畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于可編程器件（PLC)的交通控制器的設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 論 文題 目: 基于可編程器件（plc)的交通控制器的設(shè)計(jì) 院系名稱：機(jī)電一體化 專業(yè)班級(jí)：08 大 專 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2011 年 2 月 20 日摘 要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，plc的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一，plc、機(jī)器人、cad/cam將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。由于plc具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資

2、源十分豐富，可對(duì)目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號(hào)燈進(jìn)行精確控制，特別對(duì)多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地將plc應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。同時(shí)，plc本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的plc應(yīng)用系統(tǒng)中，plc往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅plc方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。十分形象地顯示出了plc在交通燈系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。關(guān)鍵字：plc 交通燈 程序 設(shè)計(jì) traffic lights based on plc designabst

3、ractin recent years, with the rapid development of science and technology, plc application is continuously, while driving to the deepening traditional control test new month jether updates. it is simple in structure, programming, convenient and high reliability etc, has been widely used in industria

4、l process and position in the automatic control. according to statistics, programmable controller is applied in industrial automation devices most kind equipment. experts think, programmable controller will become the main means and industrial control equipment, one of the important basis of plc, ro

5、bots, cad/cam will become the industrial production of the three pillar. due to the use environment of plc has characteristics of strong adaptability, and its internal timer resources are very rich, but the current widely used progressive lights precise control, especially for the crossway control c

6、an be easily realized. so now increasingly applying plc traffic system.meanwhile, plc itself also has communication networking functions, same path on the coast as part of a lan unified dispatching management, can shorten the traffic waiting times, to realize scientific management. in real-time dete

7、ction and automatic control of plc application system, plc is often as a core component to use, only plc aspects knowledge is not enough, should according to specific hardware structure, and the view of the specific application object characteristics of software combines, perfected. very vividly sho

8、ws plc in traffic lights system of practical application.keyword plc traffic lights program report design目 錄 引 言 .41.plc的概述.5 1.1 plc的產(chǎn)生.51.2 plc的定義.51.3 plc的特點(diǎn).61.4 plc的系統(tǒng)構(gòu)成.71.5 plc控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的區(qū)別.81.6 plc的等效電路和工作原理.91.6.1 plc的等效電路.91.6.2 plc的周期工作方式.101.7 plc的應(yīng)用領(lǐng)域.101.8 plc的分類.111.9 plc的指令.131.10 p

9、lc的發(fā)展方向.152 交通燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).162.1 十字路口交通信號(hào)燈的控制要求.162.2 plc機(jī)型和容量的選擇步驟與原則.182.3 plc容量的選擇步驟與原則.202.4 本系統(tǒng)選擇的plc.212.5 可編程控制器i/o端口分配.212.6 plc的外部接線圖 .22 3. 交通燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).223.1 交通燈控制的工作原理. 22 3.2 梯形圖對(duì)應(yīng)的語表.23總 結(jié).30致 謝.31參考文獻(xiàn).32引 言十字路口交通燈的控制，有效地解決了復(fù)雜的交通路況問題，保障了行人與車輛的安全，節(jié)省了大量的警力資源，維護(hù)了正常的交通集序。實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈系統(tǒng)的控制的方法很多，可以

10、用標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件、單片機(jī)、可編程序控制器plc等方案來實(shí)現(xiàn)。其中用標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件來實(shí)現(xiàn)電路在很大程度上要受到邏輯器件如門電路等的影響，調(diào)試工作極為不易；單片機(jī)的開發(fā)周期長，對(duì)使用者的要求高 ，使用難。，可編程控制器plc的功能日益完善，加上小型化、價(jià)格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。同時(shí)，plc本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。在該設(shè)計(jì)中，還引入f940觸摸屏模擬十字路口紅綠燈閃亮及車輛通行，十分形象地顯示出了plc在交通燈系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。第一章 plc的概述1.1 plc的產(chǎn)生傳統(tǒng)的繼電器控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

11、單、易于掌握、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣。但是，這些控制裝置體積大、動(dòng)作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是接線復(fù)雜、排除故障非常困難而且要花費(fèi)大量的時(shí)間。如果工藝要求發(fā)生變化，控制柜內(nèi)的元件和接線也需要作相應(yīng)的變動(dòng)，改造的工期長、費(fèi)用高，通用性和靈活性較差。1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司（gm），為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷翻新，想尋找一種方法，以盡可能減少重新設(shè)計(jì)繼電器控制系統(tǒng)和接線、降低成本、縮短時(shí)間，而考慮把計(jì)算機(jī)的功能完善、通用靈活等優(yōu)點(diǎn)與繼電器控制的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、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，提出了研制plc的基本設(shè)想：1.編程簡(jiǎn)單方便，可在現(xiàn)

12、場(chǎng)修改程序；2.硬件維護(hù)方便，最好是插件式結(jié)構(gòu)；3.可靠性要高于繼電器控制裝置；4.體積小于繼電器控制裝置；5.可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)；6.成本上可與繼電器競(jìng)爭(zhēng)；7.輸入可以是交流115v；8.輸入為交流115v，2a以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥；9.擴(kuò)展時(shí)，原有系統(tǒng)只需做很小的改動(dòng)；10.用戶程序存儲(chǔ)器容量器容量至少可以擴(kuò)展到4k。根據(jù)以上設(shè)想和要求，1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（dec）研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器，并在通用汽車公司的汽車生產(chǎn)線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。從此，這一更新技術(shù)就以很快的速度發(fā)展起來，現(xiàn)代的plc已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（plc，機(jī)器人和cadca

13、m）之一。1.2 plc的定義plc即可編程控制器（programmable logic controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會(huì)（international electrical committee）頒布的plc標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)plc做了如下定義： plc英文全稱programmable logic controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸

14、出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程.plc是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有plc。 plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。1.3 plc的特點(diǎn)1編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)考慮到企業(yè)中一般電氣技術(shù)人員和技術(shù)工人的傳統(tǒng)讀圖習(xí)慣和應(yīng)用微機(jī)的實(shí)際水平，plc配備有

15、他們最容易接受和掌握的梯形圖語言。梯形圖語言的電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖非常接近。而且某些僅有開關(guān)量邏輯控制功能的plc只有十幾條指令。通過閱讀plc的使用手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員或技術(shù)工人只要幾天的時(shí)間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。2硬件配套齊全，用戶使用方便plc配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶不必自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件方面的設(shè)計(jì)工作只是確定plc的硬件配置和外部接線。plc的安裝接線也很方便。3通用性強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng) plc的生產(chǎn)具有系列化和模塊化特點(diǎn)，硬件配置相當(dāng)靈活，可以很方便地組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)。組成系統(tǒng)后，如果工藝變化，

16、可以通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)變化。4可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 絕大多數(shù)用戶都將可靠性作為選擇控制裝置的首要條件。plc采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。plc的平均無故障間隔時(shí)間高，如日本三菱公司的f1、f2系列plc的平均無故障間隔時(shí)間長達(dá)30萬小時(shí)，這是一般微機(jī)所不能比擬的。5系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少plc用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。plc的梯形圖程序很容易掌握，設(shè)計(jì)和調(diào)試梯形圖所花的時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖花的時(shí)間要少得多。6維修工作量小，維修方便p

17、lc的故障率很低，并且有完善的診斷和顯示功能。plc或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)plc上的指示燈或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因。用更換模塊的方法可以迅速地排除plc的故障。7體積小，能耗低 以f1意40m型plc為例，其外形尺寸為305ll0110mm，功耗小于25va。由于體積小，plc很容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想的控制設(shè)備。1.4 plc的系統(tǒng)構(gòu)成plc實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)相似，主要由主機(jī)、i/o擴(kuò)展機(jī)、外圍設(shè)備三部分組成。1主機(jī)主機(jī)由cpu（微處理器）、存儲(chǔ)器、輸入輸出單元、電源等部分組成。cpu是plc的核心，其

18、作用類似于人的大腦。它能夠識(shí)別用戶按特定格式輸入的指令，并按照指令完成預(yù)定的控制任務(wù)。另外，它還能識(shí)別用戶所輸入的指令序列的格式和語法錯(cuò)誤，還具有系統(tǒng)測(cè)試與診斷功能。plc的存儲(chǔ)器有兩種：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)正常工作所必須的程序，如系統(tǒng)診斷程序、鍵盤輸入處理程序、指令解釋程序、監(jiān)控程序等。這些程序與用戶無直接關(guān)系，已由廠家直接固化進(jìn)eprom中，不能由用戶直接存取、修改。用戶程序存儲(chǔ)器主要存放用戶程序（用戶利用plc的編程語言按不同控制要求所編制的控制程序或數(shù)據(jù)，這相當(dāng)于設(shè)計(jì)繼電器控制系統(tǒng)硬接線的控制電路圖），可通過編程器進(jìn)行修改。輸入輸出（io）單元

19、是plc與輸入控制信號(hào)和被控制設(shè)備連接起來的部件，輸入單元接收從開關(guān)、按鈕、繼電器觸點(diǎn)和傳感器等輸入的現(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成cpu能接收和處理的數(shù)字信號(hào)。輸出單元接收經(jīng)過cpu處理過的輸出數(shù)字信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換成被控制設(shè)備或顯示裝置所能接收的電壓或電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥和指示器件等。電源部件是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電的裝置，它向plc提供所需要的直流電源。電源組件具有很高的抗干擾能力，適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用，供電穩(wěn)定、安全可靠。電源組件內(nèi)還裝有備用鋰電池，以保證在斷電時(shí)保存必要的信息。plc還有各種接口，plc通過這些接口可與監(jiān)視器、打印機(jī)、其它的plc或計(jì)算機(jī)等相連。2i/o擴(kuò)展機(jī)每種

20、plc都有與主機(jī)相配的擴(kuò)展模塊，用來擴(kuò)展輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，以便根據(jù)控制要求靈活組合系統(tǒng)。plc擴(kuò)展模塊內(nèi)不設(shè)cpu，僅對(duì)i/o通道進(jìn)行擴(kuò)展，不能脫離主機(jī)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求。3外部設(shè)備外部設(shè)備包括編程器、盒式磁帶機(jī)、打印機(jī)、eprom寫入器、圖形監(jiān)控系統(tǒng)等。其中編程器是plc必不可少的重要外圍設(shè)備，由鍵盤、顯示器、工作方式選擇開關(guān)和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成，主要用于對(duì)用戶程序進(jìn)行輸入、檢查、調(diào)試和修改，并用來監(jiān)視plc的工作狀態(tài)。編程器有簡(jiǎn)易型和智能型兩類。簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，且需將梯形圖轉(zhuǎn)化為助記符后才能送入。智能型編程器又稱圖形編程器，它既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程，具有圖形顯示功能，

21、可直接輸入梯形圖和通過屏幕對(duì)話，但價(jià)格較貴?，F(xiàn)在也可在個(gè)人計(jì)算機(jī)上填加適當(dāng)?shù)挠布涌?，利用生產(chǎn)廠家提供的編程軟件包就可將計(jì)算機(jī)作為編程器使用，而且還可以在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)模擬調(diào)試。plc與打印機(jī)相連可將過程信息，系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印。當(dāng)與監(jiān)視器相連時(shí)可將控制過程圖象顯示出來。當(dāng)plc與plc相連時(shí)，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模控制。當(dāng)plc與計(jì)算機(jī)相連時(shí)，可組成多級(jí)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合的綜合系統(tǒng)。1.5 plc控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的區(qū)別1.在控制方法上電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想

22、再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大限制。而plc采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲(chǔ)器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且plc所謂“軟繼電器”實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點(diǎn)數(shù)量是無限的，plc系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性好。2.在工作方式上在繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時(shí)，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時(shí)吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。而plc的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所

23、以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動(dòng)作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。3.在控制速度上繼電器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問題。而plc通過程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制的，速度快， 程序指令執(zhí)行時(shí)間在微秒級(jí)，且不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)問題。4.在定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上電器控制系統(tǒng)采用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作進(jìn)行時(shí)間控制，時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時(shí)精度不高。而plc采用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時(shí)值，修改方便，不受環(huán)

24、境的影響，且plc具有計(jì)數(shù)功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計(jì)數(shù)功能。5.在可靠性和可維護(hù)性上由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，其存在機(jī)械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護(hù)性較差。而plc大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，其壽命長、可靠性高，plc還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時(shí)顯示給操作人員，并能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便。1.6 plc的等效電路和工作原理1.6.1 plc的等效電路plc的工作酷似一個(gè)繼電器系統(tǒng)，其等效電路可分為三部分：輸入部分、內(nèi)部控制電路和輸出部分。輸入部分這部分的作用是收集被控設(shè)備的信息或操作命令

25、。輸入端子外接行程開關(guān)、按鈕等的觸頭，內(nèi)連輸入繼電器線圈。輸入繼電器由外部信號(hào)通過輸入端子驅(qū)動(dòng)，可提供無限多對(duì)常開、常閉的軟觸點(diǎn)供內(nèi)部使用。內(nèi)部控制電路由用戶根據(jù)控制要求編制的程序所組成，其作用是按用戶程序的控制要求對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，判斷哪些信號(hào)需要輸出，并將得到的結(jié)果輸出給負(fù)載。 plc內(nèi)部有許多類型的器件，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等，它們都有許多對(duì)用軟件實(shí)現(xiàn)的常開、常閉觸點(diǎn)。編寫的梯形圖是將這些軟器件進(jìn)行內(nèi)部接線，完成被控設(shè)備的控制要求。輸出部分這部分的作用是驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，所以輸出端子是plc向外部負(fù)載輸出信號(hào)的端子，其內(nèi)連輸出繼電器的一對(duì)常開觸點(diǎn)。輸出繼電器除提供一對(duì)常開觸點(diǎn)驅(qū)

26、動(dòng)負(fù)載以外，還可以提供無數(shù)對(duì)常開、常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部使用。1.6.2 plc的周期工作方式plc是通過一種周期工作方式來完成控制的，每個(gè)周期包括輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。輸入采樣階段plc以掃描方式按順序?qū)⑺休斎攵说臓顟B(tài)讀入到輸入映像寄存器中存儲(chǔ)，這一過程稱為采樣。在本工作周期內(nèi)采樣結(jié)果不會(huì)改變，而且將在plc執(zhí)行程序時(shí)被使用程序執(zhí)行階段plc按順序?qū)Τ绦蜻M(jìn)行掃描，即從上到下、從左到右地掃描每條指令，并分別從輸入映像寄存器和元件映像寄存器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、處理，再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入元件映像寄存器中保存。但這個(gè)結(jié)果在全部程序未執(zhí)行完畢之前不會(huì)送到輸出端口上。輸出刷新階段在所有

27、用戶程序執(zhí)行完畢后，plc將元件映像寄存器中的內(nèi)容送入輸出鎖存器中，通過一定的方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。plc重復(fù)執(zhí)行輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段，每重復(fù)一次的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。plc的一個(gè)掃描周期一般為40100ms之間。1.7 plc的應(yīng)用領(lǐng)域目前，在國內(nèi)外plc已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著plc性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類型看，plc的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個(gè)方面：1.開關(guān)量邏輯控制利用plc最基本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生

28、產(chǎn)自動(dòng)線控制等，例如：機(jī)床、注塑機(jī)、印刷機(jī)械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是plc最基本的應(yīng)用，也是plc最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 2.運(yùn)動(dòng)控制大多數(shù)plc都有拖動(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。這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備，如對(duì)各種機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。3.過程控制大、中型plc都具有多路模擬量i/o模塊和pid控制功能，有的小型plc也具有模擬量輸入輸出。所以plc可實(shí)現(xiàn)模擬量控制，而且具有pid控制功能的plc可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應(yīng)堆、水處理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。 4.數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的plc都具有數(shù)學(xué)

29、運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時(shí)可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（cnc）設(shè)備，進(jìn)行處理。 5.通信聯(lián)網(wǎng)plc的通信包括plc與plc、plc與上位計(jì)算機(jī)、plc與其它智能設(shè)備之間的通信，plc系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動(dòng)化（fa）系統(tǒng)發(fā)展的需要。1.8 plc的分類1.8.1 按io點(diǎn)數(shù)分類按io總點(diǎn)數(shù)可分為小型、中型和大型三類。小型plc的io點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以下，其中小于64點(diǎn)為超小型或微型plc。中

30、型plc的io點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)到2048點(diǎn)以下。大型plc的io點(diǎn)數(shù)為2048點(diǎn)以上，其中io點(diǎn)數(shù)超過8192點(diǎn)為超大型plc。1.8.2 按結(jié)構(gòu)形式分類 根據(jù)plc的結(jié)構(gòu)形式，可將plc分為整體式和模塊式兩類。（1）整體式plc 整體式plc是將電源、cpu、i/o接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型plc一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式plc由不同i/o點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成。基本單元內(nèi)有cpu、i/o接口、與i/o擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或eprom寫入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有i/o和電源等，沒有cpu?；締卧蛿U(kuò)展單

31、元之間一般用扁平電纜連接。整體式plc一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。 （2）模塊式plc 模塊式plc是將plc各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如cpu模塊、i/o模塊、電源模塊（有的含在cpu模塊中）以及各種功能模塊。模塊式plc由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式plc的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型plc一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。 還有一些plc將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式plc。疊裝式plc其cpu、電源、i/o接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它

32、們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。1.8.3 按功能分類根據(jù)plc所具有的功能不同，可將plc分為低檔、中檔、高檔三類。（1）低檔plc 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。（2）中檔plc 除具有低檔plc的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程i/o、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、pid控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。（3）高檔pl

33、c 除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔plc機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。1.9 plc的指令plc有多少條指令，各條指令又具有什么功能，是了解與使用plc的重要方面。不懂plc指令，就不懂得怎么編程，也就沒有程序，plc就不會(huì)工作。 plc的指令越來越多，越來越豐富。功能很強(qiáng)的指令，綜合多種作用的指令日見增多。但plc的指令繁多，但主要的有這么幾種類型： 基本邏輯指令，用于處理邏輯關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)邏輯控制。這類指令不管什么樣的plc都總是有的。

34、 數(shù)據(jù)處理指令，用于處理數(shù)據(jù)，如譯碼，編碼，傳送、移位等等。 數(shù)據(jù)運(yùn)算指令，用于進(jìn)數(shù)據(jù)的運(yùn)算，如十、一、x、/等，可進(jìn)行整形數(shù)計(jì)算，有的還可浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算；也可進(jìn)行邏輯量運(yùn)算，等等。 流程控制指令，用以控制程序運(yùn)行流程。plc的用戶程序一般是從零地址的指令開始執(zhí)行，按順序推進(jìn)。但遇到流程控制指令也可作相應(yīng)改變。流程控制指令也較多，運(yùn)用得好，可使程序簡(jiǎn)練，并便于調(diào)試與閱讀。 狀態(tài)監(jiān)控指令，用以監(jiān)視及記錄plc及其控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對(duì)提高plc控制系統(tǒng)的工作可靠性大有幫助。 當(dāng)然，并不是所有的plc都有上述那么多類的指令，也不是有的plc僅有上述幾類指令。以上只是指出幾個(gè)例子，說明要從哪幾個(gè)方面了解

35、plc指令，從中也可大致看出指令的多少及功能將怎樣影響plc的性能。 除了指令，為進(jìn)行通訊，plc還有相應(yīng)的協(xié)議與通訊指令或命令，這些也反映了plc的性能。 為了便于編制plc程序，多數(shù)plc廠家都開發(fā)有關(guān)計(jì)算機(jī)支持軟件。 從本質(zhì)上講，plc所能識(shí)別的只是機(jī)器語言。它之所以能使用一些助記符語言、梯形圖語言、流程圖語言，以至高級(jí)語言，全靠為使用這些語言而開發(fā)的種種軟件。 助記符語言是最基本也是最簡(jiǎn)單的plc語言。它類似計(jì)算機(jī)的匯編語言，plc的指令系統(tǒng)就是用這種語言表達(dá)的。這種語言僅使用文字符號(hào)，所使用的編程工具簡(jiǎn)單，用簡(jiǎn)易編程器即可。所以，多數(shù)plc都配備有這種語言。 梯形圖語言是圖形語言，它

36、用類似于繼電器電路圖的符號(hào)表達(dá)plc實(shí)現(xiàn)控制的邏輯關(guān)系。這種語言與符號(hào)語言有對(duì)應(yīng)關(guān)系，很容易互相轉(zhuǎn)換，并便于電氣工程師了解與熟悉，故用得很普遍，幾乎所有的plc都開發(fā)有這種語言。由于它是用圖形表達(dá)，小的編程器不好使用它，得有較大的液晶畫面的編程器，才能使用它。多數(shù)是在計(jì)算機(jī)對(duì)plc編程時(shí)，才使用這種語言。 流程圖語言，它也是圖形語言，不過所用的符號(hào)不與電氣元件符號(hào)相似，而與計(jì)算機(jī)用的流程圖符號(hào)相似，便干計(jì)算機(jī)工作人員了解與熟悉。流程圖語言與符號(hào)語言也有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，只是它對(duì)應(yīng)的符號(hào)語言與梯形圖的對(duì)應(yīng)不一樣。熟悉計(jì)算機(jī)而又未從事過一般電氣工作的人員，樂于用這種語言對(duì)plc編程。日本omron公司

37、開發(fā)的f系列機(jī)就是使用這種語言。 梯形圖與流程圖混合語言。這種語言，梯形圖與流程圖兩者兼用，可使plc程序結(jié)構(gòu)化。它用流程圖把plc程序劃分成若干結(jié)構(gòu)塊，并規(guī)范塊間的邏輯聯(lián)系。用梯形圖再確定塊中的種種量間的邏輯關(guān)系。這種混合語言有不同的實(shí)現(xiàn)方法，而且多用于大型的plc的編程 高級(jí)語言，plc編程也可以使用高級(jí)語言，如basic、c語言等?？梢栽赿os，也可在windows平臺(tái)上運(yùn)行。關(guān)鍵在于要把用高級(jí)語言編寫的程序轉(zhuǎn)換成助記符語言，或直接轉(zhuǎn)換成plc所能識(shí)別的機(jī)器語言。從根本上講，只要能實(shí)現(xiàn)這個(gè)轉(zhuǎn)換的，什么高級(jí)語言都可以。而編寫這個(gè)轉(zhuǎn)換的軟件工作量很大，當(dāng)然應(yīng)由有關(guān)廠家開發(fā)與提供。當(dāng)前不少pl

38、c廠家已有提供。如gefanac的plc就提供有可用c語言編程的軟件。 支持軟件不僅編制plc程序需要，監(jiān)控plc運(yùn)行，特別是監(jiān)視plc所控制的系統(tǒng)的工作狀況也需要。所以，多數(shù)支持編程的軟件，也具有監(jiān)視plc工作的功能。 此外，也有專用于監(jiān)控plc工作的軟件，它多與plc的監(jiān)視終端連用。 有的plc廠家或第三方廠家還開發(fā)了使用plc的組態(tài)軟件，用以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)plc控制系統(tǒng)監(jiān)控，以及與plc交換數(shù)據(jù)。plc的用戶也可基于dos或windows平臺(tái)開發(fā)用于plc控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，以提高plc系統(tǒng)自動(dòng)化及智能化水平。這方面的軟件已日益受到重視。 總之，為了用好plc，plc的支持軟件越來越豐富，

39、性能也越來越好，其界面也越來越友好，也因此，它的情況如何，已成為評(píng)判plc性能的指標(biāo)之一。1.10 plc的發(fā)展方向可編程控制器現(xiàn)在已經(jīng)成為了一個(gè)不可代替的控制系統(tǒng)，它們可以與其它系統(tǒng)通訊，提供產(chǎn)品報(bào)表，生產(chǎn)調(diào)度，診斷自身和設(shè)備的故障，這些技術(shù)上的改進(jìn)，讓plc成為今天的各行各業(yè)的高質(zhì)量和產(chǎn)量的重要的貢獻(xiàn)者。以下是plc的發(fā)展方向： 1向更高處理速度、更大存儲(chǔ)容量方向發(fā)展為了提高plc的處理能力，要求plc具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。在plc中，用戶程序的存儲(chǔ)容量有的是用編程的步數(shù)來表示，每編一條語句為一步；有的是以字為單位來計(jì)算，16位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字節(jié)，每1024個(gè)字節(jié)為1kb；有

40、的是以編程的地址來表示，每編一條語句為一地址。目前大型plc的存儲(chǔ)容量是幾百kb，最高可達(dá)幾mb。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤。目前大中型plc的掃描速度可達(dá)02mskb左右。如歐姆龍公司的c1000h為04mskb，三菱公司的a3n為02mskb。2產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展plc主要有超大型和超小型兩個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。超小型plc向體積更小、速度更快、功能更強(qiáng)、價(jià)格更低方向發(fā)展，以真正完全取代最小的繼電器系統(tǒng)。超大型plc向大容量、高速度、多功能方向發(fā)展，能與計(jì)算機(jī)組成分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠生產(chǎn)全過程的集中管理。3plc編程語言更加豐富，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)

41、化在plc系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí)，plc的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高，除了大多數(shù)plc使用的梯形圖語言外，還有些plc采用basic、c語言等高級(jí)語言編程。美國生產(chǎn)的plc在基本控制方面編程語言已標(biāo)準(zhǔn)化，均采用梯形圖編程，日本、英國也進(jìn)入了標(biāo)準(zhǔn)化階段，法國還采用專用編程語言grafcet，德國采用din40719標(biāo)準(zhǔn)編程語言。4不斷開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)和通信能力為了滿足各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，近年來不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程io模塊、通信和人機(jī)接口模塊等，擴(kuò)大了plc應(yīng)用范圍。目前加強(qiáng)plc聯(lián)網(wǎng)與通信的能力，是plc技術(shù)進(jìn)步的潮流。plc的聯(lián)網(wǎng)和通

42、信可分為兩類：一類是plc之間聯(lián)網(wǎng)通信，各plc制造廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段；另一類是plc與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通信，一般plc都有通信模塊用于與計(jì)算機(jī)通信。plc的未來發(fā)展除了產(chǎn)品本身的發(fā)展，更大程度上取決于用戶和市場(chǎng)的發(fā)展，任何產(chǎn)品存在的根本在于用戶和市場(chǎng)的需求。plc以它的高可靠性和易操作性，主導(dǎo)了工控行業(yè)數(shù)十年，我相信它將繼續(xù)存在且壯大下去。第二章 交通燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 十字路口交通信號(hào)燈的控制要求 隨著城市和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通信號(hào)燈發(fā)揮的作用越來越大，正因?yàn)橛辛私煌ㄐ盘?hào)燈，才使車流、人流有了規(guī)范，同時(shí)，減少了交通事故發(fā)生的概率。然而，交通信號(hào)燈不合理使用或設(shè)置，也會(huì)影響交通的順

43、暢。交通信號(hào)燈由紅燈、綠燈、黃燈組成。紅燈表示禁止通行，綠燈表示準(zhǔn)許通行，黃燈表示警示。交通信號(hào)燈分為機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈、非機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈、人行橫道信號(hào)燈、車道信號(hào)燈、方向指示信號(hào)燈、閃光警告信號(hào)燈、道路與鐵路平面交叉道口信號(hào)燈。交通信號(hào)燈用于道路平面交叉路口，通過對(duì)車輛、行人發(fā)出行進(jìn)或停止的指令，使各同時(shí)到達(dá)的人、車交通流盡可能減少相互干擾，從而提高路口的通行能力，保障路口暢通和安全。圖2.1所示是十字路口交通燈示意圖。在十字路口的東、西、南、北各個(gè)方向裝紅、綠、黃燈各一套。圖2.1 十字路口交通信號(hào)燈示意圖為了便于理解，首先編制正常時(shí)序控制程序，在此基礎(chǔ)上再增加急車強(qiáng)通控制程序。交通信號(hào)燈正常時(shí)的

44、時(shí)序圖如圖2.1所示。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)接通時(shí)，首先是南、北紅燈亮并維持25s，在南、北紅燈亮的同時(shí)，東、西綠燈也亮，但只維持20s。到20s時(shí)，東、西綠燈閃亮3s后熄滅，東、西黃燈再亮2s，然后東、西黃燈熄滅，東、西紅燈亮，同時(shí)南、北紅燈熄滅，南、北綠燈亮。東、西紅燈亮并維持30s。南、北綠燈亮并維持25s，到25s時(shí)，南、北綠燈閃亮3s后熄滅，南、北黃燈再亮2s。到2s時(shí)，南、北黃燈熄滅，南、北紅燈亮，同時(shí)東、西紅燈熄滅，東、西綠燈亮，開始第二周期的動(dòng)作，以后周而復(fù)始地循環(huán)。綠燈或紅燈閃亮的周期為1s（即亮0.5s，熄0.5s）。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，所有信號(hào)燈熄滅。圖 2.2 十字路口交通燈正常時(shí)序

45、控制時(shí)序圖當(dāng)發(fā)生急車要求強(qiáng)行通過時(shí)，急車強(qiáng)通控制時(shí)序圖如圖2.3所示。 圖2.3 急車強(qiáng)通控制時(shí)序圖急車強(qiáng)通信號(hào)受急車強(qiáng)通開關(guān)的控制。有急車來時(shí)，將該方向急車強(qiáng)通開關(guān)接通，無論原來信號(hào)燈的狀態(tài)如何，一律強(qiáng)制讓急車方向的綠燈亮，使急車放行，直至急車通過為止。急車一過，將急車強(qiáng)通開關(guān)斷開，信號(hào)燈的狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為急車放行方向上的綠燈閃3次，隨后按正常時(shí)序控制。急車強(qiáng)通信號(hào)只能響應(yīng)一路方向的急車，若兩個(gè)方向先后來急車，則響應(yīng)先來的一方，隨后再響應(yīng)另一方。2.2 plc機(jī)型的選擇步驟與原則隨著plc技術(shù)的發(fā)展，plc產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號(hào)的plc，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等

46、也各有不同，適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選用plc，對(duì)于提高plc控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。plc的選擇主要應(yīng)從plc的機(jī)型、容量、i/o模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。 plc機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)： 1、合理的結(jié)構(gòu)型式 plc主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。 整體式plc的每一個(gè)io點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式plc的功能擴(kuò)展靈活方便在io點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、io模塊的種類等方面選

47、擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 2、安裝方式的選擇 plc系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程io式以及多臺(tái)plc聯(lián)網(wǎng)的分布式。 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程io硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程io式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程io可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程io電源；多臺(tái)plc聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型plc，但必須要附加通訊模塊。 3、相應(yīng)的功能要求 一般小型(低檔)plc具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。 對(duì)于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能

48、帶ad和da轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔plc。 對(duì)于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)pid運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔plc。但是中、高檔plc價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。 4、響應(yīng)速度要求 plc是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次plc的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用plc，或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮plc的響應(yīng)速度，可選用具有高速io處理功能的plc，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的plc等。 5、系統(tǒng)可靠性的要求 對(duì)于一般系統(tǒng)plc的可靠性

49、均能滿足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。 6、機(jī)型盡量統(tǒng)一 主要考慮到以下三方面問題： 1)機(jī)型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。 2)機(jī)型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。 3)機(jī)型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。2.3 plc容量的選擇步驟與原則 plc的容量包括io點(diǎn)數(shù)和用戶存儲(chǔ)容量兩個(gè)方面。 1、io點(diǎn)數(shù)的選擇 plc平均的io點(diǎn)的價(jià)格還比較高，因此應(yīng)該合理選用plc的io點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的io點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。

50、通常io點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上10%15%的裕量來確定。 2、存儲(chǔ)容量的選擇 用戶程序所需的存儲(chǔ)容量大小不僅與plc系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時(shí)，其程序量可能相差25%之多，所以對(duì)于初學(xué)者應(yīng)該在存儲(chǔ)容量估算時(shí)多留裕量。 plc的io點(diǎn)數(shù)的多少，在很大程序上反映了plc系統(tǒng)的功能要求，因此可在io點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲(chǔ)容量后，再加20%30%的裕量。 存儲(chǔ)容量(字節(jié))開關(guān)量io點(diǎn)數(shù)10模擬量io通道數(shù)1003、對(duì) i/o 響應(yīng)時(shí)間的選擇 plc 的 i/o 響應(yīng)時(shí)間包括輸入電

51、路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時(shí)間延遲（一般在 2 3 個(gè)掃描周期）等。對(duì)開關(guān)量控制的系統(tǒng)， plc 和 i/o 響應(yīng)時(shí)間一般都能滿足實(shí)際工程的要求，可不必考慮 i/o 響應(yīng)問題。但對(duì)模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個(gè)問題。 4、根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型 不同的負(fù)載對(duì) plc 的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負(fù)載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 plc 有許多優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價(jià)格相對(duì)較便宜，承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，其負(fù)載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級(jí)范圍大等。所以動(dòng)作不頻繁的交、直流負(fù)載可以

52、選擇繼電器輸出型的 plc 。 5、對(duì)在線和離線編程的選擇 離線編程示指主機(jī)和編程器共用一個(gè) cpu ，通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇 plc 的編程、監(jiān)控和運(yùn)行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時(shí)，cpu 只為編程器服務(wù)，而不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機(jī)和編程器各有一個(gè) cpu ，主機(jī)的 cpu 完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制，在每一個(gè)掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機(jī)，在下一個(gè)掃描周期主機(jī)將按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)輔助編程既能實(shí)現(xiàn)離線編程，也能實(shí)現(xiàn)在線編程。在線編程需購置計(jì)算機(jī)，并配置編程軟件。采用哪種編程方法應(yīng)根據(jù)需要決定。2.4 本系統(tǒng)選擇的plc 本次交通

53、燈設(shè)計(jì)采用的是來自omron的cpm1a-30cdr-a可編程控制器。產(chǎn)品規(guī)格：cpm1a cpu單元在編程環(huán)境等方面，它不僅具備了以往的小型plc所具有的功能，盡可能使安裝空間最小化，并實(shí)現(xiàn)了具有10點(diǎn)至100點(diǎn)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的彈性構(gòu)成。而且還可連接可編程控制終端，創(chuàng)造了尚無前例的靈活運(yùn)用。它不僅可以替代繼電器控制柜，就是作為小型控制器或在傳感器應(yīng)用中，亦能適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不同的需求，ac電源輸入，繼電器輸出，能加擴(kuò)展單元。2.5 可編程控制器i/o端口分配根據(jù)對(duì)交通指揮信號(hào)燈系統(tǒng)控制要求分析，系統(tǒng)采用自動(dòng)控制方式，輸入有系統(tǒng)開啟、停止按鈕信號(hào)和強(qiáng)通車按鈕信號(hào)；輸出有東西方向、南北方向各兩組指示信號(hào)。由于每一個(gè)方向的兩組指示燈中，同種顏色的指示燈同時(shí)工作，為了節(jié)省輸出點(diǎn)數(shù)，