plc的十字路口交通灯控制系统（crossroadstrafficlightcontrolsystembasedonpl
摘 要摘 要 众所周知，大型的十字路口车辆通行随机，无序，很难掌握其规律。随着社会日新月异的的飞速发展，人们对于大型交通路口系统设计的要求也越来越高，传统的交通灯定时控制系统很难再满足时代的需要。近几年来，交通信号灯的智能控制系统不断涌现，通过实时监控或者GPS定位等方法实现对大型十字路口交通灯的控制。 本文采用西门子S7-200系列的PLC实现十字路口交通信号信号灯的控制。铺设在十字路口各个方向的电磁传感器传回的数据差值作为PLC的输入，红绿信号灯时长作为PLC的输出。交通信号灯的控制方法为模糊控制。本文实现对大型十字路口交通信号灯的控制，达到实时疏导车流的目的。本文首先介绍了国内外十字路口交通控制的现状，并对完成此次交通灯控制系统设计所需软硬件进行了详细的介绍，其次介绍了采用S7-200系列PLC设计出的十字路口交通信号灯控制程序，并通过组态王设计出实时监控界面，实现了动态监控显示，数据实时刷新等功能。关键词西门子S7-200；模糊控制；组态；交通灯
目录
第一章 绪论 1
1.1课题的背景及意义 1
1.2国内外研究的现状及存在的问题 1
1.3传统交通信号灯和新型交通信号灯的对比 1
1.4传统信号灯与新型信号灯设计流程图介绍与对比 2
1.5本文主要研究内容 4
第二章 西门子S7200系列PLC介绍及选型 5
2.1 PLC控制交通信号灯课题研究内容 5
2.2十字路口电感式传感器的设计和铺设 5
2.3 PLC的介绍 6
2.3.1 PLC定义 6
2.3.2 PLC的主要技术指标 6
2.3.3 PLC的基本功能 6
2.3.4 PLC基本结构 7
2.3.5 PLC的工作原理 7
2.3.6 PLC的优良性能 8
2.4选用西门子S7200PLC作为十字路口交通信号灯控制器的原因 8
2.5 本章小结 9
第三章 STEP 7Micro/WIN和组态王介绍 10
3.1 STEP 7Micro/WIN介绍 10
3.1.1 Ste style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
目录
第一章 绪论 1
1.1课题的背景及意义 1
1.2国内外研究的现状及存在的问题 1
1.3传统交通信号灯和新型交通信号灯的对比 1
1.4传统信号灯与新型信号灯设计流程图介绍与对比 2
1.5本文主要研究内容 4
第二章 西门子S7200系列PLC介绍及选型 5
2.1 PLC控制交通信号灯课题研究内容 5
2.2十字路口电感式传感器的设计和铺设 5
2.3 PLC的介绍 6
2.3.1 PLC定义 6
2.3.2 PLC的主要技术指标 6
2.3.3 PLC的基本功能 6
2.3.4 PLC基本结构 7
2.3.5 PLC的工作原理 7
2.3.6 PLC的优良性能 8
2.4选用西门子S7200PLC作为十字路口交通信号灯控制器的原因 8
2.5 本章小结 9
第三章 STEP 7Micro/WIN和组态王介绍 10
3.1 STEP 7Micro/WIN介绍 10
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p7软件介绍 10
3.1.2 STEP 7Micro/WIN软件功能 10
3.1.3 STEP 7 Micro/WIN 窗口介绍 10
3.1.4 STEP 7 Micro/WIN 控制程序工作流程 11
3.2 组态王软件介绍 11
3.2.1组态王定义 11
3.2.2 组态软件的特点 11
3.2.3组态软件的功能 12
3.2.4组态王图形显示与动画功能介绍 12
3.2.5组态界面设计 12
3.2.6组态王监控设计步骤 12
3.3 本章小结 13
第四章 模糊控制在交通灯设计中的应用 14
4.1控制理论的发展与模糊控制理论的提出 14
4.2模糊控制的概念 14
4.3模糊控制器设计步骤 14
4.4十字路口交通灯模糊化方法 15
4.5模糊推理算法与解模糊 18
4.6 本章小结 18
第五章 十字路口交通灯设计及程序介绍 19
5.1十字路口交通灯设计要求 19
5.2 S7200交通灯设计方法及梯形图介绍 20
5.2.1 S7200 I/O点设置 20
5.2.2 交通灯设计主要指令介绍 21
5.2.3 交通灯设计程序介绍 24
5.3 交通信号灯仿真动画设计 30
5.3.1 制作动画画面 30
5.3.2 组态交通灯仿真介绍 33
5.4本章小结 35
总结 36
感谢 37
参考文献 38
附录 39
第一章 绪论
1.1课题的背景及意义
随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。我国机动车辆保有量增长迅速，特别是2009年中国汽车市场在政策刺激和刚性需求等多重作用下产销两旺，取代美国成为世界第一。而城镇道路建设和交通管理相对滞后，人车争路、道路拥挤、阻塞现象、交通事故等时常发生。
目前，我国许多大中城市及东部沿海较发达地区的交通压力都非常大。部分交通路口的信号灯工作时间不合理，交通违章或肇事记录不确切。所以改善与提高现有的交通系统的工作效率，加强交通路口的信号灯控制和安全状况的监控是非常重要的。
1.2国内外研究的现状及存在的问题
据研究显示欧美等发达国家和日本，韩国等国先继采用了实时的智能交通控制系统，该系统需要在路口铺设磁性环路检测器等感应设备，当有车辆经过时利用感应到的脉冲反馈给控制系统从而实现交通控制，但是长久使用后发现该种设备容易变形，影响使用的效果，使用年限的缩短也增加了控制成本，目前使用较多的仍是该种传感器，并通过单片机，PLC等实用性很强，运行又很稳定的器件实现其控制。多年来，对于十字路口信号灯的设计从未停止过，很多研究人员提出了不同的解决方案，如模糊控制，最优控制，监控控制，神经网络控制等，适用于不同需求的十字路口，目前而言最主流的设计方法当属模糊控制，该方法也是今后研究的主要方向，模糊控制的特性使它适用于复杂无序的系统控制并且简化了运算，具有很好的运用前景[9]。
1.3传统交通信号灯和新型交通信号灯的对比
传统交通信号灯采用定时控制，分别统计低峰期，高峰期或者早，中，晚不同时间的车辆的数量，制定定时的控制系统，但这种传统控制系统满足不了交通的需要，时有发生交通拥堵，一个方向车辆拥挤另一个方向没车空等的情况也时有发生。新型的交通信号灯即智能控制系统可以实时监控交通情况并作出反馈，合理高效的指导车辆通行。并在一些大型的十字路口和通行量大的道路开始施行并取得了非常显著的效果。交通灯控制系统是城市交通疏导的重中之重，是当代城市交通检测控制指挥的最要组成。对于交通灯的研究从未停止。新型交通控制系统利用自动化控制系统和计算机进行结合，为当代城市交通研究带来了更多的可能。在很多发达国家已采用智能控制系统，GPS定位计算等方法实现交通疏导和指挥[8]。
1.4传统信号灯与新型信号灯设计流程图介绍与对比
传统的交通信号灯控制流程如图：
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