基于PLC实时交通灯控制系统设计

李红娟　陈国强　吴诗雨　吕震洲

摘 要：目前，交通灯大多采用固定时间控制方式，车辆通行效率低。“基于PLC实时交通灯控制系统”将可以根据车流量大小，合理调配各个方向信号灯时长，实现交通灯的高效控制;同时借助触摸屏组态技术，远程监控道路通行状况，提升交通管理自动化水平。本文介绍了基于PLC实时交通灯控制系统设计方法，主要包括设计原理、结构组成、设计方法以及程序设计等。

关键词：PLC;交通灯;远程监控;传感器

1 引言

我国经济发展快速，城市化步伐不断加快，城市汽车数量也在不断攀升，城市交通拥堵日益严重。据交通部门通报，南京市区高峰拥堵延时指数2.06，平均车速22.61km/h，即南京驾车出行的上班族，通常要花费道路畅通情况下的两倍时间，才能到达目的地。

目前，我国的十字路口红绿信号灯大多采用固定时间的方式控制，这一固定值不能随着实际道路上的车流量灵活改变，车辆通行效率低。迅速提高十字路口的通行效率，减少车辆等待红灯时间，已经成为人们的迫切需要。

2 “基于PLC实时交通灯控制”项目的开展

“基于PLC实时交通灯控制” 创新项目的开展，首先要熟悉PLC工作原理，设计PLC控制程序;熟悉地感线圈传感器，设计传感器信号放大电路;熟悉触摸屏应用技术，设计触摸屏应用画面，掌握PLC与触摸屏的综合应用技术，将触摸屏和PLC联机调试，制作出“基于PLC实时交通灯控制系统”模拟系统实物，并撰写专业论文发表在国家刊物上。创新项目团队成员要熟悉PLC工作原理，设计PLC控制程序;熟悉地感线圈传感器，设计传感器信号放大电路;熟悉触摸屏应用技术，设计触摸屏应用画面，借助触摸屏监控组态技术，创建远程监控系统，远程监控道路的通行状况;掌握PLC与触摸屏的综合应用技术，将触摸屏和PLC联机调试;制作出“基于PLC实时交通灯控制系统”模拟系统实物;总结项目技术及经验教训，撰写专业论文在国家刊物上发表。

3 基于PLC实时交通灯控制系统设计

关于基于PLC实时交通灯控制系统设计，创新项目团队提出了一种基于PLC实时交通灯控制系统方案，该方案可根据车流量大小，及时合理调配十字路口各个方向信号灯时长，实现交通灯的有效控制，保持道路畅通;同时借助监控组态技术，创建远程监控系统，远程监控道路的通行状况，将有助于提升交通管理的自动化水平。

基于PLC实时交通灯控制系统（如图1）分为上位系统、下位PLC控制系统和现场监控设备。上位系统为触摸屏，显示Win CC监控组态画面，实现可视化监视和控制;下位PLC控制系统主要由电源模块、CPU 模块、数字量输入输出模块组成;现场监控设备主要包括车流量检测系统和交通信号灯被控对象等。本系统通过传感器检测车辆状态，用三菱FX-2N PLC对各相位中的车密度、车辆数、通行时间的各项数据，来实现实时交通灯控制系统，达到了根据各相位车密度对通行时间的实时控制;采用PLC实现对交通系统的设计，还具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点。

3.1 车辆检测系统

车流量检测系统由 220 VAC 电源、地感线圈、线圈引线（ 双绞线） 和地感线圈检测器组成。地感线圈、线圈引线（ 双绞线） 和地感线圈检测器（ 电容 C） 三者构成了 LC 振荡电路。在东西向、南北向各设4个地感线圈，共计8个（因每一方向的红绿灯时长应保持一致，顾只需铺设十字路口每一方向任一侧） ，以统计每个方向直行和左转的车流量。线圈2铺设在十字路口人行横道内测黄线处，线圈1则可铺设在距离线圈2的100～200 m（也可根据实际路段长度而定） 。对线圈1和线圈2的检测信号作差，即可得该方向的车流量。由于右转车辆不受信号灯限制，不作统计。

3.2 PLC控制系统

PLC 控制系統采用三菱FX-2N PLC，由电源、CPU、输入/输出模块组成。PLC技术应用广泛，它知识覆盖面广、涉及内容多、更新发展快，与生产实际和工程应用结合紧密。触摸屏是“图形操作终端”，它代替了原始的控制台和显示器，可用于数据显示和参数设置。PLC与触摸屏的综合应用扩展了PLC的功能。触摸屏显示Win CC监控组态画面，实现可视化监视和控制;交通管理部门借助监控组态技术，创建远程监控系统，远程监控道路的通行状况，将有助于提升交通管理自动化水平。

4 结束语

创新团队开展基于PLC实时交通灯控制系统设计，可根据车流量大小，及时合理调配十字路口各个方向信号灯时长，实现交通灯的有效控制，保持道路畅通;同时借助监控组态技术，创建远程监控系统，远程监控道路的通行状况，将有助于提升交通管理的自动化水平。采用PLC实现对交通系统的设计，还具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点。

参考文献：

[1]潘志友.Win CC在连续退火线监控系统中的设计与应用[J].自动化与仪表，2014，

[2]孙竹梅，杨晋萍.PLC实验实训教程[M].北京： 中国电力出版社，2009.

作者简介：李红娟（2000-），女，山西忻州人，主要从事铁道车辆方面的研究与学习。