智能交通監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計-電氣自動化自動化畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　智能交通監(jiān)控系統(tǒng)是目前研究的一個熱點課題，而且取得了不少的成果，在少數(shù)先進國家已采用智能方式來控制交通信號。為了實現(xiàn)交通道路的有效管理，力求交通管理先進性和科學(xué)化,本文采用車流量傳感器檢測車輛的存在與通過,并把這一信號轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號,作為可編程控制器的控制輸入，采用PLC計數(shù)，按一定控制規(guī)律自動調(diào)整紅綠燈的時長；設(shè)計

2、定時器在上、下班高峰期增加綠燈放行時間以及合理應(yīng)用電子警察對各個路口違章、肇事事故進行監(jiān)控和記錄等。</p><p>　　關(guān)鍵詞 PLC 智能交通監(jiān)控 車流量傳感器 電子警察 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p

3、>　　1.1 課題背景及發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2 智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的簡介2</p><p>　　1.3 課題的建立以及本文完成的主要工作3</p><p>　　第二章 可編程程序控制器（PLC）的簡述5</p><p>　　2.1 PLC的定義及由來5</p><p>　　2.2 PLC的

4、基本結(jié)構(gòu)6</p><p>　　2.3 PLC的工作原理9</p><p>　　2.4 PLC的特點9</p><p>　　2.5 PLC控制系統(tǒng)的總結(jié)與展望10</p><p>　　第三章 智能交通監(jiān)控系統(tǒng)概述12</p><p>　　3.1 智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計目的12</p><

5、p>　　3.2 系統(tǒng)設(shè)計方案12</p><p>　　3.3 系統(tǒng)的設(shè)計要求12</p><p>　　3.4 系統(tǒng)的設(shè)計方案分析12</p><p>　　3.5 設(shè)計流程圖13</p><p>　　第四章 智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計14</p><p>　　4.1 電子警察監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計14</

6、p><p>　　4.1.1 系統(tǒng)概述14</p><p>　　4.1.2 系統(tǒng)分析14</p><p>　　4.1.3 前段抓拍子系統(tǒng)技術(shù)詳解15</p><p>　　4.2 交通信號控制系統(tǒng)的設(shè)計19</p><p>　　4.2.1 交通燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖19</p><p>　　4.2.

7、2 車輛滯留檢測系統(tǒng)19</p><p>　　4.2.3 信號轉(zhuǎn)換裝置21</p><p>　　4.2.4 正常運行模塊程序框圖及分析22</p><p>　　4.2.5 車流量信號智能處理模塊及分析23</p><p>　　4.2.6 交通燈智能控制程序框圖23</p><p>　　第五章 設(shè)計總結(jié)26&

8、lt;/p><p><b>　　致謝27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p>　　智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題背景及發(fā)展現(xiàn)狀</p&

9、gt;<p>　　1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩種旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914 年，電器啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈

10、由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號燈

11、的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。</p><p>　　1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標(biāo)志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告

12、信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口。在汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的背后，隨之而來交通問題也越來越多，如交通堵塞和交通事故時常發(fā)生，這不但給人們的生命和財產(chǎn)造成了威脅，同時還制約著國民經(jīng)濟的發(fā)展。為了緩解交通的負(fù)荷量，使車輛運行暢通無阻，交通事業(yè)整嚴(yán)有序，我國引進了與國情相符合的國外先進的控制體系，多車道交通燈控制系統(tǒng)，不但解決以往交通控制系統(tǒng)的局限性，同時還加快了車流量速度。并制定了《道路交

13、通安全法實施條例》第三十八條明確規(guī)定：綠燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛通行，但轉(zhuǎn)彎的車輛不得妨礙被放行的直行車輛、行人通行， 黃燈亮?xí)r，已越過停止線的車輛可以繼續(xù)通行，紅燈亮?xí)r，禁止車輛通行。</p><p>　　城市的現(xiàn)狀隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機綜合管理系統(tǒng)

14、，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。城市機動車量的不斷增加，許多大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運行的情況。因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。

15、所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門待解決的主要問題。</p><p>　　智能控制交通系統(tǒng)是目前研究的方向，也已經(jīng)取得不少成果，在少數(shù)幾個先進國家已采用智能方式來控制交通信號。</p><p>　　1.2智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的簡介</p><p>　

16、　智能交通系統(tǒng)的出現(xiàn)大大改變了我國緊張的交通形勢，它能夠根據(jù)車流量的變化自動調(diào)整紅綠燈的時間長度，不會出現(xiàn)空道占時的情形，最大限度的減少十字路口的車輛滯留現(xiàn)象，有效地緩減交通擁擠，實現(xiàn)交通控制的最優(yōu)控制，大大的提高了交通系統(tǒng)的效率。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，國民生活水平不斷提高，私家車輛的數(shù)量大幅度的增加，道路擁擠的問題日益突出，智能交通系統(tǒng)一定會得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，最早可以追溯

17、到20世紀(jì)七八十年代的一系列車輛導(dǎo)流系統(tǒng)新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。1991年美國通過“地面交通效率法”（ISTEA），俗稱“冰茶法案”，從此美國的IVHS研究開始進入宏觀運作階段。1994年，美國將IVHS更名為ITS。之后，歐洲、日本等也相繼加入了這一行列。經(jīng)過30年的發(fā)展，美國、歐洲、日本成為世界ITS研究的三大基地。美國是當(dāng)今世界在 ITS 開發(fā)領(lǐng)域發(fā)展最快的國家，它從上個世紀(jì)80年代開始，先后開展了與智能汽車技術(shù)相關(guān)的PATH、IVI

18、、VII和CVHAS等國家項目1995年3月美國交通部正式出版了“國家智能交通系統(tǒng)項目規(guī)劃”，明確規(guī)定了智能交通系統(tǒng)的7大領(lǐng)域和29個用戶服務(wù)功能目前7大領(lǐng)域包括：出行和交通關(guān)系系統(tǒng)、出行需求管理系統(tǒng)、公共交通運營系統(tǒng)、商用車輛運營系統(tǒng)、電子收費系統(tǒng)、應(yīng)急管理系統(tǒng)、先進的車輛控制和安全系統(tǒng)。日本于上個世紀(jì)90年代初就制定了大力發(fā)展智能交通系統(tǒng)的國家戰(zhàn)略，其中智能汽車作為智能交通的重要組成部分，也得到了深入研究。日本政府主導(dǎo)的先進安全汽車

19、ASV項目已于2000年取得初步實用化成果。 我國ITS的發(fā)展起步較晚，70年代以來，從</p><p>　　1.3 課題的建立以及本文完成的主要工作</p><p>　　在十字路口設(shè)置交通燈可以對交通進行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強有力的保障。但是隨著社會、經(jīng)濟的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，

20、成為研究的課題。傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車流量的調(diào)查，運用統(tǒng)計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預(yù)先設(shè)置好。然而，實際上車輛流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運行、較適用的方案，仍然會發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為現(xiàn)實的需要是能有一種能夠根據(jù)流

21、量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。 目前，大部分城市中十字路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時間間隔的控制方法。由于十字路口不同時刻車輛的流量是復(fù)雜的、隨機的和不確定的，采用固定時間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時間的浪費，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。為此，需要一種新型的控制方法才能較好地解決這個問題。</p><p>　　智能交通系統(tǒng)（ITS——Intelligent Transport Systems）ITS

22、 是一個跨學(xué)科、信息化、系統(tǒng)化的綜合研究體系，其主要內(nèi)容是：將先進的人工智能技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息與通訊技術(shù)及電子傳感技術(shù)等有效的集成，并應(yīng)用于整個地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實時、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運輸管理系統(tǒng)。交通控制系統(tǒng)是ITS研究的一個重要方面。由于交通系統(tǒng)具有較強的非線性、模糊性和不確定性，是一個典型的分布式非線性系統(tǒng)，而且具有多種信息來源、多種傳感器的特點，用傳統(tǒng)的理論與方法很難

23、對其進行有效的控制。把先進的智能控制技術(shù)、信息融合技術(shù)、智能信息處理技術(shù)與交通管理技術(shù)結(jié)合起來，代表著城市交通信號控制系統(tǒng)發(fā)展的方向。智能交通的發(fā)展是現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的客觀要求，交通運輸是國民經(jīng)濟和現(xiàn)代社會發(fā)展的基礎(chǔ)。由于現(xiàn)代社會城市化速度越來越快、國民經(jīng)濟的高速增長、全球經(jīng)濟的一體化進程加快、個人旅行與休閑時間的不斷增加以及人們對交通需求越來越高，智能交通便成為現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的客觀要求，又由于PLC技術(shù)相較于單片機技術(shù)和繼電器技術(shù)有

24、如下優(yōu)點：功能強、性價比高、硬</p><p>　　所以課題選用先進的西門子公司的小型PLC設(shè)備S7-200作平臺。以交通信號監(jiān)控系統(tǒng)為整套設(shè)計方案的中心，提出一套可行性方案。其中具體包括：</p><p>　　1．能控制十字路口東西南北的通行，通過定時器控制通行和禁止通行的時間；</p><p>　　2．利用PLC的相關(guān)知識實現(xiàn)交通高峰低峰的通行時間的智能調(diào)整；&

25、lt;/p><p>　　3．在智能交通信號控制系統(tǒng)中加入電子警察抓拍違章系統(tǒng)。</p><p>　　第二章 可編程程序控制器（PLC）的概要</p><p>　　2.1 PLC的定義及由來 </p><p>　　1. PLC 的定義 </p><p>　　可編程控制器Programmable Controller是計算機家

26、族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器Programmable Logic Controller，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱 PC。但是為了避免與個人計算機Personal Computer的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 PLC。 PLC 問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速

27、。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國電器制造商協(xié)會NEMA（ National ElectricalManufactory Association）經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于1984年首先將其正式命名為PC（Programmable Controller），并給PC作了如下定義:PC是一個數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計時，計數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機械或工作程序

28、。一部數(shù)字電子計算機若是從事執(zhí)行PC子功能，亦被視為</p><p>　　2. PLC 的由來 </p><p>　　早期工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的電氣自動控制系統(tǒng)是繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，簡稱繼電器控制系統(tǒng)，隨著20世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場競爭越來越激烈，工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日趨縮短，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)難以滿足現(xiàn)代社會小批量、多品種、低成本、高質(zhì)量生產(chǎn)方式的生產(chǎn)控制要求

29、，為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標(biāo)指標(biāo)，也就是就是著名的“GM10條”，即： </p><p>　?。?）編程方便，現(xiàn)場可修改程序；</p><p>　?。?）維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；</p><p>　?。?）可靠性高于繼電器控制裝置；</p><p>　　（4

30、）體積小于繼電器控制裝置； </p><p>　?。?）數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機；</p><p>　?。?）成本可與繼電器控制裝置競爭；</p><p>　?。?）輸入可以是交流115V；</p><p>　?。?）輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥，接觸器等； </p><p>　?。?）在擴展時，原系

31、統(tǒng)只要很小變更； </p><p>　?。?0）用戶程序存儲器容量至少能擴展到4KB。</p><p>　　1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可行性高，使用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品、飲料、冶金、造

32、紙等工業(yè)。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。1971年，日本從美國引進了這項新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974年開始研制。于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。</p><p>　　2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計算機從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為

33、固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU 板、I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。</p><p>　　1.中央處理單元CPU </p><p>　　中央處理單元CPU是PLC的控制中樞，它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能

34、接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲器 I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如

35、此循環(huán)運行直到停止運行。為了進一步提高 PLC 的可靠性近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或采用三CPU的表決式系統(tǒng)，這樣即使某個CPU出現(xiàn)故障整個系統(tǒng)仍能正常運行。CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC 至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等

36、。</p><p>　　進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制

37、器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC 的工作速度、I/O 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。</p><p><b>　　2.存儲器 </b></p><p&

38、gt;　　存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器，存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 </p><p>　　PLC常用的存儲器類型RAM Random Assess Memory，這是一種讀/寫存儲器隨機存儲器 ，其存取速度最快，由鋰電池支持。EPROM Erasable Programmable Read Only Memory，這是一種可擦除的只讀存儲器，在斷電情況下存儲器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變在紫外線連

39、續(xù)照射下可擦除存儲器內(nèi)容。EEPROMElectrical Erasable Programmable Read OnlyMemory，這是一種電可擦除的只讀存儲器，使用編程器就能很容易地對其所存儲的內(nèi)容進行修改。 </p><p>　　PLC存儲空間的分配雖然各種PLC的CPU的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)PLC的工作原理其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域：系統(tǒng)程序存儲區(qū)； 系統(tǒng)RAM存儲區(qū)包括 I/O映象區(qū)和系

40、統(tǒng)軟設(shè)備等。</p><p><b>　　3.電源 </b></p><p>　　PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視，一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)可以不采取其他措施，而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。</p><p><

41、;b>　　4.I/O模塊</b></p><p>　　PLC與電路回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的，I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反應(yīng)輸入信號狀態(tài)，輸出點反應(yīng)輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號轉(zhuǎn)換進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO）,模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。</p><p>　　

42、5.PLC系統(tǒng)的其他設(shè)備</p><p>　　編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)控運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程并對系統(tǒng)做一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不參與現(xiàn)場控制運行。小編程PLC一般有手持型編程器，一般由計算機（運行編程軟件）充當(dāng)編程器，也就是我們所說的上位機。</p><p>　　人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏式）

43、的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，有計算機（運行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機界面非常普遍。</p><p>　　6.PLC的通信聯(lián)網(wǎng)</p><p>　　依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效的收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動化集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出“網(wǎng)絡(luò)就是控制器”的觀點說法。</p><p>　　PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC之間、

44、PLC與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一整體實現(xiàn)分散集中控制?，F(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，和計算機一樣具有RS-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜可以在幾公里甚至幾十公里范圍內(nèi)交換信息。</p><p>　　當(dāng)然，PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，PLC與計算機之間的通訊，一些廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機型的PLC之間、PLC與計算機之間可

45、以方便地進行通信與聯(lián)網(wǎng)。</p><p><b>　　7.外部設(shè)備</b></p><p>　　外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類：</p><p>　　(1)編程設(shè)備：有簡易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對系統(tǒng)做一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，但它

46、不直接參與現(xiàn)場控制運行。</p><p>　　(2）監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。</p><p>　　(3）存儲設(shè)備：有存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器，用于永久性的存儲用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如EPROM、EEPROM寫入器等。</p><p>　　(4）輸入輸出設(shè)備：用于接收信號或輸出信號，一般有條碼讀入器、輸入模

47、擬量的電位器、打印機等。</p><p>　　2.3 PLC的工作原理</p><p>　　PLC的工作原理既不同于公用計算機，也不同于繼電器控制系統(tǒng)。它的工作過程以循環(huán)掃描的方式進行，當(dāng)PLC處于運行狀態(tài)時，其運行周期可以分為三個基本周期：</p><p><b>　　1.輸入采樣階段</b></p><p>　　在這

48、個階段，PLC逐步掃描每個輸入端口，將所有輸入設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)保存到相應(yīng)的存儲區(qū)，把專用于存儲輸入設(shè)備狀態(tài)的存儲區(qū)稱為輸入映像寄存器。輸入映像寄存器的狀態(tài)被刷新后，將一直保存，直至下一個循環(huán)才會被重新刷新，所以當(dāng)輸入采樣階段結(jié)束后，如果輸入設(shè)備的狀態(tài)發(fā)生變化，也只能夠在下一個周期才能被傳送到PLC。</p><p><b>　　2.程序執(zhí)行階段</b></p><p>

49、　　CPU從0000地址的第一條指令開始，依次逐條執(zhí)行各指令，直到執(zhí)行到最后一條指令。PLC執(zhí)行指令程序時，要讀入輸入映像寄存器的狀態(tài)（ON或OFF，即1或0）和其他編程元件的狀態(tài)，除輸入繼電器外，一些編程元件的狀態(tài)隨著指令的執(zhí)行不斷更新。CPU按程序給定的要求進行邏輯運算和算術(shù)運算，運算結(jié)果存入相應(yīng)的元件映像寄存器，把將要向外輸出的信號存入輸出映像寄存器，并由輸出鎖存器保存。程序執(zhí)行階段的特點是依次順序執(zhí)行指令。</p>

50、<p><b>　　3.輸出處理階段</b></p><p>　　CPU將輸出映像寄存器的狀態(tài)經(jīng)輸出鎖存器和PLC的輸出端子，傳送到外部去驅(qū)動接觸器、電磁閥和指示燈等負(fù)載。這時輸出鎖存器的內(nèi)容要等到下一個掃描周期的輸出階段的到來才會被刷新。這種輸出工作方式稱為集中輸出方式。</p><p>　　2.4 PLC的特點</p><p>

51、　　1.可靠性高，抗干擾能力強</p><p>　　傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，采用了大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減少。</p><p>　　PLC采用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達(dá)到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)設(shè)備之一。</p>&

52、lt;p>　　2.靈活性強，控制系統(tǒng)具有良好的柔性；</p><p>　　當(dāng)生產(chǎn)工藝和流程進行局部的調(diào)整和改動時，通常只需對PLC的程序進行改動，或者配合以外圍電路的局部調(diào)整即可實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的改造。</p><p>　　3.編程簡單，使用方便； </p><p>　　梯形圖語言是PLC最重要也是最普及的一種語言，其電路符號與表達(dá)方式與繼電器原理圖相似，讀者可

53、很快掌握梯形圖語言，并用來編制用戶程序。</p><p>　　4.控制系統(tǒng)易于實現(xiàn)，開發(fā)工作量小，周期短；</p><p>　　由于PLC的系列化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化及良好的擴展性和聯(lián)網(wǎng)性能，在大多數(shù)情況下，PLC系統(tǒng)是一個比較好的選擇。他不僅能夠完成多數(shù)情況下的控制需求，還能夠大量節(jié)省系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試的時間和工作量。</p><p><b>　　5.維修

54、方便；</b></p><p>　　PLC有完善的故障診斷功能，可以根據(jù)裝置上的發(fā)光二極管和軟件提供的故障信息，方便的查明故障源。而由于PLC的體積小并且有些采用模塊化結(jié)構(gòu)，因而可以通過更換整機或模塊迅速排除故障。</p><p>　　6.體積小，能耗低；</p><p>　　由軟件實現(xiàn)的邏輯控制，可以大量減少繼電器、定時器的數(shù)量。一臺小型的PLC，只相

55、當(dāng)于幾個繼電器的體積，控制系統(tǒng)所消耗的能量也大大降低。</p><p>　　7.功能強，性價比高。</p><p>　　用戶程序所要實現(xiàn)的邏輯控制，需要的繼電器、中間繼電器、定時器、計數(shù)器等功能元件都由存儲單元來替代，因而數(shù)量非常大。一臺小型PLC所具備的元件數(shù)量就可達(dá)成百上千個，相當(dāng)于過去一個大規(guī)模甚至超大規(guī)模的繼電器控制系統(tǒng)。另外PLC提供的軟元件觸電可以無限次使用，方便地實現(xiàn)復(fù)雜的控

56、制功能。同時PLC的聯(lián)網(wǎng)通信功能有利于實現(xiàn)分散控制、遠(yuǎn)程控制、集中管理等功能，與同等規(guī)模或成本的繼電器控制系統(tǒng)相比，無論其功能和性能，都具有無可比擬的優(yōu)勢。</p><p>　　2.5 PLC控制系統(tǒng)的總結(jié)與展望</p><p>　　近十年來，PLC應(yīng)用越來越廣泛，其主要原因是：一方面由于微處理器芯片的價格大幅度降低，使得PLC的成本降低；另一方面由于PLC的功能大大加強，它也能解決復(fù)雜的

57、計算和通信問題。主要總結(jié)如下：</p><p>　　1.PLC的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　作為一種新型通用控制器，PLC可以應(yīng)用與所有的工業(yè)領(lǐng)域。目前，國內(nèi)外已經(jīng)將PLC應(yīng)用于鋼鐵、石化、機械制造、汽車裝配、電力等各個行業(yè)，并且取得了客觀的經(jīng)濟效益。特別是在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于所有的工業(yè)部門，隨著性價比的提高，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域還會不斷擴大。PLC應(yīng)用領(lǐng)域概括起來大致可以

58、分為以下幾個方面：</p><p>　　順序控制：是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域主要用于取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。</p><p>　　運動控制：很多PLC生產(chǎn)商提供了拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模板。在多數(shù)情況下，PLC把描述位置的數(shù)據(jù)送給模板，模板移動一軸或數(shù)軸位置到目標(biāo)位置。當(dāng)每個軸移動時，通過位置控制模板保持適當(dāng)?shù)乃俣然蚣铀俣?，確保運動平衡。</p><

59、p>　　過程控制：是指對生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位等條件的閉環(huán)控制。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理：目前，大多數(shù)PLC都配置有不同數(shù)量的數(shù)據(jù)處理指令，具有算數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可以采集、分析和處理數(shù)據(jù)。</p><p>　　聯(lián)網(wǎng)及通信：現(xiàn)代PLC具有聯(lián)網(wǎng)和通信功能，可以組成PLC局域網(wǎng)，構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)PLC與PLC之間的

60、通信以及PLC與上位計算機或其他數(shù)字設(shè)備之間的通信。</p><p>　　2.PLC最新發(fā)展趨勢</p><p>　　PLC總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。</p><p>　　(1)產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展，大型PLC的I/O點數(shù)可以超過一萬點，使用32位微處理，采用多CPU并行工作，存儲容量大，掃描速度高，過程控制和

61、數(shù)據(jù)處理功能強，可同時進行多任務(wù)操作。</p><p>　　小型PLC由整體式結(jié)構(gòu)向小型模塊結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，操作使用十分便捷。小型PLC的功能增強，但是價格卻不斷下降，真正成為繼電器控制系統(tǒng)的替代產(chǎn)品。</p><p>　　(2)模塊化， PLC的擴展模塊發(fā)展迅速，明確化、專業(yè)化的復(fù)雜功能有專門模塊來完成，主機單元僅僅通過通信設(shè)備向各模塊發(fā)布命令和測試狀態(tài)這使PLC系統(tǒng)進一步

62、增強，控制系統(tǒng)設(shè)計進一步簡化。</p><p>　　(3)網(wǎng)絡(luò)化，計算機與PLC之間以及各個PLC之間的聯(lián)網(wǎng)和通信能力不斷增強。使用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可以有效的節(jié)省能源，降低成本，可以提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，知識網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用有普遍化的趨勢。</p><p>　　(4)編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　(5)工業(yè)軟件發(fā)展迅速，與PLC硬件

63、系統(tǒng)的發(fā)展相適應(yīng)，工業(yè)軟件的發(fā)展非常迅速，它是系統(tǒng)應(yīng)用更加簡單易行，大大方便了PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)人員和操作使用人員。</p><p>　　第三章 智能交通監(jiān)控系統(tǒng)</p><p>　　3.1 智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計目的</p><p>　　選用先進的西門子公司的小型PLC設(shè)備S7-200作平臺。以交通信號監(jiān)控系統(tǒng)為整套設(shè)計方案的中心，提出一套可行性方案。能夠有效的

64、改善交通問題，在實現(xiàn)十字路口東西南北的通行，通過定時器控制通行和禁止通行的時間的同時，能夠根據(jù)車流量的變化自動調(diào)整紅綠燈的時間長度，不會出現(xiàn)空道占時的情形，最大限度的減少十字路口的車輛滯留現(xiàn)象，有效地緩減交通擁擠，實現(xiàn)交通控制的最優(yōu)控制，大大的提高了交通系統(tǒng)的效率，在控制系統(tǒng)中加入電子警察抓拍違章系統(tǒng)，通過24小時全天候?qū)`法肇事車輛進行記錄，公安交通管理部門將拍攝的違法照片作為依據(jù)可以對交通違法者進行處罰和教育，能夠大大提高機動車駕駛

65、員的自覺性，增強安全意識，減少因違法行為而造成的交通事故、堵塞和交通混亂，提高交通路口的車輛通行速度，保證道路暢通。 </p><p>　　3.2 系統(tǒng)設(shè)計方案</p><p>　　系統(tǒng)總體設(shè)計分為兩部分：</p><p>　　1.電子警察監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　通過語言描述的形式，對電子警察監(jiān)控系統(tǒng)抓拍違規(guī)肇事等現(xiàn)象進行了簡單的

66、概述和系統(tǒng)的分析，對各種有可能出現(xiàn)的事故現(xiàn)象和抓拍形式以及電子警察的各項技術(shù)指標(biāo)做了全面的闡述和概括。</p><p>　　2.交通信號控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　首先提出整個方案的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，然后對每個部分功能原理，工作特點以及工作過程做具體的分析和說明。</p><p>　　3.3 系統(tǒng)的設(shè)計要求</p><p>　　1．能控

67、制十字路口東西南北的通行，通過定時器控制通行和禁止通行的時間；</p><p>　　2．利用PLC的相關(guān)知識實現(xiàn)交通高峰低峰的通行時間的智能調(diào)整；</p><p>　　3．在智能交通信號控制系統(tǒng)中加入電子警察抓拍違章系統(tǒng)。</p><p>　　3.4 系統(tǒng)的設(shè)計方案分析</p><p>　　按照智能交通監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計要求，設(shè)計思想分析如下：&l

68、t;/p><p>　　首先南北方向道路處于禁止通行狀態(tài)，東西道路處于允許通行狀態(tài)。</p><p>　　南北方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，南北紅燈亮25s，需計時器設(shè)定延時25s，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮；同時東西綠燈亮20s，需計時器設(shè)定延時20s，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈閃3s，計時3s，轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西黃燈亮，延時2s，轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮。</p><p>　　

69、其次東西方向道路處于禁止通行狀態(tài)，南北道路處于允許通行狀態(tài)，具體過程如上：</p><p>　　如果不需要智能控制，則繼續(xù)執(zhí)行此循環(huán)，如果需要智能控制，程序則進入智能調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。比較東西、南北道路的車輛滯留量，若比較結(jié)果是即東西空道，再看南北是否為空道，如果是空道，然后再判斷系統(tǒng)是否需要智能控制環(huán)節(jié)；如果南北不是空道，則南北綠燈放行，直到恢復(fù)正常；如果東西不是空道，則東西綠燈放行，直至恢復(fù)正常運行。</p&g

70、t;<p><b>　　如此循環(huán)下去。</b></p><p><b>　　3.5 設(shè)計流程圖</b></p><p>　　智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計流程圖如下圖3-1所示</p><p>　　第四章 智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　4.1 電子警察監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計</p&

71、gt;<p>　　4.1.1 系統(tǒng)概述</p><p>　　電子警察安裝于城市交通路口，24小時全天候?qū)`法闖紅燈的機動車輛進行記錄。公安交通管理部門將拍攝的違法照片作為依據(jù)可以對交通違法者進行處罰和教育，可以大大提高機動車駕駛員的自覺性，增強安全意識，減少因闖紅燈違法行為而造成的交通事故、堵塞和交通混亂，提高交通路口的車輛通行速度，保證道路暢通。</p><p>　　機動車

72、闖紅燈自動監(jiān)測記錄系統(tǒng)采用穩(wěn)定可靠的地感線圈檢測技術(shù)，成功的抓捕各種闖紅燈違法車輛，該系統(tǒng)可24小時全天候自動抓拍違法車輛，有效捕捉闖紅燈車輛，自動記錄違法車輛闖紅燈全過程，并存儲在大容量的工業(yè)計算機內(nèi)：拍攝的車輛號碼清晰可見，闖紅燈過程記錄毫無爭議，可為處理交通事故判斷提供可靠的依據(jù)。</p><p>　　4.1.2 系統(tǒng)分析</p><p>　　根據(jù)地理位置、環(huán)境和氣候，更宜采用地感線

73、圈的檢測方式以求達(dá)到更加穩(wěn)定可靠的檢測效果和數(shù)據(jù)。另根據(jù)公安部門對復(fù)雜路況的監(jiān)測管理要求，以及對肇事逃逸、違法案件的處理需求，應(yīng)采用視頻拍攝方式進行錄像取證和排查，以求更加有力的對路口進行違章處罰和治安防范。 </p><p>　　系統(tǒng)建設(shè)充分考慮采用先進而成熟的技術(shù)，既保證系統(tǒng)實用成熟，又能夠適應(yīng)未來的業(yè)務(wù)發(fā)展和技術(shù)的更新要求。 </p><p>　　系統(tǒng)應(yīng)具備良好的擴充性、可移植性和兼

74、容性，系統(tǒng)設(shè)計方案充分利用現(xiàn)有的信息化建設(shè)成果和路口資源，并預(yù)留擴展接口。 </p><p>　　平臺采用開放性設(shè)計，可配置多種數(shù)據(jù)傳輸接口，對外提供標(biāo)準(zhǔn)的接口，以滿足更多用戶共享信息和其他系統(tǒng)協(xié)同工作的要求。 </p><p>　　能夠?qū)π旭傑囕v的闖紅燈等違法行為進行抓拍，形成的證據(jù)資料應(yīng)包括違法時間、行車方向、違法地點、違法類型、車輛類型、車牌號碼、車牌顏色等內(nèi)容。 </p>

75、;<p>　　系統(tǒng)拍攝所形成的圖片文件必須為標(biāo)準(zhǔn)格式、并組成標(biāo)準(zhǔn)的庫文件，壓宿圖片大小必須與現(xiàn)有的違法處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式大小保持一致性。 </p><p>　　系統(tǒng)功能全面、完善、安全、穩(wěn)定而可靠。 </p><p>　　對于每個監(jiān)控點錄像所形成的視頻文件，在前端工控機保存時間為至少3天。 </p><p>　　在進行工程的設(shè)計中充分考慮到未來的發(fā)展需求

76、，以目前的系統(tǒng)容量為基礎(chǔ)，對未來發(fā)展的科學(xué)預(yù)測為依據(jù)，保證系統(tǒng)具可持續(xù)維護和擴展的能力。 </p><p>　　有抵抗惡性攻擊。抵抗任何侵入系統(tǒng)的企圖和抵抗企圖從系統(tǒng)中獲取敏感數(shù)據(jù)和信息的能力，具有一定的防暴力破壞和防竊取信息的能力。保證數(shù)據(jù)和照片的安全性、保密性、完整性、一致性和相容性。</p><p>　　系統(tǒng)能夠動態(tài)調(diào)整視頻識別參數(shù)，以適應(yīng)戶外環(huán)境的各種變化，始終保證系統(tǒng)工作在最高精

77、度。異常故障發(fā)生后系統(tǒng)能夠恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。不死機。 </p><p>　　系統(tǒng)易于常握，人機界面友好，容易操作、管理和維護。 </p><p>　　使用外部監(jiān)控設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。如系統(tǒng)死機，能自動重啟保證系統(tǒng)穩(wěn)定正常工作。</p><p>　　4.1.3 前段抓拍子系統(tǒng)技術(shù)詳解</p><p>　　1.電子警察實現(xiàn)基本功能表如表4-1<

78、/p><p>　　2.系統(tǒng)擴展優(yōu)點如表4-2</p><p><b>　　3.技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　(1)電子警察系統(tǒng) </p><p>　　抓拍違章車輛尾牌概率≥98%； </p><p>　　CCD攝像機，圖像采用CCTR標(biāo)準(zhǔn)（540視頻線、25場/秒）</p>&

79、lt;p>　　分辨率為768X576（像素）； </p><p>　　照度范圍為 0.1～108 Lux； </p><p>　　每輛違章車抓拍四幅圖像（三幅遠(yuǎn)景、一幅近景）且圖像清晰； </p><p>　　圖像傳輸方式：電話撥號、光纜傳輸、活動硬盤等； </p><p>　　后臺具有放大縮小，增強和去模糊功能； </p

80、><p>　　響應(yīng)時間<0.3s ； </p><p>　　使用CCTV/視頻等級的同軸電纜； </p><p>　　圖像存儲容量：250G； </p><p>　　系統(tǒng)可靠性高，不死機，斷電自動恢復(fù)； </p><p>　　工作環(huán)境:溫度:-20℃～+80℃ </p><p>&

81、lt;b>　　濕度:5~95% </b></p><p>　　電源電壓:220V+10V,50Hz + 2%Hz </p><p>　　防水性好，耐鹽霧，防沙塵。</p><p><b>　　(2)路口工控機 </b></p><p>　　機箱：專業(yè)機架式工業(yè)機箱 </p><p&g

82、t;　　主機板：專用工控式主機板INTEL945 </p><p><b>　　內(nèi)存：1024M </b></p><p>　　CPU：INTEL P4 3.0G 64位 </p><p><b>　　硬盤：160G </b></p><p><b>　　DVD光驅(qū) </b>

83、</p><p><b>　　(3)感應(yīng)線圈 </b></p><p><b>　　尺寸：2*1米 </b></p><p>　　線圈材質(zhì)：50無錫銅芯直徑0.25 </p><p>　　感應(yīng)度：0.02%～1% </p><p><b>　　服務(wù)電壓：600V&l

84、t;/b></p><p>　　4.2交通信號控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　4.2.1 交通燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　交通控制結(jié)構(gòu)圖如下圖4-1所示</p><p>　　4.2.2 車輛滯留檢測系統(tǒng)</p><p>　　1.車輛存在與通過的檢測原理</p><p>　　

85、電感式傳感器其主要部件是埋設(shè)在公路下十幾厘米深處的環(huán)狀絕緣電線(特別適合新鋪道路，可用混凝土直接預(yù)埋，老路則需開挖再埋)。當(dāng)有高頻電流通過電感時，公路面上就會形成高頻磁場。當(dāng)汽車進入這一高頻磁場區(qū)時，汽車就會產(chǎn)生渦流損耗，環(huán)狀絕緣電線的電感開始減少。當(dāng)汽車正好在該感應(yīng)線圈的正上方時，該感應(yīng)線圈的電感減到最小值。當(dāng)汽車離開這高頻磁場區(qū)時，該感應(yīng)線圈電感逐漸復(fù)原到初始狀態(tài)。由于電感變化該感應(yīng)線圈中流動的高頻電流的振幅(本論文所涉及的檢測工作

86、方式)和相位發(fā)生變化，因此，在環(huán)的始端連接上檢測相位或振幅變化的檢測器，就可得到汽車通過的電信號。若將環(huán)狀絕緣電線作為振蕩電路的一部分，則只要檢測振蕩頻率的變化即可知道汽車的存在和通過。電感式傳感器的高頻電流頻率為60kHz，尺寸為 2×3m，電感約為100μH.這種傳感器可檢測的電感變化率在0.3％以上。電感式傳感器安裝在公路下面，從交通安全和美觀考慮, 它是理想的傳感器。傳感器最好選用防潮性能好的原材料。車輛存在與檢測

87、電路原理框圖如圖4-2</p><p><b>　　2.滯留量的計算</b></p><p>　　車輛計數(shù)是智能控制的關(guān)鍵，為防止車輛出現(xiàn)漏檢的現(xiàn)象，環(huán)狀絕緣電線在地下的鋪設(shè)我們設(shè)計，采取在每個車行道上中的出口地(停車線處)以及在離出口地一定遠(yuǎn)的進口的地方各鋪設(shè)一個相同的傳感器，十字路口傳感器的布置方案如圖4-3所示(以典型的十子路口為例)，同一股道上的兩傳感器相距的

88、距離為該股道正常運行時所允許的最長停車車龍為好。</p><p>　　如圖4-5，以南北向為例，每當(dāng)車輛進入十字路口必先經(jīng)過檢測器1 和3，檢測器就會發(fā)生2個脈沖給PLC，PLC對檢測器1和3的計數(shù)就可得到車輛進入候車入口的總數(shù)和Y。車輛繼續(xù)往前就會經(jīng)過檢測器2和4，同樣檢測器2和4也會發(fā)出2個脈沖給PLC，PLC對檢測器2和4脈沖的計數(shù)就會得到車輛駛出候車入口的總數(shù)和X，那么Y(進入總量)-X（駛出總量）=Z1

89、(南北向車輛滯留數(shù)),同樣，東西方向，PLC通過對檢測器脈沖的計數(shù)就可得到滯留量Z2。 </p><p>　　設(shè)Z1-Z2>20，則南北方向繁忙，東西一般，南北直行綠燈時長、南北左轉(zhuǎn)綠燈時長、東西紅燈時長加長。</p><p>　　Z1-Z2<-20，則東西方向繁忙，南北一般，東西直行綠燈時長、東西左轉(zhuǎn)綠燈時長、南北紅燈時長加長。</p>

90、<p>　　-20<=Z1-Z2<=20，則設(shè)為一般情況，控制燈正常閃亮。</p><p>　　4.2.3 信號轉(zhuǎn)換裝置</p><p>　　電感信號的工作原理基于振蕩電路電路原理，信號轉(zhuǎn)換裝置是由一種基于電磁感應(yīng)原理的信號裝換線路構(gòu)成，該轉(zhuǎn)換電路是有兩只三極管組成共射極振蕩器和地感線圈（電感原件）、電阻、電容等元件組成，信號裝換裝置的電路原理圖如圖4-4及分析如下:

91、</p><p>　　U1和U2共組成了共射極振蕩器，電阻R3是兩只三極管的公共射極電阻，并構(gòu)成正反饋，地感線圈T作為檢測器諧振電路中的一個電感元件，與振蕩電路一起形成LC諧振。當(dāng)有車輛通過時，由于空氣介質(zhì)發(fā)生變化引起了振蕩頻率的變化（有車輛經(jīng)過是頻率升高），將會使線圈中單位電流產(chǎn)生的磁通量增加，從而導(dǎo)致線圈電感值發(fā)生微小變化，進而改變LC諧振的頻率，這個頻率的變化作為有車輛經(jīng)過地感線圈路面時的輸入信號，再將此信

92、號通過由R7和C3組成的LC濾波電路，輸出穩(wěn)定的直流電壓，此電壓可以輸入到PLC系統(tǒng)。</p><p>　　4.2.4 正常運行模塊程序框圖及分析</p><p>　　正常情況下各個路口的各個時間段的車流量基本相等，各個信號燈按照程序所設(shè)定的固定時間運行；當(dāng)某路口的車流量發(fā)生變化，檢測到路口的車輛滯留量達(dá)到設(shè)定值時，自動調(diào)用車流量信號智能處理子程序；當(dāng)某個路口發(fā)生緊急事件，人要緊急通過時，

93、按下該路口的緊急按鈕，程序自動調(diào)用緊急按鈕信號子程序；這行完子程序后，主程序自動返回繼續(xù)檢索各種運行條件和參數(shù)狀態(tài)，程序控制框圖如圖4-5：</p><p>　　4.2.5 車流量信號智能處理模塊及分析</p><p>　　若該車道的綠燈已經(jīng)亮了 20s,任沒有檢測到有車輛通過時：表示無車輛等待通過，若其他三個路口也無車，則維持原正常通行時間；若其他三個路口只有一個路口有車，則立刻結(jié)束該路

94、口的綠燈通行時間，給有車的路口“讓道”。</p><p>　　當(dāng)該車道的綠燈已經(jīng)亮了40S,檢測到有車輛“累積”在此車道上,表示有車輛等待通過，則要根據(jù)實際的車輛數(shù)決定是按正常的通行時間控制，還是延遲通行時間，車輛越多延遲時間越長；同時考慮其他路口的車輛等待狀態(tài)，是適當(dāng)延遲，還是無限延遲。延遲時間段的劃分?jǐn)?shù)量及其具體延遲時間根據(jù)個十字路口的狀態(tài)進行設(shè)定。具體情況如圖4-6所示：</p><p&

95、gt;　　4.2.6 交通燈智能控制程序框圖</p><p>　　運行過程分析如圖4-7：</p><p>　　為了車輛的數(shù)據(jù)采集，紅綠燈先按一般規(guī)律進行一個周期</p><p>　　南北方向道路紅燈亮25s，東西方向道路依次進行綠燈亮20s、東西方向綠燈閃3s、東西方向黃燈亮2s,然后轉(zhuǎn)入下一個環(huán)節(jié)，東西方向紅燈亮25s，南北方向綠燈亮20s，南北方向綠燈閃3s，

96、南北方向紅燈亮2s；</p><p>　　1.如果不進行智能控制，系統(tǒng)自動循環(huán)上面過程；</p><p>　　2.如果進行智能控制，數(shù)據(jù)采集進行東西、南北方向車輛滯留量；</p><p>　?。?）東西方向不是空道，南北紅燈亮，東西方向經(jīng)歷綠燈亮、綠燈閃3s、黃燈亮2s； 東西方向是空道，進行南北方向車輛滯留量計算。</p><p>　?。?/p>

97、2）南北方向不是空道，東西紅燈亮，南北方向經(jīng)歷綠燈亮、綠燈閃3s、黃燈亮2s；南北方向是空道，返回判斷是否需要智能控制環(huán)節(jié)，然后循環(huán)下去。 </p><p><b>　　第五章 設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　交通系統(tǒng)的設(shè)計，最初老師給這個題目時感覺這么普遍的一個課題，一定非常簡單。當(dāng)真正開始做分析立題的時候，才感覺到要想做好這個課題不是那么簡單的一件事。從最初

98、的分析、方向確定、立題到后來的查資料、開始實踐到最后完成畢業(yè)論文經(jīng)過了反反復(fù)復(fù)的多次修改。</p><p>　　智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，不僅融合了普通的交通燈控制系統(tǒng)和傳感器探測系統(tǒng)，還增加了電子警察這一先進的監(jiān)控裝置。在整個設(shè)計過程中培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用能力，使我能夠引用所學(xué)基礎(chǔ)理論課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識和實踐技能去分析和解決實際工作中的一般工程技術(shù)問題，能夠建立正確的設(shè)計思想，掌握PLC控制系統(tǒng)的原理，以及

99、智能交通系統(tǒng)控制的具體流程與內(nèi)容，同時也提高了我的邏輯思維能力和獨立分析和解決問題的能力。</p><p>　　在不斷地努力下，我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得它只是對大學(xué)三年所學(xué)知識的一個總結(jié)階段，尤其是對PLC這門課程的綜合應(yīng)用。但是做了畢業(yè)設(shè)計以后才發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的。畢業(yè)設(shè)計不僅是對我們所學(xué)知識的一個檢驗，更是對自己能力的一個提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計我明白了學(xué)習(xí)是一個長期累積的過程，在

100、以后的工作、學(xué)習(xí)中都應(yīng)該繼續(xù)努力學(xué)習(xí)，開闊眼見，提高知識水平和綜合素質(zhì)，能夠為祖國的繁榮昌盛奉獻(xiàn)自己。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　這次設(shè)計花費了較長時間，期間經(jīng)歷多次修改，由于在實習(xí)工作期間比較忙，查閱資料比較困難，所以設(shè)計基本上都在學(xué)校完成。時間比較緊張，自己又沒有電腦，而同學(xué)們也都忙著設(shè)計，所以只能白天查資料，花費晚上的時間或其

101、他人休息的所有時間來奮戰(zhàn)。這次設(shè)計，雖然困難重重可是在同學(xué)們的大力支持和我的指導(dǎo)老師XX老師的精心指導(dǎo)下克服了重重困難終于完成了這次艱難的探索之旅。</p><p>　　本次設(shè)計能夠順利完成，首先要感謝我的指導(dǎo)老師XX老師，她的一絲不茍的做事理念和治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度讓我受益匪淺，其次是我的舍友們和一直幫助我的所有同學(xué)和老師，謝謝你們！沒有你們的支持，我不可能如此順利的完成此次設(shè)計項目，在此我向你們表示衷心的謝意，

102、祝：工作順利、萬事如意！</p><p>　　最后，感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位老師、教授，謝謝您們！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 王玉忠 電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社，2006.9</p><p>　　[2] 王兆明 云建軍 電氣控制與PL

103、C技術(shù) -北京：清華大學(xué)出版社，2005.2</p><p>　　[3] 廖常初 PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.-3版.-北京：機械工業(yè)出版社，2008.1（2010.1重?。?lt;/p><p>　　[4] 彭介華 蔡明生 電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo).北京：高等教育出版社，1997（2003重?。?lt;/p><p>　　[5] 王再英 韓養(yǎng)社 高虎賢 智能建筑:樓與自動化系統(tǒng)原理與應(yīng)用.

104、-北京：電子工業(yè)出版社，2005.1 </p><p>　　[6] 陳建明 電氣控制與PLC應(yīng)用.-北京：電子工業(yè)出版社，2006.8</p><p>　　[7] 廖常初 S7-200 PLC基礎(chǔ)教程.-北京：機械工業(yè)出版社，2006.1</p><p>　　[8] 鄒萬珍 PLC分析與設(shè)計應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，2004</p><p>　　

105、[9] 鄒金慧 可編程控制器及其應(yīng)用.-重慶：重慶大學(xué)出版社，2002</p><p>　　[10] 王兆義 小型可編程控制器使用技術(shù).-北京：機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[11] 齊向東 徐志強 交通信號燈智能控制與實現(xiàn).太原科技大學(xué)學(xué)報，2005</p><p>　　[12] 吳建強 可編程控制器原理及其應(yīng)用.-北京：高等教育出版社，2004&