李紅娟　陳國(guó)強(qiáng)　吳詩雨　呂震洲

摘 要：目前，交通燈大多采用固定時(shí)間控制方式，車輛通行效率低?！盎赑LC實(shí)時(shí)交通燈控制系統(tǒng)”將可以根據(jù)車流量大小，合理調(diào)配各個(gè)方向信號(hào)燈時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)交通燈的高效控制;同時(shí)借助觸摸屏組態(tài)技術(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)控道路通行狀況，提升交通管理自動(dòng)化水平。本文介紹了基于PLC實(shí)時(shí)交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，主要包括設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)組成、設(shè)計(jì)方法以及程序設(shè)計(jì)等。

關(guān)鍵詞：PLC;交通燈;遠(yuǎn)程監(jiān)控;傳感器

1 引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，城市化步伐不斷加快，城市汽車數(shù)量也在不斷攀升，城市交通擁堵日益嚴(yán)重。據(jù)交通部門通報(bào)，南京市區(qū)高峰擁堵延時(shí)指數(shù)2.06，平均車速22.61km/h，即南京駕車出行的上班族，通常要花費(fèi)道路暢通情況下的兩倍時(shí)間，才能到達(dá)目的地。

目前，我國(guó)的十字路口紅綠信號(hào)燈大多采用固定時(shí)間的方式控制，這一固定值不能隨著實(shí)際道路上的車流量靈活改變，車輛通行效率低。迅速提高十字路口的通行效率，減少車輛等待紅燈時(shí)間，已經(jīng)成為人們的迫切需要。

2 “基于PLC實(shí)時(shí)交通燈控制”項(xiàng)目的開展

“基于PLC實(shí)時(shí)交通燈控制” 創(chuàng)新項(xiàng)目的開展，首先要熟悉PLC工作原理，設(shè)計(jì)PLC控制程序;熟悉地感線圈傳感器，設(shè)計(jì)傳感器信號(hào)放大電路;熟悉觸摸屏應(yīng)用技術(shù)，設(shè)計(jì)觸摸屏應(yīng)用畫面，掌握PLC與觸摸屏的綜合應(yīng)用技術(shù)，將觸摸屏和PLC聯(lián)機(jī)調(diào)試，制作出“基于PLC實(shí)時(shí)交通燈控制系統(tǒng)”模擬系統(tǒng)實(shí)物，并撰寫專業(yè)論文發(fā)表在國(guó)家刊物上。創(chuàng)新項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員要熟悉PLC工作原理，設(shè)計(jì)PLC控制程序;熟悉地感線圈傳感器，設(shè)計(jì)傳感器信號(hào)放大電路;熟悉觸摸屏應(yīng)用技術(shù)，設(shè)計(jì)觸摸屏應(yīng)用畫面，借助觸摸屏監(jiān)控組態(tài)技術(shù)，創(chuàng)建遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控道路的通行狀況;掌握PLC與觸摸屏的綜合應(yīng)用技術(shù)，將觸摸屏和PLC聯(lián)機(jī)調(diào)試;制作出“基于PLC實(shí)時(shí)交通燈控制系統(tǒng)”模擬系統(tǒng)實(shí)物;總結(jié)項(xiàng)目技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，撰寫專業(yè)論文在國(guó)家刊物上發(fā)表。

3 基于PLC實(shí)時(shí)交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

關(guān)于基于PLC實(shí)時(shí)交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，創(chuàng)新項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出了一種基于PLC實(shí)時(shí)交通燈控制系統(tǒng)方案，該方案可根據(jù)車流量大小，及時(shí)合理調(diào)配十字路口各個(gè)方向信號(hào)燈時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)交通燈的有效控制，保持道路暢通;同時(shí)借助監(jiān)控組態(tài)技術(shù)，創(chuàng)建遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控道路的通行狀況，將有助于提升交通管理的自動(dòng)化水平。

基于PLC實(shí)時(shí)交通燈控制系統(tǒng)（如圖1）分為上位系統(tǒng)、下位PLC控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備。上位系統(tǒng)為觸摸屏，顯示W(wǎng)in CC監(jiān)控組態(tài)畫面，實(shí)現(xiàn)可視化監(jiān)視和控制;下位PLC控制系統(tǒng)主要由電源模塊、CPU 模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊組成;現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備主要包括車流量檢測(cè)系統(tǒng)和交通信號(hào)燈被控對(duì)象等。本系統(tǒng)通過傳感器檢測(cè)車輛狀態(tài)，用三菱FX-2N PLC對(duì)各相位中的車密度、車輛數(shù)、通行時(shí)間的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交通燈控制系統(tǒng)，達(dá)到了根據(jù)各相位車密度對(duì)通行時(shí)間的實(shí)時(shí)控制;采用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、實(shí)時(shí)性好、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

3.1 車輛檢測(cè)系統(tǒng)

車流量檢測(cè)系統(tǒng)由 220 VAC 電源、地感線圈、線圈引線（ 雙絞線） 和地感線圈檢測(cè)器組成。地感線圈、線圈引線（ 雙絞線） 和地感線圈檢測(cè)器（ 電容 C） 三者構(gòu)成了 LC 振蕩電路。在東西向、南北向各設(shè)4個(gè)地感線圈，共計(jì)8個(gè)（因每一方向的紅綠燈時(shí)長(zhǎng)應(yīng)保持一致，顧只需鋪設(shè)十字路口每一方向任一側(cè)） ，以統(tǒng)計(jì)每個(gè)方向直行和左轉(zhuǎn)的車流量。線圈2鋪設(shè)在十字路口人行橫道內(nèi)測(cè)黃線處，線圈1則可鋪設(shè)在距離線圈2的100～200 m（也可根據(jù)實(shí)際路段長(zhǎng)度而定） 。對(duì)線圈1和線圈2的檢測(cè)信號(hào)作差，即可得該方向的車流量。由于右轉(zhuǎn)車輛不受信號(hào)燈限制，不作統(tǒng)計(jì)。

3.2 PLC控制系統(tǒng)

PLC 控制系統(tǒng)采用三菱FX-2N PLC，由電源、CPU、輸入/輸出模塊組成。PLC技術(shù)應(yīng)用廣泛，它知識(shí)覆蓋面廣、涉及內(nèi)容多、更新發(fā)展快，與生產(chǎn)實(shí)際和工程應(yīng)用結(jié)合緊密。觸摸屏是“圖形操作終端”，它代替了原始的控制臺(tái)和顯示器，可用于數(shù)據(jù)顯示和參數(shù)設(shè)置。PLC與觸摸屏的綜合應(yīng)用擴(kuò)展了PLC的功能。觸摸屏顯示W(wǎng)in CC監(jiān)控組態(tài)畫面，實(shí)現(xiàn)可視化監(jiān)視和控制;交通管理部門借助監(jiān)控組態(tài)技術(shù)，創(chuàng)建遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控道路的通行狀況，將有助于提升交通管理自動(dòng)化水平。

4 結(jié)束語

創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)開展基于PLC實(shí)時(shí)交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可根據(jù)車流量大小，及時(shí)合理調(diào)配十字路口各個(gè)方向信號(hào)燈時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)交通燈的有效控制，保持道路暢通;同時(shí)借助監(jiān)控組態(tài)技術(shù)，創(chuàng)建遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控道路的通行狀況，將有助于提升交通管理的自動(dòng)化水平。采用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、實(shí)時(shí)性好、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘志友.Win CC在連續(xù)退火線監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀表，2014，

[2]孫竹梅，楊晉萍.PLC實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教程[M].北京： 中國(guó)電力出版社，2009.

作者簡(jiǎn)介：李紅娟（2000-），女，山西忻州人，主要從事鐵道車輛方面的研究與學(xué)習(xí)。