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基于PLC的智能交通信号灯控制系统设计与应用研究

内容摘要

本文基于可编程控制器设计了交通灯系统。本次智能交通系统设计是采用PLC对十字路口信号灯进行控制，它的控制方法是采用欧姆龙CP1-E系列PLC对东西南北四个方向的红绿灯，按照程序设定的秒数循环点亮。多个计数器和定时器使得四个方向的红黄绿灯可以自动切换，同时包括了流量监测，黑天模式和白天模式的判定。大大提高交通运行效率，减少交通堵塞的情况。

关键词：PLC；LED交通信号灯；数码管；自动控制

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容摘要 1

1绪论 3

1.1课题的背景及意义 3

1.2国内外发展现状 5

1.2.1国外交通信号灯发展现状 5

1.2.2我国交通信号灯发展现状 6

1.3本文的主要内容 6

2可编程控制器简介 7

2.1可编程控制器的定义和特点 7

2.2可编程控制器的结构 8

2.3可编程控制器的工作原理 8

3基于可编程控制器的交通灯系统设计与实现 9

3.1交通信号灯控制系统控制需求分析 9

3.2系统器件选型 11

3.3I/O端口的分配 13

3.4电气控制系统原理图 14

3.4.1供电电路的设计 14

3.4.2辅助电路系统设计 16

4系统控制程序的设计 19

4.1系统控制流程图 19

4.2控制程序的设计 20

4.2.1手动往复模式 20

4.2.2自动控制模式 21

4.2.3特殊车辆控制模式 23

4.2.4车流量检测 24

4.2.5夜间模式检测 25

5结论 26

参考文献 27

1绪论

1.1课题的背景及意义

交通矛盾愈演愈烈，已经影响城市经济的发展，拖慢经济飞速发展的步伐，所以城市交通问题亟待解决。那么解决这个矛盾最好的办法就是发展智能交通控制系统[1]。智能交通控制系统在国外已经存在了四十余年，是一项十分成熟的技术，国外发达国家车辆众多，交通已经跟不上经济发展，所以目前发达国家大多采用此种交通控制方式，即是在发达的交通基础上，应用卫星定位，对所有十字路口的交通流量实施监控。合理分配交通网络，尽可能的减少了有些地段城市交通拥堵，有些地段却没有车辆行人通行的情况，使交通网络得到充分且合理的利用，避免出现浪费资源的情况，让城市的载体功能充分体现。智能交通管理控制系统将极大提高交通通行效率，节省大量的燃料和时间，避免时间浪费的同时，也响应了国家节能减排绿色发展的号召，减少国家对环境治理的投入，促进国家经济发展[2]。除此之外，智能交通管理控制系统能够极大的减少交通事故的发生，从而减少因交通事故造成的人员伤亡和财产流失，有利于个人和家庭的和睦发展。虽然我国机动车辆很多，但是在与世界发达国家相比，我国人均拥有汽车的数量还相对较少，但是由于我国人口众多，汽车总量很多，同时行人出行也是对交通网络的极大占用，所以我国一些特大城市，例如北京上海广州深圳等城市的交通拥堵的情况已经非常严重，甚至远超世界发达国家。

纵观世界各个国家的发展，智能交通管理控制系统能使交通运输的优势充分发挥，极少的错误率，全天候的工作，使得信号灯能够保质保量的提供服务。高效地使用交通网络，节约了时间成本和资源，同时保护了环境。节约的时间又可以产出巨大的经济效益，能够促进国家和社会的发展。所以说智能交通管理控制系统不但能够缓解甚至避免交通拥堵的情况，而且在促进国家和社会经济发展，减少交通事故，对道路交通安全、特殊车辆的救援、货物的运输、行人的出行、高速收费系统等等都有着深远的影响[3]。

交通灯是现在城市交通不可缺少的设备，交通灯在交通安全上和防止交通拥堵上起到了关键的作用，随着城市车辆的不断的增加，每天道路上的车流量也在不断的增加，现在大家都在讨论的主要问题就是路面拥堵问题，特别是上下班的早晚高峰，路面拥堵情况更加的严重[4]。因此如何在有限的资源范围内合理的利用道路的交通资源将会对于缓解拥堵情况寄到至关重要的作用。本次设计的基于PLC的交通灯系统的主要的目的就是为缓解交通拥堵和设计的一个交通灯控制模型，通过交通灯模型的设计可以为大型的交通灯设计厂家提供帮助。并且通过本次交通灯系统的设计也是用来检验大学学习成绩是否合理的一个理论以及，在整个的项目的设计的过程中，使用到的知识非常的多，这些知识都是大学里面所学习的课程，例如PLC原理、传感器检测技术、电路基础、C语言编程技术等科目。正好在设计交通灯控制系统的时候可以对大学里面所学习的课程进行了一次重新的复习，把书本行的理论