基于PLC控制的交通燈設計說明

./論文編號____________職業(yè)技術學院畢業(yè)論文基于PLC控制的交通燈設計學號學院機電工程學院專業(yè)電氣自動化導師時間2013年月日目錄摘要I前言1PLC簡介1PLC的定義1PLC的特點1〔三PLC的構成2〔四PLC的工作原理及過程5<五>PLC的發(fā)展及應用領域6交通燈信號控制系統(tǒng)8十字路口交通燈控制實際情況8紅綠燈變化順序表11〔三交通燈模擬控制波形圖11四、可編程控制器程序設計11〔一可編程序控制器選擇11〔二輸入/輸出模板的選擇12〔三可編程控制器I/O分配口12〔四程序功能圖與梯形圖12<五>PLC接線圖18五、監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計19〔一組態(tài)軟件簡介19<二>基于MCGS的交通燈監(jiān)控設計21<三>MCGS組態(tài)的過程22總結23難點分析24系統(tǒng)調(diào)試與修改24PLC控制交通燈的方法26收獲與感悟26參考文獻28致29基于PLC控制的交通燈設計王香玉摘要交通燈的出現(xiàn),使交通得以有效管理,對于疏導交通流量、提高道路通行能力,減少交通事故有明顯效果。為了實現(xiàn)交通道路的管理,力求交通管理先進性、科學化。用可編程控制器實現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng),以及該系統(tǒng)軟、硬件設計方法,實驗證明該系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟,能夠有效地疏導交通,提高交通路口的通行能力。分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問題的現(xiàn)狀,結合交通的實際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理,給出了一種簡單實用的城市交通燈控制系統(tǒng)的PLC設計方案。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,機動車車輛的不斷增加,許多城市出現(xiàn)了交通超負荷運行狀況,城市交通問題越來越引起人們的關注。交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統(tǒng),它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮中最重要的組成部分。然而,隨著交通數(shù)量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制,人,車,路三者關系的協(xié)調(diào),已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。所以,如何采用合適的控制方法,最大限度的利用好耗費巨資修建的城市高速道路,緩解主干道與匝道,城區(qū)與周邊地區(qū)的交通擁堵狀況,越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門最亟待解決的重要問題,關鍵詞:PLC可編程控制器、交通型號燈、可靠性高。ThedesignoftrafficlightcontrolbasedonPLCWangxiangyuAbstractThetrafficlights,sothattrafficcanbeeffectivecontrol,foreasetrafficflow,improvetheroadcapacity,theeffectofsignificantlyreducingtrafficaccidents.Inordertoachievetrafficmanagement,andstrivetoadvancedtrafficmanagement,scientific.Withthecontrolsystemoftrafficlightstoachievethecontroloftheprogrammablecontroller,andthesystemsoftwareandhardwaredesign,theexperimentprovesthatthesystemissimple,economic,effectiveineasingtrafficcongestion,improvetrafficintersectiontrafficcapacity.Toanalyzethecurrentsituationandproblemsofmoderncitytrafficcontrolandmanagement,combinedwiththetrafficsituationillustratestheworkingprincipleoftrafficlightcontrolsystem,givesasimpleandpracticalcitytrafficlightcontrolsystemPLCdesign.Withthedevelopmentofsocietyandeconomy,theincreasingofmotorvehicle,theoverloadoftrafficconditionoccursinmanycity,citytrafficproblemscausedbymoreandmorepeople'sattention.Trafficsignalcontrolandtrafficmanagementcomputersystem,itisthemostimportantpartofthemoderncitytrafficmonitoringandcommand.However,withtherapidgrowthoftrafficvolumeandlackofsystemresearchonhighspeedroadandcontrol,coordination,car,roadthreerelations,hasbecomeoneoftheimportantproblemsoftrafficmanagementdepartmentstosolvethe.So,howtousetheappropriatecontrolmethod,highspeedroadcitymaximumutilizationofcostlytobuild,easethemainroadandtheramp,thecityandsurroundingareasoftrafficcongestion,hasbecomeamoreandmoreimportantissuedepartmentoftransportationmanagementandcityplanningisthemosturgent,Keywords:PLCprogrammablecontroller,traffictypelamp,highreliability.前言交通問題是我國社會經(jīng)濟發(fā)展的一個大問題,我國由于人口眾多、又是發(fā)展中國家、又處于現(xiàn)代化建設階段、等一連串國情都將使這個問題日益突出。交通是否便捷是衡量一個城市生活水平與投資環(huán)境的重要指標。目前,我國許多大城市都在考慮建設地鐵或高鐵以緩解交通壓力。但是,建設地鐵或高鐵都需要大量的資金與時間,這對大多數(shù)中小城市都是不能實現(xiàn)的。而且隨著我國人民生活水平的不斷提高,城市化的推進和私家車數(shù)量的猛增,交通道路擁堵現(xiàn)象越來越嚴重。所以,改善與提高現(xiàn)有應用CPLD設計實現(xiàn)交通信號燈控制器方法、應用單片機實現(xiàn)對交通信號燈設計的方法等,可編程控制器實現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng),以及該系統(tǒng)軟、硬件設計方法,實驗證明該系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟,能夠有效地疏導交通,提高交通路口的通行能力。我分析現(xiàn)代城市交通控制與管理問題的現(xiàn)狀,結合交通的實際情況闡述PLC交通燈控制系統(tǒng)的工作原理,做出了一種簡單實用的城市交通燈控制系統(tǒng)的設計方案。二、PLC簡介〔一PLC的定義"可編程序控制器〔簡稱PLC是一種數(shù)字運算操作的系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時等操作指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴展其功能的原則而設計。"<二>PLC的特點PLC具有以下主要特點：1.可靠性高,抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術,采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造,部電路采取了先進的抗干擾技術,具有很高的可靠性。由于PLC模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路,所以的I/O接口電路均采用光電隔離;在結構上對、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮;在硬件上采用隔離、濾波、屏蔽、接地等抗干擾措施;在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾1和故障診斷措施。以上這些使PLC具有較高的抗干擾能力。2.控制系統(tǒng)結構簡單,通用性強在PLC控制系統(tǒng)中,只需要在PLC/輸出端子上接入相應的信號線即可,不需要連接如繼電器之類的低壓電器和大量而又復雜的硬件接線線路,大大簡化了控制系統(tǒng)的結構。PLC的輸入/輸出可直接與交流220V、直流24V等強電相連,并且具有較強的帶負載能力。3.編程方便,易于使用,易懂PLC作為通用工業(yè)控制計算機,是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易,編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近,只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。4.采用先進的模塊化結構,系統(tǒng)組合靈活方便PLC發(fā)展到今天,已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外,現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力,可用于各種數(shù)字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn),使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。在PLC部具備許多控制功能,如：邏輯控制、定時控制、計數(shù)控制、步進控制、PID控制、數(shù)據(jù)控制、通信和聯(lián)網(wǎng),還有其他特殊功能模塊。5.設計、施工、調(diào)試的周期短PLC用存儲邏輯代替接線邏輯,大大減少了控制設備外部的接線,使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短,同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。6.體積小,維護操作方便,安裝簡便PLC體積小,質量輕,便于安裝,不需要專門的機房,可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接,即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置,便于用戶了解運行情況和查找故障?！踩齈LC的構成可編程控制器的基本組成可以分為兩大部分,即硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)包括：中央處理單元、存儲器、輸入輸出單元、電源編程器以及其他設備。其中,中央處理單元是可編程控制器的核心部件,可以接受并存儲用戶程序和數(shù)據(jù);檢查并校正用戶程序;接受、調(diào)用現(xiàn)場信息執(zhí)行用戶程序;診斷故障等。此外,PLC常配開關式穩(wěn)壓電源為部電源供電。編程器用于用戶程序的2輸入、編輯、調(diào)試和監(jiān)視,可以通過其鍵盤調(diào)用和顯示PLC的一些部繼電器狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。軟件系統(tǒng)分為：系統(tǒng)程序和用戶程序。系統(tǒng)程序通常可包含3個部分：系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序、標準程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用。用戶程序是指用戶根據(jù)自己的控制需求編寫的程序?？删幊炭刂破魍ǔＪ褂锰菪螆D語言、指令語句表、邏輯功能圖、順序功能圖以及高級語言進行編程。PLC的基本結構框圖如下：PLC基本構成在種類繁多的PLC中,其組成結構和工作原理都基本相同。用PLC實施控制,其實質是按一定算法進行輸入/輸出轉換,并將這個轉換給予物理實現(xiàn),并應用于工業(yè)現(xiàn)場。PLC專為工業(yè)現(xiàn)場而設計,采用了典型的計算機結構,它主要由CPU、電源、存儲器和專門設計的輸入/輸出接口電路等組成。1.中央處理器<CPU>中央處理器<CPU>一般由控制器運算器和寄存器組成。它們都集成在一個芯片,CPU通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元輸入/輸出接口電路相連接。與一般計算機一樣,CPU是PLC的核心,它按照PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC有條不序地進行工作。用戶程序和數(shù)據(jù)事先存入存儲器中,當PLC處于運行方式時,CPU按循環(huán)掃描方式執(zhí)行用戶程序。CPU的主要任務如下：<1>按系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器輸入用戶程序和數(shù)據(jù)。3<2>用掃描方式接收現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)與數(shù)據(jù),并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)寄存器。<3>診斷電源或PLC部電路工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤。<4>在PLC進入運行狀態(tài)后,從存儲器中逐條讀取用戶,程序經(jīng)過命令解釋后,按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號,去啟、閉有關控制電路,分時地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、組合、比較、變換等動作。完成用戶程序中規(guī)定的邏輯運算或算術運算等任務。根據(jù)運算結果更換有關標志位的狀態(tài)和輸入映像寄存器的容,實現(xiàn)輸出、制表、打印或數(shù)據(jù)通信等控制。2.存儲器PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩個部分。系統(tǒng)存儲器系統(tǒng)存儲器是指用來存放PLC的系統(tǒng)程序的存儲器。它由PLC生產(chǎn)廠家編寫并固化在ROM,用戶不能直接更改。它使PLC具有基本的功能,能夠完成PLC設計者規(guī)定的各項工作。其主要容包括3個部分：系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和標準程序模塊與系統(tǒng)調(diào)試。<2>用戶存儲器用戶存儲器由用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩部分組成,其主要任務作用是用來存放用戶針對具體控制任務用規(guī)定的PLC編程語言編寫的各種用戶程序。PLC使用的存儲器有3種類型：隨機存取存儲器<RAM>、只讀存儲器<ROM>和可擦除可編程只讀存儲器<EEPRO>。3.輸入/輸出接口單元PLC的輸入和輸出信號類型可以是開關量、模擬量和數(shù)字量。輸入/輸出接口單元從廣義上可分為2個部分：一部分是與被控制設備相連的接口電路,另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。4.擴展接口和通信接口PLC具有擴展接口和通信接口的能力,其作用如下：<1>擴展接口的作用是將擴展單元和功能模塊與基本單元相連,是PLC的配置更加靈活以滿足不同控制的系統(tǒng)需求。<2>通信接口的作用是通過這些通信接口可以與監(jiān)視器打印機和其他的,PLC或計算機相連從而實現(xiàn)"人-機"或"機-機"之間的對話。5.電源部分PLC一般使用220交流電源,部的開關電源位PLC的中央處理器、存儲器等。電路提供5V、+-12V、24V等直流電源使PLC能正常工作。46.編程設備編程設備的作用是供用戶進行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。其他部件有些PLC還可以有ERROM寫入器、存儲器卡等其他外部設備,用于增強PLC的存儲容量和擴展功能。〔四PLC的工作原理及過程PLC控制系統(tǒng)的等效工作電路可分為三部分,即輸入電路、部控制電路和輸出電路。輸入電路用來采集輸入信號,輸出電路是系統(tǒng)的執(zhí)行部件,部控制電路是通過編程方法實現(xiàn)控制邏輯,用軟件編程實現(xiàn)繼電器電路的功能。它們的組成如下：〔1輸入電路：由外部輸入電路、PLC輸入接線端子和輸入繼電器組成。〔2部控制電路：由用戶程序形成的用軟繼電器來代替硬集電器的控制邏輯?！?輸出電路:由在PLC部且與部控制電路隔離的輸出繼電器的外部動合觸點輸出接線端子和外部驅動電路組成,用來驅動外部負載。當PLC投入運行后,其工作過程一般分為三個階段,即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間,PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。如圖：PLC的工作過程5〔五PLC的發(fā)展及應用領域1.PLC的發(fā)展〔1PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中,大量的開關量順序控制,它按照邏輯條件進行順序動作,并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制,及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上,這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM〔通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求,第二年,美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置,首次采用程序化的手段應用于電氣控制,這就是第一代可編程序控制器,稱ProgrammableController<PC>。個人計算機〔簡稱PC發(fā)展起來后為了方便,也為了反映可編程控制器的功能特點,可編程序控制器定名為ProgrammableLogicController〔PLC,現(xiàn)在,仍常常將PLC簡稱PC。PLC的定義有許多種。國際電工委員會〔IEC對PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應用而編程。它采用可編程控制器的存貯器,用來在其部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作指令,并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P設備,都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體易于擴充其功能的原則編程。上世紀80年代至90年代中期,是PLC發(fā)展最快的時期,年增長率一直保持為30~40%。在這期間,PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高,PLC逐漸進入過程控制領域,在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中得地位,在可預見的將來,是無法取代的?！?PLC的未來展望PLC的發(fā)展方向早期的傳統(tǒng)工業(yè)控制中,繼電器的控制占主導地位。它以其操作方便和價格便宜等優(yōu)點得到的廣泛的應用。但繼電器控制有其先天性的缺點：靈活性差；接線復雜；適應性差；維PLC是生產(chǎn)力發(fā)展的必然產(chǎn)物。20世紀60年代,產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短,自然,人們對控制裝置提出了更高的要求。首先提出PLC概念的是美國最大的汽車制造廠家--通用汽車公司。1969PLC,并美國通用公司的汽車自動裝配生產(chǎn)線上試用獲得成功。PLC的功能越來越強大,應用圍也越來越廣,已遍及電力、機械、化學、建材、交通等各個領域,形成了能夠滿足各種需求的PLC應用系統(tǒng)。21世紀,PLC會有更大的發(fā)展。從技術上看,計算機技術的新成果會更多地應用6于可編程控制器的設計和制造上,會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看,會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看,產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全,完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看,各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破,會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面,會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡的發(fā)展情況來看,可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術的發(fā)展方向。目前的計算機集散控制系統(tǒng)DCS〔DistributedControlSystem中已有大量的可編程控制器應用。伴隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展,可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡和國際通用網(wǎng)絡的重要組成部分,將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領域發(fā)揮越來越大的作用。隨著市場的需求不斷提高,PLC發(fā)展的趨勢逐漸一下幾方面靠近：〔1向小型化、微型化和大型化、多功能兩個方向發(fā)展〔2〔3I/O模塊〔4與個人計算機日益緊密結合〔5〔6目前,PLC在國外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、保及文化娛樂等各個行業(yè),使用情況大致可歸納為以下幾類：開關量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應用領域,可用它取代傳統(tǒng)的繼電器控制電路,實現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用于單臺設備的控制,又可用于多機群控制及自動化流水線。如電梯控制、高爐上料、注塑機、印刷機、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等?！?模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中,有許多連續(xù)變化的量,如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使PLC能處理模擬信號,PLC廠家生產(chǎn)有配套的A/D、D/A轉換模塊,使PLC可用于模擬量控制。運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說,早期直接用開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構,現(xiàn)在可使用專門的運動控制模7塊。廣泛的運用于各種機床、機械、機器人、電器等場合?！?過程控制這是對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。PLC能編制各種控制算法程序,完成閉環(huán)控制。PID控制時一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中常用的控制方法。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較。一般用于大型系統(tǒng),如無人控制的柔性制造業(yè)。通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信包含PLC之間的通信以及PLC與其他智能設備間的通信。在工業(yè)自動化網(wǎng)絡發(fā)展加快前提下,廠家都十分重視PLC的通訊功能,紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng),通訊十分方便。交通燈信號控制系統(tǒng)〔一十字路口交通燈控制實際情況1.信號燈由一個按鈕控制其啟動,一個按鈕控制其停止。2.信號燈分為南北綠燈,南北黃燈,南北紅燈和東西綠燈,東西黃燈,東西紅燈?！?南北主干道：紅35S、綠25S、綠燈閃5S、黃燈5S；〔2東西主干道：紅35S、綠25S、綠燈閃5S、黃燈5S；〔3循環(huán)控制方式；〔4交通燈變化順序表〔循環(huán)周期35秒3.結合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗在PLC交通燈模擬模塊中,主干道東西南北每面都有3個控制燈,分別為：●直通燈〔亮時為綠色●禁止通行燈〔亮時為紅色●準備禁止通行燈〔亮時為黃色8交通燈的放置4.南北向和東西向主干道南北向〔列和東西向〔行主干道均設有綠燈25S、綠燈閃亮5S、黃燈亮5S,紅燈30S。當南北主干道紅燈點亮時,東西主干道應依次點亮直行綠燈亮25S,綠燈閃5S,黃燈亮5S,反之,當東西主干道紅燈點亮時,南北主干道依次點亮綠燈亮25S,綠燈閃5S,黃燈亮5S。5.東西向和南北向主干道南北向〔列和東西向〔行主干道均設有綠燈25S、綠燈閃亮5S、黃燈亮5S,紅燈30S。當東西主干道紅燈點亮時,南北主干道應依次點亮直行綠燈亮25S,綠燈閃5S,黃燈亮5S,反之,當南北主干道紅燈點亮時,東西主干道依次點亮綠燈亮25S,綠燈閃5S,黃燈亮5S。如下圖所示：910<二>紅綠燈變化順序表南北紅燈25S綠燈20S綠閃燈3S黃燈2S東西綠燈20S綠燈閃3S黃燈2S紅燈25S交通燈模擬控制波形圖交通信號燈的狀態(tài)波形圖可編程控制器程序設計〔一可編程序控制器選擇111．CPU的功能2．I/0點數(shù)3．響應速度4．指令系統(tǒng)5．機型選擇的其他考慮<二>輸入/輸出模板的選擇1．數(shù)字量輸入模塊的選擇2．數(shù)字量輸出模塊的選擇3．模擬量模塊的選擇4．智能I/0模塊的應用選擇〔三可編程控制器I/O分配口東西紅1Q0.6HL7-1HL7-2啟動按鈕I0.0綠1Q0.4HL5-1HL5-2黃1Q0.5HL6-1HL6-2南北紅2Q0.2HL3-1HL3-2停止按鈕I0.1綠2Q0.0HL1-1HL1-2黃2Q0.1HL2-1HL2-2I/O分配表程序功能圖與梯形圖功能圖12132.梯形圖141516173.程序說明通電時,M0.0先得電,然后自鎖。按下啟動按鈕I0.0,I0.0閉合,M0.1接通閉合并自鎖。東西紅燈、南北綠燈亮20S,計時器T37也接通電并計時；計時時間到,M0.2接通閉合并自鎖。東西紅燈亮3S、南北綠燈閃3S,計時器T38也接通電并計時；計時時間到,M0.3接通閉合并自鎖。東西紅燈亮2S、南北綠燈亮2S,計時器T39也接通電并計時；計時時間到,M0.4接通閉合并自鎖。南北紅燈亮、東西綠燈亮20S,計時器T40也接通電并計時；計時時間到,M0.5接通閉合并自鎖。南北紅燈亮3S、東西綠燈閃3S,計時器T41也接通電并計時；計時時間到,M0.6接通閉合并自鎖。南北紅燈亮2S、東西綠燈亮2S,計時器T42也接通電并計時；計時時間到,回到M0.1步,循環(huán)以上步驟。PLC接線圖18PLC外部接線圖在硬件接線圖中,輸入口I0.0接收啟動按鈕SB1的輸入,輸入口I0.1接收停止按鈕SB2的輸入；輸出口Q0.0接收南綠燈<HL1-1>和北綠燈<HL1-2>,輸出口Q0.1接收南黃燈<HL2-1>和北黃燈<HL2-2>,輸出口Q0.2接收南紅燈<HL3-1>和北紅燈<HL3-2>,輸出口Q0.3接收報警燈<HL4>,輸出口Q0.4接收東綠燈<HL5-1>和西綠燈<HL5-2>,輸出口Q0.5接收東黃燈<HL6-1>和西黃燈<HL6-2>,輸出口Q0.6接收東紅燈<HL7-1>和西紅燈<HL7-2>。19五、監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計組態(tài)軟件簡介組態(tài)環(huán)境圖MCGS組態(tài)軟件〔以下簡稱MCGS由"MCGS組態(tài)環(huán)境"和"MCGS運行環(huán)境"兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨立,又緊密相關,如圖組態(tài)運行圖20MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應用系統(tǒng)的工作環(huán)境,由可執(zhí)行程序MCGSSET.EXE支持,其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、設備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后,生成擴展名為.mcg的工程文件,又稱為組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫,其與MCGS運行環(huán)境一起,構成了用戶應用系統(tǒng),統(tǒng)稱為"工程"。MCGS運行環(huán)境是用戶應用系統(tǒng)的運行環(huán)境,由可執(zhí)行程序MCGSRUN.EXE支持,其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分構成,每一部分分別進行組態(tài)操作,完成不同的工作,具有不同的特性。主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設備窗口和多個用戶窗口,負責調(diào)度和管理這些窗口的打開或關閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱,編制工程菜單,設計封面圖形,確定自動啟動的窗口,設定動畫刷新周期,指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。設備窗口：是連接和驅動外部設備的工作環(huán)境。在本窗口配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設備,注冊設備驅動程序,定義連接與驅動設備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口：本窗口主要用于設置工程中人機交互的界面,諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實時數(shù)據(jù)庫：是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心,它將MCGS工程的各個部分連接成有機的整體。在本窗口定義不同類型和名稱的變量,作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設備驅動的對象。運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序〔腳本程序,選用各種功能構件,如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等。21<二>基于MCGS的交通燈監(jiān)控設計控制面板主要包括了：東西和南北方向的12盞燈以及數(shù)碼管計時器等器件組成。其原理為：當起動開關接通時信號燈系統(tǒng)開始工作,數(shù)碼管從70s開始倒計時,且南北紅燈亮,東西綠燈亮。當起動開關停止時,所有的燈信號全部熄滅。工作時東西綠燈亮20s,并閃爍3次〔即3s,黃燈亮2s,且南北紅燈25s。此時數(shù)碼管顯示數(shù)字為25。這時南北綠燈開始亮20s,并閃爍3次〔即3s,黃燈亮2s,且東西紅燈亮25S。此時數(shù)碼管顯示數(shù)字為0。然后數(shù)碼管按照此時間進行循環(huán)。22MCGS組態(tài)的過程項工程項目系統(tǒng)分析：分析工程目的系統(tǒng)構成、技術要求和工藝流程,弄清系統(tǒng)的控制流程和監(jiān)控對象的特征,明確監(jiān)控要求和動畫顯示方式,分析工程中的設備采集及輸出通道與軟件中實時數(shù)據(jù)庫變量的對應關系,分清哪些變量是要求與設備連接的,哪些變量是軟件部用來傳遞數(shù)據(jù)及動畫顯示的。工程立項搭建框架：MCGS稱為建立新工程。主要容包括：定義工程名稱、封面窗口名稱和啟動窗口〔封面窗口退出后接著顯示的窗口名稱,指定存盤數(shù)據(jù)庫文件的名稱以及存盤數(shù)據(jù)庫,設定動畫刷新的周期。經(jīng)過此步操作,即在MCGS組態(tài)環(huán)境中,建立了由五部分組成的工程結構框架。封面窗口和啟動窗口也可等到建立了用戶窗口后,再行建立。設計菜單基本體系：為了對系統(tǒng)運行的狀態(tài)及工作流程進行有效地調(diào)度和控制,通常要在主控窗口編制菜單。編制菜單分兩步進行,第一步首先搭建菜單的框架,第二步再對各級菜單命令進行功能組態(tài)。在組態(tài)過程中,可根據(jù)實際需要,隨時對菜單的容進行增加或刪除,不斷完善工程的菜單。制作動畫顯示畫面：動畫制作分為靜態(tài)圖形設計和動態(tài)屬性設置兩個過程。23前一部分類似于"畫畫",用戶通過MCGS組態(tài)軟件中提供的基本圖形元素及動畫構件庫,在用戶窗口"組合"成各種復雜的畫面。后一部分則設置圖形的動畫屬性,與實時數(shù)據(jù)庫中定義的變量建立相關性的連接關系,作為動畫圖形的驅動源。編寫控制流程程序：在運行策略窗口,從策略構件箱中,選擇所需功能策略構件,構成各種功能模塊〔稱為策略塊,由這些模塊實現(xiàn)各種人機交互操作。MCGS還為用戶提供了編程用的功能構件〔稱之為"腳本程序"功能構件,使用簡單的編程語言,編寫工程控制程序。完善菜單按鈕功能：包括對菜單命令、監(jiān)控器件、操作按鈕的功能組態(tài)；實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、各種曲線、數(shù)據(jù)報表、報警信息輸出等功能；建立工程安全機制等。編寫程序調(diào)試工程：利用調(diào)試程序產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù),檢查動畫顯示和控制流程是否正確。連接設備驅動程序：選定與設備相匹配的設備構件,連接設備通道,確定數(shù)據(jù)變量的數(shù)據(jù)處理方式,完成設備屬性的設置。此項操作在設備窗口進行。工程完工綜合測試：最后測試工程各部分的工作情況,完成整個工程的組態(tài)工作,實施工程交接。MCGS為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺,能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡等功能。使用MCGS,用戶無須具備計算機編程的知識,就可以在短時間輕而易舉地完成一個運行穩(wěn)定,功能成熟,維護量小并且具備專業(yè)水準的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點,已成功應用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機械制造、交通運輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動化、航空航天等領域,經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實際運行,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠?？偨Y24〔一難點分析本程序在設計過程遇到了一些難點我把它整理了一下發(fā)現(xiàn)有以下幾個問題。因為實際的紅綠燈控制中行人道的紅綠燈和主干道的紅綠燈是有這一定的對應關系的,所以在編程前一定要理清它們,這樣有利于在編程時簡化程序、減少PLC不必要的運算。交通燈綠燈在實際運行中是要經(jīng)過閃爍的,所以在設計程序中要加入這個功能,參考了一些PLC的交通燈程序介紹時發(fā)現(xiàn)PLC中有一些繼電器可以實現(xiàn)閃爍這些繼電器也就是PLC部的功能繼電器,這是一種硬件實現(xiàn)功能的方法,雖然程序可以減少但比較死板閃爍頻率不能控制。由于對PLC部的功能繼電器不太熟悉〔不同型號的PLC部功能繼電器編號也不一樣我想了一個用程序實現(xiàn)的方法,此方法可以說是軟件實現(xiàn)功能的方法,雖然程序加長了但閃爍頻率可以控制比較靈活。系統(tǒng)調(diào)試與修改PLC程序的調(diào)試可以分為模擬調(diào)試和現(xiàn)場調(diào)試兩個調(diào)試過程,在此之前,首先要對PLC外部接線作仔細檢查,這一個環(huán)節(jié)很重要。外部接線一定要準確無誤。也可以用事先編寫好的試驗程序對外部接線做掃描通電檢查來查找接線故障。不過為了安全考慮,最好將主電路斷開。當確認接線無誤后再連接主電路,將模擬調(diào)試好的程序送入用戶存儲器進行調(diào)試,直到各部分的功能都正常,并能協(xié)調(diào)一致地完成整體的控制功能為止。1.程序的模擬調(diào)試將設計好的程序寫入PLC后,首先逐條仔細檢查,并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。用戶程序一般現(xiàn)在實驗室模擬調(diào)試,實際的輸入信號可以用鈕子開關和按鈕來模擬,各輸出量的通/斷狀態(tài)用PLC上有關的發(fā)光二極管來顯示,一般不用接PLC實際的負載〔如接觸器、電磁閥等?？梢愿鶕?jù)功能表圖,在適當?shù)臅r候用開關或按鈕來模擬實際的反饋信號,如限位開關觸點的接通和斷開。對于順序控制程序,調(diào)試程序的主要任務是檢查程序的運行是否符合功能表圖的規(guī)定,即在某一轉換條件實現(xiàn)時,是否發(fā)生步的活動狀態(tài)的正確變化,即該轉換所有的前級步是否變?yōu)椴换顒硬?所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒硬?以及各步被驅動的負載是否發(fā)生相應的變化。在調(diào)試時應該充分考慮各種可能的情況,對系統(tǒng)各種不同的工作方式、用選擇序列的功能表圖中的每條支路、各種可能的進展路線,都應逐一檢查,不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應該及時修改梯形圖和PLC中的程序,直到各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關系完全符合要求。如果程序中某些定時器或計數(shù)器的設定值過大,為了縮短調(diào)試時間,可以在調(diào)試時將它們減小,模擬調(diào)試結束后再寫入它們的實際設定值。在設計和模擬調(diào)試程序的同時,可以設計。制作控制臺或控制柜,PLC之外的其他硬件的安裝、接線工作也同時進行。252.程序的現(xiàn)場調(diào)試完成上述工作后,將PLC安裝在控制現(xiàn)場進行聯(lián)機調(diào)試,在調(diào)試過程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題,以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設計中的問題,應對出現(xiàn)的問題及時加以解決。如果調(diào)試達不到指標要求,則對相應軟件和硬件部分作適當調(diào)整,通常只需修改程序就可能達到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過后,經(jīng)過一段時間的考驗,系統(tǒng)就可以投入實際的運行了PLC現(xiàn)場調(diào)試是指所有設備都安裝好后,所有連接線都接好后的實際調(diào)試。也是PLC程序的最后調(diào)試?，F(xiàn)場調(diào)試的具體過程大體是：〔1要查接線、核對地址。要逐點進行,要確保正確無誤。可不帶電核對,那就是查線,較麻煩。也可帶電查,加上信號后,看電控系統(tǒng)的動作情況是否符合設計的目的〔2檢查模擬量輸入輸出?？摧斎胼敵瞿K是否正確,工作是否正常。必要時還可用標準儀器檢查輸入輸出的精度?！?檢查與測試指示燈。控制面板上如有指示燈,應先對應指示燈的顯示進行檢查。一方面,查看燈壞了沒有,另一方面檢查邏輯關系是否正確。指示燈是反映、系統(tǒng)工作的一面鏡子,先調(diào)試好它,將對進一步調(diào)試提供方便。〔4檢查手動動作及手動控制邏輯關系。完成了以上調(diào)試,繼而可進行手動動作及手動控制邏輯關系調(diào)試。要查看各個手動控制的輸出點,是否有相應的輸出以及輸出對應的動作,然后再看,各個手動控制是否能夠實現(xiàn)。如有問題,立即解決?！?半自動工作。如系統(tǒng)可自動工作,那先調(diào)半自動工作能否實現(xiàn)。調(diào)試可一步步推進直至完成整個控制周期。哪個步驟或者環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,就著手解決哪個步驟或、環(huán)節(jié)的問題?！?自動工作。在完成半自動調(diào)試后,可進一步調(diào)試自動工作,要多觀察幾個工作循環(huán),以確保系統(tǒng)能正確無誤的連續(xù)工作?！?模擬量調(diào)試、參數(shù)確定。以上調(diào)試的都是邏輯控制的項目。這是系統(tǒng)調(diào)試時,首先要通電。這些調(diào)試基本完成后,可著手調(diào)試模擬量、脈沖量控制。最主要的是選定合適控制參數(shù)。一般講,這個過程是比較長的。也好耐心調(diào),參數(shù)也要作多種選擇,再從中選出最優(yōu)者。有的PLC,它的PID參數(shù)可通過自整定獲得。但這個自整定過程,也是需要相當?shù)臅r間才能完成?！?異常條件檢查。完成以上調(diào)試,整個調(diào)試基本也就完成了,但是最好再進行一些異常條件檢查,看看出現(xiàn)異常情況或一些難以避免的非法操作,是否會停機保護或是報警提示26〔三PLC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)過交通流量的調(diào)查,運用統(tǒng)計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預先設置好。然而實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段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運行、適用的方案,仍然會發(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隊等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準確模型的,統(tǒng)計的方法已不能適應迅猛發(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控制的交通燈。而模糊控制恰恰具有這方面的優(yōu)勢。此系統(tǒng)就是應用可編程序控制器<PLC>對十字路口交通控制燈實現(xiàn)模糊控制此控制系統(tǒng)的輸入量是指十字路口各方向上車輛數(shù)的動態(tài)變化量。具體由傳感器采集后送入可編程序控制器。在十字路口的四個方向、S、W、N>的近端J<斑馬線附近>和遠端距斑馬線約100米處>各設置一個傳感器,分別統(tǒng)計通過該處的車輛數(shù)。為了實現(xiàn)模糊控制,需要將綠燈時間分為兩部分：其一是固定的10秒作為路口車輛狀態(tài)參數(shù)的采集時間t1；其二是根據(jù)兩個方向車輛流量變化進行模糊決策的延時t2。然后通過傳感器采集后的排隊等候的車輛數(shù)送往進行模糊推理運算得出延遲時t2,最后由t1和來實現(xiàn)對十字路口車流量的靈活控制?！菜氖斋@與感悟經(jīng)過半個多月的艱苦奮斗,設計成果終于出來了,我才松了一口氣,我通過采集資料、進行實際考察后,做出以上設計的方法。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。通過設計,想一次性把程序完成是非常難的,在調(diào)試中就出現(xiàn)了不少的錯誤。剛開始的時候把程序寫進去然后運行卻發(fā)現(xiàn)有些燈亮不起來而且在完成了一個周期后就循環(huán)不起來了。那時真的不知道從哪里入手,只好一條一條地檢查才發(fā)現(xiàn)了一條指令把常閉寫成了輸出真正的輸出口就沒有收到信號了。燈雖然是亮了但仍然循環(huán)不起來。從梯形圖又仔細的看了一次卻看不出什么問題出來。突然想起來編程器還可以進行監(jiān)控于是再在運行的同時進行監(jiān)控,于是發(fā)現(xiàn)了在程序的第一周繼電器,最后發(fā)現(xiàn)原來是程序前面沒有并上完成這個循環(huán)的繼電器號。后來就這樣把加上其他功能出現(xiàn)的錯誤也找出來了。雖然找錯誤是一個枯燥無味的工作,花了整整十幾天,終于完成了設計,不過調(diào)試的時候卻發(fā)現(xiàn)結果和想的有所不同,