论文部分内容阅读
摘要：随着我国城市和交通的迅速发展，交通堵塞成为一个严重的社会现象，急需解决，因此原有的信号灯控制器已不能满足现实需要，需要优化现有的交通信号灯系统，来提升交通信号灯的效率。城市道路交通信號PLC控制系统运行可靠，可实现交通信号管制的自动开停，控制方案的调整及优化简单易行，使用范围广、寿命长。文章对该控制系统的设计过程设计思路、编程方法做了详尽的介绍，具有一定的参考价值和实用价值。
关键词：城市交通信号灯 PLC控制 周期信号交通
1. PLC介绍
1.1 PLC发展现状
上世纪70年代中期，由于大规模集成电路开始成为电子设备的新趋势，在此之后8位微处理器等控制设备相继问世，增加了数值的运算、闭环控制的功能，而且还提高了运算的效率。之后，PLC无论是在软件功能还是在硬件功能上，都在飞速的发展，到现在为止，PLC正在越来越发展成为一种可提供诸多功能的成熟的控制系统，能与其他设备通信，生成报表，调度产出，可诊断自身故障及机器故障。PLC未来的发展不仅依赖于对新产品的开发，还在于PLC与其他工业控制设备和工厂管理技术的综合。PLC将在今后的工业自动化中扮演重要角色，在未来的工业生产中，PLC技术也必将长期成为工业生产领域的重要支柱。
1.2 PLC的特点
1.2.1 可靠性高
PLC采用了很多可以提升可靠性设计的方法进行设计，比如说，冗余设计，失电保护，自动故障诊断以及自我信息保护及恢复等，提高了系统运行的稳定性，降低了系统意外失效的概率，使可靠性提高。
1.2.2 操作简便
操作层次上的方便对于PLC的操作来说主要可以分为程序输入和程序更改的操作这两个方面。目前工业领域所应用的PLC主要采用编程器来实现程序的输入和更改上的操作。而更改程序的操作也是可以直接按照用户所需要的地址编号或按照接口的编号直接进行搜索或按接口的顺序来进行寻找，再对其进行需要的更改。更改的信息也是可以直接在液晶屏或CRT上显示出来的。PLC在操作上的十分的灵活和方便，从而使程序运行时的监视和控制变得更加的容易。
1.2.3 设计简单
PLC编程方面非常灵活。PLC在编程时可以采用的编程语言主要是有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块以及语句描述等多种不同的编程语言。因此导致了编程方法方面也具备了多样性，从而就使编程方便、应用面能够拓展。对于专业的电气技术人员的工作性质而言，梯形图与电气原理图具有很大的相似性，因此也便于相关人员的掌握和理解。
2 交通信号灯控制整体思路
2.1 交通信号灯的功能
交通信号是在道路上无法实现分离原则的地方，主要在道路交叉口上，用来在时间上给交通车辆分配通行权的一种交通指挥措施。交通信号灯采用依次显示不同灯色来指挥交通的通行或停止。
随着城市机动车数量的不断增加，许多大城市出现了通超负荷运行的情况，所以，如何采用合适的控制方法，成为了交通运输管理和城市规划部门迫切需要解决的问题。而采用交通信号灯不乏为一个有用的方法。
2.2 控制模式
本系统中，白天晚上分别采用不同的模式。白天与晚上的转换开关为自动开关。用光敏电阻或者光敏二极管、三极管组成光亮检测电路，光亮检测电路的电信号送入滞回电压比较器，滞回电压比较器会根据光亮度的输出信号的高低信号，这个信号经过延时电路后可作为白天与夜晚的自动转换开关信号。这样天黑了一段时间后交通信号灯就会自动转换为夜间模式，而到了白天也会过了一段时间后交通信号灯变为白天模式。
3 交通信号灯控制系统设计
3.1交通信号灯的控制模式
本系统的总体控制要求如下：
（1）系统要受开关控制：启动开关ON系统工作;启动开关OFF系统则停止工作。
（2）控制对象有八个：东西方向的直行红灯两个，东西方向直行黄灯两个，东西方向直行绿灯两个，东西方向左转弯绿灯两个。南北方向直行红灯两个，南北方向直行黄灯两个，南北方向直行绿灯两个，南北方向左转绿灯两个，正常时段控制按钮一个，晚上时段控制器按钮一个。
（3）控制规律：正常时段时序图如下，晚上时段规律为：东西南北方向黄灯闪烁，其余交通灯全部熄灭。正常时段时序图如下图。
3.2可编控制器I/O端口分配
根据控制要求，X0为启动按钮，X1为白天正常时段控制按钮，X2为晚上控制按钮。Y0为东西方向红灯，Y1为东西方向绿灯，Y2为东西方向黄灯，Y3为东西方向左拐绿灯，Y4为南北方向红灯，Y5为南北方向绿灯，Y6为南北方向黄灯，Y7为南北方向左拐绿灯。
结 论
本文结合城市交通信号灯的实际情况，设计了一个基于PLC的交通信号灯控制系统，在本文设计的系统中，结合白天与晚上控制需求的不同，采用不同的控制模式，基本可以实现一个十字路口交通信号灯的控制。
参考文献
[1]吕婧贤，张静，陈省江.智能交通信号灯的时间配置数学模型及其仿真[J].宁德师范学院学报（自然科学版），2019，31（03）：240-245.
[2]梁美丽，程静涛.仿真交通信号灯控制电路设计[J].光电技术应用，2019，34（04）：52-55.
赵鹏程 赵益贤 雷成欢 山东英才学院
关键词：城市交通信号灯 PLC控制 周期信号交通
1. PLC介绍
1.1 PLC发展现状
上世纪70年代中期，由于大规模集成电路开始成为电子设备的新趋势，在此之后8位微处理器等控制设备相继问世，增加了数值的运算、闭环控制的功能，而且还提高了运算的效率。之后，PLC无论是在软件功能还是在硬件功能上，都在飞速的发展，到现在为止，PLC正在越来越发展成为一种可提供诸多功能的成熟的控制系统，能与其他设备通信，生成报表，调度产出，可诊断自身故障及机器故障。PLC未来的发展不仅依赖于对新产品的开发，还在于PLC与其他工业控制设备和工厂管理技术的综合。PLC将在今后的工业自动化中扮演重要角色，在未来的工业生产中，PLC技术也必将长期成为工业生产领域的重要支柱。
1.2 PLC的特点
1.2.1 可靠性高
PLC采用了很多可以提升可靠性设计的方法进行设计，比如说，冗余设计，失电保护，自动故障诊断以及自我信息保护及恢复等，提高了系统运行的稳定性，降低了系统意外失效的概率，使可靠性提高。
1.2.2 操作简便
操作层次上的方便对于PLC的操作来说主要可以分为程序输入和程序更改的操作这两个方面。目前工业领域所应用的PLC主要采用编程器来实现程序的输入和更改上的操作。而更改程序的操作也是可以直接按照用户所需要的地址编号或按照接口的编号直接进行搜索或按接口的顺序来进行寻找，再对其进行需要的更改。更改的信息也是可以直接在液晶屏或CRT上显示出来的。PLC在操作上的十分的灵活和方便，从而使程序运行时的监视和控制变得更加的容易。
1.2.3 设计简单
PLC编程方面非常灵活。PLC在编程时可以采用的编程语言主要是有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块以及语句描述等多种不同的编程语言。因此导致了编程方法方面也具备了多样性，从而就使编程方便、应用面能够拓展。对于专业的电气技术人员的工作性质而言，梯形图与电气原理图具有很大的相似性，因此也便于相关人员的掌握和理解。
2 交通信号灯控制整体思路
2.1 交通信号灯的功能
交通信号是在道路上无法实现分离原则的地方，主要在道路交叉口上，用来在时间上给交通车辆分配通行权的一种交通指挥措施。交通信号灯采用依次显示不同灯色来指挥交通的通行或停止。
随着城市机动车数量的不断增加，许多大城市出现了通超负荷运行的情况，所以，如何采用合适的控制方法，成为了交通运输管理和城市规划部门迫切需要解决的问题。而采用交通信号灯不乏为一个有用的方法。
2.2 控制模式
本系统中，白天晚上分别采用不同的模式。白天与晚上的转换开关为自动开关。用光敏电阻或者光敏二极管、三极管组成光亮检测电路，光亮检测电路的电信号送入滞回电压比较器，滞回电压比较器会根据光亮度的输出信号的高低信号，这个信号经过延时电路后可作为白天与夜晚的自动转换开关信号。这样天黑了一段时间后交通信号灯就会自动转换为夜间模式，而到了白天也会过了一段时间后交通信号灯变为白天模式。
3 交通信号灯控制系统设计
3.1交通信号灯的控制模式
本系统的总体控制要求如下：
（1）系统要受开关控制：启动开关ON系统工作;启动开关OFF系统则停止工作。
（2）控制对象有八个：东西方向的直行红灯两个，东西方向直行黄灯两个，东西方向直行绿灯两个，东西方向左转弯绿灯两个。南北方向直行红灯两个，南北方向直行黄灯两个，南北方向直行绿灯两个，南北方向左转绿灯两个，正常时段控制按钮一个，晚上时段控制器按钮一个。
（3）控制规律：正常时段时序图如下，晚上时段规律为：东西南北方向黄灯闪烁，其余交通灯全部熄灭。正常时段时序图如下图。
3.2可编控制器I/O端口分配
根据控制要求，X0为启动按钮，X1为白天正常时段控制按钮，X2为晚上控制按钮。Y0为东西方向红灯，Y1为东西方向绿灯，Y2为东西方向黄灯，Y3为东西方向左拐绿灯，Y4为南北方向红灯，Y5为南北方向绿灯，Y6为南北方向黄灯，Y7为南北方向左拐绿灯。
结 论
本文结合城市交通信号灯的实际情况，设计了一个基于PLC的交通信号灯控制系统，在本文设计的系统中，结合白天与晚上控制需求的不同，采用不同的控制模式，基本可以实现一个十字路口交通信号灯的控制。
参考文献
[1]吕婧贤，张静，陈省江.智能交通信号灯的时间配置数学模型及其仿真[J].宁德师范学院学报（自然科学版），2019，31（03）：240-245.
[2]梁美丽，程静涛.仿真交通信号灯控制电路设计[J].光电技术应用，2019，34（04）：52-55.
赵鹏程 赵益贤 雷成欢 山东英才学院