基于PLC的智能交通燈控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計文獻(xiàn)綜述

1、文獻(xiàn)綜述一 緒論1. 交通燈的由來： 交通燈是指由紅、黃、綠三種顏色燈組成用來指揮交通的信號燈，最早出現(xiàn)在19世紀(jì)初在英國中部的約克城的一個典故中，當(dāng)時交通燈只有兩種顏色紅綠，隨著各種交通工具的發(fā)展和交通指揮的需要，第一盞名副其實的三色燈(紅、黃、綠三種標(biāo)志)于1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。2. 交通燈的發(fā)展史： 19世紀(jì)初，在英國中部的約克城，紅、綠裝分別代表女性的不同身份。其中，著紅裝的女人表示我已結(jié)婚，而著綠裝的女人則是未婚者。后來，英國倫敦議會大前經(jīng)常發(fā)生馬車軋人的事故，于是人們受到紅綠裝啟發(fā)，1868年12

2、月10日，信號燈家族的第一個成員就在倫敦議會大廈的廣場上誕生了，由當(dāng)時英國機械師德?哈設(shè)計、制造的燈柱高7米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈-煤氣交通信號燈，這是城市街道的第一盞信號燈。在燈的腳下，一名手持長桿的警察隨心所欲地牽動皮帶轉(zhuǎn)換提燈的顏色。后來在信號燈的中心裝上煤氣燈罩，它的前面有兩塊紅、綠玻璃交替遮擋。不幸的是只面世23天的煤氣燈突然爆炸自滅，使一位正在值勤的警察也因此斷送了性命。 從此，城市的交通信號燈被取締了。直到1914年，在美國的克利夫蘭市才率先恢復(fù)了紅綠燈，不過，這時已是“電氣信號燈”。稍后又在紐約和芝加哥等城市，相繼重新出現(xiàn)了交通信號燈。 隨著各種交通工具的發(fā)展和交通指揮

3、的需要，第一盞名副其實的三色燈(紅、黃、綠三種標(biāo)志)于1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。 黃色信號燈的發(fā)明者是我國的胡汝鼎，他懷著“科學(xué)救國”的抱負(fù)到美國深造，在大發(fā)明家愛迪生為董事長的美國通用電器公司任職員。一天，他站在繁華的十字路口等待綠燈信號，當(dāng)他看到紅燈而正要過去時，一輛轉(zhuǎn)彎的汽車呼地一聲擦身而過，嚇了他一身冷汗。回到宿舍，他反復(fù)琢磨，終于想到在紅、綠燈中間再加上一個黃色信號燈，提醒人們注意危險。他的建議立即得到有關(guān)方面的肯定。于是紅、黃、綠三色信號燈即以一個完整的指揮信號家族，遍及全世界陸、海、空交通領(lǐng)域了。二

4、 主體1. 發(fā)展智能交通燈系統(tǒng)的意義： 汽車已經(jīng)逐漸成為了人們?nèi)粘Ｉ钪凶钪饕慕煌üぞ?。但是，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)特別是城市交通道路的發(fā)展速度卻滿足不了汽車數(shù)量增長的需求，這就使城市交通擁堵現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，車輛通行速度成為了城市發(fā)展的瓶頸。在加強城市基礎(chǔ)建設(shè)的同時，改善十字路口的交通信號燈運行模式，提高十字路口的通行效率，對緩解城市交通堵塞有著重要的現(xiàn)實意義。而目前城市的交通燈控制，是根據(jù)一定時間段的各車道車流量的調(diào)查而分配出的相對合理的同定紅綠燈轉(zhuǎn)化周期。但在特定的時間段，會出現(xiàn)某一方向車輛早已通行完，而另一方向車輛排隊等綠燈的情況，這嚴(yán)重降低了實際的十字路口交通效率。 針對現(xiàn)實中越來越嚴(yán)重的

5、城市交通擁堵現(xiàn)象，可設(shè)計出一種城市十字路口交通信號燈控制的新方法。可根據(jù)車流量來智能控制紅綠燈的讀秒時間，解決了各車道車流量不均衡所造成的十字路口交通資源浪費問題，設(shè)計的智能交通控制系統(tǒng)利用對相向車道采用不同步的紅綠燈信號控制方法，能夠減少交通資源浪費，大幅提高十字路口的車輛通行效率。2. 國內(nèi)外智能交通燈系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀： 交通信號控制系統(tǒng)是現(xiàn)代城市交通控制和疏導(dǎo)的主要手段。而作為城市交通基本組成部分的平面交叉路口，其通行能力是解決城市交通問題的關(guān)鍵，而交通信號燈又是交叉路口必不可少的交通控制手段。隨著計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，以及交通流理論的不斷發(fā)展完善，交通運輸組織與優(yōu)化理論、技術(shù)的

6、不斷提高，國內(nèi)外逐步形成了一批高水平有實效的城市道路交通控制系統(tǒng)。（1） 澳大利亞scat系統(tǒng)： scats采取分層遞階式控制結(jié)構(gòu)。其控制中心備有一臺監(jiān)控計算機和一臺管理計算機，通過串行數(shù)據(jù)通訊線路相連。地區(qū)級的計算機自動把各種數(shù)據(jù)送到管理計算機。監(jiān)控計算機連續(xù)地監(jiān)視所有路el的信號運行、檢測器的工作狀況。地區(qū)主控制器用于分析路el控制器送來的車流數(shù)據(jù)，確定控制策略，并對本區(qū)域各路口進(jìn)行實時控制。scats系統(tǒng)充分體現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突出優(yōu)點，結(jié)構(gòu)易于更改，控制方案較易變換。scats系統(tǒng)明顯的不足：第一，系統(tǒng)為一種方案選擇系統(tǒng)，限制了配時參數(shù)的優(yōu)化程度；第二，系統(tǒng)過分依賴于計算機硬件，移植

7、能力差：第三，選擇控制方案時，無實時信息反饋。（2） 英國scoot系統(tǒng)：scoot是由英國道路研究所在transyt系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用自適應(yīng)控制方法于1980年提出的動態(tài)交通控制系統(tǒng)。scoot的模型與優(yōu)化原理與transyt相仿，不同的是scoot為方案生成的控制系統(tǒng)，是通過安裝在交叉口每條進(jìn)口車道最上游的車輛檢測器所采集的車輛信息，進(jìn)行聯(lián)機處理，從而形成控制方案，并能連續(xù)實時調(diào)整周期、綠信比和相位差來適應(yīng)不同的交通流。scoot系統(tǒng)的不足是：相位不能自動增減，任何路e1只能有固定的相序；獨立的控制子區(qū)的劃分不能自動完成，只能人工完成；安裝調(diào)試?yán)щy，對用戶的技術(shù)要求過高。（3） 國內(nèi)智能交通

8、控制系統(tǒng)：國內(nèi)應(yīng)用和研究城市交通控制系統(tǒng)的工作起步較晚，20世紀(jì)80年代以來，國家一方面進(jìn)行以改善城市市中心交通為核心的utsm(urban traffic system manage)技術(shù)研究；另一方面采取引進(jìn)與開發(fā)相結(jié)合的方針，建立了一些城市道路交通控制系統(tǒng)。以北京、上海為代表的大城市，交通控制系統(tǒng)主要是簡易單點信號機、scoot系統(tǒng)、transyt系統(tǒng)和scats系統(tǒng)其中幾個結(jié)合使用；而如湘潭、岳陽等國內(nèi)中小城市，交通控制系統(tǒng)主要還是使用國產(chǎn)的簡易單點信號機和集中協(xié)調(diào)式信號機。3. 采用基于plc的智能交通燈控制系統(tǒng)的好處：（1） 特點： 能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，可靠性強

9、，遠(yuǎn)高于其他各種機型； 通用性高，使用方便； 程序設(shè)計簡單，易學(xué)，易懂； 采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便； 系統(tǒng)設(shè)計周期短； 安裝簡便，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小； 對生產(chǎn)工藝改變的適應(yīng)性強，可經(jīng)行柔性生產(chǎn)； 體積小，功耗小，性價比高。（2） plc的應(yīng)用： 開關(guān)量的邏輯控制：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，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控制及自動化流水線。 模擬量控制：在工業(yè)生產(chǎn)過程當(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。為了是可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量和數(shù)字量質(zhì)之間的a/d轉(zhuǎn)換及d/a

10、轉(zhuǎn)換。plc廠家都生產(chǎn)配套的a/d和d/a轉(zhuǎn)化模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 運動控制：plc可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早起直接用于開關(guān)量i/o模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動的步進(jìn)電機或者伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。 過程控制：過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，plc能編程控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處理一般是運行專用的pid子程序。 通信及聯(lián)網(wǎng)：

11、plc通信含plc間的通信及plc與其他智能設(shè)備間的通行。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展很快，各plc廠商都十分重視plc的通行功能，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。 數(shù)據(jù)處理：現(xiàn)代plc具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排表、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，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≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型的控制系統(tǒng)。三 總結(jié)采用基于plc的智能交通燈控制系統(tǒng)，可以根據(jù)車流量合理的調(diào)節(jié)交通信號燈的讀秒時間

12、，這樣不僅可以有效的防治交通擁堵而且可以合理的利用交通資源，進(jìn)而大大緩解交通壓力。在基于plc的智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中可能牽涉到信號的采集與傳輸，在考慮到施工的成本以及安裝困難度的前提下，本設(shè)計主要想采用光電計數(shù)器。因為光電計數(shù)器叫一般的傳感器而言，它不僅成本低而且安裝方便。四 參考文獻(xiàn)1 彭樹生.plc單片機原理及應(yīng)用.機械工業(yè)出版社.2002.1.12 王曉軍.可編程控制器原理及應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社.2010.9.43 杜荔編.微機原理及其接口.清華大學(xué)出版社.2011.3.14 曹克澄.單片機原理及應(yīng)用.第二版.機械工業(yè)出版社.2009.1.15 龔捷.接口技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社.

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