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工厂电气控制技术(中等职业学校电气运用与维修专业教学用书)作者：沈柏民
电气控制与保护 内容摘要：近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是乡镇企业及家用电器的迅速，更需要大量的中小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。本文主要介绍了电动机技术发展及现状、工作原理、电动机的运行维护。 关键词：技术现状 工作原理 运行维护 一、电动机技术发展及现状 电机是利用电磁感应原理工作的机械。随着生产的发展而发展的，反过来，电机的发展又促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电机的基本结构变化不大，但是电机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电机的理论基础上又发展出许多种类的控制电机，控制电机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，已成为电机学科的一个独立分支。 它应用广泛，种类繁多。性能各异，分类方法也很多。电机常用的分类方法主要有两种：一种是按功能用途分，可分为发电机﹑电动机，﹑压器和控制电机四大类。电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械，也是最主要的用电设备，各种电动机消耗的电能占全国总发电量的60%~70%。另一种分类方法是按照电机的结构或转速分类,可分为变压器和旋转电机根据电源电流的不同旋转电机又分为直流电机和交流电机两大类交流电机又分为同步电机和异步电机 在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。 按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。 纵观电力拖动的发展过程，交，直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式，19世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用，但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在起动，制动，正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的，更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求，所以20世纪以来，在可逆，可调速与高精度的拖动技术领域中，相当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。 虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具有电刷与换向器（又称整流子），使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制（如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用），其电压等级，额定转速，单机容量的发展也受到了限制。所以，在20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是70年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速，各种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽，稳态精度高，动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外，由于交流电力拖动具有调速性能优良，维修费用低等优点，因此它今后将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。 经历了100多年的技术发展，电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展，对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高，电工电子技术的广泛应用，为电动机的发展注入了新的活力。 未来电动机将会沿着单位功率体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵活的方向继续发展。一批"巨无霸"电机、一批"光怪陆奇"电机将同时展现在世人眼前。 二、电动机工作原理 目前较常用的主要是交流电动机，它可分为两种：1、三相异步电动机。2、单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。下面以三相异步电动机为例介绍其基本工作原理。 下图所示为一 台三相笼型异步电动机的示意图。在定子铁心里嵌放着对称的三相绕组U1-U2、V1-V2、W1-W2。转子槽内放有导条，导条两端用短路环短接起来，形成一个笼型的闭合绕组。定子三相绕组可接成星形，也可以接成三角形。 由旋转磁场理论分析可知，如果定子对称三相绕组被施以对称的三相电压，就有对称的三相电流流过，并且会在电机的气隙中形成一个旋转的磁场，这个磁场的转速n1称为同步转速，它与电网的频率f1及电机的磁极对数p的关系为： n1=60 f1/p 转向与三相绕组的排列以及三相电流的相序有关，图中U、V、W相以顺时针方向排列，当定子绕组中通人U、V、W相序的三相电流时，定子旋转磁场为顺时针转向。由于转子是静止的，转子与旋转磁场之间有相对运动，转子导体因切割定子磁场而产生感应电动势，因转子绕组自身闭合，转子绕组内便有电流流通。转子有功电流与转子感应电动势同相位，其方向可由"右手发电机定则"确定。载有有功分量电流的转子绕组在定子旋转磁场作用下，将产生电磁力F，其方向由"左手电动机定则"确定。电磁力对转轴形成一个电磁转距，其作用方向与旋转磁场方向一致，拖着转子顺着旋转磁场的旋转方向旋转，将输入的电能变成旋转的机械能。如果电动机轴上带有机械负载，则机械负载随着电动机的旋转而旋转，电动机对机械负载做了功。 综上分析可知，三相异步电动机转动的基本工作原理是： （1） 三相对称绕组中通人三相对称电流产生圆形旋转磁场。 （2） 转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流； （3） 转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转距，驱使电动机转子转动。 三：电动机的运行维护 （一） 电动机启动前的准备 为了保证电动机正常安全地启动，一般启动前应作好下述准备： （1） 检查电源是否有电，电压是否正常，若电源电压过高或过低，都不宜启动。 （2） 启动器是否正常，如零部件有无损坏，使用是否灵活，触头接触是否良好，接线是否正确、牢固等。 （3） 熔丝规格大小是否合适，安装是否牢固，有无熔断或损伤。 （4） 电动机接线板上接头有无松动或氧化。 （5） 检查传动装置，如皮带轻紧是否合适，连接是否牢固，联轴器的螺丝、销子是否紧固等。 （6） 传动电动机转子和负载机械的转轴，看其转动是否灵活。 （7） 检查电动机及启动电器外壳是否接地，接地线有无断路，接地螺丝是否松动、脱落等。 （8） 搬开电动机周围的杂物并清除机座表面灰尘、油垢等。 （9） 检查负载机械是否妥善地作好了启动准备。 （10） 对正常运行中的绕线式电动机，应经常观察电动机滑环有无偏心摆动现象；观察滑环的火花是否发生异常现象。滑环上碳刷是否要更换。 （二） 启动时应注意的问题 （1） 接通电源后，如果电动机不转，应立即切断电源，绝不能迟疑等待，更不能带电检查电动机发故障，否则将会烧毁电动机和发生危险。 （2） 启动时应注意观察电动机、传动装置、负载机械的工作情况，以及线路上的电流表和电压表的指示，若有异常现象，应立即断电检查，待故障排除后，载行启动。 （3） 利用手动补偿器或手动星三角启动器启动电动机时，特别要注意操作顺序。一定要先将手柄推到启动位置，待电动机转速稳定后再拉到运转位置，防止误操作造成设备和人身事故。 （4） 同一线路上的电动机不应同时启动，一般应由大到小逐台启动以免多太电动机同时启动，线路上电流太大。电压降低过多，造成电动机启动困难引起线路故障或使开关设备跳闸。 （5） 启动时，若电动机的旋转方向反了，应立即切断电源，将三相电源线中的任意两相互换一下位置，即可改变电动机转向。 （三） 电动机运行中的监视 电动机在运行时，值班工作人员可以通过仪表和感觉器官监视其运行情况，以便及早发现问题，减少或避免故障的发生。 1． 监视电动机的温度 电动机正常运行时会发热，使电动机温度升高，但不应超出允许的限度。如果电动机负载过大，使用环境温度过高，通风不畅或运行中发生故障，就会使其温度超出允许限度，导致绕组过热烧毁，因此电动机温度的高低是反映电动机运行的主要标志，在运行中经常检查。判断电动机是否过热，可以用以下方法： （1） 凭手的感觉：如果以手接触外壳，没有烫手的感觉，说明电动机温度正常；如果手放上去烫得马上缩回来，说明电动机已经过热。 （2） 在电动机外壳上滴2~3滴水，如果只冒热气没有声音，则说明电动机没有过热，如果水滴急剧汽化同时伴有"咝咝"声，说明电动机已经过热。 （3） 判别电动机是否过热的准确方法还是用温度计测量。 发现电动机过热应该立即停车检查，等查明原因，排除故障后再行使用。 2． 监视电动机的电流 一般容量较大的电动机应装设电流表，随时对其电流进行监视。若电流大小或三相电流不平衡超过了允许值。应立即停车检查。容量较小的电动机一般不装电流表，但也经常用钳形表测量。 3． 监视电动机的电压 电动机的电源上最好装设一只电压表和转换开关，以便对其三相电源、压进行监视。电动机的电源电压过高、过低或三相电压不平衡，特别是三相电源缺相，都会带来不良后果。如发现这种情况应立即停车，待查明原因，排除故障后再使用。 4． 注意电动机的振动、响声和气味 电动机正常运行时，应平稳、轻快、无异常气味和响声。若发生剧烈振动，噪音和焦臭气味，应停车进行检查修理。 5． 注意传动装置的检查 电动机运行时要随时注意查看皮带轮或联轴器有无松动，传动皮带是否有过紧、过松的现象等，如果有，应停车上紧或进行调整。 6． 注意轴承的工作情况 电动机运行中应注意轴承声响和发热情况。若轴承声音不正常或过热，应检查润滑情况是否良好和有无磨损。 7． 注意交流电动机的滑环或直流电动机的换向器火花 电动机运行中，电刷与换向器或滑环之间难免出现火花。如果所发生的火花大于某一规定限度，尤其是出现放电性的红色电弧火花时，将产生破坏作用，必须及时加以纠正。 （四） 电动机的定期检查和保养 为了保证电动机正常工作，除了按操作规程正确使用，运行过程中注意监视和维护外还应进行定期检查和保养。间隔时间可根据电动机的类型、使用环境决定。主要检查和保养项目如下： （1） 及时清除电动机机座外部的灰尘、油泥，如使用环境灰尘较多，最好每天清扫一次。 （2） 经常检查接线板螺丝是否松动或烧伤。 （3） 定期测量电动机的绝缘电阻，若使用环境比较潮湿更应经常测量。 （4） 定期用煤油清洗轴承并更换新油（一般半年更换一次），换油时不应上满，一般占油腔的1/2~1/3，否则，容易发热或甩出，油要从一面加人，可以把没有清洗干净的杂质，从另一面挤出来。 （5） 定期检查启动设备，看触头和接线有无烧伤，氧化，接触是否良好等。 （6） 绝缘情况的检查。绝缘材料的绝缘能力因干燥程度不同而异，所以保持电动机绕组的干燥是非常重要的。电动机工作环境潮湿、工作间有腐蚀性气体等因素的存在，都会破坏电动机的绝缘。最常见的是绕组接地故障即绝缘损坏，使带电部分与机壳等不应带电的金属部分相碰，发生这种故障，不仅影响电动机正常工作。还会危及人身安全。所以电动机在使用中，应经常检查绝缘电阻，还要注意查看电动机机壳接地是否可靠。 （7） 除了按上述几项内容对电动机定期维护外，运行一年后要大修一次。大修的目的在于，对电动机进行一次彻底、全面的检查、维护，增补电动机缺少、磨损的元件，彻底清除电动机内外的灰尘、污物，检查绝缘情况，清洗轴承并检查其磨损情况。 四：结论 电动机在我国的经济建设中担当着重要的角色，随着我国加入WTO后，我国电动机行业所面临的国际社会的巨大竞争压力和挑战日益加剧。从节约能源，保护环境出发，高效率电动机是目前国际发展的趋势。这样看来，推广中国的高效率电动机是非常有必要的。但是在日常使用过程中如何去维护好，其影响可见一斑。本文着重从电动机的技术发展及现状、工作原理、运行维护进行了初略的探讨和分析，希望能给正在或即将从事电动机工作的人士一些帮助。 五：参考文献 1：张运波 刘淑荣 [工厂电气控制技术] 高等教育出版社 2004 2：许晓峰 [电机及拖动] 高等教育出版社 2004 3：李洋 孙晋 范翠香 [电动机使用与维修] 人民邮电出版社
第1章 绪论1 教材内容与课程性质2 机电传动系统及其发展概况2习题与思考题2第2章 机电传动系统的动力学1 机电传动系统的转动方程式2 负载转矩计算3 负载惯量计算4 功率计算5 电动机的稳定性分析及稳定运行条件8习题与思考题9第3章 直流电机1 直流电动机的结构与分类2 直流电机原理3 直流电动机的启动与调速4 直流电动机的机械特性分析5 直流电动机的制动21习题与思考题28第4章 变压器1 变压器的用途与结构2 变压器的工作原理3 变压器的外特性4 三相变压器5 特殊变压器6 变压器绕组极性的测定37习题与思考题38第5章 交流电机1 三相异步电动机的结构2 三相异步电动机的工作原理3 交流电机的调速4 三相异步电动机的机械特性5 三相异步电动机的制动6 三相异步电动机的启动7 单相异步电动机64习题与思考题68第6章 机电传动系统的过渡过程1 过渡过程的概念2 机电传动系统过渡过程的分析3 指数信号输入他励直流电动机的机电过渡过程4 机电时间常数5 加快机电传动系统过渡过程的方法76习题与思考题77第7章 控制电机1 伺服电动机2 力矩电动机3 自整角机4 旋转变压器5 测速发电机6 同步电机7 直线电机96习题与思考题104第8章 电动机的选择1 电动机容量选择2 电动机类型、转速和电压的选择110习题与思考题113第9章 晶闸管及其基本电路1 功率开关器件2 可控硅整流电路3 晶闸管触发器4 逆变器5 晶闸管保护电路134习题与思考题135第10章 继电器-接触器控制系统1 常用的电器元器件2 继电器-接触器控制线路150习题与思考题167第11章 可编程控制器1 可编程控制器概述2 可编程控制器的组成与工作原理3 基本指令系统和编程方法176习题与思考题181第12章 机电传动控制系统1 机电传动控制系统的组成与分类2 直流传动控制系统3 电磁转差离合器的调速原理4 无换向器电机调速系统5 异步电机矢量控制原理200习题与思考题201第13章 步进电机1 概述2 反应式步进电机工作原理3 步进电机的静动态指标术语4 步进电机控制软件设计5 步进电机控制方式6 驱动控制系统组成7 步进电机和交流伺服电机性能比较8 步进电机的选择与应用9 步进电机发热问题及处理214习题与思考题215参考文献216
目录《机电传动控制》第1章 绪论1 机电传动控制的目的和任务2 机电传动控制的发展1 机电传动的发展2 机电传动控制系统的发展3 机电传动控制系统的组成和分类1 机电传动控制系统的组成2 机电传动控制系统的分类习题与思考题第2章 机电传动控制系统中的控制电动机1 伺服电动机1 直流伺服电动机及其控制2 交流伺服电动机及其控制2 步进电动机1 步进电动机的分类和工作原理2 步进电动机的特点3 步进电动机的运行特性和性能指标4 步进电动机的驱动与控制习题与思考题第3章 继电接触器控制1 常见低压电器1 接触器2 继电器3 保护电器4 信号电器5 开关电器6 主令电器2 电气原理图1 电气原理图的绘?原则2 电气原理图中的图形符号和文字符号3 基本控制线路1 异步电动机的启动控制线路2 异步电动机的正反转控制线路3 异步电动机的制动控制线路4 其他基本控制线路4 继电接触器控制系统设计1 继电接触器控制系统设计的基本原则2 电动机的选择3 电器元件的选择4 电气控制线路设计举例习题与思考题第4章 可编程控制器1 可编程控制器基础1 plc的产生和发展2 plc的分类3 plc的编程语言4 plc控制与继电接触器控制的区别5 plc的基本组成6 plc的工作过程2 s7-200系列1 s7-200 plc的模块2 s7-200 plc的存储器单元3 s7-200 plc的寻址方式4 s7-200 plc的地址分配5 s7-200 plc的编程软件3 s7-200 plc指令1 s7-200 plc的基本指令2 s7-200 plc的数据处理指令3 s7-200 plc的数学运算指令4 s7-200 plc的程序控制指令5 s7-200 plc的高速处理指令6 s7-200 plc的pid回路控制指令4 plc控制系统设计1 plc控制系统设计的基本步骤2 plc控制系统设计的主要内容3 plc控制系统设计举例习题与思考题第5章 交直流电动机无级调速控制1 电动机?速的概念和指标1 电动机调速的概念2 调速的性能指标2 直流电动机无级调速控制1 直流电动机的无级调速及其调速特性2 晶闸管-电动机直流调速系统3 交流电动机无级调速控制1 异步电动机调速系统的基本类型2 异步电动机变压调速系统3 绕线式异步电动机串级调速系统4 鼠笼式异步电动机变频调速系统5 变频器的使用与选择习题与思考?第6章 机电传动控制系统设计1 机电传动控制系统设计的基本原则2 机电传动控制系统设计的一般步骤和主要内容3 机电传动控制系统设计要点4 机电传动控制系统设计实例习题与思考题附录a 控制电动机技术数据附录b 电气图用文字符号和图形符号附录c 常用电器元件主要技术数据附录d s7-200系列plc重要信息附录e micromaster 440变频器技术规格参考文献
前言 第一章 概述 第一节 机电传动控制的目的和任务 第二节 机电传动控制系统的发展 第三节 机电传动控制系统的基本要素和功能 第四节 控制系统的基本概念 第五节 机电传动控制系统的设计方法 习题与思考题 第二章 机电传动控制的数学模型 第一节 概述 第二节 机械传动系统数学模型 第三节 电气传动系统数学模型 第四节 机电系统相似模型 第五节 机电—体化系统模型 习题与思考题 第三章 传感器技术 第一节 概述 第二节 位移传感器 第三节 速度与加速度传感器 第四节 力、压力和扭矩传感器 第五节 位置传感器 第六节 红外与图像传感器 习题与思考题 第四章 继电接触控制系统设计 第一节 常用低压电器 第二节 电气控制线路设计的基本内容 第三节 电动机控制电路设计 第四节 常用控制电器的选用 思考题与习题 第五章 新型驱动器及其控制 第一节 步进电动机驱动与控制 第二节 伺服电动机与控制 第三节 直线电动机 思考题与习题 第六章 可编程序控制器原理 第一节 概述 第二节 PLC的基本构成 第三节 PLC的指令系统和编程 第四节 FX系列PLC梯形图中的编程元件 第五节 PX系列PLC的常用逻辑指令 第六节 可编程序控制器控制系统设计 第七节 开关量控制系统梯形图设计方法 第八节 顺序控制梯形图设计方法 习题与思考题 第七章 单片微型计算机原理 第一节 概述 第二节 单片机的应用和发展 第三节 MCS-51单片机的组成及工作原理 第四节 MCS-51单片机的指令系统 第五节 单片机的中断系统 第六节 单片机的外部存储器扩展 第七节 单片机输入输出存储器的扩展 习题与思考题 第八章 机电传动控制设计范例 第一节 概述 第二节 机械手自动控制的设计， 第三节 变频恒压供水控制系统的设计 第四节 机械预缩机预缩量的控制设计 习题与思考题 参考文献
机电传动控制是机械设计制造及其自动化技术的一门专业技术。主要研究，解决与生产机械的电气传动控制有关问题，阐述机电传动控制原理，介绍常用控制电路以及控制电路设计等技术。
上中国知网上去查，很多的！我给你提供20个！顺序是文章题目，文章作者，刊发的期刊名字，刊发的年份/期数1 浅谈建筑工程施工工序的质量控制 顾梅 黑龙江科技信息 2009/192 浅谈建筑工程施工工序的质量控制 裴庆贺; 陈丽霞 黑龙江科技信息 2009/303 论建筑工程施工工序的质量控制 傅龙龙 现代装饰(理论) 2012/034 建筑工程施工工序的质量控制 衣工; 陈敬喜 中国新技术新产品 2010/045 建筑工程施工工序质量控制分析 林旭辉 中国科技财富 2008/056 论建筑工程施工工序的质量控制 任云红 科技创新与应用 2013/227 小议建筑工程施工工序的质量控制 章岳海; 王佩娟; 周金根 民营科技 2012/048 建筑工程施工工序的质量控制要点与对策 刘永; 李延虎 科技信息 2009/019 对建筑工程施工工序质量控制的探讨 林镜坤 科技信息 2009/0910 论建筑工程施工工序的质量控制 李兵; 马骏 黑龙江科技信息 2009/2311 论建筑工程施工工序的质量控制 曾祥哲; 郭增强 河南建材 2010/0312 试谈建筑工程施工工序的质量 何海国 中国城市经济 2010/09 13 关于建筑工程施工工序质量控制的探讨 余景雄 商业文化(下半月) 2011/08 14 建筑工程施工工序的质量控制 王永涛 苏盐科技 2009/0115 论建筑工程施工工序的质量控制 刘旺; 张志成 黑龙江科技信息 2009/1616 浅谈建筑工程施工工序的质量控制 吴旭炎 广东建材 2009/0517 论建筑工程施工工序的质量控制 李巨虎 山西建筑 2009/3118 建筑工程施工工序质量控制的研究 廖柏林 中国新技术新产品 2010/1419 建筑工程施工工序的质量控制 蒋彬 施工技术 2010/S220 论建筑工程施工工序的质量控制 樊杏飞 大众科技 2006/05
《一种量化的企业内部控制评价方法》：《新会计》刊号：ISSN1674-5434/CN31-2022/F刊登时间：2013年7月这篇是我看过的实用性较强的文章，杂志质量还行。
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用PLC实现智能交通控制 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，可知后者的最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最小值。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。传感器最好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最长停车车龙为好。 3用PLC实现智能交通灯控制 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[3]。 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,PLC选用FX2N-64，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)。 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(见图3)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(见图3)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最大化原则(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 程序流程图 本例就上述所描述的车流量统计方式,就图3中的十字路口给出一例PLC自动调整红绿灯时长的程序流程图如图5所示，其行车顺序与现实生活中执行的一样[4]，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=最小通行定时时间＋自适应滞环比较增加的延时时间(是变化的)，但不大于允许的最大通行时间。其中最小定时时间是为了避免红绿灯切换过快之弊;最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(直行时间的最小值，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，直至到达最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。 4 流程图注释 (1) 流程图中的15s、30s、75s等时间分别为交管部门定的车辆左转弯时间、直行最小时间、允许的最大通行时间;σ为车流量的偏差量。以上值及其4个路口车流量的满溢值均可在程序初始化中任意更改。 (2) 车辆左转弯是造成交通堵塞很重要的一个方面，应加以适当限制，故车辆左转弯始终采用最小定时控制，以减小系统的复杂程度，提高可靠性。 (3) 车辆通行的时间中包含绿、黄灯闪烁的时间，红、黄、绿各灯的切换与现用的方式相同，不再赘述。 (4) 人行道的红绿灯接线与现用的方式相同，其绿灯点亮的时刻与该方向车辆直行绿灯点亮的时刻同步一致，但要较车辆直行绿灯提前熄灭，采用定时控制，如绿灯定时亮18s。其目的是不让右转弯车辆过分受人行道灯的限制。若人车分流，右转弯车辆不受限制。较简单，流程图中略。 (5) 车流量的计量是不间断的，与控制呈并行关系，该系统属多任务处理，编程尤其应注意。 4 结束语 比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的最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，特别适合繁忙的、未立交的交通路口，更适合于四个以上的路口，也可方便连网。 参考文献 [1] 黄继昌等 传感器工作原理及应用实例[M] 北京:人民邮电出版社, [2 ]张万忠 可编程控制器应用技术[M] 北京:化学工业出版社, [3] 英RJ索尔特 道路交通分析与设计[M] 张佐周等译 北京:中国建筑工业出版社, 不是很完整，您可以拿去做借鉴， 希望对您有帮助。
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