基于plc的智能交通灯控制系统设计毕业论文.docx

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二○一一届学生毕业论文（设计） 存档编号：

烟台大学文经学院毕业论文（设计）

论文题目 智能交通灯设计

（英 文）thedesignofintelligenttrafficlights

学 院：

烟台大学文经学院

专 业：

车辆工程

姓 名：

张岳

学 号：

指导教师：

徐天骄

2015年05月 日

1

摘要

PLC可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。

它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。

据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。

专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CADCAM将成为工业生产的三大支柱。

由于PLC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，特别对多岔路口的控制可方便地实现。

因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。

同时，PLC本身还具有通讯联网功能，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。

关键字：

交通灯PLC通讯科学管理渐进式交通灯梯形图

Abstract

TheprogrammableprefaceinPLCcontrollerisakindofnewindustrycontrolsthedevice,itregardmicroprocessorasthefoundation,synthesizingthecalculatortechnique,automaticcontroltechniquetodevelopwiththecommunicationtechnique.Itsimple,theplaitdistanceisconvenient,dependableadvantage,alreadyextensiveusedfortheindustryprocesswiththeautomaticcontrolofthepositioninside.Accordingtothecovariance,theprogrammablecontrollerisakindofequipmentsthatindustryautomatetoequiptheinsidetheapplicationatmost.Theexpertthinks,theprogrammablecontrollerwillbecomethemainmeansthataftertimeindustrycontrolwiththeoneoftheimportantfoundationequipmentses,thePLC,robot,CADCAMwillbecomethreemajorofpillarthatindustryproduce.BecausethePLC adaptabilityinenvironmentinusage,itsinnerpartsettlesatthesametimethemachineresourcesisabundantvery,cantocurrentwidespreadusageof"enterthetypegradually"thesignalbeaconproceedstheprecisioncontrols,specialtheoscularcontrolinamanybranchroadscanrealizesexpediently.SothatisappliedthePLCmoreandmorenowintransportationlightsysteminside.Atthesametime,PLCstillinternetfunction,constitutethesameofthesignalbeaconontheroadathebureauareanetproceedstounifytoadjustamanagement,canshortenthevehiclegothroughwaitingtime,realizingscientificmanagement.

Keywords:

Thetransportationlight，PLC,Communication，scientificmanagement，enterthetypegradually

目 录

第一章 绪论 1

1.1引

言 1

1.2智能交通灯国内外发展状

况 1

1.3本课题的主要研究内容 2

第二章PLC的功能介绍 4

2.1PLC的基本概念和基本结构 4

2.2PLC的特点和应用领域 6

2.3PLC的工作原理 7

2.4PLC的性能指标 和 软 件 体统 9

第三章基于PLC的智能交通灯控制系统设计 12

3.1PLC型号的选定以及可行性分析 12

3.2光电计数器 与 选型 12

3.3光电计数器的铺设 13

3.4设计思路 14

3.5IO地址的分配 17

3.6交通灯各种情况的时序分析 18

3.7主程序的设计 19

3.8运行与调试 30

第四章总结与展望 31

参考文献 32

致谢 33

第一章绪 论

1.1引言

目前，我国许多大中城市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。

交通灯控制系统的发展有着悠久的历史，伴随着人类工业文明的发展，汽

车以及其他各种交通工具呈现出一片欣欣向荣的景象。

各种交通工具的大量使用使得人们的出行更加方便，但随之而来的是交通的压力越来越大，各个路口对于对于交通指挥系统的需求大量增加。

早在1868年，全世界第一台煤气是红绿两色照明灯由英国工程师纳伊特安装在了伦敦威斯特敏斯特街口，它可以控制车辆的通行，但是不久，这种交通灯便消身匿迹了，原因是由于一场爆炸事故。

盗了1914年左右，交通灯又重新出现了，美国的克利夫兰制造了一款由电力驱动的交通灯，它被安装在了纽约和芝加哥等地，这种交通灯的概念已经和现在大致相同。

1926年，自动化控制的交通灯得到利用，这为现代城市交通奠定了基础。

1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对交通灯的各种意义做出了明确的规定，绿灯行，绿灯车道的车辆可直行可左拐可右拐，如果前面有禁止标志的则除外。

并且左右拐弯的车辆必须让直行车辆和行人先行。

红灯停，红灯车道的车辆不准超过人行道。

黄灯等一等，黄灯车道的车辆必须减速，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。

交通灯的使用大大缓解了交通压力，使得城市的拥堵显现得到了一定程度的缓解，使人们的出行现状得到了改善。

但是随着当今经济的飞速发展，汽车的拥有量不断上升，传统的交通灯系统已经越来越不能满足交通压力的需求。

在这样的背景下，本次论文设计的任务主要是设计一款能根据路面车流量的变化，进而调整交通灯读秒时间的交通灯系统，从而改善路面交通压力，同时也可以节约交通资源。

1.2智能交通灯国内外发展状况

智能交通系统的发展，最早可以追溯到20世纪七八十年代的一系列车辆导流系统新技术的开发和应用。

1991年美国通过“地面交通效率法”（ISTEA），俗称“冰茶法案”，从此美国的IVHS研究开始进入宏观运作阶段。

1994年，美

国将IVHS更名为ITS。

之后，之后，欧洲、日本等也相继加入了这一行列。

经过30年的发展，美国、欧洲、日本成为世界ITS研究的三大基地。

美国是当今世界在ITS开发领域发展最快的国家，它从上个世纪80年代开始，先后开展了与智能汽车技术相关的PATH、IVI、VII和CVHAS等国家项目

1995年3月美国交通部正是出版了“国家智能交通系统项目规划”，明确规定了

智能交通系统的7大领域和29个用户服务功能目前7大领域包括：

出行和交通关系系统、出行需求管理系统、公共交通运营系统、商用车辆运营系统、电子收费系统、应急管理系统、先进的车辆控制和安全系统。

日本于上个世纪90年代初就制定了大力发展智能交通系统的国家爱战略，其中智能汽车作为只鞥交通的重要组成部分，也得到了深入研究。

日本政府主导的先进安全汽车ASV项目已于2000年取得初步实用化成果。

我国ITS的发展起步较晚，70年代以来，从国外引进、消化了一些项目，并进行了一些ITS或类ITS基础项目的研究和应用。

70年代中至80年代初，主要是进行城市交通信号控制试验研究，80年代中至90年代初，在一些大城市引进和消化城市交通信号控制系统，实现了一些（高速）公路监控系统、高等级公路电子收费系统和路边信息服务系统。

90年代中以来，开始研究部门ITS发展战略和GIS、GPS、EDI在交通中的应用等，重视交通信息网络的建设，公路和桥梁管理用基础数据库和道路交通量和气象数据采集等经过多年的努力，也已取得明显的进展。

1.3本课题的主要研究内容

此次设计的主要内容是在传统的交通灯基础之上，通过PLC进行编程，设计出一款能够根据车流量的变化来智能化调整交通灯读秒时间的交通灯控制系统。

要实现预期目的的初期设想是在十字路口东西南北各个方向上安装光电计数器，以此来统计各个路口的车流量，再将数据输入计算机中央控制系统对数据进行分析，根据预先设定的参数，智能化的判断各个交通路口的拥堵情况，从而通过PLC控制系统来适当的调整红绿灯的读秒时间。

并且在此基础之上，若交通灯路口遇到特殊车辆或者紧急情况，该系统也能切换到人工控制模式，实现强通控制，从而保证路面交通的正常运行。

此系统不仅成本低，维护方便，而且能在最大程度上缓解交通压力，节约交通资源。

本设计主要设计利用PLC来实现十字路口交通灯的控制与监控。

通过交通

中心的主机根据具体城市各路口的需要控制各个十字路口的PLC，从而控制十字路口交通灯的变化，以及对各个路口的安全状况进行监控，监控机动车是否违章、是否肇事，并把记录的结果存储、上传和处理。

本设计的上位机采用PC机，通过安装在十字路口的监控设备以及移动电子监控设备，对各个十字路口的安全状况进行监控。

下位机采用德国西门子的

S7-200系列的CPU226做主机，配以扩展模块EM222。

设计中采用S7-200编程软件进行编程。

采