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基于PLC的智能交通灯控制系统设计

一、选题简介、意义

交通灯作为目前生活中交通秩序控制的器件，可以起引导和疏导及导交通车辆的作用，对交通拥挤、交通事故的发生起到了一定的抑制作用, 減少了人们生命财产的损失，近年来，随着城市化进程的加速，专业技术人员把计算机技术、半导体技术等学科的技术应用到交通灯的控制中，相对于传统定时模式显得更加人性化、智能化。所以交通灯作为城市道路交通资源的分配器，只有科学的设置才是确保有序交通秩序的应有之义。然而，红绿灯设置不合理，或维护不当现象时有发生，甚至造成严重的交通事故。 

随着交通技术的逐渐成功，信号处理功能逐渐加强，交通智能化得到长足发展。对大中小城市的交通信号封自助处理和深入研发开拓功能具有巨大的发展前景和实际应用基础和推广价值。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

（一）主要内容：

本课题是以交通灯为设计依据，以PLC为基础开发PLC智能交通灯

（二）拟解决的主要问题：

1基于.PLC的智能交通灯的总体结构设计；

2.基于.PLC的智能交通灯的硬件构成及控制板电路扩展设计；

3基于.PLC的智能交通灯控制系统的软件设计；

4.基于PLC的智能交通灯的系统仿真与分析

（三）预期目标

根据项目需求基于PLC的智能交通灯必须实现交通灯控制方式从刚开始单一的定时模式发展到多种模式切换的交通灯控制方式，实现定时控制模式、夜间控制模式、紧急疏导模式、报警模式等，功能等。使交通灯行业进入到另一个新的阶段。

（四）研究步骤

本课题的工作步骤分为四个阶段：

第一阶段：查阅文献，市场调研、收集资料、确定课题方案，完成开题报告；

第二阶段：完成系统构架，进行结构设计；

第三阶段：进行软硬件系统的设计

第四阶段：进行系统的仿真与分析

第五阶段：整理技术资料，完成毕业设计论文及答辩。

（五）工作方法及措施：

工作方法：本课题主要采用实验法。

措施：基于PLC课程所获得的实践经验，在教师指导下，以PLC为基础，设计开发基于PLC的智能交通灯。

三、设计（论文）体系、结构（大纲）

1绪论

1.1智能交通灯研究背景

1.2 课题研究的现实意义及社会需要

1.3本文的主要研究内容

2基于PLC智能交通灯的整体构思及应用原理

2.1十字路口局部示意图的设计

2.2整体示意图

2.3部件说明

3基于PLC智能交通灯控制系统硬件设计

3.1电路中的其他硬件

3.2 PLC的选型

3.3 交通灯控制信号

3.4. 交通路口控制模式的确定

3.5交通灯时间显示

3.6交通控制系统硬件接线图 

4基于PLC智能交通灯控制系统软件设计

4.1系统控制过程  

4.2交通灯系统工作流程图

4.3梯形图设计

5基于PLC智能交通灯控制系统仿真与分析

5.1正常模式仿真

5.2夜间模式

5.3急停模式仿真

设计总结

致谢

参考文献

 

 目前交通灯信号系统设计主流的一般有三种方法。以CPLD为基础的设计实现交通信号灯控制器方法；以应用PLC为基础的实现对交通灯控制的方法；还有以应用单片机实现对交通信号灯控制的方法。

以CPLD为基础的实现交通信号灯控制设计方法更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构，CPLD的保密性是三者中较好的，但是他的功耗大，使用较为复杂。所以本次设计不使用该应用。

以单片机实现对交通信号灯设计的方法，成本获取较低的单片机，他对外部存储容量必须需要进行扩展，同时，它的设计相对灵活应用。但是其系统的抗干扰能力相对较差，最大的弊端在于系统设计中需要独立给予设计电源，而且不能保证系统的可靠运行，需要芯片、器件选择、去耦滤波、电路板的布线，通道隔离以及屏蔽。维护维修相对比较麻烦，维修需要的时间也相对较长。很难保证系统的可靠性和稳定性。所以本次设计亦不使用该应用。

以采用PLC为控制器的实现对交通灯控制的方法，PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富,可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，PLC系统设计周期短，维护方便，改造容易，功能完善，实用性强，其扰干能力强，具有硬件故障的自我检查功能，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制的可靠稳定，本课题选择了三者中性价比最优的PLC来作为本次设计的系统控制核心部分。

 

参考文献

1. 王笑京.智能交通系统体系框架原理与应用[M].北京：中国铁道出版社,2004.

2. 吴兵,李晔.交通管理与控制[M].北京：人民交通出版社,2008.

3. 陈启美,王从侠.高速公路通信收费监控系统构成与进展[M].北京：国防工业出版社,2006.

4. 殷兴光,周封.PLC电气控制与组态设计[M].北京：科学出版社,2006.

5. 田若秋.基于P LC的交通灯控制系统设计[J].电气时代,2013(8):100-102

6.于泉.城市交通信号控制基础.冶金工业出版社.2011.1.1

7.郭琼.S7-200/S7-300 PLC基础及系统集成.机械工业出版社2015.10