基于PLC實時交通燈控制系統設計

李紅娟　陳國強　吳詩雨　呂震洲

摘 要：目前，交通燈大多采用固定時間控制方式，車輛通行效率低。“基于PLC實時交通燈控制系統”將可以根據車流量大小，合理調配各個方向信號燈時長，實現交通燈的高效控制;同時借助觸摸屏組態技術，遠程監控道路通行狀況，提升交通管理自動化水平。本文介紹了基于PLC實時交通燈控制系統設計方法，主要包括設計原理、結構組成、設計方法以及程序設計等。

關鍵詞：PLC;交通燈;遠程監控;傳感器

1 引言

我國經濟發展快速，城市化步伐不斷加快，城市汽車數量也在不斷攀升，城市交通擁堵日益嚴重。據交通部門通報，南京市區高峰擁堵延時指數2.06，平均車速22.61km/h，即南京駕車出行的上班族，通常要花費道路暢通情況下的兩倍時間，才能到達目的地。

目前，我國的十字路口紅綠信號燈大多采用固定時間的方式控制，這一固定值不能隨著實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間，已經成為人們的迫切需要。

2 “基于PLC實時交通燈控制”項目的開展

“基于PLC實時交通燈控制” 創新項目的開展，首先要熟悉PLC工作原理，設計PLC控制程序;熟悉地感線圈傳感器，設計傳感器信號放大電路;熟悉觸摸屏應用技術，設計觸摸屏應用畫面，掌握PLC與觸摸屏的綜合應用技術，將觸摸屏和PLC聯機調試，制作出“基于PLC實時交通燈控制系統”模擬系統實物，并撰寫專業論文發表在國家刊物上。創新項目團隊成員要熟悉PLC工作原理，設計PLC控制程序;熟悉地感線圈傳感器，設計傳感器信號放大電路;熟悉觸摸屏應用技術，設計觸摸屏應用畫面，借助觸摸屏監控組態技術，創建遠程監控系統，遠程監控道路的通行狀況;掌握PLC與觸摸屏的綜合應用技術，將觸摸屏和PLC聯機調試;制作出“基于PLC實時交通燈控制系統”模擬系統實物;總結項目技術及經驗教訓，撰寫專業論文在國家刊物上發表。

3 基于PLC實時交通燈控制系統設計

關于基于PLC實時交通燈控制系統設計，創新項目團隊提出了一種基于PLC實時交通燈控制系統方案，該方案可根據車流量大小，及時合理調配十字路口各個方向信號燈時長，實現交通燈的有效控制，保持道路暢通;同時借助監控組態技術，創建遠程監控系統，遠程監控道路的通行狀況，將有助于提升交通管理的自動化水平。

基于PLC實時交通燈控制系統（如圖1）分為上位系統、下位PLC控制系統和現場監控設備。上位系統為觸摸屏，顯示Win CC監控組態畫面，實現可視化監視和控制;下位PLC控制系統主要由電源模塊、CPU 模塊、數字量輸入輸出模塊組成;現場監控設備主要包括車流量檢測系統和交通信號燈被控對象等。本系統通過傳感器檢測車輛狀態，用三菱FX-2N PLC對各相位中的車密度、車輛數、通行時間的各項數據，來實現實時交通燈控制系統，達到了根據各相位車密度對通行時間的實時控制;采用PLC實現對交通系統的設計，還具有結構簡單、可靠性高、成本低、實時性好、安裝維護方便等優點。

3.1 車輛檢測系統

車流量檢測系統由 220 VAC 電源、地感線圈、線圈引線（ 雙絞線） 和地感線圈檢測器組成。地感線圈、線圈引線（ 雙絞線） 和地感線圈檢測器（ 電容 C） 三者構成了 LC 振蕩電路。在東西向、南北向各設4個地感線圈，共計8個（因每一方向的紅綠燈時長應保持一致，顧只需鋪設十字路口每一方向任一側） ，以統計每個方向直行和左轉的車流量。線圈2鋪設在十字路口人行橫道內測黃線處，線圈1則可鋪設在距離線圈2的100～200 m（也可根據實際路段長度而定） 。對線圈1和線圈2的檢測信號作差，即可得該方向的車流量。由于右轉車輛不受信號燈限制，不作統計。

3.2 PLC控制系統

PLC 控制系統采用三菱FX-2N PLC，由電源、CPU、輸入/輸出模塊組成。PLC技術應用廣泛，它知識覆蓋面廣、涉及內容多、更新發展快，與生產實際和工程應用結合緊密。觸摸屏是“圖形操作終端”，它代替了原始的控制臺和顯示器，可用于數據顯示和參數設置。PLC與觸摸屏的綜合應用擴展了PLC的功能。觸摸屏顯示Win CC監控組態畫面，實現可視化監視和控制;交通管理部門借助監控組態技術，創建遠程監控系統，遠程監控道路的通行狀況，將有助于提升交通管理自動化水平。

4 結束語

創新團隊開展基于PLC實時交通燈控制系統設計，可根據車流量大小，及時合理調配十字路口各個方向信號燈時長，實現交通燈的有效控制，保持道路暢通;同時借助監控組態技術，創建遠程監控系統，遠程監控道路的通行狀況，將有助于提升交通管理的自動化水平。采用PLC實現對交通系統的設計，還具有結構簡單、可靠性高、成本低、實時性好、安裝維護方便等優點。

參考文獻：

[1]潘志友.Win CC在連續退火線監控系統中的設計與應用[J].自動化與儀表，2014，

[2]孫竹梅，楊晉萍.PLC實驗實訓教程[M].北京： 中國電力出版社，2009.

作者簡介：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習。