PLC信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、機(jī)電工程學(xué)院電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文plc信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：專(zhuān) 業(yè)： 指導(dǎo)老師： 完成時(shí)間：2012年3月10日摘 要自從交通燈誕生以來(lái)，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(kāi)始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化?？删幊炭刂破?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(yǔ)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(mén)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(mén)子可

2、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(yǔ)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 abstract since the inception of traffic lights, and its internal circuit control system is constantly being improved. design began to diversity, so that even more intelligent traffic lights. programmable logic controller (

3、plc) microprocessor core, commonly used control system based on electrical relay contacts compiled ladder diagram programming language, programming is easy, convenient extensions, modify flexible and simple structure, anti- interference ability. siemens plc instruction rich, you can take a variety o

4、f output, input extension device, has a wealth of special extension equipment, including analog input devices and communications equipment is consistent with the requirements of traffic light control system with features for easy network communication. this choice of siemens s7-200 plc as its core c

5、omponents, focusing on the hardware interface design, and statements using the table ladder programming, a crossroads of traffic light control system automation. keywords plc; traffic control; automation 目 錄摘 要11 緒論41.1課題背景41.2研究目的和意義41.3本文的主要工作52 可編程程序控制器（plc）62.1 plc概述62.1.1 plc的發(fā)展歷程62.1.2 plc的發(fā)展趨

6、勢(shì)72.1.3 plc的應(yīng)用82.2 plc的硬件結(jié)構(gòu)92.3 plc的工作原理103 系統(tǒng)設(shè)計(jì)123.1控制要求123.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)123.2.1十字路口的系統(tǒng)框圖123.2.2工作原理圖123.3 編程設(shè)計(jì)143.3.1流程圖143.3.2信號(hào)燈控制編程元件表153.3.3梯形圖16結(jié)束語(yǔ)19致 謝20參考文獻(xiàn)211 緒論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，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

7、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(xiàn)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)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線(xiàn)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。信號(hào)燈的出現(xiàn)

8、，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(chē)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(chē)輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車(chē)輛和過(guò)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(chē)輛必須在交叉路口的停車(chē)線(xiàn)后停車(chē)。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)黃燈的車(chē)輛不能越過(guò)停車(chē)線(xiàn)，但車(chē)輛已十分接近停車(chē)線(xiàn)而不能安全停車(chē)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)

9、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(guò)車(chē)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(chē)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(guò)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(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，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

10、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(chē)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(lài)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(wèn)題。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為保證交通控制的可靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的plc是必要的。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，原有的交通燈裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足當(dāng)前高度自動(dòng)化的需要?？删幊炭刂破鹘煌艨刂葡到y(tǒng)集成自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、

11、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置靈活、組態(tài)方便?？删幊炭刂破鹘煌艨刂葡到y(tǒng)的特點(diǎn)：脫機(jī)手動(dòng)工作；聯(lián)機(jī)自動(dòng)就地工作；上機(jī)控制的單周期運(yùn)行方式；由上位機(jī)通過(guò)串口向下位機(jī)送入設(shè)定配方參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)停機(jī)控制方式。近年來(lái)plc的性能價(jià)格比有較大幅度的提高，使得實(shí)際應(yīng)用成為可能。本系統(tǒng)采用plc是基于以下四個(gè)原因：plc具有很高的可靠性，通常的平均無(wú)故障時(shí)間都在30萬(wàn)小時(shí)以上；編程能力強(qiáng)，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地

12、用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；抗干擾能力強(qiáng)，目前空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的plc；根據(jù)交通信號(hào)燈系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)，我們采用了德國(guó)西門(mén)子公司s7-200型plc。西門(mén)子plc有小型化、高速度、高性能等特點(diǎn)，是s7-200系列中最高檔次的超小型程序裝置。西門(mén)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)備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本系統(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)控制。1.3本文的主要工作 第一章，回顧交通燈的歷史，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通管制的要

13、求越來(lái)越高，采用可編程程序控制器來(lái)代替中間繼電器和過(guò)程控制的微型機(jī)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了交通燈控制系統(tǒng)，才會(huì)滿(mǎn)足穩(wěn)定可靠的交通控制系統(tǒng)需求。第二章，敘述了可編程程序控制器的產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用的歷程，通過(guò)論述可編程程序控制器的各種優(yōu)點(diǎn)、 卓越性能、結(jié)構(gòu)、原理，有一個(gè)感性的總體認(rèn)識(shí)。第三章，結(jié)合交通燈控制系統(tǒng)的要求，進(jìn)行硬件、程序設(shè)計(jì)，從主要部件的選擇、流程的分析、程序思路的產(chǎn)生來(lái)完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)。第四章，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試和檢測(cè)，再進(jìn)行系統(tǒng)性梳理，將隱藏的不足之處加以修正和完善，確保系統(tǒng)能順利運(yùn)行。2 可編程程序控制器（plc）2.1 plc概述可編程序控制器（programmabie logic contr

14、oller,縮寫(xiě)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(kāi)發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置。可編程序控制器是隨著技術(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(lái)的一種新型的工業(yè)控制裝置。plc從1969年問(wèn)世以來(lái)，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(chēng)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的四大支柱。可編程序控制器在我國(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

15、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(xiàn)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(chē)公司（g.m）為了適應(yīng)汽車(chē)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)

16、及接線(xiàn)，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(lái)，制成一種通用控制裝置，而且這種裝置采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)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(chē)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(chē)公司的自動(dòng)裝配線(xiàn)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(lái)。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(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱(chēng)為可編程邏輯控制器（programmable logic controller

17、 ）。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(guò)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(guò)程大致可以分為如下幾個(gè)階段：19701980年：p

18、lc的結(jié)構(gòu)定型階段。在這一階段，由于plc剛誕生，各種類(lèi)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(xiàn)擴(kuò)展。19801990年：plc的普及階段。在這一階段，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(chǎng)家產(chǎn)品的價(jià)格.品種開(kāi)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(kāi)始

19、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(kāi)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(lèi)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

20、與工廠(chǎng)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(kāi)發(fā)了適用于過(guò)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(kāi)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(guò)各種總線(xiàn)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，為工廠(chǎng)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(lái)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

21、小型化是微電子技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果?，F(xiàn)代plc無(wú)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(kāi)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

22、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(xiàn)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(chǎng)家陸續(xù)引進(jìn)的設(shè)備和生產(chǎn)線(xiàn)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(chē)制造、港口和碼頭等各領(lǐng)域。正是在成套設(shè)備引進(jìn)過(guò)程中，我們打開(kāi)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?？删幊绦蚩刂破鞯囊M(jìn)應(yīng)用和消化移植階段（80 年

23、代初期到90年代初期）80年代初期開(kāi)始，隨著我國(guó)改革開(kāi)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(kāi)始涌入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。許多部門(mén)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

24、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(mén)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(lái)，plc的應(yīng)用面越來(lái)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(wèn)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(chē)、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂(lè)等行業(yè)。

25、plc的應(yīng)用范圍通?？煞殖梢韵?種類(lèi)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(lái)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(xiàn)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(xiàn)、電鍍流水線(xiàn)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(guò)程控制 plc還能控制大量的過(guò)程參數(shù)，例如：溫度、流量、壓力、液

26、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(guò)程控制。當(dāng)過(guò)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

27、，我國(guó)是很活躍的，近年來(lái)每年約新投入10萬(wàn)臺(tái)套plc產(chǎn)品，年銷(xiāo)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(lèi)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(xiāo)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(xiāo)售額的78%。2.2 plc的硬件結(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)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/

28、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(hù)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(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)plc 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以?huà)呙璧姆绞浇邮宅F(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(hù)程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)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

29、內(nèi)，等所有的用戶(hù)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22-1 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(hù)程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線(xiàn)圈或邏輯線(xiàn)圈被接通或斷開(kāi)，該線(xiàn)圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開(kāi)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?？紤]到繼電器控制裝置各類(lèi)觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100ms以上，而plc掃描用戶(hù)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)

30、果上就沒(méi)有什么區(qū)別了。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(hù)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。1輸入采樣階段在輸入采樣階段，plc以?huà)呙璺绞揭来蔚刈x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(hù)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(hù)程序執(zhí)行階段在

31、用戶(hù)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(hù)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(hù)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(guò)程如圖2-2、圖2-3所示 用戶(hù)輸出設(shè)備輸

32、入端子輸入鎖存器輸入映象寄存器輸出映象寄存器輸出鎖存器輸出端子程序執(zhí)行用戶(hù)輸入設(shè)備寫(xiě)讀讀 圖2-2 plc的掃描工作過(guò)程圖 輸入刷新 程序執(zhí)行輸出刷新一個(gè)掃描周期輸入刷新 圖2-3 plc的掃描周期圖=3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1控制要求（1）正常情況下a、b道（a、b道交叉組成十字路口，a是主道，b是支道）輪流放行，a道直行40秒，左道15秒，5秒用于警告，b道放行時(shí)間同a道。（2）a、b兩道均有直行和左行道，右行不設(shè)紅燈。（3）有緊急車(chē)輛通過(guò)，（用按鍵開(kāi)關(guān)ko模擬）時(shí)，a、b道均為紅燈。（4）夜間23時(shí)至次日5時(shí)為黃燈。3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.2.1十字路口的系統(tǒng)框圖為了確保車(chē)輛在十字路口順利通過(guò)，

33、往往采用自動(dòng)控制的信號(hào)燈來(lái)指揮。其中紅燈（）輛，表示禁止通行；黃燈（y）亮表示警告；綠燈（g）亮表示允許通行。交通控制器的系統(tǒng)框圖如圖3-1所示。系統(tǒng)控制電路南北方向 g y r分頻時(shí)標(biāo)東西方向 g y r手動(dòng)控制圖3-1交通等控制器系統(tǒng)框圖3.2.2工作原理圖工作方式滿(mǎn)足圖3-2所示順序工作流程。圖中設(shè)南北方向的紅、黃、綠燈分別為nsr、nsy、nsg，東西方向的紅、黃、綠燈分別為ewr、ewy、ewg。兩個(gè)方向的工作時(shí)序：東西方向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等于南北方向亮黃、綠燈時(shí)間之和，南北方向亮紅燈時(shí)間應(yīng)等東西方向亮黃、綠燈時(shí)間之和。假設(shè)每個(gè)時(shí)間單位為5s，則南北 、東西方向綠、黃、紅 左行道燈亮?xí)r間

34、分別為40s、5s、40s，15s一次循環(huán)為60秒。其中紅燈亮的時(shí)間為綠燈、黃燈亮的時(shí)間之和，黃燈是間歇閃爍。南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮占 40s南北方向黃燈亮，東西方向紅燈亮占 20s南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮占 40s南北方向紅燈亮，東西方向黃燈亮占 20s圖3-2交通信號(hào)燈工作流程3.3 編程設(shè)計(jì)3.3.1流程圖軟件包括主程序、延時(shí)、顯示子程序、中斷服務(wù)程序，各程序流程圖如圖3-4所示。圖3-4信號(hào)流程圖3.3.2信號(hào)燈控制編程元件表輸 入輸 出機(jī) 內(nèi) 器 件交通燈工作開(kāi)關(guān)i0.0報(bào)警燈：q0.0t33：南北紅燈工作40s南北紅燈：q0.1t97：東西紅燈工作40s東西綠燈：q0

35、.2t99：東西綠燈工作15s東西黃燈：q0.3t100：東西綠燈閃爍15s東西紅燈：q0.4t98：東西黃燈工作5s南北綠燈：q0.5t34：南北綠燈工作15s南北黃燈：q0.6t35：南北綠燈閃爍15s.t36：南北黃燈工作5s3.3.3梯形圖注：圖中脈沖寬度均為0.05秒結(jié)束語(yǔ)當(dāng)我準(zhǔn)備寫(xiě)“交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”這個(gè)的課題的時(shí)候,我想這個(gè)課題是很容易的，這樣我更應(yīng)該做的更好。當(dāng)真正做起來(lái)的時(shí)候，還是覺(jué)得有點(diǎn)困難的，有些東西以前學(xué)了，但現(xiàn)在用起來(lái)可能又有點(diǎn)疑問(wèn)。就如畫(huà)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(huà)出來(lái)的話(huà)，你可能會(huì)遇到細(xì)節(jié)上的問(wèn)題，比如說(shuō)按鈕開(kāi)關(guān)的方向是怎樣，以及怎么劃分區(qū)域等。遇到這些問(wèn)題的時(shí)候都能讓你主動(dòng)去翻書(shū)，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(guò)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。做為一名電氣專(zhuān)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