专利名称：三维开放式智能交通灯plc控制实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能交通灯PLC控制实验装置，尤其针对采用传感器为车辆检测装置、触摸屏为上位机，PLC为主要控制核心，模拟现实交通灯控制的三维开放式智能交通灯PLC控制实验装置。
背景技术：
目前，智能交通灯PLC控制实验装置正被大中专院校广泛地应用于机电类与电气类等相关专业的教学实验中，用以巩固相关知识，增强学生动手与创新能力。实验装置的科学与否直接影响着学生的学习兴趣与学习效果。然而现有的智能交通灯PLC控制实验装置主要以验证性实验为目的，实验模型简单，以二维平面示意形式展现为主，功能单一、结构封闭，可再创造性差，与现实交通灯系统差异较大，对学生学习的积极性以及创新能力和动手能力的培养有限。但，随着PLC技术与触摸屏技术的不断发展与融合，为智能交通灯PLC 控制实验装置提供了新的发展空间。PLC现已发展成功能完备、可靠性高、适应性强、使用灵活方便的控制器。与此同时，触摸屏组态技术以其良好的人机交互方式、功能多样、控制灵活、直观易学等特点，已逐渐和PLC成为各种工业控制系统中不可或缺的一部分。因此，利用PLC与触摸屏技术设计和开发一种既能增强学生学习积极性又能提高学生动手与创新能力的智能交通灯PLC控制实验装置成为一项十分有意义的工作。
发明内容为了克服现有的交通灯试验装置的结构封闭、功能单一的不足，本实用新型基于传感检测技术、PLC技术和触摸屏技术提供了一种功能多样、人机交互性良好的三维开放式智能交通灯PLC控制实验装置。本实用新型采用的技术方案是一种三维开放式智能交通灯PLC控制实验装置，所述实验装置包括实验台、仿真交通信号灯模块、PLC控制器、触摸屏、电源模块、车辆流量检测传感器、声音传感器，所述实验台分为实验展示区、设备安装区以及拓展区，所述实验展示区上设有仿真十字交通通道与人行横道，所述仿真十字交通通道的四个角上均安装仿真交通信号灯模块，所述设备安装区安装触摸屏、PLC控制器和电源模块，所述拓展区安装实验拓展模块和接线端子。进一步，所述仿真交通信号灯模块包括信号展示台、车辆流量检测传感器与交通信号灯立柱，所述交通信号灯立柱安装在仿真十字交通通道四个角上，所述信号展示台垂直安装在交通信号灯立柱的顶端并横立于交通通道的上方，所述信号展示台包括红、绿、黄信号灯与数码管显示器，所述红、绿、黄信号灯安装在信号展示台上靠左侧，所述数码管显示器安装在信号展示台并靠红、绿、黄信号灯右侧处，所述车辆流量检测传感器安装在信号展示台的上方。再进一步，所述仿真十字交通通道的每条通道右侧安装声音传感器。所述仿真十字交通通道的四个角上均设有用于安装仿真交通信号灯模块的螺孔，所述仿真十字交通通道的每条通道右侧设有安装声音传感器的螺孔，所述实验台上的设备安装区开有用于安装触摸屏、PLC控制器和电源模块的一字型阵列孔，所述实验台上的拓展区开有用于安装实验拓展模块和接线端子的一字型阵列孔。本实用新型中的车辆检测传感器换成真实的地感线圈，将仿真交通灯模块换成真实的交通灯组件，则可以应用于真实交通灯控制场合。所述实验台、交通灯立柱、信号展示台为不同材质属性、不同尺寸规格的长方体和圆柱体，其表面需光滑。本实用新型的有益效果在于三维立体结构，真实感强，有助于增强学生学习积极性；开放式实验台，满足多变性需求，有助于学生创新与动手能力的培养；整个实验装置与 真实交通灯结构相似，为现实的交通灯控制研究提供借鉴作用；触摸屏与PLC组合运用使实验装置相对开放，便于学生自行设计和开发人机交互界面与控制程序；另外，触摸屏的采用实现了远距离控制和工作状态的实时监控，使实验更加直观方便，很有现实意义和应用价值。
图I是本实用新型整体结构示意图。图2是本实用新型实验台结构示意图。图3是本实用新型仿真交通信号灯模块结构示意图。图4是本实用新型触摸屏主界面示意图。图5是本实用新型触摸屏工作模式选择窗口示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明。参照图1-5，一种三维开放式智能交通灯PLC控制实验装置，包括实验台2、仿真交通信号灯模块I、PLC控制器6、触摸屏8、电源模块7、车辆流量检测传感器14、声音传感器3，所述实验台分为实验展示区13、设备安装区12以及拓展区11，所述实验展示区13上绘有仿真十字交通通道与人行横道，所述仿真十字交通通道的四个角上均安装仿真交通信号灯模块I，所述实验台上的设备安装区12安装触摸屏8、PLC控制器6和电源模块7的一字型阵列孔5，所述实验台上的拓展区11安装实验拓展模块和接线端子。所述仿真交通信号灯模块I包括信号展示台17、车辆流量检测传感器14与交通信号灯立柱18，所述交通信号灯立柱18安装在仿真十字交通通道四个角上的螺孔9中，所述信号展示台垂直安装在交通信号灯立柱18的顶端并横立于交通通道的上方，所述信号展示台17包括红、绿、黄信号灯16与数码管显示器15，所述红、绿、黄信号灯16安装在信号展示台17上靠左侧，所述数码管显示器15安装在信号展示台17并靠红、绿、黄信号灯16右侧处，所述车辆流量检测传感器14安装在信号展示台17的上方。所述仿真十字交通通道的四个角上均设有用于安装仿真交通信号灯模块I的螺孔9，所述仿真十字交通通道的每条通道右侧设有安装声音传感器3的螺孔10，所述实验台上的设备安装区12开有用于安装触摸屏8、PLC6、电源模块7等设备的一字型阵列孔5，所述实验台上的拓展区11开有用于安装实验拓展模块和接线端子的一字型阵列孔4。[0021]所述声音传感器3安装在仿真十字交通通道的每条车道右侧相应螺孔10上。所述触摸屏8为本实验装置的上位机，用于设计实验所需的操作界面，实现人机交互。所述PLC6载有实验控制程序，用于实现程序设定的各种工作模式以及交通灯的循环显示与倒计时数码显示功能。所述电源模块7用于为实验装置的各个用电部件提供相应电源。本实用新型中的车辆检测传感器14换成真实的地感线圈，将仿真交通信号灯模块I换成真实的交通灯组件，则可以应用于真实交通灯控制场合。所述实验台2、交通灯立柱18、信号展示台17为不同材质属性、不同尺寸规格的长 方体和圆柱体，其表面需光滑。整个实验装置采用触摸屏8作为上位机，用于实现远距离控制和系统状态显示，并代替传统的按钮进行输入，实现各种工作模式的切换和交通灯工作状态的实时监控；PLC控制器6作为主要控制核心，用于实时接收并处理触摸屏8、车辆流量检测传感器14、声音传感器3等器件传来的信号，同时向红、绿、黄信号灯16和数码管显示器15等对象发出控制信号；车辆流量检测传感器14和声音传感器3分别为交通通道车辆流量检测器件和紧急模式识别器件；红、绿、黄信号灯16和数码管显示器15为主要控制对象。实验装置呈开放式，用户可根据需求自行设计各种工作模式以及增添其它所需元器件。本实验装置自带四种工作模式智能模式下，PLC6能根据车辆流量检测传感器14在交通灯的每个工作周期内所检测到的道路车流量计算下一周期交通灯工作的最优时间值，并以此自动调节红、绿、黄信号灯16亮的时间，同时也能根据时间段调节红、绿、黄信号灯16亮的时间；常规模式下，其功能与智能模式类似，区别在于其东西与南北方向的红、绿、黄信号灯16亮的时间由系统设定，并可通过触摸屏8进行手动调节；夜间模式下，系统时间为晚上八点钟以后至次日早晨六点钟以前(时间间断可通过触摸屏8手动调节)，东西与南北两个方向的黄灯以一秒为周期进行闪烁，提醒车辆注意，同时倒计时数码管显示器15自动停止工作；紧急模式为特种车辆(如救护车、消防车)出现时，其鸣笛声会被声音传感器3检测到，声音传感器3将信号传递给PLC6，PLC6自动将工作模式调整为紧急模式。在紧急模式下，东西与南北两个方向的红灯以一秒为周期进行闪烁，提醒其它车辆注意，同时倒计时数码管显示器15自动暂停工作；待紧急车辆通过十字路口后(通过时间设为15秒)，则系统恢复到原来的工作状态。触摸屏8作为上位机，主要用于人机交互，方便学生使用。接通220V电源后，打开电源开关，触摸屏8显示出主界面19。主界面19设有交通灯控制组态画面、“菜单”项以及启停按钮，点击主界面19上的“菜单”项，弹出菜单窗口，在其中选择“工作模式选择”项，触摸屏8便进入到“工作模式选择窗口 20”。“工作模式选择窗口 20”可选择“智能模式”、“常规模式”、“夜间模式”、“紧急模式”等四种工作模式，选择完后点击“返回”按钮，系统返回到主界面19。再点击主界面19中的启停按钮，系统便进入之前选中的工作模式进行工作。如在“智能模式”下，主界面19上的两个车辆检测数据值会相应显示东西与南北两个方向的车辆数目。当车辆检测周期到时，两个方向的红绿灯时间会随着两个方向的车流量变化而改变。其它工作模式也在相同主界面19下运行，主要区别在于界面19中红绿灯点亮时间及工作周期依据各自的工作模式而定。另外，工作周期可根据要求通过点击相应的数值输入按钮进行调整。[0028]智能模式中的交通灯最优工作时间设置是根据系统设定的规则而定。基于本实验装置的可操作性以及现有十字交通路口的一般性。本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新 型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求1.一种三维开放式智能交通灯PLC控制实验装置，其特征在于所述实验装置包括实验台、仿真交通信号灯模块、PLC控制器、触摸屏、电源模块、车辆流量检测传感器、声音传感器，所述实验台分为实验展示区、设备安装区以及拓展区，所述实验展示区上设有仿真十字交通通道与人行横道，所述仿真十字交通通道的四个角上均安装仿真交通信号灯模块，所述设备安装区安装触摸屏、PLC控制器和电源模块，所述拓展区安装实验拓展模块和接线端子。
2.如权利要求I所述的三维开放式智能交通灯PLC控制实验装置，其特征在于所述仿真交通信号灯模块包括信号展示台、车辆流量检测传感器与交通信号灯立柱，所述交通信号灯立柱安装在仿真十字交通通道四个角上，所述信号展示台垂直安装在交通信号灯立柱的顶端并横立于交通通道的上方，所述信号展示台包括红、绿、黄信号灯与数码管显示器，所述红、绿、黄信号灯安装在信号展示台上靠左侧，所述数码管显示器安装在信号展示台并靠红、绿、黄信号灯右侧处，所述车辆流量检测传感器安装在信号展示台的上方。
3.如权利要求I所述的三维开放式智能交通灯PLC控制实验装置，其特征在于所述仿真十字交通通道的每条通道右侧安装声音传感器。
4.如权利要求2所述的三维开放式智能交通灯PLC控制实验装置，其特征在于所述仿真十字交通通道的每条通道右侧安装声音传感器。
5.如权利要求4所述的三维开放式智能交通灯PLC控制实验装置，其特征在于所述仿真十字交通通道的四个角上均设有用于安装仿真交通信号灯模块的螺孔，所述仿真十字交通通道的每条通道右侧设有安装声音传感器的螺孔，所述实验台上的设备安装区开有用于安装触摸屏、PLC控制器和电源模块的一字型阵列孔，所述实验台上的拓展区开有用于安装实验拓展模块和接线端子的一字型阵列孔。
专利摘要一种三维开放式智能交通灯PLC控制实验装置，所述实验装置包括实验台、仿真交通信号灯模块、PLC控制器、触摸屏、电源模块、车辆流量检测传感器、声音传感器，所述实验台分为实验展示区、设备安装区以及拓展区，所述实验展示区上设有仿真十字交通通道与人行横道，所述仿真十字交通通道的四个角上均安装仿真交通信号灯模块，所述设备安装区安装触摸屏、PLC控制器和电源模块，所述拓展区安装实验拓展模块和接线端子。本实用新型基于传感检测技术、PLC技术和触摸技术提供了一种功能多样、人机交互性良好的三维开放式智能交通灯PLC控制实验装置。
文档编号G09B23/18GK202549125SQ20122005876
公开日2012年11月21日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者方贵盛, 王云凤, 郑高安, 陈剑兰 申请人:浙江水利水电专科学校