基于PLC实现的智能交通灯控制

来源 :中国电子商情 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yyx19870907
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  引言:目前,随着PLC应用的不断深入,传统的控制检测技术得到了突飞猛进;依据其结构简单、编程方便以及可靠性高等特点,PLC在工业过程控制中也得到了广泛应用,在这一背景下,基于PLC的智能交通灯控制系统出现了,它能够实现单次绿灯时间中的不同智能控制效果,能够根据车流量的变化对时间进行实时调节,有效防止了交通堵塞,本文即对此展开研究。
  引言
  随着我国城市化进程的不断深入,城市中的车流量不断增大,堵车成为人们面临的一个问题,尤其是在十字路口。如何提高道路上十字路口的通行效率,缩短车辆等待红灯的时间是值得人们研究的课题。PLC作为一种应用于工业环境中的电子控制装置,将其应用于交通信号灯的智能控制中将是十分理想的选择。在PLC内部,可编程存储器中能够执行逻辑运算、顺序运算、计时等指令,通过相应的输入以及输出对交通灯进行控制,能够有效防止电磁干扰。
  一、PLC工作原理简介
  PLC的工作方式为循环扫描工作方式,按照先后顺序实现用户程序的存放,CPU从头开始执行指令,遇到结束符后又返回到第一条指令,从而实现循环; 在输入处理时,输入端子的通端状态被依次顺序读入,相应的映像寄存器会存储读入的信息,然后进入到程序的执行阶段。在执行阶段,依据梯形图扫描原则,按照规定的步序实施扫描,进行程序的执行;此时,映像寄存器中的内容会发生相应的变化;最后是输出的处理,当执行完程序后,Y寄存器的状态被转存入输出锁存器中,通过隔离电路以及驱动功率放大电路,输出端子可以向外输出控制信号,实现对外部负载的驱动[1]。
  二、智能交通灯控制
  在过去的十字路口交通灯控制中,是采用定时控制的控制算法,假设将红灯时间设置为30秒,绿灯时间设置为25秒,黄灯以及绿灯的闪烁时间设置为5秒,其亮灭过程是:首先是南北方向的红灯点亮并且持续30秒,与此同时,东西方向的绿灯也被点亮,但是只持续25秒;25秒后,该绿灯闪烁3秒熄灭,之后东西方向的黄灯亮2秒后熄灭,随后该方向的红灯被点亮;此时南北方向的红灯将熄灭,绿灯被点亮,之后的过程依次循环。这种控制方式十分机械,对于复杂的实际路况无法有效的进行资源调配[2]。
  在交通灯智能控制系统中,类似于有一个交警进行车辆的统计,依据车流量进行绿灯时间的分配,从而防止车辆的堵塞。在智能交通灯控制系统中,有以下组成部分:传感器、PLC、通信号灯、接口电路以及电源[3]。以六车道十字路口为例,基本的绿灯转换相位有四个,如图1所示。选择一个路段进行车流量的统计,可以根据实际情况进行路段长度的确定,本文中假设为100米。将传感器设置于路段的两端,将传感器与PLC连接起来,实现数据的输入;根据路段中车辆数的变化,对绿灯时间的长短进行调整,如表1所示。
  由于车辆的起步时间是不同的,有可能会导致车流量与绿灯的时间不成比例。对此,可以将等候红灯车辆中两辆车的距离设置为1.5米,车辆的平均程度设置为4.5米,那么,在100米的距离中一共可以放置16辆车。全部通过需要64秒钟。最初,将东西方向直行的绿灯时间设置为30秒,最长的绿灯时间设置为90秒,最少为15秒。经过最初的30秒之后,控制系统从最后的8秒时间开始进行车流量的计算,在最后的4秒中将车辆数保存下来。等到红灯时间时,将东西直行的两车道中的车流量进行比较,以较大数量为准。依据时间表,如果没有变化,则无需计算绿灯,依旧使用之前的绿灯时间;如果出现增加或者是减少的情况,则以:较大车流量×4秒+15秒作为下一次的绿灯时间。完成控制时间表后,将其存放入PLC内存中,因为南北方向的直行绿灯时间相同,其对应的车道红绿灯时间只需要一个输出即可[4]。实际经验可知,车流量是一个不断增加的过程;因此,智能交通控制系统的主要特点即是:逐步对开始增加车流量的车道进行疏通;经过多次的循环之后,十字路口的交通将得到本质的改观。
  三、结束语
  依托于PLC控制技术,智能交通灯控制系统得以存在,它在单次的绿灯时间内实现了不同的智能控制效果,完全颠覆了传统的红绿灯控制方法,更加智能。由于车流量是一个逐渐累积的过程,智能交通灯控制系统能够依据车流量进行绿灯时间的调节,保证交通的畅通,对于提高十字路口的通行能力意义重大。
  参考文献
  [1]周玲,李谷,钟义广.城市十字路口交通灯控制系统的PLC设计方案[J].科技资讯,2010(12):17-18.
  [2]经张俊,程向.基于PLC的交通灯实时控制研究[J].工业控制计算机,2008,21(12): 90- 91.
  [3]孙岚.基于PLC的交通控制系统设计[J].机电信息,2010(6):10,25.
  [4]史丛立.一种基于PLC的智能交通灯控制系统设计[J].温州职业技术学院学报,2008(2):44- 46.
  (作者单位:深圳市盛视科技有限公司)
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