基于PLC的交通燈控制

1、基于 PLC 的交通燈控制 摘 要 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關注。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。城市交通控制系統(tǒng)是用于 城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、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)控重要的組成部分。 隨著城市機動車量的不斷增加，自80年代后期,許多大城市出現(xiàn)了交通超負荷運行 的情況。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好城市高速道路，緩解交通 擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。傳統(tǒng)的交 通信號燈控制一般采用電子線路和繼電器實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)復雜，可靠性低，故障率高,較難 實現(xiàn)功

2、能的變更。而可編程控制器(PLC)以微處理器為核心，具有可靠性高，控制功能 強，使用靈活方便等優(yōu)點。特別是由PLC實現(xiàn)的控制系統(tǒng)，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行程序設計，結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，運行 穩(wěn)定可靠，可方便地設置定時時問，編程容易，功能擴展方便，修改靈活等，并且有 完善的自診斷和顯示功能，維修工作極為簡單。 關鍵詞：可編程控制器；交通燈；設計； 目 錄 1 PLC 交通燈簡介 .1 1.1 國內(nèi)城市交通現(xiàn)狀面臨的及問題 .1 1.2 城市交通控制的目的和意義 .1 1.3 城市交通控制系統(tǒng)的分類 .1 1.3.1 按空間關系劃分 .2 1.3.2 按控

3、制方式劃分 .3 1.4 交通信號控制系統(tǒng)的控制參數(shù) .3 1.5 公路平面交叉口交通控制安全保障技術的研究.4 2 PLC 的基礎知識 .7 2.1 PLC 的概述.7 2.2 PLC 的特點.7 2.3 PLC 的定義.7 2.4 PLC 的工作原理.8 2.5 PLC 的結(jié)構(gòu).10 3 PLC 在交通燈控制系統(tǒng)設計方案 .15 3.1 設計要求 .15 3.2 十字路口交通燈的路況畫出模擬圖.16 3.3 交通燈的路況模擬控制實驗板 .17 4 交通燈控制系統(tǒng)設計 .18 4.1 交通燈控制系統(tǒng)硬件設計 .18 4.1.1 PLC 智能化控制交通燈的方法.18 4.1.2 三菱 PLC

4、選型 .18 4.2 交通燈控制系統(tǒng)軟件設計 .19 4.2.1 GX Developer 編程軟件介紹 .19 4.2.2 軟件設計任務 .24 4.2.3.根據(jù)控制要求確定 I/O 分配表 .24 4.2.4 編制外部接線圖 .26 4.2.5 設計應用系統(tǒng)梯形圖.26 總 結(jié) .27 致 謝 .28 參考文獻 .29 附 錄 A.30 附 錄 B.35 1.PLC 交通燈簡介 1.1 國內(nèi)城市交通現(xiàn)狀面臨的及問題 根據(jù)中國目前的交通現(xiàn)狀及面臨的問題說明交通控制在經(jīng)濟發(fā)展及城市化進程中 的重大作用，并提出發(fā)展智能交通系統(tǒng)的重要目的和現(xiàn)實意義。 我國城市交通現(xiàn)狀是：城市交通基礎設施建設速度跟

5、不上迅速增長的交通需求; 常規(guī)公共交通萎縮；出租車和私人小汽車迅速增加 ;軌道交通開始起步 ;交通管理 技術水平低。以上問題導致交通擁擠、交通事故、環(huán)境污染、以及能源問題將會日 趨嚴重。 面臨的問題是：車型種類繁雜、混合交通嚴重;自行車等非機動車數(shù)量驚人;城市 布局和交通不相適應;出行方式單一、沒有選擇余地;步行困難、事故多發(fā)。 1.2 城市交通控制的目的和意義 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展、城市化進程的加快和機動車輛的迅猛增加，城市交通問題 日益嚴重。城市交通擁擠不僅造成交通事故頻發(fā)、車輛延誤增大，而且進一步帶來能 源浪費和環(huán)境污染的加劇，由此引起的不良社會后果更是難以估計。目前，城市交通 問題已成為

6、全球經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，是全球性的“城市病”之一。交通控制的目的是要 在確定的行政規(guī)范約束下，應用先進的技術手段，采用合適的運作方式來確保公共和 私人運輸方式具有最佳的交通條件。 (1)減少交通事故，增加交通安全。通過實施交通控制，可以把發(fā)生沖突的交通流 從時間和空間上進行分離，從而減少交通事故，增加交通安全。 (2)緩和交通擁擠，提高交通效益。合理的交通控制，可以對交通流進行有效的引 導與調(diào)度，使城市交通流保持在一種平穩(wěn)的運行狀態(tài)，從而避免或減緩交通擁擠，縮 短在路車輛的交通延誤，提高交通運輸?shù)恼w效益。 (3)減少環(huán)境污染，降低能源消耗。實施良好的交通控制，可以減少在路車輛的停 車次數(shù)，保持車

7、輛在較佳的狀態(tài)下運行，大大減少尾氣排放和能源消耗。 1.3 城市交通控制系統(tǒng)的分類 城市道路交通控制系統(tǒng)可以從不同的角度進行分類，這里分別從空間關系、控制 方式上對城市道路交通控制系統(tǒng)簡單分類。 1.3.1 按空間關系劃分 從空間關系上可以把城市交通系統(tǒng)分劃為單交叉口控制(點控制)、交通干線的協(xié) 調(diào)控制(線控制)和區(qū)域交叉口的網(wǎng)絡控制(面控制)三種形式。 (1)單個交叉口的點控制 單個交叉口的點控制是一種最基本的控制方式。孤立交叉口點控制的控制參數(shù)是 信號周期和綠信比，控制的目標一般是車輛延誤和交叉口的通行能力。在理想的情況 下，希望總延誤時間最小和交叉口的通行能力得到最大的利用。由于點控制的

8、設備簡 單、投資省、維護方便，至今仍是應用較多的一種信號控制方式。從技術上講，它又 分為離線點控制和在線點控制兩種形式。前者采用定時信號配時技術，目前仍然是其 他控制方式的配時基礎;后者是交通響應控制或車輛感應控制，它是根據(jù)交叉口各個人 *通流的實際分布情況，合理分配綠燈時間到各個相位，從而滿足需求。 (2)干線交通的協(xié)調(diào)控制 城市路網(wǎng)中的交通干線承擔著很重的交通負荷，保證干線的交通暢通對改善一個 地區(qū)甚至一個城市的交通狀況往往起著至關重要的作用。在城市交通路網(wǎng)中，有時交 叉口相距很近，兩個相鄰的交叉口之間的距離通常不足以使一小隊車流在有限時間內(nèi) 完全疏散。單個交叉口分別設置單點信號控制時，車

9、輛經(jīng)常遇到紅燈，時停時開，行 車不暢，環(huán)境污染嚴重。為了減少車輛在各個交叉口的停車次數(shù)，特別是當干線的車 輛比較暢通時，相鄰交叉口之間的控制方案宜采用相互協(xié)調(diào)的控制策略。最初協(xié)調(diào)信 號計時的方法是基于綠波的概念，相鄰交叉口執(zhí)行相同的信號控制周期，主干線相位 的綠燈開啟時刻錯開一定的時間，交叉口的次干線在一定程度上服從主干線的交通。 當一列車隊在具有許多交叉口的一條干線上行駛時，協(xié)調(diào)控制使得車輛在通過干 線交叉口時總是在綠燈開始時到達，因而無需停車即可通過交叉口，形成一條交通流 的綠波帶。綠波控制能有效提高車輛行駛速度和道路通行能力，確保道路暢通，減少 車輛在行駛過程中的延誤時間和能源消耗。干線

10、交通協(xié)調(diào)控制的控制參數(shù)是周期長度。 綠信比和相位差，控制的目標一般是車輛的平均延誤和停車次數(shù)。 區(qū)域交通信號控制的對象是城市或某個區(qū)域中所有交叉口的交通信號。隨著計算 機技術、優(yōu)化方法、自動控制和車輛檢測技術的發(fā)展，人們研究把一個城市區(qū)域內(nèi)或 一個局部小區(qū)內(nèi)所有交叉口的交通信號聯(lián)合起來綜合加以協(xié)調(diào)控制，以使得區(qū)域內(nèi)的 車輛在通過某些交叉口時所產(chǎn)生的總損失最小。在這種控制方式下，交通信號機將交 通量數(shù)據(jù)實時地通過通信網(wǎng)傳至上位機，上位機根據(jù)路網(wǎng)交通量的實時變化情況，按 一定時間步距不斷調(diào)整正在執(zhí)行的配時方案。上位計算機同時控制一個城市區(qū)域中的 多個交叉路口，實現(xiàn)區(qū)域中交叉口之間的統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，提

11、高路網(wǎng)的運行效率。通過 這種控制方式，容易實現(xiàn)交通路網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度與優(yōu)化管理。 1.3.2 按控制方式劃分 按控制方式可以把城市道路交通控制分為定時控制、感應控制、自適應控制和智 能控制幾種類型。 (1)定時控制 定時控制方式以歷史交通流數(shù)據(jù)為依據(jù)，找出每個日/周和時間段的不同交通流變 化規(guī)律，用人工方法或計算機仿真等手段預先準備好不同日/周和不同時間區(qū)段內(nèi)使用 的配時方案，它屬于開環(huán)控制，不易根據(jù)車流狀況實時調(diào)整控制方案。由于定時控制 對交通信號機的要求低，無需實時交通量的檢測，因而仍然是目前城市道路交通系統(tǒng) 中應用較為廣泛的一種控制策略。 (2)感應控制 感應控制的原理是根據(jù)車輛檢測器測量的

12、交通流數(shù)據(jù)調(diào)整相應的綠燈時間的長短 和時間順序，以適應交通流的隨機變化。這種方式比定時控制有更大的靈活性。 (3)自適應控制 自適應控制是根據(jù)檢測到的有關道路交通信息，并基于預測模型預測到的未來交 通需求，從系統(tǒng)信號配時方案庫中選擇相應的優(yōu)化方案，或?qū)崟r計算產(chǎn)生相應的優(yōu)化 控制方案實現(xiàn)交通自動控制。 (4)智能控制 嚴格意義上講，智能控制不僅僅是交通信號的控制，而是整個交通系統(tǒng)的控制， 即智能交通系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)是交通控制的最高層次，它將先進的信息技術、數(shù)據(jù) 通訊技術、檢測傳感技術、自動控制理論、運籌學、人工智能和計算機及其網(wǎng)絡等一 系列高新技術綜合運用于交通運輸各個子系統(tǒng)，從而建立起一種大

13、范圍、全方位發(fā)揮 作用的實時、準確、高效的交通運輸綜合管理體系。智能交通系統(tǒng)把人、車、路和環(huán) 境等交通運輸系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)有機整合，從而使車、路的運行功能一體化和智能化。 智能交通系統(tǒng)是解決交通問題的必由之路，安全、高效、環(huán)保、低耗、快捷、舒適的 綠色交通是智能交通的發(fā)展方向。 1.4 交通信號控制系統(tǒng)的控制參數(shù) 交通信號控制系統(tǒng)是利用道路交叉口設立的交通燈信號對沖突交通流從時間上 進行優(yōu)化分配的裝置?；緟?shù)如下： 1) 交通信號燈：機動車與非機動車信號燈通常有三種顏色，即紅、綠、黃。紅 色表示不可通行，綠色表示可以通行，黃色表示越過停車線的車輛可以繼續(xù)通行， 其它不可通行。行人過街信號燈通常

14、有兩種顏色，即紅、綠。紅色表示不可通行， 綠色表示可以通行。 2) 綠燈時間 G：一個相位綠燈信號保持不變的時間。 3) 相位 P：是對于一個路口多方向交通流而言，一組互不沖突的交通流即可構(gòu) 成為一個相位。 4) 周期 C：信號燈的各種燈色輪流顯示一次所需要的時間。 5) 綠燈間隔：在一個周期內(nèi)，一個相位有效綠燈轉(zhuǎn)換為下一個有效綠燈之間的 時間間隔。 6) 全紅時間：在交通信號進行轉(zhuǎn)換期間，為交通安全而設立的所有交通信號為 紅燈的過渡時間。 7) 綠信比 ：一個相位信號有效綠燈時長與周期時長之比。 8) 相位差 tos：相鄰路口同一相位綠燈 (或紅燈)起始時間之差。 9) 飽和率 s：在穩(wěn)定交

15、通流情況下，一個交叉口每車道可通過的最大流量率。 10) 通行能力 ca：在現(xiàn)行信號控制下，單位時間內(nèi)每車道可通過的最大車輛數(shù)。 11) 飽和度 ：交通流率 與通行能力的比，即流量 -容量比。 1.5 公路平面交叉口交通控制安全保障技術的研究 公路平面交叉口交通控制安全保障技術是提高平面交叉口安全水平、改善整個 公路系統(tǒng)安全性能的主要途徑之一。 依托西部交通建設科技項目 公路平面交叉口交通安全技術研究 ，借鑒國內(nèi) 外已有的交通控制安全保障技術理論研究和實踐應用成果，本文深入研究了適合我 國國情的平面交叉口交通控制安全保障技術的研究方法和關鍵基礎理論，可為交叉 口的新建或改造技術提供理論指導、并

16、為交通工程技術人員所實際運用。 論文首先分析了交通控制設計所建立的理論基礎，包括交通設計理論、交通沖 突技術、可接受間隙理論、路權(quán)理論、以及延誤理論，這些理論方法為交通控制技 術的研究提供了有力的理論支撐。 公路平面交叉口交通控制安全診斷改善模型的建立是交通控制安全改善過程中 一個重要步驟，是改進公路平面交叉口交通安全的前提。 本文在分析交通事故產(chǎn)生機理的基礎上，并通過對交通事故預防理論的分析， 提出了一套非事故分析、預防性的、具有較高應用性的交通控制安全診斷改善方法， 該方法能夠快速診斷、分析、科學評價交義口的安全隱患，并引入安全危險度指數(shù) 概念，從安全隱患的顯著性、導致事故嚴重程度的可能性

17、兩方面進行分析，找出影 響交叉口交通控制的主要安全問題，并針對主要安全問題提出相應的改善對策，通 過對所提出的改善措施進行成本效益分析事故折減系數(shù)和對策造價比兩個指標，找 出最合理的改善措施。 對于交通控制方式選擇的研究，主要是針對交通信號燈設置依據(jù)的研究分析， 運用可接受間隙理論、交通沖突理論、延誤理論、排隊論等理論分析方法建立了一 套完整、實用的交通信號燈設置依據(jù)、設置程序、以及信號燈移去的準則，其設置 依據(jù)分別為： 基于可接受間隙理論的 8 小時流量、基于排隊論的 4 小時車流量、基于延誤 理論的高峰小時車流量、基于交通沖突理論的車流量、基于行人流量、學童過街、 以及基于交通事故的信號燈

18、設置依據(jù)，每條設置依據(jù)各有特點及適用對象。 當交通狀況發(fā)生改變時，交通信號燈設置不再需要，則需要通過一定的研究分 析并依據(jù)信號燈移去準則米決定是否移去信號燈。 信號相位設計是交通信號設計中最具創(chuàng)造性的部分，是論文第三部分研究內(nèi)容。 對信號相位方案的設計主要包括左轉(zhuǎn)保護相位、右轉(zhuǎn)相位、直行相位的設計， 重點研究分析了左轉(zhuǎn)保護相位的設置。 對于左轉(zhuǎn)保護相位的設置是基于安全和交通效率兩方面，運用交通沖突理論、 延誤理論、定性和定量相結(jié)合的方法建立了左轉(zhuǎn)保護相位的設置原則和設置條件， 以及判斷流程，并對典型左轉(zhuǎn)保護相位的形式進行了研究，討論了其各自適用情況 和設置條件。 同樣對右轉(zhuǎn)相位討論了其設置條件

19、、相位形式、適用情況及紅燈右轉(zhuǎn)的設置條 件。 綠燈間隔時間包括黃燈時間和全紅時間。 在分析綠燈間隔時間內(nèi)車輛的運行特性基礎上，并基于困境區(qū)的理論以及交通 沖突分析，分別建立了黃燈時間模型以及全紅時間模型，并提供了不同車速和交叉 口寬度下的綠燈間隔時間的計算值，然后根據(jù)實踐經(jīng)驗，給出了綠燈間隔時間的推 薦值。 對于公路平面交叉口控制設施保障技術的研究是本論文的最后一部分研究內(nèi)容， 主要是建立不同控制方式下的交叉口控制設施保障技術。 對于全無控制交叉口，在考慮路口寬度、路口大小、行車位置、車輛尺寸、行 車速度以及反應時間、車輛加減速度等因素，利用三角視距原理、側(cè)撞受損分析、 駕駛行為等方法來分析路

20、權(quán)分配原則；對于停車、減速讓行控制交叉口，針對交通 控制所存在的問題，提出了相應的安全控制設施措施，包括停車、減速讓行標志的 尺寸、設置位置、識別距離、以及相應的輔助設施；對于信號控制交叉口，詳盡探 討了交通信號燈的分類、燈色次序、顯示方式、鏡面的設計尺寸、數(shù)量、安裝方式、 安裝位置、水平位置、豎直高度、識別距離等，其中重點分析了信號箭頭燈的應用 條件、綠閃燈的優(yōu)缺點、倒計時對交通安全的影響，并提出了車輛在信號交叉口困 境區(qū)的保護措施，以及對闖紅燈自動拍攝裝置執(zhí)行容限的探討；最后研究分析交通 標志的設計。 通過問卷調(diào)查、統(tǒng)計分析方法來對目前交通標志進行圖形改善設計，并進行補 充對交通安全有利的

21、交通標志、基于駕駛員視覺特征的交通標志設置位置的分析、 以及交通標志信息量的選擇方法。 2 PLC 的基礎知識 2.1 PLC 的概述 可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，將計算機技術、自動控制技術、 通訊技術融為一體的一種專門為適應惡劣的工業(yè)環(huán)境下而設計的工業(yè)控制裝置，涉及 到很多自動控制、電器方面的知識。經(jīng)過30多年的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得極其廣泛 的應用。目前，可編程控制器成為工業(yè)自動化領域中最重要、應用最多的控制裝置， 居工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱（可編程控制器、機器人、計算機輔助設計與制造）的首 位。其應用的深度和廣度成為衡量一個國家工業(yè)自動化程度高低的標志。 2.2 PLC 的特

22、點 1 可靠性高，抗干擾能力強； 2 通用性高，使用方便； 3 程序設計簡單，易學，易懂； 4 采用先進的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便； 5 系統(tǒng)設計周期短； 6 安裝簡便，調(diào)試方便，維護工作量?。?7 對生產(chǎn)工藝改變適應性強，可進行柔性生產(chǎn)。 2.3 PLC 的定義 可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制 應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱 PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這 種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因

23、此，今天這種裝置稱作可編程控制 器，簡稱 PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可 編程控制器簡稱 PLC。 PLC 問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標準化，美國 電氣制造商協(xié)會 NEMA（National Electrical Manufactory Association） 經(jīng)過四年 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 是一個數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指 令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計時，計數(shù)與演算等功

24、能，并通過數(shù)字或類似的輸入/ 輸出模塊，以控制各種機械或工作程序。一部數(shù)字電子計算機若是從事執(zhí)行 PC 之功能 著，亦被視為 PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器。 ”以后國際電工委員會 （IEC）又先后頒布了 PLC 標準的草案第一稿，第二稿，并在1987 年2 月通過了對它 的定義：“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)境應用而設 計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制， 定 時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種 類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關外部設備，都按易于與工業(yè)控制系 統(tǒng) 聯(lián)成

25、一個整體，易于擴充其功能的原則設計。 ” 總之，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機。 它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針 對某一具體工業(yè)應用，在實際應用時，其硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置，其軟件 需根據(jù)控制要求進行設計編制。 2.4 PLC 的工作原理 PLC 的工作原理： 1.掃描工作方式 PLC 有兩種工作模式，即運行（RUN）模式與停止（STOP）模式。在運行模式中， PLC 通過反復執(zhí)行反應要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。為了使 PLC 的輸出及時地響應 隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是不斷地重

26、復執(zhí)行，直至 PLC 停機或切換到 STOP 工作模式。 除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，PLC 還要完成內(nèi)部處理、通信服務等 工作，一次循環(huán)可以分為 5 個階段。如圖 2.1。PLC 的這種周而復始的循環(huán)工作方式稱 為掃描工作方式。由于計算機執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入-輸出關系來看，處理 過程似乎是同時完成的。 在內(nèi)部處理階段，PLC 檢查 CUP 模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)視定時器復位，以 及完成一些其他內(nèi)部工作。 當 PLC 處于停止（STOP）模式時，只執(zhí)行以上的操作。PLC 處于運行（RUN）模式 時，還要完成另外三個階段的操作。 內(nèi)部處理 通信服務 輸入處理 程序執(zhí)行

27、 輸出處理 RUN 內(nèi)部處理 通信服務 STOP 圖 2.1 掃描工作方式 2.掃描技術 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。 (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)中的相應的單元內(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 的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信

28、號，則該脈沖信號的 寬度必須大于一個掃描周期，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)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸 點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏 輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應位的狀 態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應位的狀態(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。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 I/O 映象區(qū)內(nèi) 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其

29、他輸出點和軟設備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(qū) 內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排 在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被 刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即 I/O 指令則可以直接存取 I/O 點。即使用 I/O 指令 的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從 I/O 模塊取值，輸出過程影 像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 (3) 輸出刷新階段 當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC 就進入輸出刷新階段。在此期間， CPU

30、 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(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 相應的外設。這時，才是 PLC 的真正輸出。 3.掃描周期 PLC 在 RUN 工作模式時，執(zhí)行一次圖 1.2 所示的掃描操作所需的時間成為掃描周期， 其典型值約為 1100ms。掃描周期與用戶程序的長短、指令的種類和 CPU 執(zhí)行指令的 速度有很大的關系。當程序較長時，指令執(zhí)行時間在掃描周期中占相當大的比例。編 程軟件可以提供掃描周期的當前值、最大值和最小值。 2.5 PLC 的結(jié)構(gòu) PLC 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同， 如圖所示： 輸輸 入入 模模 塊塊 輸輸 出出 模

31、模 塊塊 CPU 模塊 編程設備編程設備 可編程控制器可編程控制器 輸輸 入入 信信 號號 輸輸 出出 信信 號號 圖2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu) 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 存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲器 I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)； 并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當 PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場 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)運算的結(jié)果送入 I/O 映 象區(qū)或數(shù)據(jù)

32、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)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行直到停止運行。 為了進一步提高 PLC 的可靠性近年來對大型 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 CPU 出現(xiàn)故障整個系統(tǒng)仍能正常運行。 CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC 至少有一個 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)場輸入裝置送來的 狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和 編程過程中的語法錯誤等

33、。進入運行后，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)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。 CPU 主要由運算器、控制器、寄存器及實現(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、總線接口及有關電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)， 是 PLC 不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細分析 CPU 的內(nèi)部電路，但對 各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、 解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算， 在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在

34、控制器指 揮下工作。 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度，IO 數(shù)量及 軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模 2 存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器； 存放應用軟件的存儲器稱為用戶程 序存儲器。 1 PLC 常用的存儲器類型 （1） RAM (Random Assess Memory)，這是一種讀/寫存儲器(隨機存儲器) ，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 讀存儲器，在斷電情況下存儲器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變(在紫外線連續(xù)照射下可擦

35、除存 儲器內(nèi)容)。 （3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)，這是一 種電可擦除的只讀存儲器，使用編程器就能很容易地對其所存儲的內(nèi)容進行修改。 2 PLC 存儲空間的分配 雖然各種 PLC 的 CPU 的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù) PLC 的工作原理其存儲 空間一般包括以下三個區(qū)域： (1)系統(tǒng)程序存儲區(qū) 在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當于計算機操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序，包括監(jiān)控程序、 管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序、等由制造廠商將其固化在 EPROM 中，用戶不能直接存取，它和硬件一起決定了該 PL

36、C 的性能。 (2)系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)(包括 I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設備等) 系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)包括 I/O 映象區(qū)以及各類軟設備如：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計 時器、計數(shù)器、變址寄存器、累加器、等存儲器。 I/O 映象區(qū)，由于 PLC 投入運行后只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和 數(shù)據(jù)在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應的外設，因此它需要一定數(shù)量的 存儲單元(RAM)以存放 I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作 I/O 映象區(qū)，一個開關量 I/O 占用存儲單元中的一個位(bit)，一個模擬量 I/O 占用存儲單元中的一個字(16 個 bit)， 因此整個 I/O 映象區(qū)可看作兩個

37、部分組成：開關量 I/O 映象區(qū)，模擬量 I/O 映象區(qū)。 系統(tǒng)軟設備存儲區(qū)，除了 I/O 映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)還包括 PLC 內(nèi)部各 類軟設備(邏輯線圈、計時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等)的存儲區(qū)，該存儲區(qū) 又分為具有失電保持的存儲區(qū)域和無失電保持的存儲區(qū)域，前者在 PLC 斷電時由內(nèi)部 的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會遺失，后者當 PLC 斷電時數(shù)據(jù)被清零。 1) 邏輯線圈 與開關輸出一樣，每個邏輯線圈占用系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中的一個位，但不能直接驅(qū) 動外設，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器，另外不同 的 PLC 還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能

38、。 2) 數(shù)據(jù)寄存器 與模擬量 I/O 一樣，每個數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中的一個字(16bits) 另外 PLC 還提供數(shù)量不的特殊數(shù)據(jù)寄存器，具有不同的功能。 3) 計時器 4) 計數(shù)器 (3) 用戶程序存儲區(qū) 用戶程序存儲區(qū)存放用戶編制的用戶程序，不同類型的 PLC 其存儲容量各不相同。 3 電源 PLC 的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的可靠得電源 系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對電源的設計和制造也十分重視，一般交 流電壓波動在+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。 4 I/O 模塊 PLC

39、與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模 塊將電信號變換成數(shù)字信號進入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O 分為開關量輸入（DI） ， 開關量輸出（DO） ，模擬量輸入（AI） ，模擬量輸出（AO）等模塊。 常用的 I/O 分類如下： 1.開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器 隔離和晶體管隔離。 2.模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA） 、電壓型（0-10V,0-5V,- 10-10V）等，按精度分，

40、有12bit,14bit,16bit 等。 3.除了上述通用 IO 外，還有特殊 IO 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 4.按 I/O 點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU 所能管 理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。 5 PLC 系統(tǒng)的其它設備 編程設備：編程器是 PLC 開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于 編程、對系統(tǒng)作一些設定、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)場控制運行。小編程器 PLC 一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程 軟件）充當編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機。 人機界面：

41、最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一 體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面非常普及 6 PLC 的通信聯(lián)網(wǎng) 依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng) 絡在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出網(wǎng)絡就是控制器的 觀點說法。 PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC 與 PLC 之間、PLC 與上位計算機以及其他智能 設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。現(xiàn)在幾乎所有的 PLC 新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計算機一樣具有 RS-232接口，通過雙絞線、同軸 電纜或光纜，可以在幾公

42、里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。 當然，PLC 之間的通訊網(wǎng)絡是各廠家專用的，PLC 與計算機之間的通訊，一些生產(chǎn) 廠家采用工業(yè)標準總線，并向標準通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機型的 PLC 之間、PLC 與 計算機之間可以方便地進行通訊與聯(lián)網(wǎng)。 7外部設備 外部設備是 PLC 系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類: 1. 編程設備：有簡易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、 監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是 PLC 開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查 維護不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。 2. 監(jiān)控設備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)

43、據(jù)。 3. 存儲設備：有存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器，用于永久性地存儲用 戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如 EPROM、EEPROM 寫入器等。 4. 入輸出設備：用于接收信號或輸出信號，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電 位器，打印機等。 了解了 PLC 的基本結(jié)構(gòu)，我們在購買程控器時就有了一個基本配置的概念，做到 既經(jīng)濟又合理，盡可能發(fā)揮 PLC 所提供的最佳。 3 PLC 在交通燈控制系統(tǒng)設計方案 3.1 設計要求 一、設計目的： (1)掌握用 PLC 控制交通信號燈的設計方法； (2)熟悉 PLC 的編程方法和程序調(diào)試，了解用 PLC 解決實際問題的全過程。 二、設計要求： (1)十

44、字路口分 A 道和 B 道，A、B 道輪流放行， A 道放行 1 分鐘零 30 秒，B 道放行 1 分鐘。 (2)有緊急車輛要求通過時，系統(tǒng)要能禁止普通車輛通過,A、B 道均為紅燈， 緊急車有 K3 開關模擬。 (3)綠燈轉(zhuǎn)換成紅燈時綠燈閃爍 2 秒、黃燈亮 5 秒。 (4)要求有啟動按鈕，兩種以上的模式，分別用開關K1、K2 開關控制。 三、設計步驟及原理： （1）熟悉課題，明確任務，查閱相關資料，確定設計方案； （2）根據(jù)各部分的功能劃分功能模塊，確定每一模塊的軟硬件組成，合理選取具 有相應功能的元器件； （3）進行硬件設計，把各器件組成相應功能的模塊，并把各功能模塊進行電氣連 接，形成總

45、的功能系統(tǒng)； （4）進行軟件設計，編寫程序，實現(xiàn)各模塊功能，使整個系統(tǒng)能夠良好的運行； （5）進行仿真調(diào)試，檢查各模塊功能能否完全實現(xiàn)，綜合考慮系統(tǒng)的靈活性、穩(wěn) 定性、誤差大小及測溫效率調(diào)整各器件的各項參數(shù)。使系統(tǒng)的處在最佳性能狀態(tài)。 經(jīng)分析總結(jié)，確定總的設計流程如圖 3.1 所示。 開始 總體設計方案 功能模塊劃分 系統(tǒng)設計 軟件設計硬件設計 仿真調(diào)試 圖 3.1 設計步驟 3.2 十字路口交通燈的路況畫出模擬圖 一種方案： 另一種方案： 圖3.2 十字路口模擬圖 3.3 交通燈的路況模擬控制實驗板 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： 圖3.3 十字路口

46、模塊圖 禁止通行燈 （亮時為紅色） 準備禁止通行燈 （亮時為黃色） 直通燈 （亮時為綠色） 結(jié)合十字路口交通燈實際情況設計交通燈模擬控制系統(tǒng)如下： 當交通燈系統(tǒng)啟動開關接通時，南北向（列）和東西向（行）主干道均設有綠燈 90S，綠燈閃亮2S,黃燈5S。當南北主干道紅燈點亮時，東西住干道應依次點亮綠燈， 綠燈閃亮，黃燈，反之，當東西主干道紅燈點亮時，南北主干道依次點亮綠燈，綠燈 閃，黃燈。 4 交通燈控制系統(tǒng)設計 4.1 交通燈控制系統(tǒng)硬件設計 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。

47、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

48、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。 4.1.2 三菱 PLC 選型 1.三菱FX系列PLC的概述 FX系列PLC是日本三菱公司繼F1、F2系列PLC之后推出的小型機。它同時具有單元 式PLC的簡單易用和模塊、式PLC的功能強大、配置靈活的優(yōu)點，其機型種類較多，主 要有FX0S、FX0N、FX1、 FX1N、FX2

49、 、FX2N 、FX2NC等。系統(tǒng)配置既固定又靈活，基 本上能滿足各種工業(yè)控制要求。當控制要求較簡單時，可選用容量較小的FX0S或FX0N 機型；當控制要求較復雜時，可選用性能高、處理速度快、容量大的FX2N或FX0N機型。 FX2N系列是小型化、高速度、高性能等很多方面都是相當于FX系列中最高檔次的 超小型程序裝置。除輸入輸出16-256點的獨立用途外，還可以適用于多個基礎組件間 的連接、模擬控制、定位控制等特殊用途，是一套可以滿足廣泛需要的PLC。 2.FX2N系列PLC的特點： （1）系統(tǒng)配置既固定又靈活 可進行16-256點的靈活輸入輸出組合。可連接擴展模塊，包括FX0N系列擴展模塊。

50、 （2）編程簡單，指令豐富 編程種類如表4.1。 表4.1 簡單的編程種類 指令種類 指令數(shù)目/種 基本指令 27 步進梯形指令 2 應用指令 128（298個） 功能指令種類多，有高速處理指令、便利指令、數(shù)據(jù)處理、特殊用途指令等。 （3）品種豐富 可選用16/32/48/64/80/128/點的主機，可以采用最小8點的擴展模塊進行擴展。也可 根據(jù)電源及輸入輸出形式，自由選擇。 （4）高性能 內(nèi)置程序容量8000步，最大可擴充至16K步，可輸入注釋，還有豐富的軟主件。 （5）多種特殊用途 FX2N系列中，1臺基本單元最多可連接8臺擴展模塊或特殊功能模塊，連接上相當 的特殊功能模塊后，可應用在模

51、擬控制、定位控制等特殊場合。 （6）外部機器通信簡單簡化 一臺FX2N主機可安裝一個機能擴充板，使用FX2N-485-BD及FX0N-485ADP的 FX2N系列PLC間，可作簡易PLC通信連接。 4.2 交通燈控制系統(tǒng)軟件設計 4.2.1 GX Developer 編程軟件介紹 1、編程語言 (1）梯形圖 一種圖形語言 可編程序控制器是按照用戶的控制要求編寫程序來進行工作的。程序的編制就是 用一定的編程語言把一個控制任務描述出來。程序的表達方式基本有四種：梯形圖、 指令表、邏輯功能圖和高級語言。絕大部分 PLC 是使用梯形圖和指令表編程。 梯形圖是一種圖形語言，它沿用了傳統(tǒng)的繼電接觸器控制中

52、的繼電器觸點、線圈、 串并聯(lián)等術語和圖形符號，而且還加進了許多功能強而又使用靈活的指令，將微機的 特點結(jié)合進去，使得編程容易。世界上各生產(chǎn)廠家的 PLC 都把梯形圖作為第一用戶編 程語言。 (2）指令表 一種助記符編程語言 所謂指令就是用字母來表達 PLC 各種功能的助記符號。常用的助記符由指令構(gòu)成 的能完成控制任務的指令組合就是指令表，每一條指令一般由指令助記符和作用器件 編號兩部分組成。圖 4.2 給出用 PLC 實現(xiàn)三相異步電動機啟動/停止控制的兩種編程語 言的表示方法。圖中符號的含義如下：X0 和 X1 是兩個輸入點的表示符號，通常作為輸 入繼電器的觸點；Y0 是輸出接點表示符號，一般

53、看作是一個輸出繼電器的線圈，同時 又表示該繼電器的觸點。在梯形圖中，常用兩種圖型符號：符號“Y0”表示輸 出變量，符號“Y0”表示輸入變量，ED 表示程序結(jié)束。 圖 4.2 兩種編程方式 2、GX Developer 編程軟件 GX Developer 是三菱 PLC 的編程軟件。適用于 Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX 等全系列可編程控制器 。支持梯形圖、指令表、SFC、 ST 及 FB、Label 語言程序設計， 網(wǎng)絡參數(shù)設定，可進行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫 PLC 程序功能。 3、GX Developer 的特點 (1) 軟件的共通化 GX Develope

54、r 能夠制作 Q 系列，QnA 系列，A 系列（包括 運動控制（SCPU） ）,FX 系列的數(shù)據(jù) ,能夠轉(zhuǎn)換成 GPPQ,GPPA 格式的文檔。 此外， 選擇 FX 系列的情況下，還能變換成 FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。 (2) 利用 Windows 的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升能夠?qū)xcel,Word 等作成的 說明數(shù)據(jù)進行復制，粘貼，并有效利用。 (3) 程序的標準化 標號編程 用標號編程制作可編程控制器程序的話，就不需要認識軟元件的 號碼而能夠根據(jù)標示制作成標準程序。用標號編程做成的程序能夠依據(jù)匯編從而作 為實際的程序來使用。 功能塊（以下，略稱作 FB） FB 是

55、以提高順序程序的開發(fā)效率為目的而開 發(fā)的一種功能。把開發(fā)順序程序時反復使用的順序程序回路塊零件化，使得順序程 序的開發(fā)變得容易。此外，零件化后，能夠防止將其運用到別的順序程序時的順序 輸入錯誤。 宏 只要在任意的回路模式上加上名字（宏定義名）登錄（宏登錄）到文檔， 然后輸入簡單的命令就能夠讀出登錄過的回路模式，變更軟元件就能夠靈活利用了。 (4) 能夠簡單設定和其他站點的鏈接 由于連接對象的指定被圖形化而構(gòu)筑成 復雜的系統(tǒng)的情況下也能夠簡單的設定。 (5) 能夠用各種方法和可編程控制器 CPU 連接。 經(jīng)由串行通訊口 ； 經(jīng)由 USB； 經(jīng)由 MELSECNET/10(H)計算機插板 ； 經(jīng)由

56、 MELSECNET()計算機插板 ； 經(jīng)由 CC-Link 計算機插板； 經(jīng)由 Ethernet 計算機插板； 經(jīng)由 CPU 計算機插板； 經(jīng)由 AF 計算機插板。 (6) 豐富的調(diào)試功能 由于運用了梯形圖邏輯測試功能，能夠更加簡單的進行調(diào)試作業(yè)。 在幫助中有 CPU 錯誤，特殊繼電器 /特殊寄存器的說明，所以對于在線中 發(fā)生錯誤，或者是程序制作中想知道特殊繼電器 /特殊寄存器的內(nèi)容的情況下 提供非常大的便利。 數(shù)據(jù)制作中發(fā)生錯誤況時，會顯示是什么原因或是顯示消息，所以數(shù)據(jù)制作的時間能夠 大幅度縮短。 4、GX Developer 的應用 要安裝這個軟件，先要打開 GX 編程軟件 MELSO

57、FTEnvMEL里的 SETUP 這個程 序。這個安裝程序是共通部件。 需注意以下幾點： 1去掉文件夾名稱中的中文字符。 2先安裝 GX DeveloperEnvMEL 里的環(huán)境包。 3打開 GX Developer 里的 SETUP.EXE 這個安裝文件，開始安裝，中間會要你 輸入 ID 序列號，最好安裝時候關閉 殺毒軟件，完成后再打開。 注意安裝時不要 選擇監(jiān)控模式，如果有不清楚的，就用默認的，直接點擊下一步就可以了。 Gx Developer 的工具條： Gx Developer 常用的按鈕如圖 4.3（a） 、(b)所示： 圖 4.3（a）重要按鈕 圖 4.3(b) 編輯修改程序時用到

58、的按鈕 編輯程序的生成： （1）用鼠標左鍵雙擊 Gx Developer 圖標啟動 Gx Developer 編程軟件，如圖 4.4 所 示： 圖 4.4 Gx Developer 編程軟件的啟動 （2）在打開的 Gx Developer 編程軟件的界面 創(chuàng)建新工程，如圖 4.5 所示： 圖 4.5 新工程的創(chuàng)建 （3）打開創(chuàng)建的新工程界面，將深藍色矩形光標放在欲放置元件的位置，用鼠標點擊 “功能鍵”和“功能圖”中要放置的元件按鈕，將彈出“輸入元件”對話框，如圖 4.6 所示。在文本框中輸入元件號，輸入完后點擊【確定】按鈕，元件被放置在光標制定 的位置。最終完成梯形圖的編輯，如圖 4.7 所示

59、。 圖 4.6 輸入元件對話框 圖 4.7 梯形圖編輯畫面 (4)將編輯好的編程程序（梯形圖）進行保存，如圖 4.8 所示： 圖 4.8 編程程序的保存 4.2.2 軟件設計任務 （1）軟件設計的主要任務是根據(jù)控制系統(tǒng)要求將順序功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖，在 程序設計的時候最好將使用的軟元件（如內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器等）列表， 標明用途，以便于程序設計、調(diào)試和系統(tǒng)運行維護、檢修時查閱。 （2）模擬調(diào)試。將設計好的程序下載到PLC 主單元中。由外接信號源加入測 試信號，可用按鈕或小開關模擬輸入信號，用指示燈模擬負載，通過各種指示燈的 亮暗情況了解程序運行的情況，觀察輸入 /輸出之間的變化關系及邏輯狀

60、態(tài)是否符 合設計要求，并及時修改和調(diào)整程序，直到滿足設計要求為止。 4.2.3.根據(jù)控制要求確定 I/O 分配表 1、分析控制系統(tǒng)的控制要求 熟悉被控對象的工藝要求，確定必須完成的動作及動作完成的順序，歸納出順 序功能圖。 如圖 4.9 所示 圖 4.9 順序功能圖 2、確定 I/O 分配表 根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，確定 I/O 點數(shù)和 I/O 點的類型（數(shù)字量、模擬量等），并 列出 I/O 點清單，如圖 4.10。進行內(nèi)存容量的估計，適當留有余量。根據(jù)經(jīng)驗， 對于一般開關量控制系統(tǒng)，用戶程序所需存儲器的容量等于I/O 總數(shù)乘以 8；對 于只有模擬量輸入的控制系統(tǒng)，每路模擬量需要100 個存儲器字；