基于PLC交通燈設(shè)計(jì)(完整資料)

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基于PＬC和ＭCGS的交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于PLC交通燈設(shè)計(jì)(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）【摘要】當(dāng)今,紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段。社會(huì)的發(fā)展，人們的消費(fèi)水平不斷的提高，私人車輛不斷的增加。人多、車多道路少的道路交通狀況已經(jīng)很明顯了.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)長也按一定的規(guī)律分檔．這樣就可以實(shí)現(xiàn)按車流量規(guī)模給定綠燈時(shí)長,達(dá)到最大限度的有車放行，減少十字路口的車輛滯流，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。ＰLＣ結(jié)構(gòu)簡單、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。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)在越來越多地將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。ＰLC還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能,將同一條道路上的信號(hào)燈組成同一局域網(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.關(guān)鍵字：PLC、交通燈、控制系統(tǒng)、組態(tài)設(shè)計(jì)Aｂｓtrａct：Toｄａｙ,trａfｆicliｇｈtsｉnstａｌｌｅｄoｎｔheｃrｏｓsiｎgａt(yī)alｌ,toeasetｈetｒａfｆｉcｏfveｈiclｅshasbｅcoｍeｔhemostcoｍmonanｄmosteｆfｅctiveｍeans．Ｓociａldｅvelopmeｎt,people’scoｎｓumptionｌｅvｅｌscoｎｔinueｔoinｃrease，ｐrｉvａｔeveｈｉｃlesｉsincrｅａsｉnｇ。Ofpeoplｅ,cａｒｓandmoreroadshａvｅｌｅｓstｒafficsｔａt(yī)usisobvioｕs．Tｈeｒefoｒe，theadoptiｏｎoｆeffecｔivemeｔｈoｄsｔｏconｔrｏltｒaｆｆicｌigｈtsisimpｅｒative。ＰLCｉｎｔelligentcontrolpriｎｃiplｅistheｃoｒｅofｔhｅcontｒolｓyｓtemusinｇPLＣnorth-ｓｏｕｔｈdiｒｅctｉｏntoeａｓｔ-westdirecｔionｏrscalｅｏｆｔｈeｖeｈｉclebytｈenｕmbｅrofsub—file,ｔheaｐpｒopｒiaｔethiｎggivenｔheｇreenlightnorth—soｕｔｈdiｒectioｎandleｎgthoftｉmｅｉsａｌｓosub—filｅaｃcorｄｉngtoceｒtａinrｕles。Ｔｈiｓｓcaｌeｃanbeachievedｇiｖentheｇreeｎligｈｔattｒafｆicduratioｎ，tｏａｃhievemaｘimｕmrｅｌeａseacartｏreｄuceｔheｓｔagnaｔionoｆvｅｈｉclescｒossｉｎgtoeａsetrａfficcｏｎgesｔiｏn,toaｃhieveoptｉｍａlcｏnｔｒol，thusｉmｐｒoviｎgthｅe(cuò)fficieｎcｙoｆtraｆfｉccｏntrolｓyｓtem.ＰLCstruｃｔｕreissimple，easｙｐｒogramming,ｈighreliability，hａsbeｅnwｉdelyuｓeｄforiｎdｕsｔriａlprocesｓａndloｃatｉonofｔheautｏmａt(yī)ｉｃconｔrol．TheuｓeofthePLＣhａsthｅcharａｃteriｓｔiｃsofｅnvｉｒｏnmｅntaladａptaｂiｌity，whiｌeitsinｔerｎａltimerrｅsourcｅｓａreveryｒiｃｈ,thecurｒeｎtwidespreadｕｓeｏfthe＂progｒｅｓsive”signalｆorprecisecｏnｔroｌ，paｒtiｃuｌarlycｏntroloｆmulti-ｆorkcａnbeeasiｌｙachievｅｄ．Theｒeｆorｅ,thePLCisｎｏｗiｎcｒeaｓingｌyuｓedintrａfｆｉｃｌｉｇhtssｙsｔem．PLＣalｓｏｈasacｏmmuｎｉcationsｎeｔwoｒｋingcapaｂilｉtieｓ,tｈesａｍesｉgnａloｎtheroadtoｆｏrｍａunifiedＬANｍanaｇｅmｅnt,aｎdｃaｎshortenｔhewaｉtｉngｔimefoｒｖehｉcleｔrafｆｉc,ｔoachievescieｎtifiｃmanagement。Inreal－tｉmｅdeｔｅctｉonandappｌｉcatｉonofaｕｔoｍatｉcｃonｔrolsystｅｍsPLC,PLCisoｆｔenusedaｓacorecｏmponent.Kｅywｏrds：tｒａｆｆiｃｌighｔs,cｏntroｌsystemｓ,ｃoｎfigurationｄｅsiｇn可編程控制系統(tǒng)介紹１.1PLC簡介隨著微處理器,計(jì)算機(jī)的和數(shù)字通訊技術(shù)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)滲透到所有工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)前用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)可分為：可編程控制器,基于PＣ總線的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，基與單片機(jī)的測(cè)控裝置,用于模擬量閉環(huán)控制的可編程調(diào)節(jié)器,集散控制系統(tǒng)（DCS)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（ＦCS)等.可編程控制器是應(yīng)用廣泛,功能強(qiáng)大,使用方便的通用工業(yè)控制裝置，已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的重要支柱.近幾年,在國內(nèi)已得到迅速推廣普及.可編程控制器是60年代末在美國首先出現(xiàn)的,當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器，目的是用來取代繼電器,以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能.其基本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象,將控制內(nèi)容寫入控制器的用戶程序內(nèi),控制器和被控對(duì)象連接也很方便.可編程控制器對(duì)用戶來說，是一種無觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設(shè)計(jì)階段選用可編程控制器,在實(shí)施階段再確定工藝過程。另一方面,從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的要求專門設(shè)計(jì)控制器,適合批量生產(chǎn)。由于這些特點(diǎn)，可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎,并得到迅速的發(fā)展?？删幊绦蚩刂破?英文稱ＰrｏｇｒａmmableCoｎtroｌｌer，簡稱PＣ.但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)混淆,故人們?nèi)粤?xí)慣地用ＰLC作為可編程序控制器的縮寫.它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置,專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器,用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PＬC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí),而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。ＰＬC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。ＰＬC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示:1-1PＬC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.1。1主機(jī)主機(jī)部分包括中央處理器(CPＵ）、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器（ＲOＭ）和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器.CPＵ是PＬC的核心,它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、做出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作,將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備(如電腦、打印機(jī)等）的請(qǐng)求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。PLC的內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)用戶程序作編譯處理的程序,系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。1.1.2輸入/輸出（I/O)接口I/Ｏ接口是PLＣ與輸入／輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開關(guān)等)的控制信號(hào)。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備(如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I／O接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾,從而提高了可靠性。I/O點(diǎn)數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是ＰLＣ的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo),通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn),大型機(jī)將超過千點(diǎn)。1．１.3輸入/輸出擴(kuò)展接口Ｉ/O擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元(即主機(jī)）連接在一起。1．1。4外部設(shè)備接口此接口可將打印機(jī)、條碼掃描儀，變頻器等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián)，以完成相應(yīng)的操作。實(shí)驗(yàn)裝置提供的主機(jī)型號(hào)是西門子Ｓ７—2００系列的ＣPU224（AC/ＤＣ/RELAY）。輸入點(diǎn)數(shù)為1４，輸出點(diǎn)數(shù)為10.1.１.5編程編程是PLC利用外部設(shè)備，用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示PLC的工作情況。通過專用的PC/ＰPI電纜線將PＬＣ與電腦聯(lián)接，并利用專用的編程軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控.1。１.６電源圖中電源是指為CPU、存儲(chǔ)器、I／O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源,通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。1．2ＰLC的工作原理PLC的CPＵ采用順序邏輯掃描用戶程序的方式進(jìn)行工作，即在ＰLＣ運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)(或地址號(hào))作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令,開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中,還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的CPU掃描一個(gè)周期必經(jīng)輸入采樣、執(zhí)行用戶程序、處理通訊請(qǐng)求、ＣPＵ自診斷和輸出刷新三個(gè)階段。輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。執(zhí)行用戶程序階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。處理通訊請(qǐng)求階段：CＰＵ處理從通訊接口和智能模塊接收到的信息,如由編程器送來的程序、命令和各種數(shù)據(jù),并把要現(xiàn)實(shí)的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、出錯(cuò)信息等發(fā)送給編輯器進(jìn)行顯示.如果有計(jì)算機(jī)等通訊請(qǐng)求，也在這段時(shí)間完成數(shù)據(jù)和發(fā)送任務(wù)。CPU自診斷：自診斷測(cè)試包括定期檢查CPU模塊的操作和擴(kuò)展模塊的狀態(tài)是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位。輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中,并通過一定的方式(繼電器、晶體管或晶閘管)輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作.1。3PLＣ的程序編制1.３.１軟件編制PＬC是采用軟件編制程序來實(shí)現(xiàn)控制要求的。編程時(shí)要使用到各種編程元件，它們可提供無數(shù)個(gè)動(dòng)合點(diǎn)和動(dòng)斷觸點(diǎn)。編程元件是指輸入映像寄存器、輸出映像寄存器、位存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲(chǔ)器等。ＰLC內(nèi)部這些存儲(chǔ)器的作用和繼電器接觸器控制系統(tǒng)中使用的繼電器十分相似，也有“線圈”與“觸點(diǎn)”,但它們不是“硬”繼電器，而是ＰLC存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元。當(dāng)寫入該單元的邏輯狀態(tài)為“１”時(shí)，則表示相應(yīng)繼電器線圈得電,其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開。所以,內(nèi)部的這些繼電器稱之為“軟”繼電器。Ｓ7-２0０CPU２24、CPU226部分編程元件的編號(hào)范圍與功能說明如下表所示原件名稱代表字母編號(hào)范圍功能說明輸入寄存器IＩ０.0～I(xiàn)１.５共14點(diǎn)接受外部輸入設(shè)備的信號(hào)輸出寄存器QQ0．0～Ｑ1．１共1０點(diǎn)輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備位存儲(chǔ)器MM0.0~M3１。７在程序內(nèi)部使用，不能提供外部輸出定時(shí)器T（T0～T255)Ｔ0，T64保持型通電延時(shí)1msＴ１～T4,Ｔ65～T68保持型通電延時(shí)１0mｓＴ5～T31,T69～Ｔ9５保持型通電延時(shí)100msＴ３２，T96ON/ＯFF延時(shí),１mｓT33~T36,T9７～T1０0ON／OFＦ延時(shí),10msＴ37~T63,T101～T25５OＮ／OFＦ延時(shí)，１00ｍs計(jì)數(shù)器ＣC0~Ｃ25５加法計(jì)數(shù)器，觸點(diǎn)在程序內(nèi)部使用高速計(jì)數(shù)器HＣＨC０～HC５用來累計(jì)比ＣＰU掃描速率更快的事件順序控制\繼電器SＳ0。０～S31．7提供控制程序的邏輯分段變量存儲(chǔ)器VVＢ０．0～VB5119。7數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲(chǔ)元件局部存儲(chǔ)器LLB0．0～LB６3.7使用臨時(shí)的寄存器，作為暫時(shí)存儲(chǔ)器特殊存儲(chǔ)器ＳMＳＭ0。0~SM549．7CＰU與用戶之間交換信息特殊存儲(chǔ)器SM（只讀）SＭ０．0～ＳＭ29。7接受外部信號(hào)累加寄存器ＡCAC０～ＡＣ３用來存放計(jì)算的中間值1－２1。3.２編程語言所謂程序編制，就是用戶根據(jù)控制對(duì)象的要求，利用PLC廠家提供的程序編制語言，將一個(gè)控制要求描述出來的過程.ＰLC最常用的編程語言是梯形圖語言和指令語句表語言,且兩者常常聯(lián)合使用。（１）梯形圖（語言）梯形圖是一種從繼電接觸控制電路圖演變而來的圖形語言。它是借助類似于繼電器的動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)、線圈以及串、并聯(lián)等術(shù)語和符號(hào)，根據(jù)控制要求聯(lián)接而成的表示ＰLC輸入和輸出之間邏輯關(guān)系的圖形,直觀易懂.梯形圖中常用用圖形符號(hào)分別表示PLＣ編程元件的動(dòng)斷觸電和動(dòng)合觸電，用（）表示它們的線圈.梯形圖中編程元件的種類用圖形符號(hào)及標(biāo)注的字母或數(shù)加以區(qū)別。觸點(diǎn)和線圈等組成的獨(dú)立電路稱為網(wǎng)絡(luò),用編程軟件生成的梯形圖和語句表程序中有網(wǎng)絡(luò)編號(hào),允許以網(wǎng)絡(luò)為單位給梯形圖加注釋。梯形圖的設(shè)計(jì)應(yīng)注意到以下三點(diǎn):①梯形圖按從左到右、自上而下的順序排列.每一邏輯行(或稱梯級(jí)）起始于左母線，然后是觸點(diǎn)的串、并聯(lián)接,最后是線圈。與能流的方向一致。②梯形圖中每個(gè)梯級(jí)流過的不是物理電流,而是“概念電流”，從左流向右,其兩端沒有電源.這個(gè)“概念電流”只是用來形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿足線圈接通的條件。③輸入寄存器用于接收外部輸入信號(hào)，而不能由PLC內(nèi)部其它繼電器的觸點(diǎn)來驅(qū)動(dòng).因此,梯形圖中只出現(xiàn)輸入寄存器的觸點(diǎn),而不出現(xiàn)其線圈。輸出寄存器則輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備,當(dāng)梯形圖中的輸出寄存器線圈得電時(shí)，就有信號(hào)輸出，但不是直接驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備,而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實(shí)現(xiàn).輸出寄存器的觸點(diǎn)也可供內(nèi)部編程使用。（２)指令語句表指令語句表是一種用指令助記符來編制PLC程序的語言,它類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言，但比匯編語言易懂易學(xué),若干條指令組成的程序就是指令語句表。一條指令語句是由步序、指令語和作用器件編號(hào)三部分組成。MCGS系統(tǒng)介紹2．1MCGS的定義MCGS(MoｎｉｔｏrandＣｏntrolGｅnｅrateｄＳysｔem,通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft的各種32位Wｉndowｓ平臺(tái)上運(yùn)行，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案,在工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用.ＭCGS組態(tài)軟件功能強(qiáng)大，操作簡單，易學(xué)易用，普通工程人員經(jīng)過短時(shí)間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。同時(shí)使用ＭCＧS組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身,根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn),組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。2。2ＭＣGS的構(gòu)成ＭCGS系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，它相當(dāng)于一套完整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件,稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。運(yùn)行環(huán)境本身沒有任何意義,必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫一起作為一個(gè)整體，才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成,運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。２-1系統(tǒng)組態(tài)環(huán)境、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫三者的關(guān)系ＭCＧＳ由“MCGＳ組態(tài)環(huán)境”和“ＭCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成.兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。如圖２—2所示：MCGＳ組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)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(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后,生成擴(kuò)展名為．mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與MCＧＳ運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng),統(tǒng)稱為“工程”.ＭCGS運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)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(yùn)行環(huán)境中完成對(duì)工程的控制工作。2－2組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境關(guān)系圖２．3MCGS組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，MＣGS6。2組態(tài)軟件具有以下特點(diǎn)：全中文、可視化、面向窗口的組態(tài)開發(fā)界面,符合中國人的使用習(xí)慣和要求,真正的32位程序,可運(yùn)行于MicroｓｏｆtWindoｗs95/98/Me／ＮT／2000等多種操作系統(tǒng)。龐大的標(biāo)準(zhǔn)圖形庫、完備的繪圖工具以及豐富的多媒體支持,使您能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動(dòng)畫等于一體的漂亮、生動(dòng)的工程畫面。全新的ＡctiｖeX動(dòng)畫構(gòu)件,包括存盤數(shù)據(jù)處理、條件曲線、計(jì)劃曲線、相對(duì)曲線、通用棒圖等,使您能夠更方便、更靈活地處理、顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)。支持目前絕大多數(shù)硬件設(shè)備,同時(shí)可以方便地定制各種設(shè)備驅(qū)動(dòng);此外,獨(dú)特的組態(tài)環(huán)境調(diào)試功能與靈活的設(shè)備操作命令相結(jié)合,使硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)間的配合天衣無縫。簡單易學(xué)的類Baｓic腳本語言與豐富的ＭCＧＳ策略構(gòu)件,使您能夠輕而易舉地開發(fā)出復(fù)雜的流程控制系統(tǒng)。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能,能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以各種方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,使您能夠在第一時(shí)間獲得有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)情況的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。方便的報(bào)警設(shè)置、豐富的報(bào)警類型、報(bào)警存貯與應(yīng)答、實(shí)時(shí)打印報(bào)警報(bào)表以及靈活的報(bào)警處理函數(shù),使您能夠方便、及時(shí)、準(zhǔn)確地捕捉到任何報(bào)警信息.完善的安全機(jī)制，允許用戶自由設(shè)定菜單、按鈕及退出系統(tǒng)的操作權(quán)限。此外,MCＧS６.2還提供了工程密碼、鎖定軟件狗、工程運(yùn)行期限等功能，以保護(hù)組態(tài)開發(fā)者的成果.強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/ＩP、Mｏdem、485／422/232,以及各種無線網(wǎng)絡(luò)和無線電臺(tái)等多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu).良好的可擴(kuò)充性,可通過OPＣ、ＤDＥ、ODBC、ＡctiveX等機(jī)制，方便地?cái)U(kuò)展ＭＣGS6.2組態(tài)軟件的功能,并與其他組態(tài)軟件、ＭIS系統(tǒng)或自行開發(fā)的軟件進(jìn)行連接.提供了ＷWW瀏覽功能，能夠方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制與企業(yè)管理的集成。在整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)，只使用ＩE瀏覽器就可以在任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)上方便地瀏覽與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)一致的動(dòng)畫畫面,實(shí)時(shí)和歷史的生產(chǎn)信息，包括歷史趨勢(shì),生產(chǎn)報(bào)表等等，并提供完善的用戶權(quán)限控制.2.4MCGS組態(tài)軟件的工作方式MCGS如何與設(shè)備進(jìn)行通訊：MＣGS通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設(shè)備指令。ＭCGS如何產(chǎn)生動(dòng)畫效果:MCＧS為每一種基本圖形元素定義了不同的動(dòng)畫屬性，如:一個(gè)長方形的動(dòng)畫屬性有可見度,大小變化,水平移動(dòng)等,每一種動(dòng)畫屬性都會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)畫效果.MCＧS如何實(shí)施遠(yuǎn)程多機(jī)監(jiān)控:MCGS提供了一套完善的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，可通過TＣP/ＩP網(wǎng)、Ｍｏdｅm網(wǎng)和串口網(wǎng)將多臺(tái)計(jì)算機(jī)連接在一起,構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步和網(wǎng)絡(luò)事件的快速傳遞。同時(shí),可利用MCGＳ提供的網(wǎng)絡(luò)功能，在工作站上直接對(duì)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀寫操作。分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)都要安裝一套MＣＧS工控組態(tài)軟件.MCGS把各種網(wǎng)絡(luò)形式，以父設(shè)備構(gòu)件和子設(shè)備構(gòu)件的形式,供用戶調(diào)用，并進(jìn)行工作狀態(tài)、端口號(hào)、工作站地址等屬性參數(shù)的設(shè)置。如何對(duì)工程運(yùn)行流程實(shí)施有效控制：ＭCGＳ開辟了專用的“運(yùn)行策略"窗口，建立用戶運(yùn)行策略。MCGS提供了豐富的功能構(gòu)件，供用戶選用，通過構(gòu)件配置和屬性設(shè)置兩項(xiàng)組態(tài)操作,生成各種功能模塊（稱為“用戶策略”），使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件,操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)畫窗口的任意切換,控制系統(tǒng)的運(yùn)行流程和設(shè)備的工作狀態(tài)。所有的操作均采用面向?qū)ο蟮闹庇^方式,避免了煩瑣的編程工作。硬件設(shè)計(jì)３．1設(shè)計(jì)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)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)過車輛流量的調(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)過長期運(yùn)行、較適用的方案，仍然會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊(duì)等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準(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)問題?？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)、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。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.3．2十字路口交通燈系統(tǒng)控制的任務(wù)及要求信號(hào)燈控制系統(tǒng)開始工作時(shí)需要一個(gè)啟動(dòng)按鈕控制，停止工作時(shí)需要一個(gè)停止按鈕控制?？紤]到特殊情況，需要有強(qiáng)制東西方向通行和禁行控制,有強(qiáng)制南北方向通行和禁行控制.南北綠燈和東西紅綠燈不能同時(shí)亮。如果同時(shí)亮則應(yīng)關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng),并立即報(bào)警.南北紅燈亮并維持30s。在南北紅燈亮同時(shí)東西綠燈亮，并維持25s。東西綠燈閃亮，閃亮３s后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮,并維持2ｓ,。到2ｓ時(shí),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。東西紅燈亮維持35s。南北綠燈亮維持30s，然后閃亮3ｓ，再熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持2ｓ后熄滅,這是南北紅燈亮,東西綠燈亮。周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)。如遇特殊情況，根據(jù)需要對(duì)東西或南北的紅燈或綠燈進(jìn)行強(qiáng)制控制.3．3交通信號(hào)控制系統(tǒng)實(shí)況.3。1十字路口交通燈控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)面板圖3.4結(jié)合十字路口交通燈的路況畫出模擬圖北北南東西3-1交通指揮燈示意圖綠黃紅綠黃紅紅黃綠綠紅黃３。5十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，如下圖所示：啟動(dòng)/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3-2交通信號(hào)燈時(shí)序狀態(tài)示意圖3.6控制系統(tǒng)的I／O點(diǎn)及地址分配根據(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)及強(qiáng)制信號(hào);輸出有報(bào)警信號(hào)及東西方向、南北方向各兩組指示信號(hào)。該系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)為7,輸出點(diǎn)數(shù)為7，全部是開關(guān)量，則可將Ｉ/Ｏ分配用下表表示。輸入地址編號(hào)及作用輸出及作用地址編號(hào)作用地址編號(hào)作用I０．0啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行Ｑ0.０報(bào)警指示Ｉ０．１停止系統(tǒng)運(yùn)行Q0。1南北紅燈亮I0.２強(qiáng)制南北紅燈亮Q０.２東西綠燈亮Ｉ0.3強(qiáng)制南北綠燈亮Q0。3東西黃燈亮I0。4強(qiáng)制東西紅燈亮Ｑ0。4東西紅燈亮Ｉ０.5強(qiáng)制東西綠燈亮Q0。５南北綠燈亮I0。6正常/強(qiáng)制選擇Ｑ0。6南北黃燈亮３-3I／O分配３.7PＬC系統(tǒng)選型通過對(duì)系統(tǒng)控制要求的分析可知，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn)7點(diǎn),開關(guān)量輸出點(diǎn)7點(diǎn),所以選用CPU2２４(14DＩ/10DＯ)可以滿足要求.3。８控制系統(tǒng)原理圖此控制系統(tǒng)主要以PLC為主控制器,附加簡單的外圍器件組成?？刂圃砣鐖D所示:1LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.32LQ0.4Q0.5Q0.6=NL11LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.32LQ0.4Q0.5Q0.6=NL11MI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6=AC220VACCPU224AC/DC/RelayDC24V+3-4控制系統(tǒng)原理圖AC４軟件設(shè)計(jì)4．1系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)的控制程序按功能分為三部分，即主程序（包括報(bào)警)，正常循環(huán)控制程序（子程序０），強(qiáng)制控制程序（子程序1）.系統(tǒng)程序如下圖所示主程序（b）子程序0（c)子程序1報(bào)警指示。當(dāng)東西和南北同時(shí)綠燈亮?xí)r，進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，同時(shí)斷開東西和南北同時(shí)綠燈，報(bào)警指示時(shí)間設(shè)置為5ｓ.4．2工作過程分析循環(huán)工作過程。按啟動(dòng)按鈕I0。0接通,M0.0得電自鎖同時(shí)進(jìn)入子程序０,子程序0（自動(dòng)循環(huán)控制）。I0.0接通,Ｍ１．０，M１。1得電自鎖同時(shí)T37得電,Ｍ１.0控制南北紅燈,M1.１控制東西綠燈，此時(shí)南北紅燈和東西綠燈同時(shí)亮.Ｔ３7延時(shí)２5s后，東西綠燈閃3s后熄滅（通過ＳM0。５s脈沖發(fā)生器和C0配合完成），接著東西黃燈亮2s后熄滅（通過Ｔ３8完成），南北紅燈同時(shí)熄滅.Ｔ38觸點(diǎn)啟動(dòng)M2。０和Ｍ2．1得電自鎖同時(shí)T39得電,M2.0控制東西紅燈熄滅（通過SＭ0.5s脈沖發(fā)生器和C１配合完成)，同時(shí)南北黃燈亮2s后熄滅（通過T４0完成），東西紅燈同時(shí)熄滅.T４0觸點(diǎn)控制M2.4啟動(dòng)下一次循環(huán)，按停止按鈕I０。1停止。強(qiáng)制工作過程。I0。6接通進(jìn)入強(qiáng)制控制程序(子程序１）.I0.2接通，M０.３接通控制南北紅燈.I0。３接通，M0。5接通控制南北綠燈。I０.4接通，Ｍ0.４接通控制東西紅燈。Ｉ0．5接通，M0.6接通控制東西綠燈。十字路口交通燈的組態(tài)控制過程繪制交通信號(hào)燈人機(jī)界面MCGＳ組態(tài)軟件安裝在計(jì)算機(jī)中,雙擊桌面“組態(tài)環(huán)境”圖標(biāo)，進(jìn)入ＭCGS組態(tài)環(huán)境，如5-1圖所示。單擊“用戶窗口”，“新建窗口”后，在“用戶窗口”中新建一個(gè)“窗口0”,選中窗口0,點(diǎn)擊“窗口屬性”按鈕，進(jìn)入窗口屬性設(shè)置界面.將窗口名稱和窗口標(biāo)題選項(xiàng)中的內(nèi)容改為“交通信號(hào)燈"，按“確認(rèn)"按鈕確認(rèn).按“動(dòng)畫組態(tài)”按鈕，進(jìn)入畫面編輯窗口,如５-2圖所示，在此窗口中利用工具箱中的繪圖工具，完成交通信號(hào)燈畫面設(shè)計(jì),效果圖如５-3圖所示。圖5-１MCGＳ組態(tài)環(huán)境5—２5-25-３5。2交通信號(hào)燈畫面中構(gòu)件的屬性設(shè)置交通信號(hào)燈畫面中構(gòu)件比較簡單，只有紅燈，綠燈和黃燈。首先定義數(shù)據(jù)變量,根據(jù)控制要求，監(jiān)控界面中對(duì)西方向和南北方向紅燈,綠燈和黃燈進(jìn)行定義,均為開關(guān)量和顏色填充。在“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”選項(xiàng)卡中，通過使用“新增對(duì)象”和“對(duì)象屬性”按鈕，對(duì)數(shù)據(jù)變量進(jìn)行定義,如5—4圖所示５—４變量定義窗口交通信號(hào)燈畫面中構(gòu)件的屬性設(shè)置如圖5-5所示，這里僅對(duì)南北紅燈屬性設(shè)置進(jìn)行說明，其他等的屬性設(shè)置與南北紅燈屬性設(shè)置的區(qū)別為表達(dá)式和填充顏色連接項(xiàng)的內(nèi)容不同。5－55．3設(shè)備窗口屬性設(shè)置在組態(tài)工作臺(tái)界面中，用鼠標(biāo)單擊“設(shè)備窗口”選項(xiàng),出現(xiàn)設(shè)備窗口圖標(biāo)并雙擊進(jìn)入設(shè)備組態(tài)窗口；在此窗口中通過設(shè)備工具箱，完成設(shè)備組態(tài),如圖５－6所示。設(shè)備組態(tài)完成后,雙擊“通用串口父設(shè)備０”，進(jìn)入通用串口父設(shè)備屬性編輯界面，根據(jù)設(shè)備通訊要求和連接情況，完成通用串口父設(shè)備屬性編輯界面中相關(guān)的參數(shù)設(shè)置，具體設(shè)置如5—7所示，按“確認(rèn)"完成設(shè)置.５-6設(shè)備組態(tài)窗口５—7通用串口父設(shè)備屬性編輯窗口返回設(shè)備組態(tài)窗口，雙擊“設(shè)備０－［西門子Ｓ７-200PPI]”進(jìn)入設(shè)備屬性設(shè)置窗口，在此窗口中有“基本屬性”，“通道連接”，“設(shè)備調(diào)試”，“數(shù)據(jù)處理”選項(xiàng)卡。在液體自動(dòng)混合控制中,不涉及“數(shù)據(jù)處理”。其余三項(xiàng)設(shè)置如圖5-8～圖5-１0所示。在設(shè)備調(diào)試窗口中,如果“通訊狀態(tài)標(biāo)志”欄中，顯示“0"則表示通訊正常,若顯示“-１”則表示通訊不正常.通過設(shè)備調(diào)試,使MCGＳ與PLC通訊正常，即設(shè)備調(diào)試窗口中“通訊狀態(tài)標(biāo)志"顯示為“0"，按確認(rèn)即可。5-８設(shè)備屬性編輯窗口5－9通道連接窗口５-10設(shè)備調(diào)試窗口回到工作臺(tái)界面,選擇主控窗口并單擊界面右側(cè)的“系統(tǒng)屬性按鈕"，彈出“主控窗口屬性設(shè)置”對(duì)話框,在此窗口中選擇“內(nèi)存屬性”選項(xiàng)卡，在用戶窗口列表中選中“交通信號(hào)燈"，按“增加”按鈕,則“交通信號(hào)燈”移入“裝入內(nèi)存窗口”，如圖５-11所示，按“確認(rèn)"鍵即可.單擊主菜單中的“進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境"鈕，即可進(jìn)入監(jiān)控運(yùn)行界面，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的工作情況，如圖5—１2所示。５—11“主控窗口屬性設(shè)置”對(duì)話框5-12系統(tǒng)監(jiān)控運(yùn)行界面結(jié)束語在這次PLＣ課程設(shè)計(jì)中，我用所掌握的知識(shí)結(jié)合課本、網(wǎng)絡(luò)、報(bào)紙等資源,盡心盡力，按時(shí)完成了任務(wù)。在組態(tài)軟件的制作中，我較好的掌握了ＰLC及ＭCGS軟件的應(yīng)用。在MCGS軟件中最重要的是建立好實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫是實(shí)現(xiàn)各種變量的采集、表達(dá)、控制的關(guān)鍵元件，數(shù)據(jù)庫控制著整個(gè)系統(tǒng)的輸入、輸出和運(yùn)行。MＣGS軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行信號(hào)的采集,運(yùn)行控制和運(yùn)行監(jiān)視.在組態(tài)文件的制作過程中，除了系統(tǒng)提供一些元件和背景，還可以自己制作自己需要的元件.在調(diào)試系統(tǒng)的制作中，我需要的元件在元件庫里沒有，在上網(wǎng)搜索了資料后，知道元件可以自己通過系統(tǒng)提供的工具自己制作.于是我通過工具箱，自己畫出了所需元件的形狀，然后自己設(shè)定看顏色，再通過屬性設(shè)置了元件的動(dòng)作值，填充顏色和動(dòng)作表達(dá)式.通過運(yùn)行達(dá)到了預(yù)計(jì)的要求。組態(tài)軟件的運(yùn)行調(diào)試，實(shí)際上就是數(shù)據(jù)庫的設(shè)定，只要設(shè)定好輸入、輸出的變量和運(yùn)行的條件,就可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的動(dòng)作。通過這次PLＣ課程設(shè)計(jì)，我掌握了通過PLC實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信息采集、控制。掌握了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、梯形圖設(shè)計(jì)、組態(tài)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試一整套PLC設(shè)計(jì)過程。本次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際,又讓我懂得了在實(shí)踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。謝詞在本次課程設(shè)計(jì)中，我成功完成了課程設(shè)計(jì)課題——基于PLＣ和MCGS的交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)。從一開始的課題認(rèn)知、資料的查找，材料的整理，在各組員的協(xié)力合作下，在老師的指導(dǎo)下，我認(rèn)真學(xué)習(xí)、仔細(xì)分析，遇到問題及時(shí)商量查找資料，當(dāng)查找資料后還有不明白的地方及時(shí)請(qǐng)教老師,咨詢同學(xué)。通過近兩周的學(xué)習(xí)研究終于完成了該設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)中,由于本人知識(shí)的局限性，設(shè)計(jì)選擇了一些相對(duì)膚淺的設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)略顯不足，望老師多多批評(píng)指導(dǎo)。感謝和我一起努力奮斗的同學(xué)們，因?yàn)槟銈?，我的學(xué)習(xí)和生活過得精彩而又充實(shí)!再一次感謝劉榮榮劉老師和張芬張老師兩學(xué)期的辛勤教導(dǎo),讓我學(xué)會(huì)了ＰLC和ＭCＧＳ組態(tài)軟件的相關(guān)知識(shí),使我能夠順利完成該課程設(shè)計(jì)最后,感謝所有關(guān)心我、幫助過我的老師、同學(xué)和朋友。文獻(xiàn)[1]：王芹.可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用。天津大學(xué)出版社:楊歡,2008．摘要近年來，隨著科技的飛速發(fā)展,單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更新.在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來使用，正在不斷的應(yīng)用到實(shí)際生活中,并且根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合,加以完善。十字路口車輛穿梭，行人熙攘,車行車道,人行人道，有條不紊.那么靠什么來實(shí)現(xiàn)這井然秩序呢？靠的就是交通信號(hào)燈的自動(dòng)指揮系統(tǒng)。交通信號(hào)燈控制方式很多。本系統(tǒng)采用MＣS－51系列單片機(jī)ＳTC8９Ｃ51為中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了通過信號(hào)燈對(duì)路面狀況的智能控制。從一定程度上解決了交通路口堵塞、車輛停車等待時(shí)間不合理、急車強(qiáng)通等問題。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低、實(shí)時(shí)性好、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:交通燈單片機(jī)數(shù)碼管一.總體設(shè)計(jì)思路１.1設(shè)計(jì)目的及思路設(shè)計(jì)目的了解交通燈管理的基本工作原理，熟練掌握SＴC89C5１的工作原理和應(yīng)用編程,熟悉STC8９C51單片機(jī)并行接口的各種工作方式和應(yīng)用，并了解計(jì)數(shù)器／定時(shí)器的工作方式和應(yīng)用編程外部中斷的方法，掌握多位LED顯示問題的解決。設(shè)計(jì)思路(1)分析目前交通路口的基本控制技術(shù)，提出自己的交通控制的初步方案.（2）確定系統(tǒng)交通控制的總體設(shè)計(jì)，增加了倒計(jì)時(shí)顯示提示。（3)進(jìn)行顯示電路.(4）進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。1.2實(shí)際交通燈顯示時(shí)序及狀態(tài)轉(zhuǎn)換的理論分析圖1所示為紅綠燈轉(zhuǎn)換的狀態(tài)圖。S2S1S2S1S4S3S4S3圖１紅綠燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)Ｓ１Ｓ2S３S４時(shí)間3０s5ｓ30s5s東西道紅燈亮紅燈亮綠燈亮黃燈亮南北道綠燈亮黃燈亮紅燈亮紅燈亮表1十字路口指示燈燃亮方案說明:（1）當(dāng)東西方向?yàn)榧t燈，此道車輛禁止通行,東西道行人可通過;南北道為綠燈,此道車輛通過，行人禁止通行。時(shí)間為60秒。（2）黃燈閃爍5秒,警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換.（3）當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車輛通行；南北方向?yàn)榧t燈，南北道車輛禁止通過，行人通行。時(shí)間為80秒.東西方向車流大通行時(shí)間長。（4）這樣如上表的時(shí)間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。（5）此表可根據(jù)車流量動(dòng)態(tài)設(shè)定紅綠燈初始值。共四種狀態(tài)，分別設(shè)定為S1、S2、S3、Ｓ4，交通燈以這四種狀態(tài)為一個(gè)周期,循環(huán)執(zhí)行如下圖所示：圖2交通燈狀態(tài)循環(huán)圖圖2交通燈狀態(tài)循環(huán)圖程序就是在上述四種狀態(tài)下循環(huán)轉(zhuǎn)化的。一個(gè)周期四個(gè)狀態(tài),在正常模式下共花費(fèi)１分10秒。二.具體設(shè)計(jì)方案2．１方案要求:本設(shè)計(jì)要求與交通信號(hào)實(shí)際控制一致,采用LEＤ模擬信號(hào)燈,信號(hào)燈分東西、南北二組，分別有紅、黃、綠三色。其工作狀態(tài)由程序控制，啟動(dòng)、停止按鈕分別控制信號(hào)燈的啟動(dòng)與停止。白天/黑夜轉(zhuǎn)換開關(guān)可對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制轉(zhuǎn)換。并且要求能用兩位數(shù)碼管（或者一位數(shù)碼管）來顯示紅燈或者綠燈等待的時(shí)間,在黃燈的時(shí)候數(shù)碼管不顯示。信號(hào)燈的控制要求如下：⑴假設(shè)東西方向交通繁忙為主干道,車流量為南北交通的兩倍.因此東西方向的綠燈通行時(shí)間為是南北方向上的兩倍。⑵開始時(shí)東西方向綠燈先亮，南北為紅燈。⑶按下啟動(dòng)按鈕開始工作,，按下停止按鈕,停止工作.白天/黑夜轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合時(shí)為黑夜工作狀態(tài)，這時(shí)只有黃燈來回閃爍，斷開為白天工作狀態(tài)。白天工作狀態(tài)要求：東西方向綠燈亮４0s，然后黃燈閃三下（１下/秒，共5秒)，然后紅燈亮20s，而南北方向?yàn)榧t燈亮40ｓ然后綠燈亮２０s，然后黃燈也閃三下；如此周期循環(huán)下去。示意圖2。2方案分析根據(jù)十字路口交通燈的要求，可將本系統(tǒng)分為三個(gè)模塊,第一模塊是控制模塊，主要負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制和運(yùn)算，從而使各模塊正常工作，第二個(gè)模塊式顯示模塊包括LED燈和數(shù)碼管；第三是電源模塊，給各模塊提供電源，讓各模塊工作。其系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖:圖3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖圖3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖２。389Ｃ51單片機(jī)引腳功能說明89C51外部引腳圖：（可以直接拷入ASM程序文件中，作注釋使用，十分方便)

┏━┓┏━┓

P1.0

┫1┗┛40┣

Vcc?

P1.1

┫2

３9┣

Ｐ0.0

P１．2

┫３

38┣

P0.１

?

P1。3

┫4

37┣

P0。２

P1．4

┫５

36┣

P０.3

Ｐ1.5

┫6

３5┣

P0．４

P1．6

┫7

34┣

P０.５

?

P1。7

┫8

33┣

P0。６

?

ＲST/Vpｄ

┫9

32┣

Ｐ0．７

?

RXDP3.0

┫10

31┣

—EA/Vpｐ(內(nèi)1／外0程序地址選擇）?

TＸＤP3．1

┫11

3０┣

ALE/—P(地址鎖存輸出）?-INＴ0P３．２

┫１2

29┣

-PSＥN

（外部程序讀選通輸出)

-INT1Ｐ3。3

┫１3

28┣

P2。7

?

T0

P3.4

┫１４

27┣

P２。6

T1

P3.5

┫１5

２6┣

Ｐ２．５

—ＷＲP3。6

┫16

2５┣

P２。４

?

-ＲＤＰ３．7

┫17

24┣

P２。3

?

X2

┫１8

２3┣

P2。2

?

X１

┫19

22┣

P2.１

GNＤ

┫20

21┣

P2.０

?

┗━━━━┛引腳說明:?

①電源引腳?

Vcc(40腳）：典型值＋５V.

Vss（20腳）：接低電平.?

②外部晶振?

X1、X２分別與晶體兩端相連接。當(dāng)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，X2接振蕩信號(hào)，X1接地

③輸入輸出口引腳:

P０口：I/O雙向口。作輸入口時(shí),應(yīng)先軟件置“１”。

Ｐ1口:I/O雙向口。作輸入口時(shí),應(yīng)先軟件置“1”。?

Ｐ2口：I/O雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置“１"。

Ｐ3口：I/O雙向口.作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置“1”。

④控制引腳：?

ＲＳT/Ｖpd、ＡＬE/—PROG、—PSEN、-EA／Vpp組成了MSC－５1的控制總線。

ＲST/Vｐd(9腳）:復(fù)位信號(hào)輸入端(高電平有效）.

第二功能：加+5V備用電源，可以實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)RAM信息不丟失。?

ALE/-PROＧ（３0腳)：地址鎖存信號(hào)輸出端。

第二功能：編程脈沖輸入.?

—PSEN（29腳）：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào).?

—EA/Ｖpp(３1腳):外部程序存儲(chǔ)器使能端。?

第二功能：編程電壓輸入端(＋21V）.圖6.單片機(jī)8051的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖6.單片機(jī)8051的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.4單片機(jī)最小系統(tǒng)時(shí)鐘電路圖7.時(shí)鐘電路XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，ＸＴAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到XTAL1,而XTＡＬ2懸空.內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為1２ＭHz，時(shí)鐘頻率就為6MHz.晶振的頻率可以在1MHｚ－24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右.系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式,即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。ＡT8９單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳ＸTＡL1和XTAL２分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容Ｃ１和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中.對(duì)外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12ＭHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22μＦ.在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。復(fù)位電路在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時(shí),將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平,51芯片便循環(huán)復(fù)位.復(fù)位后P0－P3口均置１引腳表現(xiàn)為高電平,程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零.當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為ＲOM的0０H處開始運(yùn)行程序.復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RSＴ通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連,斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2,由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用6MHｚ時(shí)，C取22μＦ，Rs約為2０0Ω，Ｒｋ約為１K。復(fù)位操作不會(huì)對(duì)內(nèi)部RAM有所影響.常用的復(fù)位電路如下圖所示:圖8.復(fù)位電路圖顯示電路顯示器普遍地用于直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，按照材料及產(chǎn)品工藝,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有:發(fā)光二極管LED顯示器、液晶LCD顯示器、ＣRＴ顯示器等。LＥＤ數(shù)碼管是現(xiàn)在最常用的顯示器之一。發(fā)光二極管（ＬED)由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨(dú)使用,也可以組裝成分段式或點(diǎn)陣式ＬED顯示器件(半導(dǎo)體顯示器）。分段式顯示器（LED數(shù)碼管）由7條線段圍成8字型，每一段包含一個(gè)發(fā)光二極管。外加正向電壓時(shí)二極管導(dǎo)通,發(fā)出清晰的光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅,就可以顯示各種字形或號(hào)。LＥD數(shù)碼管有共陽、共陰之分。本系統(tǒng)采用的是兩位共陰極數(shù)碼管三.電路圖和程序圖10．交通燈電路圖具體程序:＃iｎcｌude＜ＲEＧ5１.Ｈ>#dｅfｉneucharunsignedｃhaｒ#defｉnｅuintunsignｅdｉｎtｕintnuｍ，shi，ｇe;sbｉｔrｅd=P1^０;sｂｉtyｅｌ=P１^1；ｓbitgrｅ=P1^2；? voiddelａy(){uiｎｔa；for(ａ=500；a〉0；a－—）；? }ucharcodeaｒry_duan[］={０x3f，0x０６，０x5b,0x4ｆ,0x66,0x6d，0x7ｄ,0x07,0x7ｆ，0x6f};voidｉnitiａl(）｛EA=1；ＥT0=１;TMOD=0ｘ01;TH0=0x４c;TL0=０ｘd０;}voｉddiｓplａy（intY){sｈi=Y/1０；ge=Y％10；TR0=1；ｗｈiｌe(shi｜ge！=０)｛Ｐ2=0xｆe；P3=aｒry_duan[shｉ]；delay（）;P2=０xfd；Ｐ3＝?arｒy_ｄuan［ge］;delaｙ（）;｝TＲ0=0；}vｏｉｄtimer0（）inｔｅrｒupt１{TH0=0x4c;TL０=0ｘd0；nｕm++;if（ｎum＝=20）{ｎum＝0；ｇe－—；ｉf（ge==-1)｛ｇe=9；ｓhｉ—-；}｝}ｍａin（）｛initiａl();while(1）｛rｅd=０；yel＝0；gre=1;disｐlay（40）；red=0；yel＝１；gre=0；dispｌay(3）;red=１;yel=0;ｇｒe=0；ｄisplａy（２0）;red=0;ｙｅl＝１；ｇｒe=0；dｉspｌay（３）;}}程序編譯和。hex文件創(chuàng)建截圖仿真截圖四．實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)通過本次試驗(yàn)我復(fù)習(xí)了單片機(jī)程序的編寫,電路的連接以及程序的調(diào)試仿真，更加深刻的感受到了單片機(jī)的強(qiáng)大功能,通過實(shí)驗(yàn)也加強(qiáng)了動(dòng)手操作的能力，和同學(xué)一起更加懂得了相互合作的重要性,以后我會(huì)更加努力的把本專業(yè)知識(shí)學(xué)好學(xué)精,爭取為國家做到屬于自己應(yīng)做的奉獻(xiàn)。五．課程設(shè)計(jì)參考資料１．《電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)》郭勇北京大學(xué)出版社2．《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》閻石高教出版社３．《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》童詩白高教出版社4．《單片機(jī)原理及應(yīng)用》張毅剛高等教育出版社基于PLC和MＣGS的交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)【摘要】當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段.社會(huì)的發(fā)展,人們的消費(fèi)水平不斷的提高，私人車輛不斷的增加。人多、車多道路少的道路交通狀況已經(jīng)很明顯了。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)長也按一定的規(guī)律分檔。這樣就可以實(shí)現(xiàn)按車流量規(guī)模給定綠燈時(shí)長,達(dá)到最大限度的有車放行，減少十字路口的車輛滯流，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．PＬＣ結(jié)構(gòu)簡單、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.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)在越來越多地將PＬC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。PLC還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號(hào)燈組成同一局域網(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。關(guān)鍵字：PLC、交通燈、控制系統(tǒng)、組態(tài)設(shè)計(jì)Abstract:Ｔｏday,tｒaffｉclightsinstalledｏnｔhｅｃrｏssingatall，ｔｏｅaｓｅｔhetrａｆficｏfｖehicleshasbecomethｅmosｔcoｍmｏnａnｄmostefｆeｃtivemeanｓ。Ｓoｃialｄｅveｌopｍｅｎｔ,pｅopｌe'ｓcｏｎsumｐtioｎｌｅｖelscontinｕｅｔoincrｅase,pｒｉvateveｈiclesiｓincreasing。Oｆpeoｐlｅ，caｒsandmoreroａdshaveｌesstrafｆｉcstaｔｕｓiｓobvious。Ｔｈerｅｆorｅ,tｈｅadoptionofefｆectivemethodｓtocoｎtrｏltrafficｌｉghtｓisimpｅｒａｔｉｖe.PLＣintelｌigentcontrolpｒiｎcｉpｌeｉｓｔhecｏrｅofthecontroｌｓyｓtｅｍusiｎgPLCｎortｈ—southdｉrectiontｏeaｓt-wｅｓtdirectｉonorscalｅｏｆtheｖehiｃｌeｂytheｎumberｏfsub-fｉｌｅ，theapｐｒｏｐrｉateｔｈinggivenｔhegｒeenlightnｏrｔh-souｔhｄiｒectｉonandlengtｈofｔｉmeiｓalｓｏsub—ｆｉleaｃcｏrｄiｎｇtoｃeｒtaiｎrules。Tｈisｓcａlecaｎbeachievedgｉvｅnthegreeｎligｈtａt(yī)tｒaｆfiｃｄuratｉｏn,toａchieveｍaｘiｍumreｌeａsｅacａｒtorｅdｕcｅｔhestaｇnａt(yī)iｏｎoｆｖehｉclescroｓsｉｎｇｔoｅaｓｅｔrafｆicｃonｇeｓtion，tｏachｉeveopｔimalcoｎｔroｌ,thusimprｏvｉngtｈeｅfficiｅｎcyofｔｒafｆicconｔrolsｙstem.PLCstrucｔuｒeissimplｅ，easyｐroｇｒａmmｉng,ｈigｈｒｅliability，haｓｂeｅｎwｉdelyｕseｄｆorｉnｄｕcessanｄｌｏcaｔionｏfthｅａｕtｏｍaticcｏntｒol。ＴheusｅｏfthePＬCｈasthecｈarａcteristiｃsofenvironmenｔａlａdａptabｉｌity,whiｌeitsinｔernaｌｔimerｒesｏuｒceｓａreｖeｒyriｃh，thｅcｕｒｒｅnｔwｉdesｐreaduseｏfthe"pｒogreｓｓiｖｅ"sigｎalfｏrｐｒecisecontｒol，paｒtｉcuｌarlｙcｏnｔroloｆmultｉ-forｋcanbeeasilyａｃhieved。Ｔherefore，thePＬCｉsnowｉｎcreasinglｙusedｉnｔraffｉｃlighｔｓsysｔem．ＰLCaｌsohａｓａcommｕｎicationsneｔworkｉngcａpａbilｉｔieｓ，tｈｅsaｍｅsigｎalonthｅｒoadｔｏformaｕnｉｆiｅdLANmanaｇeｍent,andcanshorｔenthewaｉtingｔｉmefoｒvehicletｒaffｉc,ｔoachieｖeｓｃiｅntifiｃmaｎagｅment．Iｎreal—ｔimｅdeteｃtｉｏnandapplicatiｏnofａuｔomａt(yī)icｃonｔrolsyｓtemsPLC，PLCiｓoftenｕsedａｓaｃponenｔ.Keywｏrdｓ：trａｆficlighｔｓ,controlsystｅms，confiｇuｒaｔiondeｓign可編程控制系統(tǒng)介紹1.1PＬC簡介隨著微處理器，計(jì)算機(jī)的和數(shù)字通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)滲透到所有工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)前用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)可分為:可編程控制器,基于ＰC總線的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，基與單片機(jī)的測(cè)控裝置，用于模擬量閉環(huán)控制的可編程調(diào)節(jié)器,集散控制系統(tǒng)(DCS）和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCＳ)等?？删幊炭刂破魇菓?yīng)用廣泛，功能強(qiáng)大,使用方便的通用工業(yè)控制裝置,已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的重要支柱．近幾年，在國內(nèi)已得到迅速推廣普及.可編程控制器是６0年代末在美國首先出現(xiàn)的,當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器，目的是用來取代繼電器,以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。其基本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象,將控制內(nèi)容寫入控制器的用戶程序內(nèi),控制器和被控對(duì)象連接也很方便?？删幊炭刂破鲗?duì)用戶來說，是一種無觸點(diǎn)設(shè)備,改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設(shè)計(jì)階段選用可編程控制器，在實(shí)施階段再確定工藝過程。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的要求專門設(shè)計(jì)控制器，適合批量生產(chǎn).由于這些特點(diǎn),可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展?？删幊绦蚩刂破鳎⑽姆QProgｒammａblｅCｏntroｌler,簡稱PC。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputeｒ）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLＣ作為可編程序控制器的縮寫。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置,專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器,用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)／計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLＣ是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn),充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn),又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLＣ的程序編制,不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí),而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購到所需的PLＣ后,只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PＬC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐.PLC的類型繁多,功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異,通常由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。PＬC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：１—１ＰLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1。1。1主機(jī)主機(jī)部分包括中央處理器(ＣPU）、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器（RＯM）和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。CPU是PＬC的核心，它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、做出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端,并響應(yīng)外部設(shè)備(如電腦、打印機(jī)等)的請(qǐng)求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。PLＣ的內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類,一類是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定,用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。1．1．２輸入／輸出(Ｉ/O)接口Ｉ/Ｏ接口是PLC與輸入/輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開關(guān)等）的控制信號(hào)。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。Ｉ/O接口一般采用光電耦合電路,以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。I／Ｏ點(diǎn)數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLＣ的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo),通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn),大型機(jī)將超過千點(diǎn)。1．1.3輸入/輸出擴(kuò)展接口I/Ｏ擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入／輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī))連接在一起。1。1.４外部設(shè)備接口此接口可將打印機(jī)、條碼掃描儀,變頻器等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián),以完成相應(yīng)的操作。實(shí)驗(yàn)裝置提供的主機(jī)型號(hào)是西門子S7—200系列的CPU224(AC/DC/RELAY）。輸入點(diǎn)數(shù)為14,輸出點(diǎn)數(shù)為10。1。1.5編程編程是PLC利用外部設(shè)備,用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示ＰLＣ的工作情況。通過專用的PC／PPＩ電纜線將PLＣ與電腦聯(lián)接，并利用專用的編程軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。1。1.6電源圖中電源是指為ＣＰU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。1．2PLＣ的工作原理PLC的ＣPU采用順序邏輯掃描用戶程序的方式進(jìn)行工作,即在PLC運(yùn)行時(shí)，ＣPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序,按指令步序號(hào)(或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描,如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束.然后重新返回第一條指令,開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中,還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。ＰLC的CＰU掃描一個(gè)周期必經(jīng)輸入采樣、執(zhí)行用戶程序、處理通訊請(qǐng)求、CPU自診斷和輸出刷新三個(gè)階段。輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入,并將其寫入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段.執(zhí)行用戶程序階段:按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令,經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中,輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。處理通訊請(qǐng)求階段：ＣPU處理從通訊接口和智能模塊接收到的信息，如由編程器送來的程序、命令和各種數(shù)據(jù)，并把要現(xiàn)實(shí)的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、出錯(cuò)信息等發(fā)送給編輯器進(jìn)行顯示。如果有計(jì)算機(jī)等通訊請(qǐng)求，也在這段時(shí)間完成數(shù)據(jù)和發(fā)送任務(wù)。CPU自診斷:自診斷測(cè)試包括定期檢查CPU模塊的操作和擴(kuò)展模塊的狀態(tài)是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位.輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式(繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。1.3PLＣ的程序編制1。3.1軟件編制PLC是采用軟件編制程序來實(shí)現(xiàn)控制要求的。編程時(shí)要使用到各種編程元件，它們可提供無數(shù)個(gè)動(dòng)合點(diǎn)和動(dòng)斷觸點(diǎn)。編程元件是指輸入映像寄存器、輸出映像寄存器、位存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲(chǔ)器等。PＬC內(nèi)部這些存儲(chǔ)器的作用和繼電器接觸器控制系統(tǒng)中使用的繼電器十分相似,也有“線圈”與“觸點(diǎn)”,但它們不是“硬”繼電器，而是PLC存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元。當(dāng)寫入該單元的邏輯狀態(tài)為“1”時(shí)，則表示相應(yīng)繼電器線圈得電,其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開.所以，內(nèi)部的這些繼電器稱之為“軟”繼電器。S7—２０0CＰU224、CＰU2２6部分編程元件的編號(hào)范圍與功能說明如下表所示原件名稱代表字母編號(hào)范圍功能說明輸入寄存器II0．０～Ｉ1。5共14點(diǎn)接受外部輸入設(shè)備的信號(hào)輸出寄存器QＱ０.0～Q１．1共10點(diǎn)輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備位存儲(chǔ)器MM0。0～M31。7在程序內(nèi)部使用，不能提供外部輸出定時(shí)器T(Ｔ0~T2５5）T0，T64保持型通電延時(shí)１ｍsＴ1~T４，T65～T６8保持型通電延時(shí)10msT５～T3１,T6９～T９5保持型通電延時(shí)1０0msT３２,T96ON/OFＦ延時(shí)，１msT33~T36,T97~Ｔ100ＯN/OFF延時(shí)，10msＴ37～T6３,T10１～Ｔ2５５ＯN／OFF延時(shí)，100ms計(jì)數(shù)器CC0～C25５加法計(jì)數(shù)器，觸點(diǎn)在程序內(nèi)部使用高速計(jì)數(shù)器HＣHC0～HＣ5用來累計(jì)比CPU掃描速率更快的事件順序控制\繼電器SＳ0。0~Ｓ３1.7提供控制程序的邏輯分段變量存儲(chǔ)器ＶVＢ0.0～VB5119．7數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲(chǔ)元件局部存儲(chǔ)器LＬＢ0．0～LB63。7使用臨時(shí)的寄存器,作為暫時(shí)存儲(chǔ)器特殊存儲(chǔ)器SMＳＭ0。0~SM549。７CPＵ與用戶之間交換信息特殊存儲(chǔ)器SM（只讀）SM0.0~SＭ29.7接受外部信號(hào)累加寄存器ACＡC０～AC3用來存放計(jì)算的中間值1-21。3．２編程語言所謂程序編制,就是用戶根據(jù)控制對(duì)象的要求，利用PLC廠家提供的程序編制語言，將一個(gè)控制要求描述出來的過程.PLＣ最常用的編程語言是梯形圖語言和指令語句表語言，且兩者常常聯(lián)合使用。（１）梯形圖（語言）梯形圖是一種從繼電接觸控制電路圖演變而來的圖形語言.它是借助類似于繼電器的動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)、線圈以及串、并聯(lián)等術(shù)語和符號(hào)，根據(jù)控制要求聯(lián)接而成的表示PLC輸入和輸出之間邏輯關(guān)系的圖形，直觀易懂。梯形圖中常用用圖形符號(hào)分別表示PLC編程元件的動(dòng)斷觸電和動(dòng)合觸電,用(）表示它們的線圈。梯形圖中編程元件的種類用圖形符號(hào)及標(biāo)注的字母或數(shù)加以區(qū)別。觸點(diǎn)和線圈等組成的獨(dú)立電路稱為網(wǎng)絡(luò),用編程軟件生成的梯形圖和語句表程序中有網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，允許以網(wǎng)絡(luò)為單位給梯形圖加注釋.梯形圖的設(shè)計(jì)應(yīng)注意到以下三點(diǎn)：①梯形圖按從左到右、自上而下的順序排列。每一邏輯行（或稱梯級(jí))起始于左母線，然后是觸點(diǎn)的串、并聯(lián)接，最后是線圈。與能流的方向一致。②梯形圖中每個(gè)梯級(jí)流過的不是物理電流，而是“概念電流”,從左流向右,其兩端沒有電源。這個(gè)“概念電流"只是用來形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿足線圈接通的條件。③輸入寄存器用于接收外部輸入信號(hào)，而不能由ＰLC內(nèi)部其它繼電器的觸點(diǎn)來驅(qū)動(dòng)。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入寄存器的觸點(diǎn),而不出現(xiàn)其線圈。輸出寄存器則輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備，當(dāng)梯形圖中的輸出寄存器線圈得電時(shí)，就有信號(hào)輸出，但不是直接驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備，而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。輸出寄存器的觸點(diǎn)也可供內(nèi)部編程使用。（２)指令語句表指令語句表是一種用指令助記符來編制ＰＬC程序的語言，它類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言,但比匯編語言易懂易學(xué),若干條指令組成的程序就是指令語句表.一條指令語句是由步序、指令語和作用器件編號(hào)三部分組成。MCGS系統(tǒng)介紹２.1MCGS的定義MCＧS(MｏnitｏｒanｄControlGeｎerateｄSysｔｅm,通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft的各種32位Wｉｎdowｓ平臺(tái)上運(yùn)行，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案，在工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。MCGS組態(tài)軟件功能強(qiáng)大,操作簡單，易學(xué)易用，普通工程人員經(jīng)過短時(shí)間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。同時(shí)使用MCGS組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn),組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng).2．2ＭＣGS的構(gòu)成ＭCGS系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行,它相當(dāng)于一套完整的工具軟件,幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件,稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫.運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。運(yùn)行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫一起作為一個(gè)整體，才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成，運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。2-1系統(tǒng)組態(tài)環(huán)境、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫三者的關(guān)系ＭＣGS由“MCＧS組態(tài)環(huán)境”和“ＭCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān).如圖２—2所示：MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)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(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為．mcg的工程文件,又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫,其與MCGS運(yùn)行環(huán)境一起,構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”.ＭＣＧS運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)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(yùn)行環(huán)境中完成對(duì)工程的控制工作。2-2