基于PLC的智能交通灯控制系统毕业设计文献综述.pdf

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1、文献综述一 绪论1.交通灯的由来：交通灯是指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯，最早出现在 19 世纪初在英国中部的约克城的一个典故中，当时交通灯只有两种颜色红绿，随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯（红、黄、绿三种标志）于1918 年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。2.交通灯的发展史：19 世纪初，在英国中部的约克城，红、绿装分别代表女性的不同身份。其中，着红装的女人表示我已结婚,而着绿装的女人则是未婚者。后来，英国伦敦议会大前经常发生马车轧人的事故，于是人们受到红绿装启发，1868 年1

2、2 月 10 日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德?哈设计、制造的灯柱高7 米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。在灯的脚下,一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。后来在信号灯的中心装上煤气灯罩，它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。不幸的是只面世23 天的煤气灯突然爆炸自灭，使一位正在值勤的警察也因此断送了性命.从此，城市的交通信号灯被取缔了。直到 1914 年,在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过,这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市,相继重新出现了交通信号灯。随着各种交通工具的发展

3、和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯（红、黄、绿三种标志)于 1918 年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造,在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时,一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍,他反复琢磨,终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家1族,遍及全世界陆、海、空

4、交通领域了。二 主体1.发展智能交通灯系统的意义:汽车已经逐渐成为了人们日常生活中最主要的交通工具。但是，城市基础设施建设特别是城市交通道路的发展速度却满足不了汽车数量增长的需求,这就使城市交通拥堵现象越来越严重，车辆通行速度成为了城市发展的瓶颈。在加强城市基础建设的同时,改善十字路口的交通信号灯运行模式，提高十字路口的通行效率，对缓解城市交通堵塞有着重要的现实意义。而目前城市的交通灯控制，是根据一定时间段的各车道车流量的调查而分配出的相对合理的同定红绿灯转化周期。但在特定的时间段，会出现某一方向车辆早已通行完，而另一方向车辆排队等绿灯的情况，这严重降低了实际的十字路口交通效率.针对现实中越来

5、越严重的城市交通拥堵现象，可设计出一种城市十字路口交通信号灯控制的新方法.可根据车流量来智能控制红绿灯的读秒时间，解决了各车道车流量不均衡所造成的十字路口交通资源浪费问题，设计的智能交通控制系统利用对相向车道采用不同步的红绿灯信号控制方法，能够减少交通资源浪费,大幅提高十字路口的车辆通行效率。2.国内外智能交通灯系统的发展现状：交通信号控制系统是现代城市交通控制和疏导的主要手段。而作为城市交通基本组成部分的平面交叉路口，其通行能力是解决城市交通问题的关键，而交通信号灯又是交叉路口必不可少的交通控制手段。随着计算机技术和自动控制技术的发展，以及交通流理论的不断发展完善，交通运输组织与优化理论、技

6、术的不断提高,国内外逐步形成了一批高水平有实效的城市道路交通控制系统.（1）澳大利亚 SCAT 系统：SCATS 采取分层递阶式控制结构。其控制中心备有一台监控计算机和一台管理计算机，通过串行数据通讯线路相连。地区级的计算机自动把各种数据送到管理计算机.监控计算机连续地监视所有路 El 的信号运行、检测器的工作状况.地区主控制器用于分析路 El 控制器送来的车流数据，确定控制策略，并对本区域各路口进行实时控制.SCATS 系统充分体现了计算机网络技术的突出优点，结构易于更改,控制方案较易变换。SCATS 系统明显的不足:第一，系2统为一种方案选择系统,限制了配时参数的优化程度;第二，系统过分依

7、赖于计算机硬件，移植能力差:第三，选择控制方案时，无实时信息反馈。（2）英国 SCOOT 系统：SCOOT 是由英国道路研究所在 TRANSYT 系统的基础上采用自适应控制方法于 1980 年提出的动态交通控制系统。SCOOT 的模型与优化原理与 TRANSYT相仿，不同的是 SCOOT 为方案生成的控制系统,是通过安装在交叉口每条进口车道最上游的车辆检测器所采集的车辆信息，进行联机处理，从而形成控制方案,并能连续实时调整周期、绿信比和相位差来适应不同的交通流.SCOOT系统的不足是：相位不能自动增减，任何路 E1 只能有固定的相序;独立的控制子区的划分不能自动完成，只能人工完成；安装调试困难

8、,对用户的技术要求过高.（3）国内智能交通控制系统:国内应用和研究城市交通控制系统的工作起步较晚，20 世纪 80 年代以来，国家一方面进行以改善城市市中心交通为核心的 UTSM（urban trafficsys-tem manage）技术研究；另一方面采取引进与开发相结合的方针，建立了一些城市道路交通控制系统。以北京、上海为代表的大城市，交通控制系统主要是简易单点信号机、SCOOT 系统、TRANSYT 系统和 SCATS 系统其中几个结合使用；而如湘潭、岳阳等国内中小城市，交通控制系统主要还是使用国产的简易单点信号机和集中协调式信号机。3.采用基于 PLC 的智能交通灯控制系统的好处：（1

9、）特点：能适应各种恶劣的运行环境,抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型；通用性高，使用方便；程序设计简单,易学，易懂;采用先进的模块化结构,系统组合灵活方便；系统设计周期短;安装简便,调试方便，维护工作量小;对生产工艺改变的适应性强，可经行柔性生产；体积小,功耗小,性价比高。（2）PLC 的应用：3 开关量的逻辑控制:这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控制及自动化流水线.模拟量控制：在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了是可编程控制器处理模拟量，必

10、须实现模拟量和数字量质之间的 A/D 转换及 D/A转换。PLC 厂家都生产配套的 A/D 和 D/A 转化模块,使可编程控制器用于模拟量控制。运动控制：PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早起直接用于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动的步进电机或者伺服电机的单轴或多轴位置控制模块.过程控制:过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC 能编程控制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型 PLC 都有 PID 模块,目前许多小型

11、PLC 也具有此功能模块.PID 处理一般是运行专用的 PID 子程序。通信及联网:PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其他智能设备间的通行。随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展很快，各 PLC厂商都十分重视 PLC 的通行功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。数据处理：现代 PLC 具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排表、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用

12、于大型的控制系统.三 总结采用基于 PLC 的智能交通灯控制系统,可以根据车流量合理的调节交通信号灯的读秒时间,这样不仅可以有效的防治交通拥堵而且可以合理的利用交通资源，进而大大缓解交通压力.在基于 PLC 的智能交通灯控制系统4的设计过程中可能牵涉到信号的采集与传输,在考虑到施工的成本以及安装困难度的前提下，本设计主要想采用光电计数器。因为光电计数器叫一般的传感器而言，它不仅成本低而且安装方便。四 参考文献1 彭树生。PLC 单片机原理及应用。机械工业出版社。2002。1.12 王晓军。可编程控制器原理及应用.化学工业出版社。2010.9.43 杜荔编.微机原理及其接口。清华大学出版社。20

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