plc課程設(shè)計(jì)PLC的交通燈控制系統(tǒng)

1、焦作大學(xué) plc的交通燈控制系統(tǒng)plc課程設(shè)計(jì)系別：機(jī)電工程學(xué)院班級(jí)：應(yīng)用電子三班學(xué)號(hào)：090102317姓名： 輔導(dǎo)教師：11 2011年5月15日目    錄摘要.3第一章 緒論.4第二章 plc的基礎(chǔ)知識(shí).5 2.1 plc概述.5 2.2 plc的產(chǎn)生.6 2.3 plc的定義.6 2.4 plc的工作原.7 2.5 plc的結(jié)構(gòu).8 2.6 plc的基本性能指標(biāo).12第三章 plc網(wǎng)絡(luò)與可編程控制器.14 3.1可編程控制器通信與網(wǎng)絡(luò)概述.143.2可編程控制器控制網(wǎng)絡(luò)與可編程控制器通信網(wǎng)絡(luò)的.15第四章 可編程控制器程序設(shè)計(jì).16 4.1 交通燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2、.174.2交通燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).18第五章 總結(jié).196.1 程序調(diào)試.196.2 難點(diǎn)分析.206.3 收獲與體會(huì).20iii焦作大學(xué) plc的交通燈控制系統(tǒng)摘要近年來(lái)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。它是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功能強(qiáng)、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過(guò)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(zhuān)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

3、、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(lái)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(chē)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(lái)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：pl

4、c 交通燈 程序 報(bào)告 設(shè)計(jì)第一章 緒論當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車(chē)輛最常見(jiàn)和最有效的手段。但這一技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)了。1858年，在英國(guó)倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車(chē)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”。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(chē)輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來(lái)啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)

5、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(jué)到有人要過(guò)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(chē)放行，以免發(fā)生交通事故。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的消費(fèi)水平不斷的提高，私人車(chē)輛不斷的增加。所以采用有效的方法控制交通燈是勢(shì)在必行的。plc 的智能控制原則是控制系統(tǒng)的核心，采用plc把東西方向或南北方向的車(chē)輛按數(shù)量規(guī)模進(jìn)行分檔，相應(yīng)給定的東西方向與南北方向的綠燈時(shí)長(zhǎng)也按一定的規(guī)律分檔. 這樣就可以實(shí)現(xiàn)按車(chē)流量規(guī)模給定綠燈時(shí)長(zhǎng)，達(dá)到最大限度的有車(chē)放行，減少十字路口的車(chē)輛滯流，緩解交通擁擠、實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，從而提高了交通控制系統(tǒng)的效率. 交通信號(hào)燈的出現(xiàn)

6、，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。為了實(shí)現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進(jìn)性、科學(xué)化。用可編程控制器實(shí)現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)方法，實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。第二章 plc的基礎(chǔ)知識(shí)2.1 plc的概述 可編程控制器（plc）是以微處理器為核心，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的一種專(zhuān)門(mén)為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制裝置，涉及到很多自動(dòng)控制、電器方面的知識(shí)。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得極其廣泛的應(yīng)用。目前，可編程控制器成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用

7、最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化三大支柱（可編程控制器、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）的首位。其應(yīng)用的深度和廣度成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化程度高低的標(biāo)志。2.2 plc的產(chǎn)生 早期工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的電器自動(dòng)控制系統(tǒng)是繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)繼電器控制系統(tǒng)，隨著20世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日趨縮短，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)難以滿足現(xiàn)代社會(huì)小批量、多品種、低成本、高質(zhì)量生產(chǎn)方式的生產(chǎn)控制要求，為了改變這一現(xiàn)狀，美國(guó)通用汽車(chē)公司在1969年公開(kāi)招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即： 1、編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程

8、序；2、維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；3、可靠性高于繼電器控制裝置；4、體積小于繼電器控制裝置；5、數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；6、成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)；7、輸入可以是交流115v；8、輸出為交流115v，2a以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等；9、在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更；10、用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4kb。 2.3 plc的定義可編程控制器(programmable controller)是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器(programmable logic controller)，簡(jiǎn)稱(chēng)plc，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，

9、這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱(chēng)作可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)pc。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(personal computer)的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)plcplc 問(wèn)世以來(lái)，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)nema（national electrical manufactory association） 經(jīng)過(guò)四年的調(diào)查工作，于1984 年首先將其正式命名為pc（programmable controller），并給pc 作了如下定義“pc 是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲(chǔ)存指令。用來(lái)執(zhí)行諸如邏輯，順序，

10、計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過(guò)數(shù)字或類(lèi)似的輸入/輸出模塊，以控制各種機(jī)械或工作程序。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行pc 之功能著，亦被視為pc，但不包括鼓式或類(lèi)似的機(jī)械式順序控制器?！币院髧?guó)際電工委員會(huì)（iec）又先后頒布了plc 標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿，并在1987 年2 月通過(guò)了對(duì)它的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)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(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系 統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)

11、整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！笨傊?，可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。2.4 plc的工作原理當(dāng)plc投入運(yùn)行后，其工作過(guò)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(chēng)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。 (一) 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

12、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，才能保證任何情況下，該輸入均能被讀入。 (二) 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

13、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。 (三) 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)。這時(shí)，才是plc的真正輸出。2.5 plc的結(jié)構(gòu)plc實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)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)相同： a. 中央處理單元(cpu) 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(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)p

14、lc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(guò)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。 b、存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶程序存儲(chǔ)器。 c、電源 plc的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此plc的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交

15、流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將plc直接連接到交流電網(wǎng)上去2.5.1 中央處理單元(cpu)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(yǔ)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(guò)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)

16、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。為了進(jìn)一步提高plc 的可靠性近年來(lái)對(duì)大型plc 還采用雙cpu 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或采用三cpu 的表決式系統(tǒng)，這樣即使某個(gè)cpu 出現(xiàn)故障整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。cpu是plc的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套plc至少有一個(gè)cpu，它按plc的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和plc內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。

17、cpu主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，cpu單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是plc不可缺少的組成單元。 2.5.2 存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器； 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶程序存儲(chǔ)器。plc 常用的存儲(chǔ)器類(lèi)型 （1） ram (random assess memory)，這是一種讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器) ，其存取速度最快，由鋰電池支持。（2） eprom (erasable programmable read only memory)，這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器，在斷電情況下存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容

18、保持不變。（3） eeprom(electrical erasable programmable read only memory)，這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器，使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。2.5.3 電源plc 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的可靠得電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此plc 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視，一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)可以不采取其它措施，而將plc 直接連接到交流電網(wǎng)上去。2.5.4 i/o模塊plc與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（i/o）完成的。i/o模塊集成了plc的i/o電路，其輸入暫

19、存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入plc系統(tǒng)，輸出模塊相反。i/o分為開(kāi)關(guān)量輸入（di），開(kāi)關(guān)量輸出（do），模擬量輸入（ai），模擬量輸出（ao）等模塊。2.5.5 plc系統(tǒng)的其它設(shè)備編程設(shè)備：編程器是plc開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控plc及plc所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。小編程器plc一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。 其存2.6 plc的基本性能指標(biāo)1 plc 的主要特點(diǎn)（1）高可靠性1）所有的i/o 接口電路

20、均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與plc 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。2）各輸入端均采用r-c濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為1020ms。3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。4）采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，cpu立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。7）大型plc 還可以采用由雙cpu 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三cpu 構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。（2）采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要除了單元式的小型plc 以外絕大多數(shù)plc 均采用模塊化結(jié)構(gòu)plc 的各個(gè)部件包括cpu 電源i/o 等均采用模塊化設(shè)計(jì)由

21、機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合（3）編程簡(jiǎn)單易學(xué)plc的編程大多采用類(lèi)似于繼電器控制線路的梯形圖形式對(duì)使用者來(lái)說(shuō)不需要具備計(jì)算機(jī)的專(zhuān)門(mén)知識(shí)因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握（4）安裝簡(jiǎn)單維修方便plc不需要專(zhuān)門(mén)的機(jī)房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與plc 相應(yīng)的i/o 端相連接即可投入運(yùn)行各種模塊上均有運(yùn)行故障指示裝置便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障由于采用模塊化結(jié)構(gòu)因此一旦某模塊發(fā)生故障用戶可以通過(guò)更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行 一、工作速度 工作速度是指plc的cpu執(zhí)行指令的速度及對(duì)急需處理的輸入信號(hào)的響應(yīng)速度。工作速度是

22、plc工作的基礎(chǔ)。速度高了，才可能通過(guò)運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)控制，才可能不斷擴(kuò)大控制規(guī)模，才可能發(fā)揮plc的多種多樣的作用。  二、控制規(guī)模 控制規(guī)模代表plc控制能力，看其能對(duì)多少輸入、輸出點(diǎn)及對(duì)多少路模擬進(jìn)行控制。 控制規(guī)模與速度有關(guān)。因?yàn)橐?guī)模大了，用戶程序也長(zhǎng)，執(zhí)行指令的速度不快，勢(shì)必延長(zhǎng)plc循環(huán)的時(shí)間，也必然會(huì)延長(zhǎng)plc對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)。為了避免這個(gè)情況，plc的工作速度就要快。所以，大型plc的工作速度總是比小的要快。 控制規(guī)模還與內(nèi)存區(qū)的大小有關(guān)。規(guī)模大，用戶程序長(zhǎng)，要求有更大的用戶存儲(chǔ)區(qū)。同時(shí)點(diǎn)數(shù)多，系統(tǒng)的存儲(chǔ)器輸入、輸出的信號(hào)區(qū)（輸入輸出繼電器區(qū)或稱(chēng)輸入、輸出映射區(qū)）也大。這

23、個(gè)區(qū)大，相應(yīng)地內(nèi)部器件（解釋見(jiàn)后）也要增多，這些都要求有更大的系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)。 控制規(guī)模還與輸入、輸出電路數(shù)有關(guān)。如控制規(guī)模為1024點(diǎn)，那就得有1024條i/o電路。這些電路集成于i/o模塊中，而每個(gè)模塊有多少路的i/o點(diǎn)總是有數(shù)的。所以，規(guī)模大，所使用的模塊也多。 三、組成模塊 常見(jiàn)的plc模塊有： cpu模塊，它是plc的硬件核心。plc的主要性能，如速度、規(guī)模都由它的性能來(lái)體現(xiàn)。 電源模塊，它為plc運(yùn)行提供內(nèi)部工作電源，而且，有的還可為輸入信號(hào)提供電源。 i/o模塊，它集成了i/o電路，并依點(diǎn)數(shù)及電路類(lèi)型劃分為不同規(guī)格的模塊。 內(nèi)存模塊，它主要存儲(chǔ)用戶程序，有的還為系統(tǒng)提供輔加的工作內(nèi)存

24、。在結(jié)構(gòu)上內(nèi)存模塊都是附加于cpu模塊之中。 第三章 交通信號(hào)控制系統(tǒng)分析3.1十字路口交通燈控制實(shí)際情況描述（1）南北方向綠燈和東西方向的綠燈不能同時(shí)亮；如果同時(shí)亮，則應(yīng)自動(dòng)立即關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 （2）系統(tǒng)工作后，首先南北紅燈亮并維持25s；與此同時(shí)，東西綠燈亮，并維持20s時(shí)間，到20s時(shí)，東西綠燈閃亮，閃亮3s后熄滅。（3）在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮并維持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。 （4）東西紅燈亮并維持30s；與此同時(shí)，南北綠燈亮并維持25s；然后，南北綠燈閃亮3s后熄滅。 （5）南北綠燈熄滅時(shí)，南北黃燈亮維持2s后熄滅；同

25、時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮。至此，結(jié)束一個(gè)工作循環(huán)。3.2十字路口交通燈的路況畫(huà)出模擬圖北 南東西綠 黃紅綠黃紅 黃 綠 紅黃綠綠紅黃 第四章 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 交通燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1.1 plc智能化控制交通燈的方法傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常是事先經(jīng)過(guò)交通流量的調(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)際上交通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(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行、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(méi)有什么車(chē)輛，而紅燈方向卻排著長(zhǎng)隊(duì)等候通過(guò)。這種流量變化的偶然性是無(wú)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)

26、展的交 通現(xiàn)狀，需要有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。而模糊控制恰恰具有這方面的優(yōu)勢(shì)。此系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器(plc)對(duì)十字路口交通控 制燈實(shí)現(xiàn)模糊控制傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常是事先經(jīng)過(guò)交通流量的調(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)際上交通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(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行、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(méi)有什么車(chē)輛，而紅燈方向卻排著長(zhǎng)隊(duì)等候通過(guò)。這種流量變化的偶然性是無(wú)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，需要有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交

27、通燈。而模糊控制恰恰具有這方面的優(yōu)勢(shì)。4.2交通燈控制系統(tǒng)軟件件設(shè)計(jì)4.2.1十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖 交通指揮信號(hào)燈控制系統(tǒng)工作時(shí)，對(duì)指揮燈的控制要求按一定時(shí)序進(jìn)行，如圖6-18所示。啟動(dòng)/停止南北紅燈東西綠燈東西黃燈東西紅燈南北綠燈南北黃燈交通信號(hào)燈時(shí)序狀態(tài)示意圖4.2.3程序梯形圖根據(jù)對(duì)交通信號(hào)燈的控制要求及plc控制系統(tǒng)的i/o分配的定義，可對(duì)plc進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)。 (1) 當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，i0.0接通，中間繼電器m2.1接通，q0.7線圈得電，南北紅燈亮，與此同時(shí)，m2.1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，q4.0線圈得電，東西綠燈亮。(2) 延時(shí)25秒后，t40的常閉觸點(diǎn)接通，與該接點(diǎn)串聯(lián)的t45的常開(kāi)接點(diǎn)共同控制產(chǎn)生0.5秒的鐘脈沖信號(hào)，使東西綠燈閃爍3s（閃爍6次）。(3) 經(jīng)過(guò)3秒后，t40的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，q4.0線圈失電，東西綠燈熄滅。此時(shí)t40的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，q0.1線圈接通，東西黃燈亮2s。(4) 經(jīng)過(guò)2秒后，t41的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，q0.1線圈失電，東西黃燈滅，這是啟動(dòng)t38進(jìn)入延時(shí)。(5) 延時(shí)25s后，t38的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，q0.0線圈失電，南北紅燈滅；同時(shí)，tim 000的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，q0.7接通，東西紅燈亮；由