贵阳市西门子代理商

3.1空气压缩机
 采用上海申行健有限公司的螺杆式空压机,它具有结构简单、体积小、没有易损件、工作可靠、寿命长、维修简单等优点。由于其针对维护专门的设计，使得停机时间和维修费用大大减少。并且此空压机上装有智能控制系统，控制菜单简便易用，并配有支持网络通信的485接口，供外部控制系统与其通信，采集空压机的温度、管道压力、故障信息等，还可以接受外部控制系统的控制命令，设置相应参数以及启停空压机。
3.2I/O模块
 本系统中需要控制空压机电源的接通与关断等，故需用到数字量输入模块，数字量输出模块，由于本系统采用西门子s7 300系列PLC，所以也需订购相应的300系列的DI，DO模块，型号分别有DI模块SM321（订货号为6ES7 321-1BH02-0AA0，DI16ⅹDC24V），DO模块SM322（订货号为6ES7 322-1BH01-0AA0，DO16ⅹDC24V/0.5A）。另外控制柜上安装有转换开关，可以选择在本地或者远程控制该电源的接通与否，该转换开关作为输入信号，接入PLC的DI模块。
3.3PLC单元与网络通讯单元
 本文利用中小型的西门子S7-300系列PLC即可完成空压机参数的实时扫描和运算，并传送信息到中控室上位机以及现场触摸屏，另外结合操作人员在上位机和触摸屏发出的控制命令，对空压机的启停等进行控制。S7-300系列PLC采用模块化设计，具有模块扩展和功能配置简单等特点，可以根据不同的需要灵活组合和扩展。此处选用315-2DP型号的CPU，此CPU集成有MPI和DP通信接口，有很强的通讯功能。
 从现场PLC到中控室工控机距离很远，此处采用Ethernet协议进行网络通信，所以还订购了以太网通讯模块（CP 343-1），其具有RJ-45接口，通过光纤链路模块经过光纤连接到中控室所在的以太网，将PLC采集到的信息上传到上位机，并将上位机发出的控制命令传送到PLC。
 通过PLC CPU上的Profibus DP接口，连接到Profibus转Modbus协议转换模块（PB-B-MM），再连接到两台空气压缩机以及控制柜上多功能电力监测仪表的Modbus接口，来读取空气压缩机的运行参数和多功能电表的电流电压功率等电力状态数据，以及向空压机发送启停命令等。
 触摸屏采用纵横科技的TPC070TD触摸屏，它两个COM口，其中一个是RS232口，另一个即可当做RS232，又可以用作 RS485来通讯。同时还带有两个USB口，一个10M/100M自适应RJ 45以太网接口。此纵横科技的触摸屏是一套以嵌入式低功耗CPU为核心的高性能嵌入式人机界面，采用7英寸高亮度TFT液晶显示屏，四线电阻式触摸屏，同时还预装微软嵌入式实时多任务操作系统WinCE和免费捆绑HMIBuilder嵌入版组态软件无线点。
 从PLC到触摸屏的通讯采用MPI网络，使用西门子专用的PC adapter连接电缆，连接CPU的MPI端口和触摸屏的RS232口（笔者认为此处也可以选用以太网通讯方式，通过300系列的以太网模块连接触摸屏的RJ 45接口，但实际使用情况未采用，可行性有待试验确定）。
3.4人机界面（HMI）
 人机界面在工控机上采用西门子WinCC组态软件，用来显示空气压缩机的所有参数信息，故障报警信号，以及主电源三相电流的大小，电压的大小，还有控制回路上的交流接触器的吸合状态等等。必要时操作人员还可以从上位机发出控制空压机启停，主回路接触器吸合断开的命令，让操作人员可以在中控室直接手动控制现场设备。在上位机服务器上，记录着各种报警信息及故障发生时的详细信息等，可按时间进行查询，并根据需要进行打印输出。
 触摸屏的画面组态由生产厂家自己开发的HMIBuilder软件来编辑形成，在其画面上也有基本相同的参数信息，报警信号，以及温度曲线等，也可以从触摸屏上发出相应的控制命令。触摸屏部分画面如图2所示。
 WinCC提供在工业上用于图形显示、信息处理、归档和报表的基本功能模块，还提供用户文档、过程控制软件包和开放开发工具等可选软件包。其强大的驱动程序接口、快速图形更新和安全归档功能具有很高的可能性，结构化的数据存储方式保证无论是组态生产的数据和运行过程的数据都可准确无误的读取。

1引言

　　据不完全统计，目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制(不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯的情况)，这样必然产生如下弊端:当某条路段的车流量很大时却要等待红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯，这种多等少的尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成的，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一种浪费。

　　智能控制交通系统是目前研究的方向，也已经取得不少成果，在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号，其中主要运用GPS全球定位系统等。出于便捷和效果的综合考虑，我们可用如下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。具体如下:在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，即可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。

　　比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较全球定位系统而言成本更低。

　　2车辆的存在与通过的检测

　　(1)感应线圈(电感式传感器)

　　电感式传感器其主要部件是埋设在公路下十几厘米深处的环状绝缘电线(特别适合新铺道路，可用混凝土直接预埋，老路则需开挖再埋)。当有高频电流通过电感时，公路面上就会形成如图1(a)中虚线所形成的高频磁场。当汽车进入这一高频磁场区时，汽车就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少。当汽车正好在该感应线圈的正上方时，该感应线圈的电感减到小值。当汽车离开这高频磁场区时，该感应线圈电感逐渐复原到初始状态。由于电感变化该感应线圈中流动的高频电流的振幅(本论文所涉及的检测工作方式)和相位发生变化，因此，在环的始端连接上检测相位或振幅变化的检测器，就可得到汽车通过的电信号。若将环状绝缘电线作为振荡电路的一部分，则只要检测振荡频率的变化即可知道汽车的存在和通过。

　　电感式传感器的高频电流频率为60kHz，尺寸为2×3m，电感约为100μH.这种传感器可检测的电感变化率在0.3％以上[1，2]。

　　电感式传感器安装在公路下面，从交通安全和美观考虑,它是理想的传感器。传感器选用防潮性能好的原材料。

　　(2)电路

　　检测汽车存在的具体实现是在感应线圈的始端连接上检测电感电流变化的检测器,并将之转化为标准脉冲电压输出。其具体电路图由三部分组成:信号源部分、检测部分、比较鉴别部分。原理框图如图2所示,输出脉冲波形见图1(b)。

　　(3)传感器的铺设

　　车辆计数是智能控制的关键，为防止车辆出现漏检的现象，环状绝缘电线在地下的铺设我们设采取在每个车行道上中的出口地(停车线处)以及在离出口地一定远的进口的地方各铺设一个相同的传感器，方案如图3(以典型的十子路口为例)，同一股道上的两传感器相距的距离为该股道正常运行时所允许的长停车车龙为好。

　　3用PLC实现智能交通灯控制

　　3.1控制系统的组成

　　车辆的流量记数、交通灯的时长控制可由可编程控制器(PLC)来实现。当然，也可选用其他种类的计算机作为控制器。本例选用PLC作为控制器件是因为可编程控制器核心是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有高可靠性丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力;它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程;它采用模块化结构，编程简单，安装简单，维修方便。

　　利用PLC，可使上述描叙的各传感器以及各道口的信号灯与之直接相连，非常方便可靠.

　　本设计例中,其输入端接收来自各个路口的车辆探测器测得的输出标准电脉冲，输出接十字路口的红绿信号交通灯。信号灯的选择:在本例中选用红、黄、绿发光二极管作为信号灯(箭头方向型)。

　　3.2车流量的计量

　　车流量的计量有多种方式:

　　(1)每股行车道的车流量通过PLC分别统计。当车辆进入路口经过第一个传感器1时，使统计数加1，经过第二个传感器2出路口时，使统计数减1，其差值为该股车道上车辆的滞留量(动态值)，可以与其他道的值进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据。

　　(2)先统计每股车道上车辆的滞留量，然后按大方向原则累加统计。如，将东西向的左行、直行、右行道上的车辆的滞留量相加，再与其它的3个方向的车流量进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据。

　　(3)统计每股车道上车辆的滞留量后按通行大化原则(不影响行车安全的多道相向行驶)累加统计。如，东、西相向的2个左行、直行、右行道上的车辆的滞留量全部相加，再与南北向的总车流量进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据(下面的例子就是按此种方式)。

　　以上计算判别全部由PLC完成。可以把以上不同计量判别方式编成不同的子程序，方便调用。

　　3.3程序流程

　　本例就上述所描述的车流量统计方式,就十字路口给出一例PLC自动调整红绿灯时长的程序流程，其行车顺序与现实生活中执行的一样，只是时间长短不一样。

　　(1)当各路口的车辆滞留量达一定值溢满时(相当于比较严重的堵车)，红绿灯切换采用现有的常规定时控制方式;

　　(2)当东、西向路口的车辆滞留量比南、北向路口的大时(反之亦然)，该方向的通行时间=小通行定时时间＋自适应滞环比较增加的延时时间(是变化的)，但不大于允许的大通行时间。其中小定时时间是为了避免红绿灯切换过快之弊;大通行时间是为了保障公平性，不能让其它的车或行人过分久等。进一步的说明在后面的注释中。

　　(3)自适应滞环比较(本例的核心控制规律)增加的时间的确定若东、西向车辆滞留量≥南、北向一个偏差量σ(如30辆车或其它值)时，先让东、西向的左转弯车左行15s(定时控制，值可改)，再让直行车直行30s(直行时间的小值，值可改)后再加一段延时保持，直至东、西向的车辆滞留量比南、北向的车辆滞留量还要少一个偏差量σ，才结束该方向的通行，切换到其它路上，否则一直延时继续通行下去，直至到达大通行时间而强制切换。滞环特性如图6 所示。实际应用时σ的值需整定，过小则导致红绿灯切换过频，过大又不能实现适时控制。