基于plc的智能交通控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p>　　基于PLC的智能交通控制系統(tǒng)設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會經濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關注，我國許多大中城市的交通壓力都非常大。所以，改善與提高現(xiàn)有的交通系統(tǒng)的工作效率，加強交通路口的信號燈控制和監(jiān)控是非常重要的。</p><p>　　解決好交通信號燈控制問

2、題將是保障交通有序、安全、快速運行的重要環(huán)節(jié)。但現(xiàn)有的交通信號燈控制系統(tǒng)都是單一的固定時序控制, 不能夠根據(jù)實際交通狀況進行調節(jié)控制。</p><p>　　本文主要使用PLC和地感線圈來實現(xiàn)智能交通控制。在十字路口相應的位置埋設地感線圈，對此路段上的車流量進行統(tǒng)計，并根據(jù)車流量的變化，改變綠燈的控制時間，可以實時地對綠燈資源進行合理調配，提高十字路口的通行能力，緩解交通擁擠，達到最優(yōu)控制。文中詳細介紹了系統(tǒng)的硬件

3、設計和軟件設計，最后用iFIX工程組態(tài)軟件進行監(jiān)控，達到了比較滿意的可視化效果，并實現(xiàn)了模擬真實環(huán)境的目的。</p><p>　　關鍵詞 智能交通 地感線圈 車流量 延時控制</p><p>　　THE DESIGN OF INTELLIGENT TRAFFIC CONTROL SYSTEM BASED ON PLC</p><p><b>　　

4、ABSTRACT </b></p><p>　　Along with the development of the society economy, the city transportation problem causes our concern more and more, and traffic pressure in many large and medium-sized cities in

5、 China is very great. Therefore, to improve and enhance efficiency of the existing transport system, strengthen the control of traffic lights and monitor the situation is very important.</p><p>　　The traffic

6、 light control is important for urban traffic safety and high efficiency. But all the traffic light control are working in standing sequence, and are unable to make adjustment with different traffic flow.</p><

7、p>　　In the design of the paper, one method of the intelligent traffic control is used which combines the PLC and the induction coil. Induction coils are preburied at the correspond- ing crossroads to make statistics o

8、f the vehicle flow, according to which the control time of the green lights is changed, then, the resource of the green light is reasonably distributed to improve the traffic capacity at the crossroads. PLC could self re

9、gulate the time of traffic light, and reach the best of control. Th</p><p>　　KEY WORDS intelligent traffic induction coil vehicle flowrate time-delay control</p><p><b>　　目 錄</b&g

10、t;</p><p><b>　　中文摘要I</b></p><p><b>　　英文摘要II</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>

11、　　1.2 課題研究背景2</p><p>　　1.3 本文研究的內容3</p><p>　　2 總體方案設計4</p><p>　　2.1 工作原理分析4</p><p>　　2.2 系統(tǒng)結構5</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設計6</p><p>　　3.1 車流

12、量檢測6</p><p>　　3.1.1 地感線圈的選型原則6</p><p>　　3.1.2 信號轉換裝置6</p><p>　　3.2 用PLC實現(xiàn)智能交通控制8</p><p>　　3.2.1 PLC的I/O地址分配及選型8</p><p>　　3.2.2 PLC的外部接線及系統(tǒng)原理9<

13、;/p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設計10</p><p>　　4.1 系統(tǒng)的控制要求10</p><p>　　4.2 程序重點部分分析11</p><p>　　4.2.1 通行車輛計數(shù)11</p><p>　　4.2.2 延時控制的選擇12</p><p>　　5 系統(tǒng)仿真1

14、3</p><p>　　5.1 組態(tài)軟件選取13</p><p>　　5.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建立13</p><p>　　5.3 智能交通控制系統(tǒng)監(jiān)控主界面設計15</p><p><b>　　結束語17</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><

15、;p><b>　　參考文獻18</b></p><p><b>　　附錄一19</b></p><p>　　附錄二錯誤!未定義書簽。</p><p>　　附錄三錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p&g

16、t;<b>　　1.1 引言</b></p><p>　　城市交通系統(tǒng)是社會經濟的“血液循環(huán)系統(tǒng)”，是衡量一個城市文明進步的標志。隨著社會經濟的不斷發(fā)展和城市規(guī)模不斷膨脹，城市的經濟貿易和社會活動日益繁忙，交通量持續(xù)增長，使得交通擁擠和阻塞現(xiàn)象越來越突出，從而引發(fā)的交通問題越來越嚴重，人、車、路三者關系的協(xié)調越來越受到交通部門的重視。因此如何采用一種科學的控制方法，建立一套城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測

17、、交通信號控制與交通疏導的綜合管理系統(tǒng)，成為現(xiàn)代城市交通管理部門亟待解決的重要問題之一[1]。</p><p>　　目前，我國城市十字路口的交通控制系統(tǒng)基本上都采用定時控制方式。通常的做法是事先經過交通流量的調查，運用統(tǒng)計的方法對兩個方向紅綠燈設置固定轉換時間間隔[2]。然而實際十字路口車輛的流量是隨機和變幻莫測的，有的路口在不同的時段可能會有很大的差異，并且經常受到人為因素的影響。因此常常出現(xiàn)下面的情況，當某條

18、道路的車流量很大卻要等待紅燈，而此時另一條空道或車流量相對少得多的道路卻依然按原定時間亮著綠燈。因此固定時間的控制方法，經常造成道路有效利用時間的浪費，出現(xiàn)綠燈方向車輛較少，紅燈方向車輛積壓等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是無法建立準確模型的，統(tǒng)計的方法已不能適應迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，為克服這種少車路口綠燈時無車通行或多車路口綠燈通行時間短而堵車等資源浪費的現(xiàn)象，出現(xiàn)了智能交通控制系統(tǒng)[3]，它能夠根據(jù)流量變化情況自動調節(jié)紅綠燈的

19、時間長度，最大限度地減少十字路口的車輛滯流現(xiàn)象，有效的緩解交通擁擠，實現(xiàn)交通控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制，從而大大的提高交通控制系統(tǒng)的效率。</p><p>　　當前的智能交通控制系統(tǒng)有以紅外感應車流量的、有桉預定時間段改變通行時間的、有以電視監(jiān)控信息來干預的等多種方法與手段，各有特點。隨著我國人民生活水平的不斷提高，城市化的推進與私家車數(shù)量的猛增，道路交通擁擠的問題日益突出，可以預見，智能交通控制系統(tǒng)將具有廣大的應用前景

20、。因此，研究智能交通控制系統(tǒng)具有相當大的學術價值和實用價值[4]。</p><p>　　本設計是一個以車流量為核心的智能交通自動控制系統(tǒng)，通過使用地感線圈檢測車流量，并利用PLC在順序控制上的強大功能，對交通流量進行實時統(tǒng)計和控制，實現(xiàn)十字路口交通系統(tǒng)的智能控制。隨著數(shù)字化城市建設的進程，對城市交通的要求不僅是智能化，而是網絡化、信息化。</p><p>　　1.2 課題研究背景<

21、/p><p>　　隨著社會經濟的發(fā)展、城市化進程的加快和機動車輛的迅猛增加, 城市交通問題日益嚴重。城市交通擁擠不僅造成交通事故頻發(fā)、車輛延誤增大，而且進一步帶來能源浪費和環(huán)境污染的加劇，由此引起的不良社會后果更是難以估計。城市交通問題的解決能有效的控制城市交通狀況，減少交通擁擠，減少環(huán)境污染，提高經濟效益，保證城市的持續(xù)化發(fā)展。</p><p>　　解決城市交通問題的根本途徑有兩條，一是加快

22、道路設施規(guī)劃建設，健全城市道路網絡體系，這種方法是一種外延型的發(fā)展途徑。二是采用先進的科學技術，對城市交通進行現(xiàn)代化的管理與控制，提高現(xiàn)有道路的通行能力，這是一種內涵的方法[5]。誠然道路設施是發(fā)展城市交通、滿足各種交通需求的物質載體，但受到道路建設資金和城市土地空間的限制。例如，我國許多大城市建設地鐵或輕軌以緩解交通壓力。但是，建設地鐵或輕軌需要大量的資金與時間，這對大多數(shù)中小城市都不現(xiàn)實。所以，加強交通管理與控制是公認的效益顯著、投

23、資少的方法。當前，改善與提高現(xiàn)有的交通系統(tǒng)的效率已成為當務之急，而提高交通控制系統(tǒng)的效率更是重中之重[6]。</p><p>　　20世紀80年代以后，世界各國的交通控制出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展熱潮，隨著計算機和自動控制技術的發(fā)展，交通運輸組織與優(yōu)化理論的不斷提高，交通控制手段越來越先進，形成了一批高水平有實效的城市道路交通控制系統(tǒng)。當今世界各國廣泛使用的最有代表性且有成效的交通控制系統(tǒng)有澳大利亞的SCAT系統(tǒng)、英國

24、的TRANSYT系統(tǒng)和SCOOT系統(tǒng)[7]。</p><p>　　TRANSYT(Traffic Network Study Tools)系統(tǒng)自1968年問世以來，經歷不斷地改進，已經發(fā)展成為先進的TRAN-SYT/9型。作為最成功的靜態(tài)智能交通控制系統(tǒng)，雖然已經被世界400多個城市所使用，但是由于其計算量較大，很難獲得整體最優(yōu)的配時方案，同時需要大量的路網幾何尺寸和交通流數(shù)據(jù)[8]。SCOOT(Split、Cy

25、ele and Offset OptimizationTechnique)系統(tǒng)采用聯(lián)機實時控制的動態(tài)模式，對周期、綠信比和相位差進行控制，采用小步長尋優(yōu)方法，相對TRANSYT而言具有相當大的優(yōu)勢。但SCOOT相位不能自動改變，現(xiàn)場安裝調試時相當繁瑣等缺點也急需改進[9]。SCAT(Sydney Coordinated Adaptive TrafficMethod)系統(tǒng)由澳大利亞工程技術人員采用先進的計算機網絡技術，呈計算機分層遞階形式

26、。采用地區(qū)級聯(lián)機控制，中央級聯(lián)機與脫機同時進行的控制模式。SCAT系統(tǒng)充分體現(xiàn)了計算機網絡技術的突出優(yōu)點，結構易于更改，控制方案容易變換。但是，SCAT系統(tǒng)過分依賴計算機硬件，無車流實時信息反饋，可靠性較低[1</p><p>　　20世紀70年代末以來，我國經濟建設快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，汽車保有量逐年增加，交通問題日益顯現(xiàn)。我國部分大中城市摒棄了舊有的控制方式，一些先進的控制技術逐漸得到應用，雖然在整

27、體規(guī)模和層次上與世界發(fā)達國家還有不小差距，但部分領域技術水平已處于世界先進位置。目前，我國城市交通控制系統(tǒng)不單單是對交叉口信號燈進行控制，而是集交叉口信號燈控制和干線控制以及現(xiàn)代城市高速公路交通控制于一體的混合型交通控制。</p><p>　　在我國的交通控制系統(tǒng)的進步行程中，若只依賴被動、微觀和靜態(tài)的傳統(tǒng)模式的控制策略，顯然不能滿足城市交通的需求。必須突破傳統(tǒng)信號控制的研究方法，控制思想上要由被動控制向主動自適

28、應控制發(fā)展；控制技術上要借助于現(xiàn)代科學技術向智能化、集成化發(fā)展；控制規(guī)模上要由微觀、中觀控制向宏觀、微觀結合控制發(fā)展；控制模式上要由靜態(tài)控制向動態(tài)誘導控制發(fā)展；發(fā)展方向上要以我為主，充分結合我國的實際情況，發(fā)展適應我國國情的交通控制系統(tǒng)[11]。概而言之，要充分利用系統(tǒng)工程的思想和方法，加強對城市先進交通處理系統(tǒng)的硬件技術和軟件技術研發(fā)。 </p><p>　　我國智能交通控制系統(tǒng)起步較晚，交通信息集成和應用程度

29、還比較落后，現(xiàn)有的交通顯示屏基本上是靜態(tài)交通信息，尚未形成真正意義上的智能交通控制。為此，對智能交通控制系統(tǒng)必須要加快研發(fā)和實用化的步伐，滿足新時期我國交通發(fā)展的需要。只有采用新技術，探索各種新方法，才能為城市交通控制開辟新的思路，才能實現(xiàn)城市智能交通系統(tǒng)，從而真正緩解城市交通與經濟發(fā)展日趨尖銳的矛盾[12]。</p><p>　　1.3 本文研究的內容</p><p>　　經過對本課題

30、的深入研究以及對智能交通控制系統(tǒng)的分析，明確本次設計完成的主要內容如下：</p><p>　　(1) 根據(jù)控制要求，提出智能交通控制系統(tǒng)的總體方案并進行論證。詳細分析系統(tǒng)實現(xiàn)智能控制的工作原理，并確定系統(tǒng)的整體結構。</p><p>　　(2) 對智能交通控制系統(tǒng)進行設計，完成該系統(tǒng)的硬件構建和軟件設計。完成硬件設備的選型，相應電氣圖紙的設計以及PLC控制程序的編寫和調試，滿足控制系統(tǒng)及工

31、藝的基本要求。</p><p>　　(3) 利用組態(tài)軟件對系統(tǒng)的監(jiān)控部分進行設計，畫面符合要求，美觀實用，能完成對系統(tǒng)的主要變量的實時監(jiān)視和數(shù)據(jù)分析。</p><p><b>　　2 總體方案設計</b></p><p>　　系統(tǒng)設計的目的是對PLC控制進行深入地學習和應用，完成對交通流量的實時統(tǒng)計與控制，并能利用上位機組態(tài)軟件進行實時監(jiān)控。

32、系統(tǒng)設計的思路是采用地感線圈探測車輛的通過，并用PLC對車輛數(shù)量進行計數(shù)，利用PLC在順序控制上的強大功能，對交通流量進行實時統(tǒng)計和控制。</p><p>　　2.1 工作原理分析</p><p>　　本系統(tǒng)以十字路口等待綠燈的車輛滯留量來確定該方向交通是否繁忙。為了簡化處理，該系統(tǒng)控制的普通十字路口的每個方向僅有直行車道，每個方向均設有紅、黃、綠色直行交通燈。如圖1所示，在十字路口的東

33、南西北四個方向的近端（停車線附近）和遠端（相距近端約100米處）各埋設一個地感線圈，分別統(tǒng)計通過該處的車輛數(shù)。</p><p>　　以南北方向為例，每當車輛駛近十字路口，必須先通過遠端的地感線圈N1或S1，這時地感線圈將對車輛產生一個脈沖信號傳送至PLC內通過增指令進行加1運算，此時如果信號燈仍為綠燈，車輛繼續(xù)前行通過十字路口則必然經過近端的地感線圈N2或S2，同樣地感線圈對車輛產生一個脈沖信號傳送至PLC內通過

34、減指令進行減1運算。最終，PLC對地感線圈N1和S1脈沖信號的計數(shù)就可記錄駛近路口的車輛數(shù)X，PLC對地感線圈N2和S2脈沖信號的計數(shù)就可記錄駛出路口的車輛數(shù)Y。為了簡化運算，將兩個相對方向（南與北、東與西）X、Y 的數(shù)值合并為一組，那么南北方向車輛的滯留量Z1=X-Y。同理可得，PLC通過對地感線圈脈沖信號的計數(shù)就可得到東西方向車輛的滯留量Z2。通過計算車輛的滯留量Z1與Z2的差值，從而決定對綠燈進行延時控制。將此差值設為三個區(qū)間進行

35、判斷如下：</p><p>　　如果Z1－Z2﹥10，則南北方向繁忙，東西正常，南北直行綠燈延長10秒。</p><p>　　如果Z1－Z2﹤－10，則東西方向繁忙，南北正常，東西直行綠燈延長10秒。</p><p>　　如果－10≤Z1－Z2≤10，則視為正常情況，交通信號燈控制按固定周期變換。</p><p>　　車輛駛過產生的脈沖計數(shù)、

36、車輛滯留量的雙向比較以及綠燈延時時間的控制全部由PLC來完成。各地感線圈時刻檢測車輛，在一個紅綠燈周期中，每當東西或南北綠燈亮之前，PLC都要依據(jù)脈沖的計數(shù)判定東西、南北的車流規(guī)模，然后根據(jù)以上智能控制原則，調整綠燈時長。</p><p><b>　　2.2 系統(tǒng)結構</b></p><p>　　系統(tǒng)主控制器選用西門子的S7-200系列PLC，車流量檢測裝置采用基于

37、電磁感應原理的地感線圈，系統(tǒng)由PLC控制器、地感線圈檢測裝置、信號轉換裝置、十字路口交通燈組等幾部分組成，如圖2所示。</p><p>　　系統(tǒng)運行過程中，首先，地感線圈感應到車輛通過的信號，該信號通過信號轉換裝置轉換為0～10V的標準電壓信號輸入到PLC，PLC控制系統(tǒng)通過判斷該信號的狀態(tài),經過數(shù)據(jù)處理和計算得到各路口實際車流量的數(shù)據(jù)，自動控制系統(tǒng)根據(jù)各個路口的實際車流量自動調節(jié)其所在路口的信號燈的通行狀態(tài)。&

38、lt;/p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設計</b></p><p>　　3.1 車流量檢測</p><p>　　3.1.1 地感線圈的選型原則</p><p>　　地感線圈是本智能交通自控系統(tǒng)中的最主要的檢測元件，地感線圈的技術規(guī)格由車道的大小和埋設的深度決定，地感線圈主要由內徑，外徑，線徑和匝數(shù)四大因素組成，一

39、旦這四大因素確定，線圈的規(guī)格型號即可確定[13]。地感線圈工作在最佳狀態(tài)下時，線圈的電感量應保持在100uH—300uH之間，在線圈電感不變的情況下，線圈的匝數(shù)與周長有關系，周長越小、匝數(shù)就越多，線圈匝數(shù)可參考表1。</p><p>　　表1 線圈匝數(shù)參考表</p><p>　　由于道路下可能埋設有各種電纜管線、鋼筋、下水道蓋等金屬物質，這些都會對線圈的實際電感值產生很大影響，在實際施工

40、時應使用電感測試儀實際測試地感線圈的電感值來確定施工的實際匝數(shù)，保證線圈的最終電感值在合理的工作范圍之內（如在100uH—300uH 之間）。否則，應對線圈的匝數(shù)進行調整[14]。</p><p>　　在理想狀況下（不考慮一切環(huán)境因素的影響），地感線圈只考慮面積的大?。ɑ蛑荛L）和匝數(shù)，可以不考慮導線的材質。但在實際工程中，必須考慮導線的機械強度和高低溫抗老化問題，在某些環(huán)境惡劣的地方還必須考慮耐酸堿腐蝕問題[15

41、]。在實際的工程中，建議采用0.1cm以上鐵氟龍高溫多股軟導線。若本系統(tǒng)中的十字路口模擬交通模型為60*60cm，根據(jù)實際十字路口的尺寸按比例縮放，得到的車道大小約為3cm。設計時選擇的線圈內徑為1.8*2.3 cm、外徑為2.0*2.5 cm、線徑為0.05cm、匝數(shù)為180n。</p><p>　　3.1.2 信號轉換裝置</p><p>　　地感線圈的工作原理基于振蕩電路原理,將地

42、感線圈埋入地下，當有車輛經過時，車的鐵外殼使得線圈電感發(fā)生變化，將線圈接入振蕩電路，使電感量的變化轉換成諧振頻率的變化。信號轉換裝置是由一種基于電磁感應原理的信號轉換線路構成，該轉換電路主要由兩只三極管組成的共射極振蕩器和地感線圈（電感元件）、電阻、電容等元件組成的耦合振蕩電路組成，信號轉換裝置的電路原理如圖3所示。</p><p>　　Ul和U2組成共射極振蕩器，電阻R3是兩只三極管的公共射極電阻，并構成正反饋

43、，地感線圈T作為檢測器諧振電路中的一個電感元件，與振蕩回路一起形成LC諧振。當有大的金屬物（汽車）通過時，由于空間介質發(fā)生變化引起了振蕩頻率的變化（有金屬物體時振蕩頻率升高），將會使線圈中單位電流產生的磁通量增加，從而導致線圈電感值發(fā)生微小變化，進而改變LC諧振的頻率，這個頻率的變化就作為有汽車經過地感線圈的路面時的輸入信號，再將此信號通過由R4和C3組成的LC濾波電路，輸出穩(wěn)定的直流電壓（0～10V的標準電壓信號），此電壓即可輸入到P

44、LC系統(tǒng)。</p><p>　　3.2 用PLC實現(xiàn)智能交通控制</p><p>　　目前智能交通控制的設計方案有很多，有采用CPLD數(shù)字集成電路實現(xiàn)交通信號燈智能控制的設計，有采用單片機實現(xiàn)對交通控制設計的方案[16]。而本智能系統(tǒng)采用PLC實現(xiàn)智能交通控制，并通過軟件編程實現(xiàn)可以根據(jù)十字路口車流量自動調節(jié)綠燈時間的控制系統(tǒng)。</p><p>　　3.2.1

45、PLC的I/O地址分配及選型</p><p>　　經過分析后，可得出系統(tǒng)的輸入輸出信號及其I/O地址分配如表2所示。</p><p>　　表2 I/O分配表</p><p>　　在PLC選型時，由于目前市場上的PLC種類繁多，生產公司不同，PLC的結構和編程語言也會有差異，而西門子S7-200系列PLC具有體積小、速度快、標準化的特點，具有豐富的功能模塊和強大的指

46、令系統(tǒng)，這就使其無論在獨立運行中或相連成網絡皆能實現(xiàn)其復雜控制功能，并且可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求[17]。又由于其編程易于掌握，指令豐富，因此在本設計中選用S7-200系列PLC。</p><p>　　由系統(tǒng)的輸入輸出信號及其I/O地址分配，結合CPU224具有14個輸入點和10個輸出點，8KB用戶程序區(qū)和5KB數(shù)據(jù)存儲區(qū)，1個RS485通信/編程口和7個擴展模塊的特點，所以可選用CPU224。<

47、/p><p>　　3.2.2 PLC的外部接線及系統(tǒng)原理</p><p>　　在該控制系統(tǒng)中，PLC采用繼電器輸出直接驅動交通燈。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小電流去控制較大電流的一種“自動開關”，故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。</p><p>　　P

48、LC的外部接線及系統(tǒng)原理圖如下圖4所示。其中，PLC、交通燈和信號轉換電路均采用DC24V開關電源供電；開關電源型號為DR-120-24，電流為5A。交通燈型號為JD200-3-35-2A，環(huán)境工作溫度為－40℃～＋80℃，工作電壓為24VDC。</p><p>　　PLC外部電源電路設計見附圖。其中，當空氣開關閉合時，電源指示燈亮，電源開始正常供電，當電路中出現(xiàn)短路或過載情況時，空氣開關會斷開電源，保護電路及相

49、關設備。</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設計</b></p><p>　　4.1 系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　上電后，控制系統(tǒng)開始工作。先進行程序初始化，寄存器清零并開始計數(shù)。如前文2.1中所述，通過計算車輛的滯留量Z1與Z2的差值，從而決定是否對綠燈進行延時控制。如果－10≤Z1－Z2≤10，則視為正常情況，交通信號燈控

50、制按固定周期變換。如果Z1－Z2﹥10，則南北方向繁忙，東西正常，南北直行綠燈延長10秒。如果Z1－Z2﹤－10，則東西方向繁忙，南北正常，東西直行綠燈延長10秒。依次循環(huán)檢測對交通燈進行自動控制。根據(jù)設計思路，系統(tǒng)的控制流程如下圖所示。</p><p>　　4.2 程序重點部分分析</p><p>　　4.2.1 通行車輛計數(shù)</p><p>　　在程序中，怎

51、樣對車輛脈沖進行計數(shù)是很重要的。經過反復思考和編程，我最終選擇了利用增減指令對車輛脈沖進行計數(shù)，這樣可以很容易得出各方向上的車輛數(shù)量。具體程序如下圖所示：</p><p>　　4.2.2 延時控制的選擇</p><p>　　在設計方案里，怎樣利用南北方向與東西方向車輛滯留量的差值進行延時控制的選擇是關鍵的一步。經過不斷的探討，我選擇了比較指令來實現(xiàn)這一選擇。具體程序如下：</p&g

52、t;<p>　　根據(jù)延時條件的不同可選擇不同的方式進行控制，若延時條件均不滿足，則按車流量正常處理。具體程序見附錄一。</p><p><b>　　5 系統(tǒng)仿真</b></p><p>　　5.1 組態(tài)軟件選取</p><p>　　在系統(tǒng)仿真過程中，我選用的是iFIX組態(tài)軟件。iFIX軟件可作為一個“進入過程的窗口”，并提供實

53、時數(shù)據(jù)給操作員及軟件應用，由于具有很好的開放性、安全性以及擴展性，成為了工業(yè)自動化領域最流行的工控組態(tài)軟件之一[18]。</p><p>　　iFIX軟件是以SCADA(數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控)組件為核心。SCADA的基本功能是數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理，保證數(shù)據(jù)的完整性，并且提供完整的分布式網絡功能。數(shù)據(jù)采集就是從現(xiàn)場獲取數(shù)據(jù)并將它們加工成可利用的形式。iFIX也可以向現(xiàn)場寫數(shù)據(jù)，這樣就建立了控制軟件所需的雙向連接。iFIX不

54、需要用特別的硬件來獲得數(shù)據(jù)，而是通過一個I/O驅動器兼容它們，這在現(xiàn)場應用中顯得尤為重要。數(shù)據(jù)管理包括通過掃描、報警和控制程序從驅動程序映像列表中讀取數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行處理，再將數(shù)據(jù)傳送到過程數(shù)據(jù)庫以及從內部數(shù)據(jù)庫訪問函數(shù)、讀取數(shù)據(jù)，并傳達到需要的應用中等功能[19]。</p><p>　　人機交互HMI是iFIX軟件的另一個重要組件，它具有強大的圖形編輯功能。iFIX 提供了強大的人機交互平臺，它以直觀的界面把所

55、有的系統(tǒng)組件都集成在一個單獨的開發(fā)環(huán)境中，具有微軟界面風格。該人機交互平臺特有的動畫向導，智能圖符生成向導等強大的圖形工具方便了系統(tǒng)開發(fā)，標簽組編輯器大量節(jié)省系統(tǒng)開發(fā)時間，并且內置了易學易用的VBA這一計算機語言系統(tǒng)，使得無論是控制系統(tǒng)的設計人員，還是應用人員都能很快上手。</p><p>　　基于iFIX軟件的強大功能和在工業(yè)自動化中的廣泛應用，我選用了這一軟件完成系統(tǒng)仿真。</p><p&

56、gt;　　5.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建立</p><p>　　在進行系統(tǒng)仿真時，首先應建立數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫是iFIX系統(tǒng)的核心，它從硬件中獲取或給硬件發(fā)送過程數(shù)據(jù)，由標簽（塊）組成。數(shù)據(jù)庫標簽（塊）是獨立一個單元，可以接收、檢查、處理并輸出過程值。</p><p>　　數(shù)據(jù)庫以電子數(shù)據(jù)表的形式出現(xiàn)：每一行是一個獨立的數(shù)據(jù)庫標簽，每一列是一個域。數(shù)據(jù)庫編輯器用來創(chuàng)建和編輯數(shù)據(jù)庫塊，它可以打開節(jié)點列表

57、（SCU中定義）中任何 SCADA節(jié)點的數(shù)據(jù)庫。</p><p>　　數(shù)據(jù)庫中有數(shù)字量輸入DI和數(shù)字量輸出DO。DI表示每掃描一次，數(shù)字量輸入塊從DIT 表中的I/O地址中讀取數(shù)字量數(shù)據(jù)；DO表示每接收到的值，數(shù)字量輸出塊把一模擬量信號送入DIT表中的 I/O 地址。DI和DO的建立過程如圖9和圖10所示：</p><p>　　根據(jù)本文中系統(tǒng)的輸入輸出點設置，按上述過程，可建立智能交通控制

58、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，如下圖11所示。</p><p>　　5.3 智能交通控制系統(tǒng)監(jiān)控主界面設計</p><p>　　監(jiān)控界面是系統(tǒng)與用戶進行交流的窗口，界面設計要美觀實用，簡潔易懂。交通系統(tǒng)監(jiān)控主界面如下圖12所示。主界面以圖形形式，直觀顯示了系統(tǒng)所控制的一個十字路口，在路口的每個進口道設置信號燈，由此可清楚地顯示當前信號燈的狀態(tài)。</p><p>　　主界面中還設有

59、視頻窗口，可清楚地監(jiān)控到十字路口處的交通狀況。在界面切換時，可通過編輯腳本進行切換。如圖12中所示，可點擊“東風路文化路十字路口”進入下一界面，以達到同時監(jiān)控不同路口的目的。該過程中所編輯的腳本為：</p><p>　　Private Sub Group7_Click()</p><p>　　openpicture "路口2"</p><p>&

60、lt;b>　　End Sub</b></p><p>　　通過該腳本進入的“東風路文化路十字路口”監(jiān)控界面如下圖所示：</p><p>　　由此可見，利用交通監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)在線實時監(jiān)控，并可同時監(jiān)控多個路口，達到及時準確地監(jiān)控交通狀況的目的。</p><p><b>　　結束語</b></p><p>

61、　　本文以單十字路口為對象，根據(jù)交通控制需求，完成了基于PLC的智能交通控制系統(tǒng)的設計與仿真。論文包括系統(tǒng)的總體方案設計、硬件設計、軟件設計與系統(tǒng)仿真等。在總體方案設計中，首先確定了智能交通控制系統(tǒng)的控制方案和系統(tǒng)結構。系統(tǒng)自動控制的實現(xiàn)采用通過判斷不同條件來確定是否選用延時控制這一方案，這種方案在實現(xiàn)上簡單方便，而且具有較好的應用推廣價值。在硬件設計中，本文詳細介紹了地感線圈的選型、工作原理及對車流量的判斷，并通過信號轉換電路將車輛脈

62、沖信號轉為電壓信號送入PLC，PLC根據(jù)相應車流量狀況自動延長或縮短紅綠燈時長。文中通過對系統(tǒng)輸入輸出點的分析，選擇了合適的PLC進行智能控制，詳細介紹了PLC的外圍電氣設備選型與接線以及PLC控制柜的設計。在軟件設計中，根據(jù)系統(tǒng)控制要求，首先確定了系統(tǒng)的總流程圖，并用編程軟件STEP 7 MicroWIN SP6 進行了獨立編程。最后，本文使用iFIX 3.5工程組態(tài)軟件完成了系統(tǒng)的仿真過程，能完成對交通路口的流量統(tǒng)計及在線監(jiān)控，達到

63、了比較滿意的可視化效果。該系統(tǒng)總體上實現(xiàn)了以PLC為控制主體的智能交通控制系統(tǒng)的設計，能自動地根據(jù)車流量的變化來調節(jié)紅綠燈時</p><p>　　當然，由于作者水平有限，本文還存在一些不足之處。本文設計的智能交通控制系統(tǒng)只是針對單個十字路口的，而實際交通問題是一個由點、線和區(qū)域控制組成的復雜的控制系統(tǒng)。因此在以后的研究中，有待于在此基礎上將系統(tǒng)擴展到干道協(xié)調控制和區(qū)域控制上，提高實用性。另外，本文的研究中沒有考慮

64、行人，在進一步的研究中，要注意結合實際情況，使系統(tǒng)更加完善，得到推廣和應用。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　胡振文.城市智能交通系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展構想[J].國防交通工程與技術,2003,1(2):10～13</p><p>　　鮑曉東,張仙妮.智能交通系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].道路交通與安全,2006(8)<

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