交通灯控制系统设计
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内容摘要传统的交通灯控制系统大多是由数字电路来实现的，交通灯控制系统稳定性可靠性与抗干扰能力较差，随着社会经济的发展，数字电路交通灯越来越不能满足日益增长的交通压力，因此必须寻求一种新的方法来取代这种复杂而工作不稳定的控制系统。
随着科技的发展，可编程控制器(plc )的功能日益完善，可编程控制器已作为一种以微电脑技术为核心的自动控制装置，已被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源等各种行业。它可靠性高、功能完善、抗干扰能力强，具有结构简单、重量轻等优点，是一种用于工业环境及过程控制的数字运算操作的电子系统。采用plc控制交通信号灯，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别是方便地实现多岔路口的控制。由于plc本身具有通信联网功能，可将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。
关键词：交通灯控制系统；可编程控制器（plc）；十字路口；科学化管理（通讯）；稳定性；可靠性
1、引言
随着经济的增长和人口的增加，人们生活方式不断变化，人们对交通的需求不断增加。城市中交通拥挤、堵塞现象日趋严重，由此造成巨大的经济与时间损失。 资料显示，北京300个主要交叉路口的调查估计表明：每年在交叉路口的时间延误，折成经济报失为20亿美元；当早晚交通高峰时，交叉路 口处的排队长度竟达1000多米，有的阻车车队从一个交叉路口延伸到另一个交叉路 口，这时一辆车为通过一交叉路口，往往需要半个小时以上，时间损失相当可观。我国是一个历史悠久、人口众多的国家，城市数量随着社会的发展不断增多。 随着城市化进程的大大加快，诱发的交通需求急剧增长，供需矛盾不断激化，严重 的交通问题也随之而来。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。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。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊，这一切要归功于城市交通控制系统中的交通灯控制系统。交通灯控制系统对于疏导交通流量、 提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果，使城市交通得以有效管理。在实际应用中，采用plc控制城市交通信号灯，能根据不同的路况要求，随时修改控制程序，以改变各信号灯的工作时间和工作状况。与继电器或逻辑电路控制系统相比，plc控制系统具有更高的可靠性、灵活性和经济实用性。本论文就是运用plc原理来实现对十字路口的交通灯的控制，介绍了基于plc在交通系统的运用，系统介绍了plc的基本原理
2、工艺要求
本系统主要设计一个东西向和南北向十字路口的交通灯控制，要求每个方向有三盏灯，分别为红、黄、绿，并配置红、黄、绿三组时间倒计时显示。每个方向的黄灯和绿灯的时间可以预设定，有采集车流量的信号，能根据车流量自动调整黄绿灯的时间，自动化调节各个方向车流量，实现科学化，智能化体系。当东西向红灯亮时，那么南北向必须是绿灯和黄灯，绿灯和黄灯的总时间要=同于东西向红灯世间。
3、自动化平台选型
plc可编程控制器采用西门子产品：simatic s7-200 smart cpu cr60
车流量采集信号传感器： fh19c-20s-0.5sh(51) fh19c-24s 12个
4、plc程序设计
5、触摸屏设计
smart200与tp270进行以太网链接，高速稳定的通讯方式
系统能实时监控路口交通控制灯的运行情况–2个7段数码显示管进行倒计时，运行周期为100s，初始值为东西向红灯50s，绿灯47s，黄灯3s；南北向
以东西向为基础运算获得，东西向红灯的时间长度==南北向绿灯 黄灯的总时间黄灯一般为3s，同样东西向绿灯 黄灯时间==南北向红灯时间==50s
系统根据车流量传感器对车流总量统计，能自动智能运算—给定东西向和南北向红绿灯的运行时间，（运算方式:连续对交通路口各大车道的车流量进行统计，以100s作为运行周期，连续采样5个周期取其总的流量值，得到东西向流量总和，南北向车流量总和以及总的车流量；南北向车流量/总车流量*运行周期==得到南北向绿灯和黄灯总运行时间）以此模式便可获得所有运行时间 也可以通过触摸屏进行设定合理的系统运行时间
6、结束语
通过对交通控制系统的了解，从控制要求入手，结合传统的交通灯控制系统控制模式以及控制理念，引入根据交通路口流量统计，结合plc数据运算，存储，数据采集的能力，实现智能交通-十字路口控制。
从控制系统设计功能的确定—到电气元件选型—到电气图纸设计–到程序编写–调试完成
作者简介贺亮：西门子自动化产品资深工程师，多年自动化控制技术工程实践经验，同时具备多年自动化专业培训经验，在自动化系统工程项目和机械设备自动控制的设计、安装、调试等方面，既有扎实的理论基础，又有丰富的现场实践经验和教学经验。精通s7200系列、s7300系列、变频器 、伺服、人机、wincc上位机等西门子系列自动化产品
参考文献
[1] 黄建丰,周敏.s7-200综合培训教程. 龙丰自动化学校出版, 2008.
[2] 黄泽润.西门子s7-300高级培训教程. 龙丰自动化学校出版, 2016.
[3] 美国thomags l.floyd 朱杰译 模拟电子技术基础–系统方法 北京:机械工业出版社 2015.6
[4] 王永华 现代电气及可编程控制技术 北京：北京航空航天大学出版社 2002
[5] 李瑞敏 智能交通系统概论 北京：中国铁道出版社 2005
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