交通燈畢業(yè)設(shè)計(jì)

安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 （ 20 13 屆） 題 目 PLC 控制十字路口交通燈 指導(dǎo)教師 院 系 機(jī)電工程系 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 2013 年 3 月 5 日至 2013 年 6 月 3 日共 10 周 一、 論文（設(shè)計(jì)）方向： PLC 控制十字路口交通燈 二、 主要參考資料： 1 王曙光 . S7-200PLC 應(yīng)用基礎(chǔ)與實(shí)例 . 人民郵電出版社 , 2007 2 嚴(yán)盈富 .西門子 S7-200PLC 入門 .人民郵電出版社 , 2007 3 龍志文 .SIMATIC 子 S7-200PLC 原理及應(yīng)用 .機(jī)械工業(yè)出版社 , 2007 4 劉永華 .電氣控制與 PLC，北京航空航天大學(xué)出版社 , 2007 5 羅宇航 .流行 PLC 實(shí)用程序及設(shè)計(jì)（西門子 S7-200PLC 系列） .西安電子科技大學(xué)出版社 , 2007 6 伊宏業(yè) . PLC 可編程控制器教程 . 航空工業(yè)出版社 , 1997 7 劉洪濤，黃海編 . PLC 應(yīng)用開發(fā)從基礎(chǔ)到實(shí)踐 .電子工業(yè)出版社 , 2007 三、 課題的內(nèi)容和任務(wù)要求： 自從交通燈誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)。設(shè)計(jì)方法也開始多種 多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。 可編程控制器 (PLC)以微處理器為核心，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活 ,而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。西門子可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備更是符合交通燈控制系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。 本文選擇西門子可編程控制器 S7-200 為核心部件，著重進(jìn)行硬件接口設(shè)計(jì)，利用梯形圖和語句表進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了十字路口交通燈控制系統(tǒng)的自動(dòng) 化。 關(guān)鍵詞： PLC；交通控制；自動(dòng)化 四、 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度安排： 起 訖 日 期 工 作 內(nèi) 容 備 注 3 月 5 日 -4 月 20 日 分析任務(wù)、進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查和資料收集工作 4 月 21 日 -4 月 25日 完成畢業(yè)論文任務(wù)書與畢業(yè)論文開題報(bào)告 前期檢查 4 月 26 日 -4 月 30日 資料研究、 抑制干擾原理研究 ，論文構(gòu)思，羅列方法 5 月 1 日 -5 月 4 日 提出觀點(diǎn)，方法論證，形成初稿 中期檢查 5 月 5 日 -5 月 9 日 規(guī)范格式，形成論文全稿 5 月 10 日 -5 月 14日 修改論文，撰寫答辯報(bào)告（提綱）、準(zhǔn)備答辯 答辯資格審查 學(xué)生（簽名）： 年 月 日 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作指導(dǎo)小組意見： 組長(zhǎng)（簽名） 年 月 日 系畢業(yè)論文工作領(lǐng)導(dǎo)小組審核意見： 主管領(lǐng)導(dǎo)（簽名） 年 月 日 安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開 題 報(bào) 告 （ 20 13 屆） 題 目 PLC 控制十字路口交通燈 指導(dǎo)教師 院 系 機(jī)電工程系 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 二 13 年 6 月 3 日 一、 選題的意義 在十字路 口設(shè)置交通燈可以對(duì)交通進(jìn)行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強(qiáng)有力的保障。但是隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。 傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流量的調(diào)查，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法將兩個(gè)方向紅綠燈的延時(shí)預(yù)先設(shè)置好。然而，實(shí)際上車輛流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行、較適用的方案，仍然會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有 什么車輛，而紅燈方向卻排著長(zhǎng)隊(duì)等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為現(xiàn)實(shí)的需要是能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。 目前，大部分城市中十字路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔的控制方法。由于十字路口不同時(shí)刻車輛的流量是復(fù)雜的、隨機(jī)的和不確定的，采用固定時(shí)間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時(shí)間的浪費(fèi)，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。為此，采用不依賴數(shù)學(xué)模型的模糊控制方法設(shè)計(jì)交通燈控制器，能較好地解決這個(gè)問題。 二、研究的主要內(nèi)容，擬 解決的主要問題（闡述的主要觀點(diǎn)） 文選擇西門子可編程控制器 S7-200 為核心部件，著重進(jìn)行硬件接口設(shè)計(jì)，利用梯形圖和語句表進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了十字路口交通燈控制系統(tǒng)的自動(dòng)化。 關(guān)鍵詞： PLC；交通控制；自動(dòng)化 三、研究（工作）步驟、方法及措施（思路） 1. 可編程程序控制器（ PLC） 2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3. 系統(tǒng)檢測(cè)與調(diào)試 四、 主要參考文獻(xiàn) 1 王曙光 . S7-200PLC 應(yīng)用基礎(chǔ)與實(shí)例 . 人民郵電出版社 , 2007 2 嚴(yán)盈富 .西門子 S7-200PLC 入門 .人民郵電出版社 , 2007 3 龍志文 .SIMATIC 子 S7-200PLC 原理及應(yīng)用 .機(jī)械工業(yè)出版社 , 2007 4 劉永華 .電氣控制與 PLC，北京航空航天大學(xué)出版社 , 2007 5 羅宇航 .流行 PLC 實(shí)用程序及設(shè)計(jì)（西門子 S7-200PLC 系列） .西安電子科技大學(xué)出版社 , 2007 6 伊宏業(yè) . PLC 可編程控制器教程 . 航空工業(yè)出版社 , 1997 7 劉洪濤，黃海編 . PLC 應(yīng)用開發(fā)從基礎(chǔ)到實(shí)踐 .電子工業(yè)出版社 , 2007 指導(dǎo)教師意見： 簽名： 年 月 日 系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文）工作指導(dǎo)小組意見： 簽名： 年 月 日 系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作領(lǐng)導(dǎo)小組意見： 簽名： 年 月 日 安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （ 20 13 屆） 題 目 PLC 控制十字路口交通燈 指導(dǎo)教師 院 系 機(jī)電工程系 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 二 13 年 6 月 3 日 目 錄 第 一 章 前言 1.1 課題背景 1.2 研究目的和意義 第 二 章 可編程程序控制器（ PLC） 2.1 PLC 概述 2.1.1 PLC 的發(fā)展歷程 2.1.2 PLC 的發(fā)展趨勢(shì) 2 .1.3 PLC 的應(yīng)用 2.2 PLC 的硬件結(jié)構(gòu) 2.3 PLC 的工作原理 2.4 本章小結(jié) 第 三 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 控制要求 3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案分析 3.3 硬件設(shè)計(jì) 3.3.1 PLC 的選型 3.3.2 PLC 的地址分配 3.3.3 PLC 的接線形式 3.4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 3.4.1 系統(tǒng)的梯形圖 3.4.2 語句表 3.4.3 系統(tǒng)程序分析 3.5 本章小結(jié) 第 四 章 系統(tǒng)檢測(cè)與調(diào)試 4.1 檢測(cè)與調(diào)試 4.2 本章小結(jié) 結(jié)論 致謝 參考文獻(xiàn) 附錄 S7-200PLC 的 CPU 的 I/O 規(guī)范 附錄 S7-200PLC 的 CPU 的輸入規(guī)范 附錄 S7-200PLC 的 CPU 的輸出規(guī)范 1 第一章前言 1.1 課題背景 1858 年，在英國(guó)倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅， 綠 兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指 揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。 1868 年，英國(guó)機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示 “停止 ”，綠色表示 “注意 ”。 1869 年 1 月 2 日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914 年，電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市 5 號(hào)大街的一座高塔上。紅燈亮表示 “停止 ”，綠燈亮表示 “通行 ”。 1918 年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測(cè)器安在 地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長(zhǎng)一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。 1968 年，聯(lián)合國(guó)道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號(hào)，面對(duì)綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都 必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號(hào)，面對(duì)紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。 1.2 研究目的和意義 在十字路口設(shè)置交通燈可以對(duì)交通進(jìn)行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強(qiáng)有力的保障。但是隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。 傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流量的調(diào)查，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法將兩個(gè)方向紅綠燈的延時(shí)預(yù)先設(shè)置好。然而，實(shí)際上車輛流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行、較適用的方案，仍然會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長(zhǎng)隊(duì)等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為現(xiàn)實(shí)的需要是能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。 目前，大部分城市中十字路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn) 換時(shí)間間隔的控制方法。由于十字路口不同時(shí)刻車輛的流量是復(fù)雜的、隨機(jī)的和不確定的，采用固定時(shí)間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時(shí)間的浪費(fèi)，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。為此，采用不依賴數(shù)學(xué)模型的模糊控制方法設(shè)計(jì)交通燈控制器，能較好地解決這個(gè)問題。 第 2 章 可編程程序控制器（ PLC） 2.1 PLC 概述 可編程序控制器（ Programmabie Logic Controller,縮寫 PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜 合計(jì)算機(jī)、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動(dòng)控制技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置?？删幊绦蚩刂破魇请S著技術(shù)的進(jìn)步與現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，為適應(yīng)多品種 .小批量生產(chǎn)的需要，生產(chǎn) .發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置。 PLC 從 1969 年問世以來，雖然至今還不到 40 年，但由于其具有通用靈活的控制性能 .簡(jiǎn)單方便的使用性能，可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性，因此在工業(yè)自動(dòng)化各領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。有人將它與數(shù)控技術(shù)、 CAD/CAM 技術(shù)工業(yè)機(jī)械人技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的四大支柱?？删幊绦蚩刂破髟谖覈?guó)的發(fā)展與應(yīng)用已有 30 多年的歷史，現(xiàn)在它已 經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平和技術(shù)能力的重要設(shè)備和強(qiáng)大支柱。隨著全球一體化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，努力發(fā)展可編程序控制器在我國(guó)的大規(guī)模應(yīng)用，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可編程序控制器技術(shù)，應(yīng)該是廣大技術(shù)人員努力的方向。 2.1.1 PLC 的發(fā)展歷程 在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。但是電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點(diǎn)，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。 1968 年美國(guó)通用汽車公司 （ G.M）為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。于是就設(shè)想將計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、靈活、通用性好等優(yōu)點(diǎn)與電器控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單易懂、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，而且這種裝置采用面向控制過程、面向問題的 “自然語言 ”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用。 1969 年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）根據(jù)美國(guó)通用汽車公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺(tái)可編程控制器， 并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展起來。 早期的可編程控制器僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制 ,通常稱為可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller ）。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 20 世紀(jì) 70 年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到 PLC 中，使 PLC 不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。 20 世紀(jì) 80 年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展， 16 位和 32 位微處 理器應(yīng)用于 PLC 中，使PLC 得到迅速發(fā)展。 PLC 不僅控制功能增強(qiáng)，同時(shí)可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測(cè)更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使 PLC 真正成為具有邏輯控制、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實(shí)的多功能控制器。 PLC 的發(fā)展過程大致可以分為如下幾個(gè)階段： 19701980 年： PLC 的結(jié)構(gòu)定型階段。在這一階段，由于 PLC 剛誕生，各種類型的順序控制器不斷出現(xiàn)（如邏輯電路型、 1 位機(jī)型、通用計(jì)算機(jī)型、單板機(jī)型等），但迅速被淘汰。 最終以微處理器為核心的現(xiàn)有 PLC 結(jié)構(gòu)形成，取得了市場(chǎng)的認(rèn)可，得以迅速發(fā)展 .推廣。 PLC 的原理、結(jié)構(gòu)、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與成熟， PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域由最初的小范圍、有選擇使用、逐步向機(jī)床、生產(chǎn)線擴(kuò)展。 19801990 年： PLC 的普及階段。在這一 3 階段， PLC 的生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，價(jià)格不斷下降， PLC 被迅速普及。各 PLC 生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的價(jià)格 .品種開始系列化，并且形成了固定 I/O 點(diǎn)型、基本單元加擴(kuò)展塊型、模塊化結(jié)構(gòu)型這三種延續(xù)至今的基本結(jié)構(gòu)模型。 PLC 的應(yīng)用范圍開始向順序控制的全部領(lǐng)域擴(kuò)展。比如三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有 F.F1.F2 小型 PLC 系列產(chǎn)品 ,K/A 系列中、大型 PLC 產(chǎn)品等。 19902000 年， PLC 的高性能與小型化階段。在這一階段，隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步， PLC 的功能日益增強(qiáng)， PLC 的 CPU 運(yùn)算速度大幅度上升、位數(shù)不斷增加，使得適用于各種特殊控制的功能模塊不斷被開發(fā)， PLC 的應(yīng)用范圍由單一的順序控制向現(xiàn)場(chǎng)控制拓展。此外， PLC 的體積大幅度縮小，出現(xiàn)了各類微型化 PLC。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有 FX 小型 PLC系列產(chǎn)品， AIS/A2US/Q2A系列中，大型 PLC系列產(chǎn)品等。 2000年至今： PLC 的高性能 與網(wǎng)絡(luò)化階段。在本階段，為了適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工廠自動(dòng)化的需要，PLC 的各種功能不斷進(jìn)步。一方面， PLC 在繼續(xù)提高 CPU 運(yùn)算速度，位數(shù)的同時(shí)，開發(fā)了適用于過程控制，運(yùn)動(dòng)控制的特殊功能與模塊，使 PLC 的應(yīng)用范圍開始涉及工業(yè)自動(dòng)化的全部領(lǐng)域。與此同時(shí)， PLC 的網(wǎng)絡(luò)與通信功能得到迅速發(fā)展， PLC 不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通入 /輸出設(shè)備，還可以通過各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，為工廠自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有 FX 小型 PLC 系列產(chǎn)品（包括最新的 FX3u 系列產(chǎn)品）， Qn,QnPH 系列中，大型 PLC 系列產(chǎn)品等。 2.1.2 PLC 的發(fā)展趨勢(shì) 從當(dāng)前產(chǎn)品技術(shù)性能來看， PLC 發(fā)展趨勢(shì)仍然主要體現(xiàn)在體積的縮小與性能的提高兩大方面。 體積小型化。電子產(chǎn)品體積的小型化是微電子技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果?，F(xiàn)代 PLC 無論從內(nèi)部元件組成還是硬件、軟件結(jié)構(gòu)都已經(jīng)與早期的 PLC 有了很大的不同， PLC 體積被大幅度縮小。 性能的提高。 PLC 的性能主要包括 CPU 性能與 I/O 性能兩大方面。 可編程序控制器在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r如下： (1) 我國(guó)可編程序控制器的發(fā)展與國(guó)際上的發(fā)展有所不同，國(guó)際上可編程序控制器的發(fā)展是從研 制、開發(fā)、生產(chǎn)到應(yīng)用，而我國(guó)則是從成套設(shè)備引進(jìn)、可編程序控制器引進(jìn)應(yīng)用、消化移植、合資生產(chǎn)到廣泛應(yīng)用。大致可劃分為下述三個(gè)階段： 可編程序控制器的初級(jí)認(rèn)識(shí)階段（ 70 年代后期到 80 年代初期）國(guó)際上可編程序控制器的發(fā)展，首先引起了國(guó)內(nèi)工程技術(shù)界的極大興趣，所以我國(guó)對(duì)可編程序控制器的認(rèn)識(shí)始于 70 年代后期到 80 年代初期的成套設(shè)備引進(jìn)中，當(dāng)時(shí)的上海寶鋼一期工程中有多項(xiàng)工程引進(jìn)了十幾種機(jī)型約 200 多臺(tái)可編程序控制器。這些可編程序控制器用于原料碼頭到高爐、軋鋼、鋼管等整個(gè)鋼鐵冶煉以及加工生產(chǎn)線上， 取代了傳統(tǒng)的繼電器邏輯系統(tǒng)，并部分取代了模擬量控制和小型 DDC 系統(tǒng)。繼寶鋼一期工程后，國(guó)內(nèi)許多廠家陸續(xù)引進(jìn)的設(shè)備和生產(chǎn)線大都配備了可編程序控制器，其應(yīng)用范圍包括電站、石油化工、汽車制造、港口和碼頭等各領(lǐng)域。正是在成套設(shè)備引進(jìn)過程中，我們打開了眼界，了解認(rèn)識(shí)了可編程序控制器，這也促進(jìn)了可編程序控制器在我國(guó)的發(fā)展。 可編程序控制器的引進(jìn)應(yīng)用和消化移植階段（ 80 年代初期到 90 年代初期） 80 年代初期開始，隨著我國(guó)改革開放的不斷深入，在成套設(shè)備引進(jìn)的同時(shí)，國(guó)外原裝的可編程序控制器開始涌入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。許多部門和 單位相繼引進(jìn)可編程序控制器并自己設(shè)計(jì)組成控制系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍也擴(kuò)大到建材、輕工、煤炭、水處理、食品、制藥、造紙、橡膠和精細(xì)化工等工業(yè)領(lǐng)域。 可編程序控制器的廣泛發(fā)展階段（ 90 年代初期到現(xiàn)在） 進(jìn)入 90 年代，我國(guó)的可編程序控制器進(jìn)入了廣泛發(fā)展階段，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (2) 政府重視 可編程序控制器的發(fā)展得到了政府的高度重視，在當(dāng)時(shí)機(jī)械電子工業(yè)部的領(lǐng)導(dǎo)下，于 1991 年成立了可編程序控制器行業(yè)協(xié)會(huì)。可編程序控制器行業(yè)協(xié)會(huì)在政府和企事業(yè)之間起到了橋梁作用，溝通了情況，為做出決策提供了依據(jù)。 同時(shí)可編程序控制器的標(biāo)準(zhǔn)化工作也受到了有關(guān)部門的重視，于 1993 年成立了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，為我國(guó)可編程序控制器的進(jìn)一步發(fā)展打下了基礎(chǔ)。 2.1.3 PLC 的應(yīng)用 1 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 PLC 的初期由于其價(jià)格高于繼電器控制裝置，使得其應(yīng)用受到限制。但最近十多年來， PLC 的應(yīng)用面越來越廣，其主要原因是：一方面由于微處理器芯片幾有關(guān)元件的價(jià)格大大下降，使得 PLC 的成本下降；另一方面 PLC 的功能大大增強(qiáng)，它也能解決復(fù)雜的計(jì)算和通信問題。目前 PLC 在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦 、水泥、石油、化工、電力、機(jī)械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。 PLC 的應(yīng)用范圍通?？煞殖梢韵?5 種類型： （ 1）順序控制 這是 PLC 應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，也是最適合 PLC 使用的領(lǐng)域。它用來取代傳統(tǒng)的 繼電器順序控制。PLC 應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等。例如：注塑機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等。 (2)運(yùn)動(dòng)控制 PLC 制造商目前已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，在多數(shù)情況下， PLC 把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送 給模塊，其輸出移動(dòng)一軸或數(shù)據(jù)到目標(biāo)位置。每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)奈恢煤图铀俣?，確保運(yùn)動(dòng)平滑。 （ 3）過程控制 PLC 還能控制大量的過程參數(shù)，例如：溫度、流量、壓力、液位和速度。 PID 模塊提供了使 PLC 具有閉環(huán)控制的功能，即一個(gè)具有 PID 控制能力的 PLC 可用于過程控制。當(dāng)過程控制中某個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí)， PID 控制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出，把變量保持在設(shè)定植上。 （ 4）數(shù)據(jù)處理 在機(jī)械加工中， PLC 作為主要的控制和管理系統(tǒng)用于 CNC和 NC 系統(tǒng)中，可以完成大量的數(shù)據(jù)處理工作。 （ 5）通信網(wǎng)絡(luò) PLC 的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程 I/O之間的通信、多臺(tái) PLC 之間的通信、 PLC 和其他智能控制設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。 PLC 與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成 “集中管理、分散控制 ”的分布式控制系統(tǒng)。 2 PLC 在我國(guó)的應(yīng)用 雖然我國(guó)在 PLC 生產(chǎn)方面比較弱，但在 PLC 應(yīng)用方面，我國(guó)是很活躍的，近年來每年約新投入 10 萬臺(tái)套 PLC 產(chǎn)品，年銷售額 30 多億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。 在我國(guó)，一般按 I/O 點(diǎn)數(shù)將 PLC 分為以下級(jí)別（但不絕對(duì)，國(guó)外分類有些區(qū)別）： 微型： 32 I/O 小型：256 I/O 中型： 1024 I/O 大型： 4096 I/O 巨型： 8192 I/O 在我國(guó)應(yīng)用的 PLC 系統(tǒng)中， I/O64點(diǎn)以下 PLC 銷售額占整個(gè) PLC 的 47%， 64 點(diǎn) 256 點(diǎn)的占 31%，合計(jì)占整個(gè) PLC 銷售額的 78%。 2.2 PLC 的硬件結(jié)構(gòu) PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)從結(jié)構(gòu)上分， PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。其結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞，它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲(chǔ)器 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 5 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄 存器內(nèi)，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行直到停止運(yùn)行。圖 2-1 PLC 的結(jié)構(gòu)圖 圖 2-1 PLC 的結(jié)構(gòu)圖 2.3 PLC 的工作原理 PLC 的 CPU 則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn) (包括其常開或常閉觸點(diǎn) )不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。 考慮到繼電器控制裝置各 類觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在 100ms 以上，而 PLC 掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于 100ms，因此， PLC 采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式 -掃描技術(shù)。這樣在對(duì)于 I/O響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合， PLC 與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間， PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 1 輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀 態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 2 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。在 包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐任務(wù)書 8 掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線 路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 3 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。 PLC 的掃描工作過程如圖 2-2、圖 2-3 所示 圖 2-3 PLC 的掃描周期圖 2.4 本章小結(jié) 本章介紹的是 PLC 的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用，通過這些基礎(chǔ)知識(shí)，更好地理解 PLC 的控制， 基于 PLC 在交通燈控制系統(tǒng)上應(yīng)用這一范疇，使下一步 PLC 的程序設(shè)計(jì)開發(fā)和實(shí)際需要有機(jī)地融合在一起。 7 第 3 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 控制要求 交通燈控制系統(tǒng)的控制要求如下： 1 信號(hào)燈受一個(gè)起動(dòng)開關(guān)控制，當(dāng)起動(dòng)開關(guān)接通時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)起動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。 2 南北綠燈和 東西綠燈不能同時(shí)亮，如果同時(shí)亮?xí)r應(yīng)關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并報(bào)警。 3 南北紅燈亮維持 25S。在南北紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮，并維持 20S。到 20S 時(shí)，東西綠燈閃爍，閃爍 3S 后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持 2S。到 2S 時(shí)，東西黃燈熄，東西紅燈亮。同時(shí)，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。 4 東西紅燈亮維持 30S。南北綠燈亮維持 25S。然后閃爍 3S，熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持 2S 后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮。 5 周而復(fù)始。 3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案分析 按照交通燈系統(tǒng)控制要求下，結(jié)合 西門子 S7-200 系列可編程控制器的特性（見附錄），選擇適合的型號(hào)。設(shè)計(jì)思想分析如下：給一個(gè)啟動(dòng)的輸入信號(hào)，要配合一個(gè) SB1 的按鈕，當(dāng) SB1 啟動(dòng)按鈕動(dòng)作，系統(tǒng)工作。 首先，南北方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，東西方向道路處于允許通行的狀態(tài)。 南北方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，南北紅燈亮 25S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 25 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮；同時(shí)，東西方向道路也一起亮綠燈 20S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 20 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西綠燈閃爍；東西綠燈閃爍 3S，需振蕩器或脈沖源（秒 /次）動(dòng)作使東西綠燈閃爍，還要需計(jì)時(shí)器設(shè)定延 時(shí)3 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮；東西黃燈亮 2S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 2 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮。 其次，東西方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，南北方向道路處于允許通行的狀態(tài)。 東西方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，東西紅燈亮 30S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 30 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈亮；同時(shí)，南北方向道路也一起亮綠燈 25S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 25 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北綠燈閃爍；南北綠燈閃爍 3S，需振蕩器或脈沖源（秒 /次）動(dòng)作使南北綠燈閃爍，還要需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 3 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北黃燈亮；南北黃燈亮 2S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延 時(shí) 2 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北紅燈亮。 如此循環(huán)下去。 另外，當(dāng)斷開系統(tǒng)，所有信號(hào)燈熄滅；需要按鈕 SB1 動(dòng)作斷開系統(tǒng)，停此輸入信號(hào)入可編程控制器，而最快的方法，是使可編程控制器不動(dòng)作，那么肯定無信號(hào)輸出。而且，南北、東西綠燈同時(shí)亮，報(bào)警?？删幊炭刂破饕敵鲆粋€(gè)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)一個(gè)報(bào)警燈。 綜上所述，可編程控制器要滿足一個(gè)信號(hào)輸入（作系統(tǒng)接通、斷開作用），七個(gè)信號(hào) 輸出，十字路口有十二個(gè)交通信號(hào)燈，但南北、東西兩個(gè)為一組用一個(gè)輸出信號(hào)控制，再加上一個(gè)報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)的報(bào)警燈。通過如下的十字路口交通燈狀態(tài)分析表、主流 程圖、十字路口交通燈時(shí)序圖一一展開，將十字路口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路逐漸脈絡(luò)清晰。 表 3-1 十字路口交通燈狀態(tài)分析表 十字路口交通燈狀態(tài)的分析： 十字路口交通燈如下圖 3-1 所示，將 12 個(gè)交通燈進(jìn)行編號(hào) 。 圖 3-1 十字路口交通燈狀態(tài)圖 這 12 個(gè)交通燈共有四個(gè)狀態(tài)： 狀態(tài) 1：南北紅燈（ 1、 7）亮，東西綠燈（ 6、 12）亮。 狀態(tài) 2：南北紅燈（ 1、 7）繼續(xù)亮，東西綠燈（ 6、 12）閃。 南北方向 交通燈 狀態(tài) 紅燈亮 25S 綠燈亮 25S 綠燈閃 3S 黃燈亮 2S 東西方向 交通燈狀態(tài) 綠燈亮 20S 綠燈閃 3S 黃燈亮 2S 紅燈亮 30S 交通燈狀態(tài) 十字路口交通燈狀態(tài)的分析： 十字路口交通燈如下圖 3-1 所示，將 12 個(gè)交通燈進(jìn)行編號(hào) 這 12 個(gè)交通燈共有四個(gè)狀態(tài)： 狀態(tài) 1：南北紅燈（ 1、 7）亮，東西綠燈（ 6、 12）亮。 狀態(tài) 2：南北紅燈（ 1、 7）繼續(xù)亮，東西綠燈（ 6、 12）閃。 狀態(tài) 3：南北紅燈（ 1、 7）繼續(xù)亮，東西黃燈（ 5、 11）亮。 狀態(tài) 4：東西紅燈（ 4、 10）亮，南北綠燈（ 3、 9）亮。 狀態(tài) 5：東西紅燈（ 4、 10）繼續(xù)亮，南北綠燈（ 3、 9）閃。 狀態(tài) 6：東西紅燈（ 1、 7）繼續(xù)亮，南北黃燈（ 2、 8）亮。 主程序流程圖：（如圖 3-2 所示） 9 11 3.3 硬件設(shè)計(jì) 3.3.1 PLC 的選型 從上面的分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn) 1個(gè)，開關(guān)量輸出點(diǎn) 7個(gè)，如果選用 CPU222 / PLC，也需要擴(kuò)展單元 PLC，參照西門子 S7-200 系列特性（見附錄），選用主機(jī)為 CPU224（ 14 輸入 /10繼電器輸出）。 其外形圖 3-4 如下： 輸入電路采用了雙 向光電耦合器， 24V DC 極性可任意選擇， 1M、 2M 為輸入端子的公共端。1L、 2L 為輸出公共端。 CPU224 另有 24V、 280mA 電源供 PLC 輸入點(diǎn)使用。 3.3.2 PLC 的地址分配 列出交通信號(hào)燈 PLC 的輸入 /輸出點(diǎn)分配表，見表 3-2。 定時(shí)器 T=PT S； 定時(shí)實(shí)際時(shí)間=設(shè)定值精度 1ms: T32,T96 10ms: T33T36, T97T100 100ms: T37T63, T101T255 表 3-2 交通信號(hào)燈 PLC 的輸入 /輸出 點(diǎn)分配表 輸入信號(hào) 定時(shí)元件 輸出信號(hào) 名稱 代號(hào) 輸入點(diǎn)編號(hào) T33:南北紅燈工作 25S 名稱 代號(hào) 輸出點(diǎn)編 號(hào) 工作按 鈕 SB1 I0.0 T97: 東西紅燈工作 30S 報(bào)警燈 L0 Q0.0 T98:東西綠燈工作 20S 南北紅燈 L1 Q0.1 T99:東西綠燈閃爍 3S 東西綠燈 L2 Q0.2 T100:東西黃燈工作 2S 東西黃燈 L3 Q0.3 T34:南北綠燈工作 25S 東西紅燈 L4 Q0.4 T35:南北綠燈閃爍 3S 南北綠燈 L5 Q0.5 T36:南北黃燈工作 2S 南北黃燈 L6 Q0.6 3.3.3 PLC 的接線形式 端口 I0.0 為接入系統(tǒng)開關(guān)的傳送信號(hào)，端口 Q0.0 接起報(bào)警作用的信號(hào)燈，端口 Q0.1 接南北紅燈，端口 Q0.2 接?xùn)|西綠燈，端口 Q0.3 接?xùn)|西黃燈，端口 Q0.4 接?xùn)|西黃燈，端口 Q0.5 接南北綠燈，端口 Q0.6 接南北黃燈 13 3.4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 3.4.1 系統(tǒng)的梯形圖 15 17 3.4.3 系統(tǒng)的指令表 3.4.3 系統(tǒng)程序分析 當(dāng)開關(guān) SB1 合上時(shí)， I0.0 觸點(diǎn)接通， T33 通電待 25 秒后動(dòng)作（南北紅燈熄滅）， T98 通電待 20秒后動(dòng)作（東西綠燈閃爍）， Q0.1 得電，南北紅燈亮；同時(shí) Q0.1 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， Q0.2 線圈得電，東西綠燈亮。 維持到 20 秒， T98 的動(dòng)合觸點(diǎn)接通， T99 通電待 3 秒后動(dòng)作（東西黃燈亮），與 T98 觸點(diǎn)串聯(lián)的 T32 動(dòng)合觸點(diǎn)每隔 0.5 秒導(dǎo)通 0.5 秒，從而使東西綠燈閃爍。 又過 3秒， T100 通電待 2 秒后動(dòng)作（東西黃燈滅）， T99 的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開， Q0.2 線圈失電，東西綠燈滅；此時(shí) T99 的 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， Q0.3 線圈得電，東西黃燈亮。 再過 2 秒后， T100 的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，Q0.3 線圈失電，東西黃燈滅。 此時(shí)自開關(guān)閉合南北紅燈亮起累計(jì)時(shí)間達(dá) 25 秒， T33 的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開， Q0.1 線圈失電，南北紅燈滅； T33 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， T97 通電待 30 秒后動(dòng)作（東西紅燈熄滅），T34 通電待 25 秒后動(dòng)作（南北綠燈閃爍）， Q0.4 線圈得電，東西紅燈亮， Q0.4 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， Q0.5線圈得電，南北綠燈亮。 又經(jīng)過 25 秒， T34 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， T35 通電待 3 秒后動(dòng)作（南北黃燈亮），與 T34 觸點(diǎn)串聯(lián)的 T32 的觸點(diǎn)每 隔 0.5 秒導(dǎo)通 0.5 秒，從而使南北綠燈閃爍。 閃爍 3 秒， T34 動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開， Q0.5 線圈失電，南北綠燈滅；此時(shí) T35 的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， Q0.6 線圈得電，南北黃燈亮。 維持 2 秒后， T36 動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開， Q0.6 線圈失電，南北黃燈滅。 自南北紅燈滅及東西紅燈亮累計(jì)時(shí)間達(dá) 30 秒鐘， T97 的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開， T33 動(dòng)斷觸點(diǎn)復(fù)位， Q0.2 線圈失電，即維持了 30 秒的東西紅燈滅。 T33 動(dòng)斷觸點(diǎn)復(fù)位斷開時(shí)， T97 定時(shí)器失電， T97 的動(dòng)斷觸點(diǎn)復(fù)位閉合，只要不斷開按鈕 SB1，系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)下去。 3.5 本章小結(jié) 本章介紹 S7-200 系列 PLC 交通燈控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì) ,關(guān)鍵是系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ,核心則是控制程序設(shè)計(jì)。重點(diǎn)要掌握 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和設(shè)計(jì)的一般流程 ,要有一個(gè)整體的概念。在滿足控制要求、環(huán)境要求和性價(jià)比等條件下，合理選擇 PLC 的機(jī)型和硬件配置，正確地進(jìn)行估算，合理選擇輸入 /輸出模塊，完成 PLC 的硬件與軟件的設(shè)計(jì)。 通過這次可編程控制器的課程設(shè)計(jì)，終于發(fā)現(xiàn)腦海里有了工程的思想。以前單方面的學(xué)習(xí)了電子硬件知識(shí)和軟件知識(shí)。有人說只懂硬件，那是一個(gè)技術(shù)員，只懂軟件的，那是程序員。系統(tǒng)結(jié)合，要軟硬兼施，才能具備一個(gè)工程師綜合素質(zhì) 。 19 第 4 章 系統(tǒng)檢測(cè)與調(diào)試 4.1 檢測(cè)與調(diào)試 大體思路流程如下： 1、硬件調(diào)試：硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測(cè)試儀器（萬用表、示波器等），檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。 靜態(tài)調(diào)試 靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種硬件檢測(cè)。 第一步：目測(cè)。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點(diǎn)。 第二步：用萬用表測(cè)試。先用萬用表復(fù)核目測(cè)中有疑問的連接點(diǎn)，再檢測(cè)各種電 源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。 第三步：加電檢測(cè)。給板加電，檢測(cè)所有的插座或是器件的電源端是否符合要求的值 第四步：是聯(lián)機(jī)檢查。因?yàn)橹挥杏每删幊炭刂破鏖_發(fā)系統(tǒng)才能完成對(duì)用戶系統(tǒng)的調(diào)試。 動(dòng)態(tài)調(diào)試 動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。 由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時(shí)，與該元件無關(guān)的 器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個(gè)局部的 電路上。當(dāng)各塊電路無故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，在對(duì)各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試。由分到合的調(diào)試既告完成。 由近及遠(yuǎn)是將信號(hào)流經(jīng)的各器件按照距離可編程控制器的邏輯距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn)的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時(shí)，仍采用去掉無關(guān)元件的方法，逐層調(diào)試下去，就會(huì)定位故障元件了。 2、軟件調(diào)試： 軟件調(diào)試是通過對(duì)擁護(hù)程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過程。程序后，編輯，查看程序是否有邏輯的錯(cuò)誤。如果出現(xiàn)故障，應(yīng)返回編程環(huán)境，檢查梯形圖的錯(cuò)誤并修改程序 再進(jìn)行調(diào)試，如此反復(fù)直到調(diào)試成功。 4.2 本章小結(jié) 系統(tǒng)的檢測(cè)與調(diào)試是一個(gè)很枯燥無味的過程，要求一步一腳印地嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致進(jìn)行，才能將想當(dāng)然而引致錯(cuò)誤的地方找出來并改正。 結(jié) 論 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ,我們以前學(xué)過，我想這個(gè)課題是很容易的。當(dāng)真正做起來的時(shí)候，還是覺得有點(diǎn)困難的，有些東西以前學(xué)了，但現(xiàn)在用起來可能又有點(diǎn)疑問。就如畫電氣原理圖吧，整體的構(gòu) 造腦海里都有一個(gè)整體的概念。而你要畫出來的話，你可能會(huì)遇到細(xì)節(jié)上的問題，比如說按鈕開關(guān)的方向是怎樣，以及怎么劃分區(qū)域等。遇到這些問題的時(shí)候都能讓你主動(dòng)去翻書，復(fù)習(xí)這些陌生的知識(shí)。我認(rèn)為這是一種最好的學(xué)習(xí)方法 通過實(shí)踐去檢驗(yàn)自己的知識(shí)。這個(gè)只有你自己投入進(jìn)去你才能發(fā)現(xiàn)自己知識(shí)點(diǎn)的欠缺。做為一名機(jī)電專業(yè)的學(xué)生對(duì)電器原理圖的了解更應(yīng)該有深刻的認(rèn)識(shí)，知道它的重要性。要能看的懂，給你一張電氣原理圖，你要能夠?qū)懗鎏菪螆D。 查找資料也是一件繁瑣的事情，雖說網(wǎng)上有資料但要找到一些真正有用的資料也不是一件容易的事，需要耐 心查找。 在程序設(shè)計(jì)過程中，我對(duì)以前的編程方法做了歸納，之前我習(xí)慣用功能流程寫程序，遇到難點(diǎn)的時(shí)候習(xí)慣翻書，對(duì)照例子提取點(diǎn)精華。現(xiàn)在能靈活運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、電氣原理圖設(shè)計(jì)法、順序控制設(shè)計(jì)法。特別多順序控制設(shè)計(jì)有了一定的了解。這里面最經(jīng)典我認(rèn)為是單序列的編程方法、選擇序列的編程方法和并行序列的編程方法這個(gè)三個(gè)是很值得研究的，也是一種格式。只要你能熟悉掌握，靈活應(yīng)用的話，那么編程對(duì)你來說將變的非常容易。一個(gè)流程圖無論多么復(fù)雜，都可以拆分上面的形式，然后就可以利用上面的方法編程了。當(dāng)然對(duì)于簡(jiǎn)單的流程也可以用順序設(shè) 計(jì)。這種方法也是一種固定的格式，只要按照它的格式就可以寫出正確的程序，它的優(yōu)點(diǎn)可以說易懂，條理清晰。但結(jié)構(gòu)多。對(duì)于活動(dòng)步多的設(shè)計(jì)我想用這個(gè)設(shè)計(jì)比較煩瑣。 更加體會(huì)到 PLC 的可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)， .通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。更加熟悉了西門子編程軟件使用方法與各種基本指令。 這次的課程設(shè)計(jì)使我把可編程控制器的理論知識(shí)用在實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐相結(jié)合，從中更懂得理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，實(shí)踐又能檢驗(yàn)理論的正確性，讓我受益非淺， 對(duì)我以后工作中遇到問題或者繼續(xù)學(xué)習(xí)將會(huì)產(chǎn)生巨大的幫助和影響。 21 致 謝 本論文從 3 月份開題以來，到目前為止已經(jīng)有快 3 個(gè)月的時(shí)間了，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，雖然都沒太多的經(jīng)驗(yàn)， 在 張 老師的指導(dǎo)下 ，同學(xué)鼓勵(lì)、幫助下，相互奮勉，最終圓滿的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。在整個(gè)過程當(dāng)中，有許多人給了我啟發(fā)和幫助，在畢業(yè)論文完成之際，我要在此表達(dá)對(duì)他們最誠(chéng)摯的感謝。首先，最需要感謝的人是我的指導(dǎo)老師 張 老師。老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題 到查閱資料，方案可行的確定和論文綱領(lǐng)細(xì)節(jié)的修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。每一次的批評(píng)和教育，使我受益非淺，值此論文完成之際 ,謹(jǐn)向李老師再一次向她致以衷心的謝意，感謝她為學(xué)生營(yíng)造