基于PLC實(shí)現(xiàn)的智能交通燈控制

引言：目前，隨著PLC應(yīng)用的不斷深入，傳統(tǒng)的控制檢測(cè)技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)；依據(jù)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便以及可靠性高等特點(diǎn)，PLC在工業(yè)過(guò)程控制中也得到了廣泛應(yīng)用，在這一背景下，基于PLC的智能交通燈控制系統(tǒng)出現(xiàn)了，它能夠?qū)崿F(xiàn)單次綠燈時(shí)間中的不同智能控制效果，能夠根據(jù)車(chē)流量的變化對(duì)時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，有效防止了交通堵塞，本文即對(duì)此展開(kāi)研究。

引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷深入，城市中的車(chē)流量不斷增大，堵車(chē)成為人們面臨的一個(gè)問(wèn)題，尤其是在十字路口。如何提高道路上十字路口的通行效率，縮短車(chē)輛等待紅燈的時(shí)間是值得人們研究的課題。PLC作為一種應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境中的電子控制裝置，將其應(yīng)用于交通信號(hào)燈的智能控制中將是十分理想的選擇。在PLC內(nèi)部，可編程存儲(chǔ)器中能夠執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)等指令，通過(guò)相應(yīng)的輸入以及輸出對(duì)交通燈進(jìn)行控制，能夠有效防止電磁干擾。

一、PLC工作原理簡(jiǎn)介

PLC的工作方式為循環(huán)掃描工作方式，按照先后順序?qū)崿F(xiàn)用戶(hù)程序的存放，CPU從頭開(kāi)始執(zhí)行指令，遇到結(jié)束符后又返回到第一條指令，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)； 在輸入處理時(shí)，輸入端子的通端狀態(tài)被依次順序讀入，相應(yīng)的映像寄存器會(huì)存儲(chǔ)讀入的信息，然后進(jìn)入到程序的執(zhí)行階段。在執(zhí)行階段，依據(jù)梯形圖掃描原則，按照規(guī)定的步序?qū)嵤呙瑁M(jìn)行程序的執(zhí)行；此時(shí)，映像寄存器中的內(nèi)容會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化；最后是輸出的處理，當(dāng)執(zhí)行完程序后，Y寄存器的狀態(tài)被轉(zhuǎn)存入輸出鎖存器中，通過(guò)隔離電路以及驅(qū)動(dòng)功率放大電路，輸出端子可以向外輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)[1]。

二、智能交通燈控制

在過(guò)去的十字路口交通燈控制中，是采用定時(shí)控制的控制算法，假設(shè)將紅燈時(shí)間設(shè)置為30秒，綠燈時(shí)間設(shè)置為25秒，黃燈以及綠燈的閃爍時(shí)間設(shè)置為5秒，其亮滅過(guò)程是：首先是南北方向的紅燈點(diǎn)亮并且持續(xù)30秒，與此同時(shí)，東西方向的綠燈也被點(diǎn)亮，但是只持續(xù)25秒；25秒后，該綠燈閃爍3秒熄滅，之后東西方向的黃燈亮2秒后熄滅，隨后該方向的紅燈被點(diǎn)亮；此時(shí)南北方向的紅燈將熄滅，綠燈被點(diǎn)亮，之后的過(guò)程依次循環(huán)。這種控制方式十分機(jī)械，對(duì)于復(fù)雜的實(shí)際路況無(wú)法有效的進(jìn)行資源調(diào)配[2]。

在交通燈智能控制系統(tǒng)中，類(lèi)似于有一個(gè)交警進(jìn)行車(chē)輛的統(tǒng)計(jì)，依據(jù)車(chē)流量進(jìn)行綠燈時(shí)間的分配，從而防止車(chē)輛的堵塞。在智能交通燈控制系統(tǒng)中，有以下組成部分：傳感器、PLC、通信號(hào)燈、接口電路以及電源[3]。以六車(chē)道十字路口為例，基本的綠燈轉(zhuǎn)換相位有四個(gè)，如圖1所示。選擇一個(gè)路段進(jìn)行車(chē)流量的統(tǒng)計(jì)，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行路段長(zhǎng)度的確定，本文中假設(shè)為100米。將傳感器設(shè)置于路段的兩端，將傳感器與PLC連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入；根據(jù)路段中車(chē)輛數(shù)的變化，對(duì)綠燈時(shí)間的長(zhǎng)短進(jìn)行調(diào)整，如表1所示。

由于車(chē)輛的起步時(shí)間是不同的，有可能會(huì)導(dǎo)致車(chē)流量與綠燈的時(shí)間不成比例。對(duì)此，可以將等候紅燈車(chē)輛中兩輛車(chē)的距離設(shè)置為1.5米，車(chē)輛的平均程度設(shè)置為4.5米，那么，在100米的距離中一共可以放置16輛車(chē)。全部通過(guò)需要64秒鐘。最初，將東西方向直行的綠燈時(shí)間設(shè)置為30秒，最長(zhǎng)的綠燈時(shí)間設(shè)置為90秒，最少為15秒。經(jīng)過(guò)最初的30秒之后，控制系統(tǒng)從最后的8秒時(shí)間開(kāi)始進(jìn)行車(chē)流量的計(jì)算，在最后的4秒中將車(chē)輛數(shù)保存下來(lái)。等到紅燈時(shí)間時(shí)，將東西直行的兩車(chē)道中的車(chē)流量進(jìn)行比較，以較大數(shù)量為準(zhǔn)。依據(jù)時(shí)間表，如果沒(méi)有變化，則無(wú)需計(jì)算綠燈，依舊使用之前的綠燈時(shí)間；如果出現(xiàn)增加或者是減少的情況，則以：較大車(chē)流量×4秒+15秒作為下一次的綠燈時(shí)間。完成控制時(shí)間表后，將其存放入PLC內(nèi)存中，因?yàn)槟媳狈较虻闹毙芯G燈時(shí)間相同，其對(duì)應(yīng)的車(chē)道紅綠燈時(shí)間只需要一個(gè)輸出即可[4]。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可知，車(chē)流量是一個(gè)不斷增加的過(guò)程；因此，智能交通控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)即是：逐步對(duì)開(kāi)始增加車(chē)流量的車(chē)道進(jìn)行疏通；經(jīng)過(guò)多次的循環(huán)之后，十字路口的交通將得到本質(zhì)的改觀。

三、結(jié)束語(yǔ)

依托于PLC控制技術(shù)，智能交通燈控制系統(tǒng)得以存在，它在單次的綠燈時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了不同的智能控制效果，完全顛覆了傳統(tǒng)的紅綠燈控制方法，更加智能。由于車(chē)流量是一個(gè)逐漸累積的過(guò)程，智能交通燈控制系統(tǒng)能夠依據(jù)車(chē)流量進(jìn)行綠燈時(shí)間的調(diào)節(jié)，保證交通的暢通，對(duì)于提高十字路口的通行能力意義重大。

參考文獻(xiàn)

[1]周玲，李谷，鐘義廣.城市十字路口交通燈控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)方案[J].科技資訊，2010（12）：17-18.

[2]經(jīng)張俊，程向.基于PLC的交通燈實(shí)時(shí)控制研究[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2008，21（12）： 90- 91.

[3]孫嵐.基于PLC的交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電信息，2010（6）：10，25.

[4]史叢立.一種基于PLC的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（2）：44- 46.

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