直到條件不滿足跳到南北向控制程序：南北向左拐綠燈亮10 S；南北

69、左轉(zhuǎn)黃燈亮2S，左轉(zhuǎn)紅燈亮78S，左轉(zhuǎn)綠燈滅的時(shí)候直行綠燈亮30S，然后綠燈閃爍3S，黃燈亮2S，然后紅燈亮45S；若不是，判斷南北向車流減東西車流量相差偏差值〉=σ（可設(shè)置）?若是，南北向左拐綠燈亮10 S；南北左轉(zhuǎn)黃燈亮2S，左轉(zhuǎn)紅燈亮78S，左轉(zhuǎn)綠燈滅的時(shí)候直行綠燈亮30S，然后綠燈閃爍3S，黃燈亮2S，然后紅燈亮45S；啟動(dòng)45 S定時(shí)器；查詢各個(gè)路口的車流量；南北向車流減東西車流</p><p>　　附

70、：自適應(yīng)滯環(huán)控制規(guī)律</p><p>　　自適應(yīng)滯環(huán)比較本例的核心控制規(guī)律增加的時(shí)間的確定若東、西向車輛滯留量大于南、北向一個(gè)偏差量（如50輛車或其它值）時(shí),先讓東、西向的左轉(zhuǎn)彎車左行10s(定時(shí)控制，值可改)，再讓直行車直行30s（直行時(shí)間的最小值，值可改），后再加一段延時(shí)一保持，直至東、西向的車輛滯留量比南、北向的車輛滯留量還要少一個(gè)偏差量，才結(jié)束該方向的通行，切換到其它路上，否則一直延時(shí)使通行下去，直至到達(dá)

71、最大通行時(shí)間而強(qiáng)制切換。實(shí)際應(yīng)用時(shí)的值需調(diào)整，過(guò)小則導(dǎo)致紅綠燈切換過(guò)頻，過(guò)大又不能實(shí)現(xiàn)適時(shí)控制。</p><p><b>　　Y </b></p><p>　　N </p><p><b>　　N</b></p><p>

72、<b>　　Y</b></p><p>　　Y Y</p><p>　　N N</p><p>　　N N

73、 </p><p>　　Y Y</p><p>　　圖 3.2 正常循環(huán)時(shí)序圖</p><p>　　3.3.2急車強(qiáng)通控制</p><p>　　1、急車強(qiáng)通控制受強(qiáng)通開(kāi)關(guān)控制。無(wú)急車時(shí)，按正常循環(huán)時(shí)序控制，有急車來(lái)時(shí)，打開(kāi)急車強(qiáng)通開(kāi)關(guān)，不管原來(lái)信號(hào)狀態(tài)如何，一律強(qiáng)制

74、讓急車來(lái)車方向的綠燈亮，直到急車過(guò)為止，短開(kāi)急車強(qiáng)通開(kāi)關(guān)，信號(hào)的狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為急車放行的綠燈閃亮3秒。隨后按正常時(shí)序控制。</p><p>　　2、急車強(qiáng)通信號(hào)只能響音一條路上的來(lái)車，若兩條交叉的路（東西或南北）先后都來(lái)車，則響應(yīng)先來(lái)的一方，隨后再響應(yīng)另一方。</p><p>　　3.4十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的PLC選型</p><p>　　3.4.1控制系統(tǒng)的構(gòu)

75、成圖</p><p>　　控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3.3所示</p><p>　　圖3.3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.4.2十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的資源分配</p><p><b>　　1.數(shù)字量輸入部分</b></p><p>　　這個(gè)控制系統(tǒng)的輸入共有3個(gè)輸入點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)按鈕、東西方

76、向強(qiáng)通開(kāi)關(guān)、南北方向強(qiáng)通開(kāi)關(guān)。具體的輸入分配如下：</p><p>　　數(shù)字量輸入地址分配表3.1</p><p><b>　　2．?dāng)?shù)字輸出部分：</b></p><p>　　數(shù)字量輸出地址分配表3.2</p><p>　　3．輔助繼電器分配：</p><p>　　輔助繼電器地址分配表3.3<

77、;/p><p>　　4．?dāng)?shù)據(jù)寄存器分配：</p><p>　　數(shù)據(jù)寄存器地址分配表3.4</p><p>　　故我們選用松下FP SIGMA PLC。因?yàn)槠溆?6輸入點(diǎn)16輸出點(diǎn)。滿足編程要求。</p><p><b>　　梯形圖見(jiàn)附錄A </b></p><p><b>　　4 交通燈的保

78、護(hù)</b></p><p>　　4.1感應(yīng)線圈(電感式傳感器)</p><p>　　1、電感式傳感器的環(huán)狀絕緣電線應(yīng)埋設(shè)在公路下十幾厘米深處；</p><p>　　2、具有良好的高溫性能，夏天路面溫度過(guò)高能起到保護(hù)線圈的作用；</p><p>　　3、支撐感應(yīng)線圈，防止其在使用和拆除時(shí)變形；  </p>&

79、lt;p>　　4、保護(hù)中頻電源：具有良好絕緣性，防止線圈匝間短路或放電而產(chǎn)生過(guò)大的沖擊電流燒壞晶閘管等；</p><p>　　5、填封密封物之后的導(dǎo)線不可以再能自由晃動(dòng)；</p><p>　　6、不可以在濕地施工，要排除濕氣后在封膠；</p><p>　　7、不可以有空隙，避免滲水接觸導(dǎo)線，降低絕緣阻抗。</p><p><b&g

80、t;　　4.2干擾</b></p><p>　　PLC是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制的設(shè)備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗干擾能力較強(qiáng)，但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行，要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求

81、PLC生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面要求設(shè)計(jì)、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問(wèn)題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中應(yīng)注意以下問(wèn)題：</p><p><b>　　4.2.1工作環(huán)境</b></p><p><b>　?。?）溫度</b></p><p>　　PLC要求環(huán)境溫度在0~55oC

82、，安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。</p><p><b>　?。?）濕度</b></p><p>　　為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對(duì)濕度應(yīng)小于85%（無(wú)凝露）。</p><p><b>　?。?）震動(dòng)</b></p><p>　　應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源，防止

83、振動(dòng)頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施，如采用減震膠等。</p><p><b>　?。?）空氣</b></p><p>　　避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對(duì)于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。</p><p><b>　?。?/p>

84、5）電源</b></p><p>　　PLC對(duì)于電源線帶來(lái)的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中，可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸入端，當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯(cuò)誤信息。</p><p>　　4.2.2控

85、制系統(tǒng)中干擾及其來(lái)源</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見(jiàn)也是最易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一，所謂治標(biāo)先治本，找出問(wèn)題所在，才能提出解決問(wèn)題的辦法。因此必須知道現(xiàn)場(chǎng)干擾的源頭。</p><p>　?。?）干擾源及一般分類：</p><p>　　影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因是電流改變產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生電磁輻

86、射；磁場(chǎng)改變產(chǎn)生電流，電磁高速產(chǎn)生電磁波。通常電磁干擾按干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號(hào)對(duì)地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號(hào)線上感應(yīng)的共態(tài)（同方向）電壓疊加所形成。共模電壓通過(guò)不對(duì)稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，直接影響測(cè)控信號(hào)，造成元器件損壞（這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率較高的主要原因），這種共模干擾可為直流，亦可為交流。差模干擾是指作用于信號(hào)兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場(chǎng)在信號(hào)間耦合感應(yīng)及由不

87、平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，這種干擾疊加在信號(hào)上，直接影響測(cè)量與控制精度。</p><p>　?。?）PLC系統(tǒng)中干擾的主要來(lái)源及途徑</p><p>　　強(qiáng)電干擾：PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾，而在線路上感應(yīng)電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，刀開(kāi)關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線路

88、傳到電源源邊。</p><p>　　柜內(nèi)干擾：控制柜內(nèi)的高壓電器，大的電感性負(fù)載，混亂的布線都容易對(duì)PLC造成一定程度的干擾。</p><p>　　來(lái)自信號(hào)線引入的干擾：與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過(guò)變送器供電電源或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾

89、，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的。由信號(hào)引入干擾會(huì)引起I/O信號(hào)工作異常和測(cè)量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。</p><p>　　來(lái)自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾：接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯(cuò)誤的接地，反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使PLC系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。</p><p>　　來(lái)自PLC系統(tǒng)

90、內(nèi)部的干擾：主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路相互輻射及其對(duì)模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。</p><p>　　變頻器干擾：一是變頻器啟動(dòng)及運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生諧波對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；二是變頻器的輸出會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊設(shè)備的正常工作。</p><p>　　4.3 主要抗干擾措施&

91、lt;/p><p>　?。?）電源的合理處理，抑制電網(wǎng)引入的干擾</p><p>　　對(duì)于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾，還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。</p><p><b>　?。?）安裝與布線</b></p><p>　　動(dòng)力線、控制線以及PLC的電源線

92、和I/O線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙膠線連接。將PLC的IO線和大功率線分開(kāi)走線，如必須在同一線槽內(nèi)，分開(kāi)捆扎交流線、直流線，若條件允許，分槽走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。</p><p>　　PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線（二者之間距離應(yīng)大200mm）。與PL

93、C裝在同一個(gè)柜子內(nèi)的電感性負(fù)載，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈，應(yīng)并聯(lián)RC消弧電路。</p><p>　　PLC的輸入與輸出最好分開(kāi)走線，開(kāi)關(guān)量與模擬量也要分開(kāi)敷設(shè)。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)</p><p>　　采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。</p><p>　　交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動(dòng)

94、力線，避免并行。</p><p>　　（3）I/O端的接線</p><p>　　輸入接線一般不要太長(zhǎng)。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。</p><p>　　輸入/輸出線不能用同一根電纜，輸入/輸出線要分開(kāi)。</p><p>　　盡可能采用常開(kāi)觸點(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。</p&

95、gt;<p>　　輸出連接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級(jí)的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級(jí)的電源。</p><p>　　由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板。</p><p>　　采用繼電器電源輸出時(shí)，所承受的電感性負(fù)載的大小，會(huì)影響到繼電器的使用壽命，

96、因此，使用電感性負(fù)載時(shí)應(yīng)合理選擇，或加隔離繼電器。</p><p>　　PLC的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制，如直流輸出的續(xù)流管保護(hù)，交流輸出的阻容吸收電路，晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護(hù)。</p><p>　?。?）正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)</p><p>　　良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地

97、的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。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。</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對(duì)PLC系統(tǒng)的</p><p>　　干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就

98、存在地電位差，有電流流過(guò)屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí)，地線電流將更大。</p><p>　　此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場(chǎng)的作用下，屏蔽層內(nèi)又會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過(guò)屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號(hào)回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏

99、輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測(cè)量精度下降，引起對(duì)信號(hào)測(cè)控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作。</p><p>　　將電源線接地端和柜體連線接地為安全接地。如電源漏電或柜體帶電，可從安全接地導(dǎo)入地下，不會(huì)對(duì)人造成傷害。</p><p>　　PLC控制器為了與所控的各個(gè)設(shè)備同電位而接地，叫系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于4Ω，一般需將PLC設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開(kāi)關(guān)電源負(fù)端

100、接在一起，作為控制系統(tǒng)地。</p><p><b>　　信號(hào)與屏蔽接地</b></p><p>　　一般要求信號(hào)線必須要有唯一的參考地，屏蔽電纜遇到有可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的場(chǎng)合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地環(huán)路”。信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地；不接地時(shí)，應(yīng)在PLC側(cè)接地；信號(hào)線中間有接頭時(shí)，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地；多個(gè)測(cè)點(diǎn)信

101、號(hào)的屏蔽雙絞線與多芯對(duì)絞總屏蔽電纜連接時(shí)，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理，選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接點(diǎn)。</p><p>　?。?）對(duì)變頻器干擾的抑制</p><p>　　變頻器的干擾處理一般有下面幾種方式：</p><p>　　加隔離變壓器，主要是針對(duì)來(lái)自電源的傳導(dǎo)干擾，可以將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前。</p><p>　　使

102、用濾波器，濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾能力，還具有防止將設(shè)備本身的干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能。</p><p>　　使用輸出電抗器，在變頻器到電動(dòng)機(jī)之間增加交流電抗器主要是減少變頻器輸出在能量傳輸過(guò)程中線路產(chǎn)生電磁輻射，影響其它設(shè)備正常工作</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　通過(guò)本畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我熟悉

103、了PLC的外部硬件和編程軟件，熟悉了工程設(shè)計(jì)的思想，鍛煉了動(dòng)手能力，增加了實(shí)際解決問(wèn)題的才干。在本設(shè)計(jì)的完成過(guò)程中，遭遇了一系列的實(shí)際問(wèn)題，當(dāng)時(shí)由于沒(méi)有詳細(xì)的考慮，輕浮的工作作風(fēng)使我品嘗的屢屢失敗的苦果，使我初嘗千功盡棄的懊惱！之后，我吸取了教訓(xùn)，在這時(shí)我感到了莫大的打擊和無(wú)助，向老師匯報(bào)了情況后，老師積極地幫我指導(dǎo)、詢問(wèn)和打聽(tīng)，最后功夫不負(fù)有心人，重新設(shè)計(jì)編程，調(diào)試，仿真。在仿真過(guò)程中注意到松下編譯軟件的優(yōu)點(diǎn)：它不允許有同一輸出點(diǎn)的多

104、處輸出。</p><p>　　最后考慮到硬件的可實(shí)現(xiàn)性，仔細(xì)增加了有關(guān)硬件電路圖，如60khz信號(hào)源發(fā)生電路，感應(yīng)線圈電流檢測(cè)電路，比較鑒別電路，單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。實(shí)現(xiàn)了軟件和硬件的統(tǒng)一，鍛煉了自己軟硬件結(jié)合的實(shí)踐能力。</p><p>　　書(shū)到用時(shí)方恨少！在以后的工作崗位中，我一定更要及時(shí)充電，學(xué)習(xí)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。</p><p><b>　　致 謝

105、</b></p><p>　　大學(xué)生活不知不覺(jué)中就要結(jié)束了，在這段難忘的生活中，有我許多美好的回憶。在這份大學(xué)的最后一頁(yè)里，感謝學(xué)院給我們提供這個(gè)能自我展示的平臺(tái)，感謝我們的指導(dǎo)教師，你們從一開(kāi)始的論文方向的選定，到最后的整篇文論的完成，都非常耐心的對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo)。給我提供了大量數(shù)據(jù)資料和建議，告訴我應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題，細(xì)心的給我指出錯(cuò)誤，修改論文。謝謝我們班主任老師，從大一到大二是你的悉心教導(dǎo)、孜孜不

106、倦我們才能順利的完成學(xué)業(yè)。我要感謝在我二年的學(xué)習(xí)中無(wú)私傳授我知識(shí)的各位老師，是你們將自己寶貴的財(cái)富無(wú)私地奉獻(xiàn)給了我們，讓我們能在學(xué)業(yè)上有所成績(jī)；是你們讓我倍感教師職業(yè)的偉大，交給我們知識(shí)，又不忘教育我們?nèi)绾巫鋈?！在此，我還要感謝寢室的兄弟們?cè)谖彝瓿烧撐牡倪^(guò)程中給予我的幫助和鼓勵(lì)，也是他們陪我度過(guò)這幾年的生活。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><

107、p>　　[1] 袁贛南，分布式多處理機(jī)控制系統(tǒng). 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998。</p><p>　　[2] 王移維，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程 北京：高等教育出版社，2004年。</p><p>　　[3] 常健生.檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1992</p><p>　　[4] 席時(shí)達(dá)，電工技術(shù) 北京：高等教育出版社，2002年。</p

108、><p>　　[5] 王兆安，黃俊.電力電子技術(shù) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007年。</p><p>　　[6] 馬西秦，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 北京：人民郵電出版社，1997年。</p><p>　　[7] 張李東，過(guò)程控制技術(shù)及其應(yīng)用 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004年。</p><p>　　[8] 王錫凡，電力工程基礎(chǔ) 西安：西安交通大學(xué)出版社，199

109、8年。</p><p>　　[9] 童詩(shī)白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 北京：高等教育出版社，2001年。</p><p>　　[10] 閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 北京：高等教育出版社，1998年。</p><p>　　[11] 范建東，可編程控制器原理及應(yīng)用 廣州：華南理工大學(xué)出版社，2003年</p><p>　　[12] 劉迎春等.新型傳感

110、器及其應(yīng)用.成都：國(guó)防科技大學(xué)出版社，1991。</p><p>　　[13] 伍錦榮，可編程控制器系統(tǒng)應(yīng)用與維護(hù)技術(shù) 南京：東南大學(xué)出版社，2001年。</p><p>　　[14] 葉斌，電力電子應(yīng)用技術(shù) 北京：清華大學(xué)出版社，2006年。</p><p>　　[15] 楊輝、張風(fēng)言，大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷c數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì) 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1998年。