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

1、文獻(xiàn)綜述一 緒論1. 交通燈的由來(lái)： 交通燈是指由紅、黃、綠三種顏色燈組成用來(lái)指揮交通的信號(hào)燈，最早出現(xiàn)在19世紀(jì)初在英國(guó)中部的約克城的一個(gè)典故中，當(dāng)時(shí)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(shí)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(hào)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(guó)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(lái)，英國(guó)倫敦議會(huì)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(hào)燈家族的第一個(gè)成員就在倫敦議會(huì)大廈的廣場(chǎng)上誕生了，由當(dāng)時(shí)英國(guó)機(jī)械師德?哈設(shè)計(jì)、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(hào)燈，這是城市街道的第一盞信號(hào)燈。在燈的腳下，一名手持長(zhǎng)桿的警察隨心所欲地牽動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)換提燈的顏色。后來(lái)在信號(hào)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(hào)燈被取締了。直到1914年，在美國(guó)的克利夫蘭市才率先恢復(fù)了紅綠燈，不過(guò)，這時(shí)已是“電氣信號(hào)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(hào)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(shí)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(hào)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(hào)燈的發(fā)明者是我國(guó)的胡汝鼎，他懷著“科學(xué)救國(guó)”的抱負(fù)到美國(guó)深造，在大發(fā)明家愛(ài)迪生為董事長(zhǎng)的美國(guó)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(hào)，當(dāng)他看到紅燈而正要過(guò)去時(shí)，一輛轉(zhuǎn)彎的汽車呼地一聲擦身而過(guò)，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(gè)黃色信號(hào)燈，提醒人們注意危險(xiǎn)。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(hào)燈即以一個(gè)完整的指揮信號(hào)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(zhǎng)的需求，這就使城市交通擁堵現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，車輛通行速度成為了城市發(fā)展的瓶頸。在加強(qiáng)城市基礎(chǔ)建設(shè)的同時(shí)，改善十字路口的交通信號(hào)燈運(yùn)行模式，提高十字路口的通行效率，對(duì)緩解城市交通堵塞有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。而目前城市的交通燈控制，是根據(jù)一定時(shí)間段的各車道車流量的調(diào)查而分配出的相對(duì)合理的同定紅綠燈轉(zhuǎn)化周期。但在特定的時(shí)間段，會(huì)出現(xiàn)某一方向車輛早已通行完，而另一方向車輛排隊(duì)等綠燈的情況，這嚴(yán)重降低了實(shí)際的十字路口交通效率。 針對(duì)現(xiàn)實(shí)中越來(lái)越嚴(yán)重的

5、城市交通擁堵現(xiàn)象，可設(shè)計(jì)出一種城市十字路口交通信號(hào)燈控制的新方法。可根據(jù)車流量來(lái)智能控制紅綠燈的讀秒時(shí)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(fèi)問(wèn)題，設(shè)計(jì)的智能交通控制系統(tǒng)利用對(duì)相向車道采用不同步的紅綠燈信號(hào)控制方法，能夠減少交通資源浪費(fèi)，大幅提高十字路口的車輛通行效率。2. 國(guó)內(nèi)外智能交通燈系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀： 交通信號(hào)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(wèn)題的關(guān)鍵，而交通信號(hào)燈又是交叉路口必不可少的交通控制手段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)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(yùn)輸組織與優(yōu)化理論、技術(shù)的

6、不斷提高，國(guó)內(nèi)外逐步形成了一批高水平有實(shí)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(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)和一臺(tái)管理計(jì)算機(jī)，通過(guò)串行數(shù)據(jù)通訊線路相連。地區(qū)級(jí)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)把各種數(shù)據(jù)送到管理計(jì)算機(jī)。監(jiān)控計(jì)算機(jī)連續(xù)地監(jiān)視所有路el的信號(hào)運(yùn)行、檢測(cè)器的工作狀況。地區(qū)主控制器用于分析路el控制器送來(lái)的車流數(shù)據(jù)，確定控制策略，并對(duì)本區(qū)域各路口進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。scats系統(tǒng)充分體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)，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(shí)參數(shù)的優(yōu)化程度；第二，系統(tǒng)過(guò)分依賴于計(jì)算機(jī)硬件，移植

7、能力差：第三，選擇控制方案時(shí)，無(wú)實(shí)時(shí)信息反饋。（2） 英國(guó)scoot系統(tǒng)：scoot是由英國(guó)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(dòng)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(guò)安裝在交叉口每條進(jìn)口車道最上游的車輛檢測(cè)器所采集的車輛信息，進(jìn)行聯(lián)機(jī)處理，從而形成控制方案，并能連續(xù)實(shí)時(shí)調(diào)整周期、綠信比和相位差來(lái)適應(yīng)不同的交通流。scoot系統(tǒng)的不足是：相位不能自動(dòng)增減，任何路e1只能有固定的相序；獨(dú)立的控制子區(qū)的劃分不能自動(dòng)完成，只能人工完成；安裝調(diào)試?yán)щy，對(duì)用戶的技術(shù)要求過(guò)高。（3） 國(guó)內(nèi)智能交通

8、控制系統(tǒng)：國(guó)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(lái)，國(guó)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(jiǎn)易單點(diǎn)信號(hào)機(jī)、scoot系統(tǒng)、transyt系統(tǒng)和scats系統(tǒng)其中幾個(gè)結(jié)合使用；而如湘潭、岳陽(yáng)等國(guó)內(nèi)中小城市，交通控制系統(tǒng)主要還是使用國(guó)產(chǎn)的簡(jiǎn)易單點(diǎn)信號(hào)機(jī)和集中協(xié)調(diào)式信號(hào)機(jī)。3. 采用基于plc的智能交通燈控制系統(tǒng)的好處：（1） 特點(diǎn)： 能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)

9、，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型； 通用性高，使用方便； 程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)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(jì)周期短； 安裝簡(jiǎn)便，調(diào)試方便，維護(hù)工作量??； 對(duì)生產(chǎn)工藝改變的適應(yīng)性強(qiáng)，可經(jīng)行柔性生產(chǎn)； 體積小，功耗小，性價(jià)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(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控制及自動(dòng)化流水線。 模擬量控制：在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(shí)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(yùn)動(dòng)控制：plc可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，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(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。 過(guò)程控制：過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，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(yùn)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(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)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(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)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(chǔ)在存儲(chǔ)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?。?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(hào)燈的讀秒時(shí)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(jì)過(guò)程中可能牽涉到信號(hào)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(jì)主要想采用光電計(jì)數(shù)器。因?yàn)楣怆娪?jì)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(jī)原理及應(yīng)用.機(jī)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(jī)原理及其接口.清華大學(xué)出版社.2011.3.14 曹克澄.單片機(jī)原理及應(yīng)用.第二版.機(jī)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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