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摘要：本文主要研究智能交通系统在城市中的应用，对城市智能交通系统做了简要概述，并对智能交通信号灯控制系统进行了详细的介绍，利用PLC和组态王设计交通信号灯控制系统并进行调试工作，设计合理的监控界面。从智能交通信号灯控制系统入手，探讨解决城市交通拥挤等问题。
关键词：智能交通；信号灯 ；PLC；组态王
一、城市智能交通控制与管理系统
交通灯作为城市交通系统的重要组成部分，它的运行状态、效率对城市交通具有重要意义。当前实际中，一般在主干道是行车道而次道是人行横道和一些非机动车通行的十字马路处的交通灯仍然采用固定通行的一般的交通灯系统。这样的系统，不利于提高道路的利用率，也不利于主要车道的通行。因此，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。
1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。
随着计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展，推动了PLC的发展。
二、智能交通信号灯基于PLC的整体设计
（一）工艺要求
1.按下启动按钮，南北红灯亮25 s，同时东西绿灯亮20 s然后善良2s，黄灯再闪亮3 s，然后东西红灯亮25 s，同时南北绿灯亮20 s然后闪亮2s，黄灯再闪亮3 s，如此循环； 按下停止按钮，全部不亮。
2. 按下夜间黄灯按钮，四面黄灯闪烁，按停止按钮解除状态。
3. 在特殊情况下，由特殊状态开关控制交通，常开特殊状态开关1闭合，东西绿灯亮、南北红灯亮； 常开特殊状态开关2闭合，东西红灯亮、南北绿灯亮。
4. 在任何时间，按下紧急红灯按钮，四面红灯全亮，进行交通管制，按下停止按钮，则解除紧急状态。
（二）外部接线图
I /O 外部接线图是反映PLC 控制实物的模拟图形，从很大程度上反映出其实物形态。本设计的I /O 外部接线图如下图所示：FX2N-48MT
（三）程序功能分析
1. 当按下启动按钮X0 时，继电器M1 接通，并且能通电，同时继电器自保，同时启动定时器T1、开始定时，T1为25 s。
2.当T1 的25 s 时间一到接通M2，同时定时器T2 定时5 s，5 s 时间一到启动继电器M3，M3 通电，启动定时器T3，T3为25 s，当T3 时间到接通M4，
M4 通电启动，定时器T4 定时为5 s，当按下停止按钮时全部不亮。
3.当按下夜间黄灯按钮X2，M8013 通电时，启动M8013 产生触发脉冲使四面黄灯通电，使四面黄灯闪烁。当按下停止按钮X1 时，同时M8013 失电，南北黄灯、东西黄灯失电，解除黄灯闪烁状态。
4. 在特殊情况下，由特殊状态开关控制交通，常开特殊状态开关1（X5）闭合，东西绿灯亮、南北红灯亮； 常开特殊状态开关2（X6）闭合，东西红灯亮、南北绿灯亮。
5. 在任何时间，按下紧急红灯按钮X4，接在南北、东西方向的紧急按钮X4 闭合，使南北、东西方向红灯接通，四面红灯全亮； 按下停止按钮X1，则南北、东西方向红灯失电，解除紧急状态
三、基于组态王的上位机软硬件设计
（一）组态王软件介绍
组态王软件是一种通用的工业监控软件，它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。支持与国内外常见的PLC、智能模块、智能仪表、变频器、数据采集板卡进行数据通讯。
组态王支持的硬件设备包括：可编程控制器（PLC ） ，智能模块、板卡、智能仪表，变频器等。
（二）基于组态王的人机界面设计
系统启动前，运用组态王软件将交通信号灯系统运行时的画面绘制出来。根据编写好的控制系统梯形图程序，结合实际情况，在组态王数据词典中建立起与系统I/O 一致的变量，这些变量的数据类型为I/O 离散，其他的不需要与程序进行数据交换的变量，比如东西向汽车、南北向汽车等，这些变量类型I/O 实数，对各个方向交通信号灯变量定义为I/O 离散。
（三）组态王动画连接
进行组态王动画连接，将界面中各部分与数据词典中对应的变量连接起来。
红、黄、绿灯由动画连接中填充属性变化得到，当条件成立时，填充对应的颜色。
接下来设计汽车、行人移动动画。分别将南北向汽车、南北向行人、东西向汽车、东西向行人变量的初始值和最大值进行设置。本系统中，统一设置初始值等于0和最大值等于1000，数值反应出来的是其移动的距离。
南北向汽车、南北向行人、东西向汽车、东西向行人动画连接如下：
（四）PLC调试结果
在三菱PLC 编程软件GX Developer 中编写好控制系统梯形图程序，检查无误后将计算机与PLC相连，通讯成功后，根据外部接线图、I /O 分配表连线。检查无误后，将程序写入PLC中，接通电源进行调试。通过调试与修改，交通信号灯在PLC上得到了良好的运行，达到了预期的要求。
（五）组态王调试结果
运用组态王软件绘制交通信号灯系统运行时的画面，在组态王数据词典中建立起与系统I/O 一致的变量，然后进行组态王动画连接，将界面中各部分与数据词典中对应的变量连接起来，接下来设计汽车、行人移动动画。通过调试，系统运行良好，信号灯、行人、车辆能按要求动作。
参考文献：
[1]谭惠丽，黄乒花，李华兵，刘慕仁，孔令江，交通灯控制下主干道的交通流研究，物理学报，2003
[2]查振亚，叶向阳，智能交通灯控制系统，华中理工大学学报，1997
[3]金秀慧，基于PLC 控制的十字路口交通灯信号系统，农业装备与车辆工程，2009
[4]梁爽，基于PLC的交通灯智能控制系统设计简介，中国科技投资， 2014
[5]王洪，张锐丽，鲁庆东，基于PLC 的交通红绿灯控制系统初探，消费电子， 2013
关键词：智能交通；信号灯 ；PLC；组态王
一、城市智能交通控制与管理系统
交通灯作为城市交通系统的重要组成部分，它的运行状态、效率对城市交通具有重要意义。当前实际中，一般在主干道是行车道而次道是人行横道和一些非机动车通行的十字马路处的交通灯仍然采用固定通行的一般的交通灯系统。这样的系统，不利于提高道路的利用率，也不利于主要车道的通行。因此，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。
1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。
随着计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展，推动了PLC的发展。
二、智能交通信号灯基于PLC的整体设计
（一）工艺要求
1.按下启动按钮，南北红灯亮25 s，同时东西绿灯亮20 s然后善良2s，黄灯再闪亮3 s，然后东西红灯亮25 s，同时南北绿灯亮20 s然后闪亮2s，黄灯再闪亮3 s，如此循环； 按下停止按钮，全部不亮。
2. 按下夜间黄灯按钮，四面黄灯闪烁，按停止按钮解除状态。
3. 在特殊情况下，由特殊状态开关控制交通，常开特殊状态开关1闭合，东西绿灯亮、南北红灯亮； 常开特殊状态开关2闭合，东西红灯亮、南北绿灯亮。
4. 在任何时间，按下紧急红灯按钮，四面红灯全亮，进行交通管制，按下停止按钮，则解除紧急状态。
（二）外部接线图
I /O 外部接线图是反映PLC 控制实物的模拟图形，从很大程度上反映出其实物形态。本设计的I /O 外部接线图如下图所示：FX2N-48MT
（三）程序功能分析
1. 当按下启动按钮X0 时，继电器M1 接通，并且能通电，同时继电器自保，同时启动定时器T1、开始定时，T1为25 s。
2.当T1 的25 s 时间一到接通M2，同时定时器T2 定时5 s，5 s 时间一到启动继电器M3，M3 通电，启动定时器T3，T3为25 s，当T3 时间到接通M4，
M4 通电启动，定时器T4 定时为5 s，当按下停止按钮时全部不亮。
3.当按下夜间黄灯按钮X2，M8013 通电时，启动M8013 产生触发脉冲使四面黄灯通电，使四面黄灯闪烁。当按下停止按钮X1 时，同时M8013 失电，南北黄灯、东西黄灯失电，解除黄灯闪烁状态。
4. 在特殊情况下，由特殊状态开关控制交通，常开特殊状态开关1（X5）闭合，东西绿灯亮、南北红灯亮； 常开特殊状态开关2（X6）闭合，东西红灯亮、南北绿灯亮。
5. 在任何时间，按下紧急红灯按钮X4，接在南北、东西方向的紧急按钮X4 闭合，使南北、东西方向红灯接通，四面红灯全亮； 按下停止按钮X1，则南北、东西方向红灯失电，解除紧急状态
三、基于组态王的上位机软硬件设计
（一）组态王软件介绍
组态王软件是一种通用的工业监控软件，它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。支持与国内外常见的PLC、智能模块、智能仪表、变频器、数据采集板卡进行数据通讯。
组态王支持的硬件设备包括：可编程控制器（PLC ） ，智能模块、板卡、智能仪表，变频器等。
（二）基于组态王的人机界面设计
系统启动前，运用组态王软件将交通信号灯系统运行时的画面绘制出来。根据编写好的控制系统梯形图程序，结合实际情况，在组态王数据词典中建立起与系统I/O 一致的变量，这些变量的数据类型为I/O 离散，其他的不需要与程序进行数据交换的变量，比如东西向汽车、南北向汽车等，这些变量类型I/O 实数，对各个方向交通信号灯变量定义为I/O 离散。
（三）组态王动画连接
进行组态王动画连接，将界面中各部分与数据词典中对应的变量连接起来。
红、黄、绿灯由动画连接中填充属性变化得到，当条件成立时，填充对应的颜色。
接下来设计汽车、行人移动动画。分别将南北向汽车、南北向行人、东西向汽车、东西向行人变量的初始值和最大值进行设置。本系统中，统一设置初始值等于0和最大值等于1000，数值反应出来的是其移动的距离。
南北向汽车、南北向行人、东西向汽车、东西向行人动画连接如下：
（四）PLC调试结果
在三菱PLC 编程软件GX Developer 中编写好控制系统梯形图程序，检查无误后将计算机与PLC相连，通讯成功后，根据外部接线图、I /O 分配表连线。检查无误后，将程序写入PLC中，接通电源进行调试。通过调试与修改，交通信号灯在PLC上得到了良好的运行，达到了预期的要求。
（五）组态王调试结果
运用组态王软件绘制交通信号灯系统运行时的画面，在组态王数据词典中建立起与系统I/O 一致的变量，然后进行组态王动画连接，将界面中各部分与数据词典中对应的变量连接起来，接下来设计汽车、行人移动动画。通过调试，系统运行良好，信号灯、行人、车辆能按要求动作。
参考文献：
[1]谭惠丽，黄乒花，李华兵，刘慕仁，孔令江，交通灯控制下主干道的交通流研究，物理学报，2003
[2]查振亚，叶向阳，智能交通灯控制系统，华中理工大学学报，1997
[3]金秀慧，基于PLC 控制的十字路口交通灯信号系统，农业装备与车辆工程，2009
[4]梁爽，基于PLC的交通灯智能控制系统设计简介，中国科技投资， 2014
[5]王洪，张锐丽，鲁庆东，基于PLC 的交通红绿灯控制系统初探，消费电子， 2013