基于PLC的交通控制系统设计

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第1章 前言

我国人口众多，交通道路十分拥挤，这已严重制约经济快速持续发展，影响人们的日常交通生活。城市交通控制是通过对交通流量的调节以达到改善人和车辆 的安全运输，提高运输效率。交通系统具有随机性、模糊性和不确定性，建立数学模型非常不容易，有时无法用现有的数学方法加以描述。目前大多情况采用的是自适应信号控制，它需要数学建模，且不考虑交通延误、停车次数等。所以经典控制法很难得到满意的效果。而模糊控制是一种无须建立数学模型的控制方法，它能模仿有经验的交警指挥交通时的思路，达到很好的控制效果。近些年来我国的许多学者也都以不同的思路对单个交叉口、交通干线的模糊控制进行了研究，但因研究的局限性，实际中得到应用的寥寥无几，本文实现基于PLC的交通信号的控制系统。

随着社会经济的发展，城市交通的问题越来越引起人们的关注，成为人们的烦恼。人、车、路三者关系的协调，是交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。

随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、广州等出现了交通超负荷运行的情况，因此，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长以及缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，当然也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的约束。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。应用PLC交通控制系统是个不错的选择。

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第2章 PLC可编程控制器

可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心，将计算机技术、自动控制技术、通讯技术融为一体的一种专门为适应恶劣的工业环境下而设计的工业控制装置，涉及到很多自动控制、电器方面的知识。经过30多年的发展，在工业生产中获得极其广泛的应用。目前，可编程控制器成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。其应用的深度和广度成为衡量一个国家工业自动化程度高低的标志。

2.1 PLC的由来

早期工业生产中广泛使用的电器自动控制系统是继电器-接触器控制系统，简称继电器控制系统，随着20世纪工业生产的迅速发展，市场竞争越来越激烈，工业产品更新换代的周期日趋缩短，新产品不断涌现，传统的继电器控制系统难以满足现代社会小批量、多品种、低成本、高质量生产方式的生产控制要求，为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即： (1)、编程方便，现场可修改程序； (2)、维修方便，采用模块化结构； (3)、可靠性高于继电器控制装置； (4)、体积小于继电器控制装置； (5)、数据可直接送入管理计算机； （6）、成本可与继电器控制装置竞争； （7）、输入可以是交流115V；

（8）、输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等； （9）、在扩展时，原系统只要很小变更； (10)、用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。

这就是著名的GM10条，1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可行性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。

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2.2 PLC产品分类

（1），按结构形式分类 可分为整体性和模块性两类。 （2），按I/O点数和储存器容量分类。

小型PLC I/O点数在256点以下，储存器容量达2-8K步。可用于逻辑控制，定时计数，顺序控制等场合。 中型PLC I/O点数在256-2048点之间，储存器容量达8-32K步。 大型PLC I/O点数在2048点以上，储存器容量达32K以上。 （3），按功能划分 有低档机中档机和高档机。

PLC的种类很多，其实现的功能、内存容量、控制规模、外形等方面均存在较大差异，因此,PLC的分类没有一个严格的统一标准，而是按照结构形式、控制规模、实现的功能等进行大致的分类。

2.2.1.按结构分类

(1) 整体式PLC。整体式PLC的CPU、存储器、I/O单元、电源安装在同一机体内构成主机，另外还有I/O扩展单元配合主机使用。用电缆将其接在主机上可以扩充I/O点数。整体式PLC的特点是结构紧凑、体积小、重量轻、价格低，但其输入/输出点数固定，实现的功能和控制规模固定，灵活性较低，故小型PLC常采用这种结构，它适用于工业生产中的单机控制。

(2) 组合式PLC。组合式PLC为总线结构，其总线做成总线板，上面有若干个总线槽，每个总线槽上可安装一个PLC模块，不同的模块实现不同的功能。PLC的CPU、存储器做成一个模块(有的把电源也做在上面)，该模块在总线上的安装位置一般来说是固定的，其它的模块可根据PLC的控制规模、实现的功能选用，安装在总线板的其它任一总线槽上。组合式PLC安装完后，需进行登记，使PLC对安装在总线上的各模块进行地址确认。组合式PLC的特点是：系统配置灵活，可构成具有不同控制规模和功能的PLC，但它的价格较高，一般大、中型PLC采用这种结构。

2.2.2.按控制规模分类

控制规模主要是指控制开关量的输入、输出点数及模拟量的输入、输出路数，但主要以开关量计数。模拟量的路数可折合算成开关量的点数，一般一路相当于8～16点，根据I/O点数的不同，PLC大致可分为微型机、小型机、中型机及大型机、超大型机。

(1) 微型机：控制点数仅几十点，如OMROM公司的SP系列，松下电工的FPO 系列等。

(2) 小型机：控制点数100～500点左右，如OMROM公司的CPM1A、CQH1、CQM1H

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系列，松下电工的FP1系列等。

(3) 中型机：控制点数500～1000点左右，如OMROM公司的C200H，西门子公司的S7-300。

2.2.3.按生产厂家分类

(1) 德国西门子公司：有S5系列的PLC产品，如S5-950、100U、135U及155U；S7系列机，常用的有S7-200(小型)、S7-300(中型)及S7-400(大型)机。

(2) 日本OMROM公司：有P1、CPM1A、CPM2A、C200H、CQM1等机型。 (3) 美国A-B …… 此处隐藏：15257字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……