基于s7-200系列plc的交通信号灯控制系统设计(于

基于s7-200系列plc的交通信号灯控制系统设计(于内容摘要：

c signal control mode ...................................................................................... 9 3 Streettraffic control lights39。 fuzzy control.......................................................................... 13 Control theory development and fuzzy control theory statement ................................. 13 Concept................................................................................................................... 13 Variable choice and universe of discourse division................................................ 14 Fuzzy control rule................................................................................................... 14 Fuzzy method choice and determination ....................................................................... 15 Street intersection number of vehicles fuzzy.......................................................... 15 Fuzzy rule design.................................................................................................... 16 The fuzzy reasoning algorithm and the solution are fuzzy..................................... 16 4 Realizes based on the PLC fuzzy control system39。 s design ................................................ 19 Based on S7200 PLC hardware wiring ........................................................................ 19 Streettraffic control lights control policy ..................................................................... 20 5 Conclusions and Suggestions ............................................................................................ 23 Acknowledgements ................................................................................................................. 25 References ............................................................................................................................... 27 Appendices .............................................................................................................................. 29 Declaration 印预览中看不见即可）： Equation Chapter (Next) Section 1 1 绪 论 1 1 绪 论 课题的背景及意义 随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。 人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。 我国机动车辆保有量增长迅速，特别是 2020 年中国汽车市场在政策刺激和刚性需求等多重作用下产销两旺，取代美国成为世界第一。 而城镇道路建设和交通管理相对滞后， 人车争路、 道路拥挤、阻塞现象、交通事故等时常发生。 目前，我国许多大中城市 及东部沿海较发达地区 的交通压力都非常大。 部分 交通路口的信号灯工作时间不合理，交通违章或肇事记录 不确切。 所以 改善与提高现有的交通系统的工作效率，加强交通路口的信号灯控制和安全状况的监控是非常重要的。 课题设计的相关技术的现状 城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统。 它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。 如何利用现代计算机与自动控制技术有效地疏导交通、提高城镇道路特别是路口的通行能力，减少交通事故是现在的新课题。 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 ，如青岛的即墨市在高峰 时段采用交通灯与交警上路双重指挥 )。 通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。 然而实际上交通流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。 即使是经过长期运行、适用的方案，仍然会发生 如下弊端 :当某条路段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 车 道却长时间亮的是 绿灯，这种多等少的尴尬现象是 无法 对实际情况进行实时 调 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。 这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计 的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。 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 ： 制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。 具体如下 ： 在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡西安交通大学网络教育学院论文 2 流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，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，按一定的控制规律自动调节红绿灯的时长。 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。 采用 PLC 是基于以下四个原因： 1） PLC 具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在 30 万小时以上； 2）编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现； 3）抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常 工作的 PLC； 4）近年来 PLC 的性能价格比有较大幅度的提高，使得实际应用成为可能。 本文的主要工作 城市交通系统是一个具有随机性、模糊性和不确定性的复杂系统，如果通过建立一个数学模型来反映实际单路口交通状况是非常困难的。 而采用模糊控制方法设计交通灯控制系统，可以建立精确的数学模型，减少路口延误时间和停车次数，更加精确地控制非线性的、随机的十字路口车流量，极大提高路口的通行能力。 本文将工业上应用比较成熟的可编程控制器（ PLC）用于对单路口交通信号灯实现车辆等待长度的模糊控制方法。 本设计主要设计利用德国西门 子公司的 S7200系列 PLC来实现对十字路口交通灯信号的智能控制。 设计中采用 S7200 编程软件 STEP 7 Micro/ 进行编程。 采用顺序功能图与梯形图相结合的方法设计程序。 Equation Chapter (Next) Section 1 2 十字路口信号灯控制的基本理论和方法 3 2 十字路口信号灯控制的基本理论和方法 车辆的存在与通过的检测 要用 PLC 模仿交警实现智能控制，首先需要采集信号。 就是要知道每条道路上有多少等待通行的车辆或正在通行的车辆，然后再经过计算，做出正确的指挥（控制各个方向路口的交通灯信号）。 现在这样的产品很多，广泛应用于停车场、道路电子警察等。 在此选用使用最广泛的电感式传感器采集信号。 感应线圈 感应线圈 是一种 电 磁 感 应 式 传感器，其高频电流频率为 60kHz，尺寸为 23m，电感约为 100μH。 这种传感器可检测的电感变化率在 ％以上。 电感式传感器安装在公路下面，从交通安全和美观考虑 , 它是理想的传感器。 传感器最好选用防潮性能好的原材料。 其主要部件是埋设在公路下十几厘米深处的环状绝缘电线（特别适合新铺道路，可用混凝土直接预埋，老路则需开挖再埋）。 当有高频电流通过电感时，公路面上就会形成高频磁场。 当汽车进入这一高频磁场区时，汽车就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少。 当汽车正好在该感应线圈的正上方时，该感应线圈的电感减到最小值。 当汽车离开这高频磁场区时，该感应线圈电感逐渐复原到初始状态。 由于电感变化该感应线圈中流动的高频电流 的振幅和相位发生变化，因此，在线圈的始末端连接上检测相位或振幅变化的检测器，就可得到汽车通过的电信号。 若将环状绝缘电线作为振荡电路的一部分，则只要检测振荡频率的变化即可知道汽车的存在和通过 ， 这也是 本论文所涉及的检测工作方式。 检测汽车存在的具体实现是在感应线圈的始端连接上检测电感电流变化的检测器 , 并将之转化为标准脉冲电压输出。 其具体电路图由三部分组成 :信号源部分、检测部分、比较鉴别部分。 传感器的铺设 车辆计数是智能控制的关键，为防止车辆出现漏检的现象，环状绝缘电线在地下的铺设我们设。