1、S金的石犯兼北技爾學院LaiizhouPetrocheniiculCollegenfVncatinnHlTethiH)lfy畢業(yè)設計（論文）題目：基于PLC的交通監(jiān)控系統(tǒng)設計學生姓名：xxx學號:200905280122班級：xxxxxxx指導教師：xxxx完成日期：2011年10月10信息處理與控制工程系畢業(yè)設計任務書設計（論文）題目基于PLC的交通監(jiān)控系統(tǒng)設計選題時間論文（設計）2011.9.30完成時間2011.10.1018000子數(shù)關(guān)鍵詞PLQ交通控制；自動化；組態(tài)設計（論文）題目的來源、理論和實際意義：近年來隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日

2、新月異更新。交通信號燈的出現(xiàn)，是交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少父通事故后明顯效果。隨著中國加入WTO我們不但要在經(jīng)濟、文化、科技等各方面與國際接軌，在交通控制方面也應與國際接軌。本文選擇西門子可編程控制器S7-200與組態(tài)王為核心，著重進行硬件接口設計，利用梯形圖和語句表進行編程，實現(xiàn)了十字路口交通燈控制系統(tǒng)的自動化設計（論文）的主要內(nèi)容：本文主要設一個東西方向和南北方向十字路口的交通燈控制電路，要求每個方向有二盞燈，分別為紅、黃、綠，配以紅、黃、綠三組時間到計時顯示。每個方向的綠黃燈的定時時間可以預設，一個方向綠燈、黃燈亮時，另一個方向紅燈亮。每盞燈順序點亮，循環(huán)

3、往復，每個方向順序為綠燈、黃燈、紅燈。交通燈的運行狀態(tài)共有四種，分別為：東四方向綠燈亮、東四方向黃燈亮、南北方向綠燈亮和南北方向黃燈亮。在東西方向綠燈和黃燈亮時，南北方向紅燈亮，并且紅燈的倒計初始值為綠燈的倒計初始值和黃燈的倒計初始值之和。學生簽字：吳錢民指導教師簽字：系負責人簽字：年月日成績評定及評語指導教師評語:成績:指導教師簽字：年月日答辯答辯意見：答辯組簽名:摘要城市交通信號控制是通過對交通流量的調(diào)節(jié)以達到改善人和貨物的安全運輸，提高運營效率。交通系統(tǒng)是一個具有隨機性、模糊性和不確定性的復雜系統(tǒng)，建立數(shù)學模型非常困難，有時甚至無法用現(xiàn)有的數(shù)學方法加以描述。目前大多采用的是自適應信號控制

4、，它需要數(shù)學建模，且不考慮交通延誤、停車次數(shù)等。所以經(jīng)典控制法很難得到滿意的效果。而模糊控制是一種無須建立數(shù)學模型的控制方法，它能模仿有經(jīng)驗的交警指揮交通時的思路，達到很好的控制效果。近些年來我國的許多學者也都以不同的思路對單個交叉口、交通干線的模糊控制進行了研究，但因研究的局限性，實際中得到應用的寥寥無幾，本文實現(xiàn)基于PLC的交通信號的模糊控制系統(tǒng)。根據(jù)前后相流量來決定信號燈配時的模糊控制系統(tǒng)的理論研究成果，用PLC實現(xiàn)單個十字路口交通信號燈模糊控制的方法，以單個十字路口4相位交通燈為例，把PLC作為一個模糊控制器，采用梯形圖編程。通過實驗保證了系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，能根據(jù)不同的交通流量進行模糊

5、控制決策，優(yōu)化信號燈的配時，從而可以有效的解決交通流量不均衡、不穩(wěn)定帶來的問題。關(guān)鍵詞：PLC,交通控制,自動化，組態(tài)第一章緒論1課題背景錯誤！未定義書簽。研究目的和意義錯誤！未定義書簽。本課題主要研究內(nèi)容錯誤！未定義書簽。第二章十字路口信號控制的基本理論和方法4交通信號燈錯誤！未定義書簽。信號燈的設置錯誤！未定義書簽。交通信號的控制方式錯誤！未定義書簽。城市道路智能交通信號控制系統(tǒng)錯誤！未定義書簽。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 智能交通信號控制系統(tǒng)的基本組成6 HYPERLINK l bookmark16 o

6、 Current Document 交通信號控制系統(tǒng)的主要術(shù)語和參數(shù)6 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 智能交通信號控制的核心8 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 智能交通信號控制系統(tǒng)的基本設計步驟8 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第三章PLC的簡介9PLC的產(chǎn)生錯誤！未定義書簽。PLC的定義錯誤！未定義書簽。PLC的的發(fā)展歷程錯誤！未定義書簽。PLC的特點錯誤！未定義書簽。PLC的系統(tǒng)組成錯誤！未定義書簽。 TOC o 1-5 h z H

7、YPERLINK l bookmark24 o Current Document PLC的結(jié)構(gòu)13 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document PLC的各組成元素的構(gòu)成及功能13PLC的分類錯誤！未定義書簽。 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 第四章系統(tǒng)方案分析16控制要求錯誤！未定義書簽。系統(tǒng)設計方案分析錯誤！未定義書簽。 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 第五章系統(tǒng)程序設計19硬件的設計錯誤！未定義書簽。軟件的設計錯誤！未定義書簽。 HYPERLINK

8、 l bookmark36 o Current Document 主程序流程圖及時序圖24模擬時序圖25 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 正常時序梯形圖25 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 急車強通情況27 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 車流滯留情況紅綠燈時間長度控制27 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 車流量的計算28 HYPERLINK l bookmark50 o Current

9、Document 運行程序語句表30系統(tǒng)程序分析錯誤！未定義書簽。31第六章 系統(tǒng)檢測與調(diào)試33結(jié)論34致謝35本章小結(jié)36/、y、ff-參考文獻第一章緒論1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914年，電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐

10、約市5號大街的一座高塔上。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紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，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。1968年，聯(lián)合國道路交通和道路標志信號協(xié)定對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行

11、，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口。在十字路口設置交通燈可以對交通進行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強有力的保障。但是隨著社會、經(jīng)濟的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應現(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，運用統(tǒng)計的方法將

12、兩個方向紅綠燈的延時預先設置好。然而，實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段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運行、較適用的方案，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，更為現(xiàn)實的需要是能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應控制的交通燈。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)換時間間隔的控制方法。由于十字路口不同時刻車輛的流量是復雜的、隨機的和不確定的，采用固定時間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時間的浪費，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。為此

13、，采用不依賴數(shù)學模型的模糊控制方法設計交通燈控制器，能較好地解決這個問題。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應用，城市空中各種電磁干擾日益嚴重，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。隨著科學技術(shù)的日新月異，自動化程度要求越來越高，原有的交通燈裝置遠遠不能滿足當前高度自動化的需要。可編程控制器交通燈控制系統(tǒng)集成自動控制技術(shù)、計量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計算機管理技術(shù)于一體的機電一體化產(chǎn)品；充分利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進行集中監(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，采用標準化、模塊化、系統(tǒng)化設計，配置靈活、組態(tài)方便?？?/p>

14、編程控制器交通燈控制系統(tǒng)的特點：脫機手動工作；聯(lián)機自動就地工作；上機控制的單周期運行方式；由上位機通過串口向下位機送入設定配方參數(shù)實現(xiàn)自動控制；自動啟動、自動停機控制方式。近年來PLC的性能價格比有較大幅度的提高，使得實際應用成為可能。本系統(tǒng)采用PLC是基于以下四個原因：PLC具有很高的可靠性,通常白平均無故障時間都在30萬小時以上；編程能力強，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實現(xiàn)；抗干擾能力強，目前空中各種電磁干擾日益嚴重，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)交通信號燈系統(tǒng)的要求與特點，我們采用了德國西門子公司S7-200型PL

15、G西門子PLC有小型化、高速度、高性能等特點，是S7-200系列中最高檔次的超小型程序裝置。西門子可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設備，有豐富的特殊擴展設備，其中的模擬輸入設備和通信設備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本系統(tǒng)就是應用可編程序控制器（PLC）對十字路口交通控制燈實現(xiàn)控制。按照城市交通控制的需要，本文討論了用PLC實現(xiàn)正常時序、急車強通2種控制方式，通過傳感器與PLC完成對交通異常狀況（滯留或堵車）的判別及處理。正常時序控制對路面進行控制.南北方向紅燈時,東西方向綠燈.綠燈閃3秒緊接著黃燈閃2秒,變紅燈.南北方向紅燈直接變綠燈.東西方向紅燈時同理.急車強通時,發(fā)送

16、信號給交通燈讓其對來急車方向的交通燈進行綠燈暢通急車強通信號受急車強通開關(guān)控制；無急車時，信號燈接正常時序控制；有急車來時，一律強制讓急車方向的綠燈亮，使急車放行，直至急車通過為止。交通滯留的異常情況，在路口與路尾設置兩個傳感器進行檢測車流量.交通路段車流量繁忙時，傳感器起到勘測車流量的存在與通過的作用。當一方車流量過大的時候，PLC要對控制這一路段的信號燈進行調(diào)控，讓滯留或堵車的一方綠燈時間加長,直到交通暢通為止這種工作的好處是避免了交通堵塞造成的不必要的麻煩與事故,就、控制進行很方便,很便捷。第二章十字路口信號控制的基本理論和方法在道路上用來傳遞具有法定意義指揮交通流通行或停止的光、聲、手

17、勢等，都是交通信號。交通信號是在空間上無法實現(xiàn)分離原則的地方，主要在平面交叉口上，用來在時間上給交通流分配通行權(quán)的一種交通指揮措施。交通信號燈用輪流顯示不同燈色來指揮交通的通行或停止。隨著信號燈的發(fā)展，各國使用的信號燈存在不同的差別，各自給信號燈賦予不同的含義。我國目前使用的信號燈基本上與國際規(guī)定一致，具體含義如下:綠燈亮時，允許車輛、行人通行，但轉(zhuǎn)彎的車輛不準妨礙直行的車輛和被放行的行人通行。黃燈亮時，不準車輛、行人通行，但已越過停止線的車輛和已進入人行通道的行人，可以繼續(xù)通行。紅燈亮時，不準車輛、行人通行。綠色箭頭燈亮時，準許車輛按箭頭所示方向通行。黃燈閃爍時，車輛、行人須在確保安全的原則

18、下通行。右轉(zhuǎn)彎車輛和T形交叉口右邊無人行橫道的直行車輛，遇黃燈或紅燈時，在不妨礙被放行的車輛和行人通行的情況下可以通行。當交叉路口的交通量接近路口的通行能力時，考慮在交叉路口設置交通信號控制。信號燈設得合理、正確，能較充分地發(fā)揮道路的交通效益，如設置不當，非但浪費了設備和資金，并且會對交通造成不良后果。如有些不合理信號控制的路口，由于主要道路上駕駛員遇紅燈而停車，但他在相當長的時間內(nèi)并未看到次要道路上有車通行，往往會引起有意或無意的闖紅燈。因此，信號控制交叉口的交通事故，多發(fā)生在交通量較低的交叉口上或交通量較低的時間內(nèi)。在吸取國外信號燈設置經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國目前具體的交通狀況，路口信號燈的

19、設置與改進要運用交通工程學理論作指導，根據(jù)路口的地形特點、車流狀況，作好車輛與行人交通流量的調(diào)查，進口道上車輛行駛速度的調(diào)查，交通事故及違章調(diào)查，車輛可穿越的空當及延誤調(diào)查等，具體問題具體分析，制定優(yōu)化的信號配時，保證現(xiàn)代交通高效、節(jié)能、低公害運行。交叉路口交通信號燈安裝方式有兩種，一種是安裝在伸向交叉路口中央上空型臂上;一種是安裝在路口邊或中央的燈柱上。信號燈的排列方式通常分為兩種:水平排列式從道路的中心線一側(cè)起以紅、黃、綠的順序向路邊排列。常用于路面較寬的道路。垂直排列式從上往下依次是紅、黃、綠燈。這種方式常用于路面較窄的道路。按固定方式排列信號燈有兩個好處:一是把紅燈信號放在最醒目的位置

20、;二是可使患有色盲的人憑借位置來判斷信號的含義。在交叉路口中央上空安裝信號燈時應符合車輛通行凈空高度界限的要求。信號燈的亮度應保證人們在100mz外能看清。根據(jù)所采用的控制裝置的不同，交通信號一般有三種控制方式：周期式信號。這種信號的周期長、相位、綠燈時間、轉(zhuǎn)換時間等都是事先確定的。信號通過規(guī)定的周期運行，每個周期的周期長和相位都恒定不變。依靠所提供的設備，可用幾種預定配時方案，每一種都在一天規(guī)定的時間中交替使用。半感應式信號。這種信號保證主干路總保持綠燈直到設在次干路上的檢測器探到有車輛到達。這時信號經(jīng)過一個適當?shù)霓D(zhuǎn)換間隔后，立刻為次干路顯示綠燈，該綠燈就維持到次干路上的車輛全部通過路口或持

21、續(xù)到預定的最大綠燈時間為止。在綠波信號系統(tǒng)中，分配給次干路的綠燈時間必須限制在預定的時間內(nèi)。該系統(tǒng)的周期長和綠燈時間可根據(jù)需要隨時進行調(diào)整。當次干路沒有車輛時，主干路總是保持綠燈，事實上分配到次干路的綠燈時間可充分利用，所有“多余的”綠燈時間則都分配給主干路。全感應式信號。該信號的所有相位全由傳動檢測器來控制。一般每個相位都要規(guī)定最小與最大綠燈時間。這種控制方式的周期長度和綠燈時間可根據(jù)需要作很大的變動。周期中的某些相位是可以任意選擇使用的，當檢測器未測出交通量時，該時刻的相位可自動取消。目前，許多信號系統(tǒng)都實現(xiàn)了計算機控制，使用計算機系統(tǒng)控制的地理交叉口，其信號一般采用預定周期式控制。有些城

22、市還部分地實現(xiàn)了交替信號的線或面的聯(lián)動控制，在這樣的系統(tǒng)中，計算機充當了主控機和監(jiān)視器的角色。此時，信號的聯(lián)動不僅對提高單個信號交叉口的通行能力和服務水平有很大作用，而且還對提高整條道路或整個路網(wǎng)的通行能力發(fā)揮著極其重要的作用。智能交通信號控制系統(tǒng)是城市道路交通管理系統(tǒng)中對交叉路口、行人過街，以及環(huán)路出入口采用信號控制的子系統(tǒng)。主要包括交通工程設計、車輛信息采集、數(shù)據(jù)傳輸與處理、控制模型算法與仿真分析、優(yōu)化控制信號調(diào)整交通流等。國內(nèi)外各大中城市己有的交通信號控制系統(tǒng)就是根據(jù)不同環(huán)境條件，基于各自城市道路的規(guī)劃和發(fā)展水平建立起來的。智能交通信號控制系統(tǒng)的基本組成智能交通信號控制系統(tǒng)的基本組成是：

23、主控中心、路口交通信號控制機以及數(shù)據(jù)傳輸設備。其中主控中心包括操作平臺、交互式數(shù)據(jù)庫、效益指標優(yōu)化模型、數(shù)據(jù)（圖像）分析處理等。壬控中心眾通通田HI群相位定M時I應自適應I赤電第麋田煙J后:旃天初任-O圖2-1城市道路智能交通信號控制系統(tǒng)框圖交通信號控制系統(tǒng)的主要術(shù)語和參數(shù)1）周期周期是指信號燈色發(fā)生變化，顯示一個循環(huán)所需的時間，也稱周期長，即紅、黃、綠燈時間之和。它是決定點控制定時信號交通效益的關(guān)鍵控制參數(shù)，用C表示。一般信號燈的最短周期長度不少于36秒，否則就不能保證幾個方向的車輛順利通過交叉口。最長周期長度一般不超過120秒。從疏散交通的角度講，顯然當交通需求越大時，周期應越長，否則一個

24、周期內(nèi)到達的車輛不能在該周期的綠燈時間內(nèi)通過交叉口，就會發(fā)生堵塞現(xiàn)象。2）相位相位：即信號相位，是指在周期時間內(nèi)按需求人為設定的，同時取得通行權(quán)的一個或幾個交通流的序列組。3）相位差相位差：具有相同周期長的相關(guān)路口，在同方向上的兩個相關(guān)相位的啟動時間差，稱為相位差。從某一車流方向來看，為使車輛在交叉口處不受阻而流暢通過，與其使相關(guān)聯(lián)信號同時顯示同一燈色（特別是綠燈開始時間），不如使綠燈開始時間錯開一些。這里稱時間對“錯開”為相位差。把干線上某一路口作為基準路口，其他各路口的協(xié)調(diào)相位起始時刻滯后于基準路口的協(xié)調(diào)相位起始時刻的最小時間差，稱為絕對相位差；車輛行使方向任意相鄰路口的協(xié)調(diào)相位起始時刻的

25、最小時間差，稱為相對相位差。通常用時距圖表示信號配時與距離的關(guān)系。圖2-2時距圖以第1個交叉口的信號為基準，則圖中的Al、A2、A3分別為交叉口2、3、4的信號的絕對相位差。要確定路口信號間的相對相位差，則需要先確定車輛的行駛方向。當車輛由路口1沿道路駛向路口4時，Bl是路口2信號和路口1信號的相對相位差；B2是路口3信號和路口2信號的相對相位差；當車輛由路口4沿道路駛向路口1時，B3是路口3信號和路口4信號當相對相位差；B4是路口2信號和路口3信號的相對相位差。由時距圖可以看出，BZ和B4均表示路口2信號和路口3信號之間的相對相位差，只是因選定行車方向不同而具有不同的數(shù)值。兩者之和等于一個周

26、期的長度。4）飽和流量飽和流量：是衡量路口交通流施放能力的重要參數(shù)，通常是指一個綠燈時間內(nèi)的連續(xù)通過路口的最大車流量。5）綠燈間隔時間綠燈間隔時間：是指從失去通行權(quán)的相位的綠燈結(jié)束，到下一個得到通行權(quán)的相位綠燈開始所用的時間。6）有效綠燈時間有效綠燈時間：是指被有效利用的實際車輛通行時間。它等于綠燈時間與黃燈時間之和減去頭車啟動的損失時間智能交通信號控制的核心智能交通信號控制系統(tǒng)的核心是控制模型算法軟件，是貫穿規(guī)劃設計在內(nèi)的信號控制策略的管理平臺，體現(xiàn)著交通管理者的控制思想，它包括信號控制系統(tǒng)將起到的作用和地位。目前，國內(nèi)外已應用的信號控制系統(tǒng)大多是以優(yōu)化定周期方案、優(yōu)化路口綠信號配比以及協(xié)調(diào)

27、相關(guān)路口通行能力為基礎(chǔ)的，是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和自動檢測到的車流量信息，通過設置的控制模型算法選取適當?shù)男盘柵浔瓤刂品桨?，是被動的控制策略。隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，交互式控制策略使信號控制由感控到誘導實現(xiàn)了真正的智能，交通信號控制系統(tǒng)不僅可以檢測到車流量等交通信息參數(shù)，調(diào)控路口綠信號配比，變化交通限行、禁行等指路標志，還可以根據(jù)系統(tǒng)聯(lián)接的數(shù)據(jù)庫完成與交通參與者之間的信息交換，向交通參與者顯示道路交通信息、停車場信息，提供給交通參與者合理的行駛線路，以達到均衡道路交通負荷的主動的控制策略。尤其重要的是計算機網(wǎng)絡技術(shù)和數(shù)字化使數(shù)據(jù)傳輸和信息利用得到了可靠保證?？梢哉f，城市道路智能交通信號控制系統(tǒng)是城市道路交

28、通管理隨著信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)迅猛發(fā)展的綜合產(chǎn)物。智能交通信號控制系統(tǒng)的基本設計步驟根據(jù)路口交通現(xiàn)狀和預測進行交通渠化設計分析原始交通流數(shù)據(jù)，通過仿真模型效驗，確定控制模式，進行交通參數(shù)設定根據(jù)交通渠化設計及控制模式的設計要求完成交通工程設計（包括車輛檢測器的檢測區(qū)定位）根據(jù)各個路口配備設備的相關(guān)性，完成協(xié)調(diào)設計確定系統(tǒng)和單點控制的優(yōu)化目標函數(shù)，得出最優(yōu)信號控制方案配置路口信號控制機的固化基礎(chǔ)參量，配置主控中心數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)傳輸設置。第三章PLC的簡介20世紀20年代起，人們把各種繼電器、定時器、接觸器及其觸點按一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機械，這就是大家熟悉的傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。

29、由于它結(jié)構(gòu)簡單、容易掌握、價格便宜，能滿足大部分場合電氣順序邏輯控制的要求，因而在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占據(jù)主導地位。但是繼電接觸器控制系統(tǒng)具有明顯的缺點：設備體積大、可靠性差、動作速度慢、功能弱。難于實現(xiàn)較復雜的控制；特別是由于它是靠硬連接線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復雜煩瑣，當生產(chǎn)工藝或?qū)π枰淖儠r，原有的接線和控制柜就要更換，所以通用性和靈活性較差。到20世紀60年代，由于小型計算機的出現(xiàn)和大規(guī)模生產(chǎn)的發(fā)展，人們曾試圖用小型計算機來實現(xiàn)工業(yè)控制的要求；但由于價格高，輸入、輸出電路信號及容量不匹配、編程技術(shù)復雜等原因，一直未能得到推廣應用。1969年美國數(shù)字設備公司（DEC根據(jù)美國通用汽車公司（GM

30、對新的汽車流水線控制系統(tǒng)提出的具體要求，研制開發(fā)出世界上第一臺可編程序控制器，并在G般司汽車生產(chǎn)線上應用成功。這是世界上第一臺可編程序控制器，型號為PDP-14。人們把它稱做可編程序控制器（PLC，ProgrammableLogicController）,簡稱PLC。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，20世紀70年代中期出現(xiàn)了微處理器和微型計算機，人們將微機技術(shù)應用到PLC中，使得它更多地發(fā)揮計算機的功能，不僅用邏輯編程取代了硬連線邏輯，還增加了運算、數(shù)據(jù)傳送和處理等功能，使其真正成為一種電子計算機工業(yè)控制設備。PLC一直在飛速發(fā)展中，因此到現(xiàn)在為止，還未能對其下一個十分確切的定義。國際電工委員會（IEC

31、）曾于1982年11月頒發(fā)了可編程序控制器標準草案第一稿，1985年1月發(fā)表了第二稿，1987年2月頒布了第三稿。終稿中對可編程控制器的定義是：ProgrammableLogicController簡稱為PLG即可編程控制器，是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程；而有關(guān)的外圍設備，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個整體，易于擴充其功能的原則設計”。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)

32、量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)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）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，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(shù)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PGPLC的定

33、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)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，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?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)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設計。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3040%在這時期，PLCft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(lǐng)域，在某些應用上取代了在過程控

34、制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS8統(tǒng).高可靠性、抗干擾能力強所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為1020ms.各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。對采用的器件進行嚴格的篩選。良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU即采用有效措施，以防止故障擴大。大型PLC還可以采用由雙CPUt勾成冗余系統(tǒng)或有三CPU勾成表決系統(tǒng)，使可靠性更進一步提高豐富的I/O接口模塊PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強電或弱電等。有相應

35、的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。配套齊全、功能完善、適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，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(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNCC?各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。系統(tǒng)的設計、

36、工作量小、維護方便、容易改造PLC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(shù)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，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門。體積小、重量輕、能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想設備?？垢蓴_能力強，可靠性高在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施；在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施，采用信息保護和恢復技術(shù)，實時報警和運行信息顯示等。所有這些使PLC具有較高的抗干擾能力。P

37、LC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的電子存儲器來完成，所以PLC控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。7)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強PLC及擴展模塊的品種多，可靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)實質(zhì)性的好處是當控制要求改變，需要變更控制系統(tǒng)的功能時，只需要對程序進行簡單的修改，對硬件部分稍作改動即可，所以說PLC控制系統(tǒng)的通用性強。8）編程方便，易于使用PLC是面向底層用戶的智能控制器，其編程語言采用了和傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中電氣原理類似的梯形圖語言，這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計算機知識語言，只要具有一定的電氣和工藝知識的人員都可以在短時間學會。3.5初期的PLC主要

38、在以開關(guān)量居多的電氣順序控制系統(tǒng)中使用，但在20世紀90年代后，PLC也被廣泛地在流程工業(yè)自動化系統(tǒng)中使用，一直到現(xiàn)在的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，PLC更是其中的主角，起應用面越來越廣。PLC被廣泛使用，起主要原因是：價格越來越低，由于微處理器芯片及有關(guān)元件的價格大大下降，使得PLC的本下降；功能越來越強，隨著計算機、芯片、軟件、控制等技術(shù)的飛速發(fā)展也使得PLC的功能大大增強。它不僅能更好地完成原來得心應手的順序邏輯控制任務，也能處理大量的模擬量，解決復雜的計算和通信聯(lián)網(wǎng)問。與時俱進的發(fā)展，在當前最熱的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，主站和幾乎都有PLC的身影，PLC的通信技術(shù)又往前發(fā)展了一大步?，F(xiàn)在開放式、標準

39、化的PLC也已走到前臺，為適應現(xiàn)在和未來自動化技術(shù)的發(fā)展要求做好了準備。目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，應用在汽車、糧食加工、化學/制藥、金屬/礦山、紙漿/造紙等行業(yè)。PLC的主要應用范圍通?？煞殖梢韵聨追N：1中小型單機電氣控制系統(tǒng)：這是PLC應用最廣泛的領(lǐng)域，例如塑料機械、印刷機械、包裝機械、組合機車、磨床、電鍍流水線及電梯控制等。這些設備對控制系統(tǒng)的要求大都屬于邏輯順序控制，所以這也是最適合PLC的使用領(lǐng)域。在這里PLC用來取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制，應用于單機控制、多機群控等。2制造業(yè)自動化：制造業(yè)是典型的工業(yè)類型之一，在該領(lǐng)域主要對物體進行品質(zhì)處理、形狀加工、組裝，

40、以位置、形狀、力、速度等機械量和邏輯控制為主。由于PLC性能的提高和通信功能的增強，使得它在制造業(yè)領(lǐng)域中的大型控制系統(tǒng)中也占絕對主導的地位3運動控制：為適應高精度的位置控制，現(xiàn)在的PLC制造商為用戶提供了功能完善的運動控制功能。現(xiàn)在工業(yè)自動化領(lǐng)域基于PLC的運動控制系統(tǒng)和其他的控制手段相比，功能更強、裝置體積更小、價格更低、速度更快、操作更方便。4流程工業(yè)自動化：流程工業(yè)是工業(yè)類型中的重要分支，如電力、石油、化工、造紙等，具特點是對物體（氣體、液體為主）進行連續(xù)加工。過程控制系統(tǒng)中以壓力、流量、溫度、物位等參數(shù)進行自動調(diào)節(jié)為主，大部分場合還有防爆要求。PLC的結(jié)構(gòu)PLC的類型繁多，功能和指令系

41、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、輸入/輸出接口、電源擴展器接口和外部設備接口等幾個主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：PLC的各組成元素的構(gòu)成及功能CPU的構(gòu)成及功能：CPUPLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，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，CPUm元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。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。進入運行后，從用戶程序存

42、儲器中逐條讀取指令，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(guān)的控制電路。I/O模塊：PLC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種類有開關(guān)量輸入（DI）,開關(guān)量輸出（DO,模擬量輸入（AI）,模擬量輸出（A。等。內(nèi)存：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。不同機型的PLCffi內(nèi)存大小也不盡相同，除主機單元的已有的內(nèi)存區(qū)外，大部分機型還可根據(jù)用戶具體需要加以擴展。電源模塊：PLC電源用于為

43、PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC戈110VAC,直流電源（常用的為24VAC。底板或機架：大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CP雎訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。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，用于編寫程序、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLCSPLC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。某些PLC也配有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。ii）人

44、機界面：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）充當人機界面也非常普及。iii）輸入輸出設備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，如EPROMEEPROM入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。PLC的通信聯(lián)網(wǎng)依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡技術(shù)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。多數(shù)PLC具有RS-23

45、2接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信，還未實現(xiàn)互操作性，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標準，PLC各廠家均有采用。對于一個自動化工程（特別是中大規(guī)模控制系統(tǒng)）來講，選擇網(wǎng)絡非常重要的。首先,網(wǎng)絡必須是開放的，以方便不同設備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴展；其次，針對不同網(wǎng)絡層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡標準的協(xié)議和機制的前提下進行；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設備兼容性、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡標準。.按plc的結(jié)構(gòu)形式分類：1）整體式；2）模塊式。.按plc的I/O點數(shù)分類：1）小型256點以下；2）中型256點以上，2048點

46、以下；3）大型2048點以上。.按plc功能分類：抵擋型，中擋型，高檔型。第四章系統(tǒng)方案分析交通燈控制系統(tǒng)的控制要求如下：信號燈受一個起動開關(guān)控制，當起動開關(guān)接通時，信號系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當起動開關(guān)斷開時，所有信號燈都熄滅。南北綠燈和東西綠燈不能同時亮，如果同時亮時應關(guān)閉信號燈系統(tǒng)，并報警。南北紅燈亮維持25S。在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持20S。到20S時，東西綠燈閃爍，閃爍3S后熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2S。到2s時，東西黃燈熄，東西紅燈亮。同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。東西紅燈亮維持30S。南北綠火T亮維持25S。然后閃爍3S,熄滅。

47、同時南北黃燈亮，維持2s后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。急車強通時,發(fā)送信號給交通燈讓其對來急車方向的交通燈進行綠燈暢通.急車強通信號受急車強通開關(guān)控制；無急車時，信號燈接正常時序控制；有急車來時，一律強制讓急車方向的綠燈亮，使急車放行，直至急車通過為止。按照交通燈系統(tǒng)控制要求下，結(jié)合西門子S7-200系列可編程控制器的特性，選擇適合的型號。設計思想分析如下：給一個啟動的輸入信號，要配合一個SB1的按鈕，當SB1啟動按鈕動作，系統(tǒng)工作。首先，南北方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，東西方向道路處于允許通行的狀態(tài)。南北方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，南北紅燈亮25S,需計時器設定延時25秒,才會轉(zhuǎn)入下一狀

48、態(tài)南北綠燈亮；同時，東西方向道路也一起亮綠燈20S,需計時器設定延時20秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西綠燈閃爍；東西綠燈閃爍3S,需振蕩器或脈沖源（秒/次）動作使東西綠燈閃爍，還要需計時器設定延時3秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮；東西黃燈亮2S,需計時器設定延時2秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮。其次，東西方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，南北方向道路處于允許通行的狀態(tài)。東西方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，東西紅燈亮30S,需計時器設定延時30秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈亮；同時，南北方向道路也一起亮綠燈25S,需計時器設定延時25秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北綠燈閃爍；南北綠燈閃爍3S,需振蕩器或脈沖源（秒/次）動作使南北

49、綠燈閃爍，還要需計時器設定延時3秒,才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北黃燈亮；南北黃燈亮2S,需計時器設定延時2秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北紅燈亮，如此循環(huán)下去。另外，當斷開系統(tǒng)，所有信號燈熄滅；需要按鈕SB1動作斷開系統(tǒng)，停此輸入信號入可編程控制器，而最快的方法，是使可編程控制器不動作，那么肯定無信號輸出。而且，南北、東西綠燈同時亮，報警?？删幊炭刂破饕敵鲆粋€信號，驅(qū)動一個報警燈。綜上所述，可編程控制器要滿足一個信號輸入（作系統(tǒng)接通、斷開作用），七個信號輸出，十字路口有十二個交通信號燈，但南北、東西兩個為一組用一個輸出信號控制，再加上一個報警信號驅(qū)動的報警燈。通過如下的十字路口交通燈狀態(tài)分析表、主流程圖、十字

50、路口交通燈時序圖一一展開，將十字路口交通燈控制系統(tǒng)設計思路逐漸脈絡清晰。表4-1十字路口交通燈狀態(tài)分析表南北方向交通燈狀態(tài)紅燈亮25S綠燈亮25S綠燈閃3S黃燈亮2s東西方向交通燈狀態(tài)綠火鳧20S綠燈閃3S黃燈亮2s紅燈亮30S十字路口交通燈狀態(tài)的分析:十字路口交通燈如下圖4-1所示，將12個交通燈進行編號續(xù)$2）黃包）紅0紅黃東也導圖4-1十字路口交通燈狀態(tài)圖這12個交通燈共有四個狀態(tài)狀態(tài)1南北紅燈（1、7）亮，東西綠燈（6、12）亮。狀態(tài)2南北紅燈（1、7）繼續(xù)亮，東西綠燈（6、12）閃。狀態(tài)3南北紅燈（1、7）繼續(xù)亮，東西黃燈（5、11）亮。狀態(tài)4東西紅燈（4、10）亮，南北綠燈（3、9

51、）亮。狀態(tài)5東西紅燈（4、10）繼續(xù)亮，南北綠燈（3、9）閃。狀態(tài)6東西紅燈（1、7）繼續(xù)亮，南北黃燈（2、8）亮。第五章系統(tǒng)程序設計我們選取的PLC是西門子生產(chǎn)的S7-200.下面對S7-200做出簡要的說明：S7-200系列是一類可編程邏輯控制器（MicroPLC）。這一系列產(chǎn)品可以滿足多種多樣的自動化控制需要，下圖展示一臺S7-200MicroPLC的CPU22*1iPLC的CPU型圖，具有緊湊的設計、良好的擴展性、低廉的價格以及強大的指令，使得S7-200可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求。止匕外，豐富的CPU類型和電壓等級使其在解決用戶的工業(yè)自動化問題時，具有很強的適應性。存儲黜卡接

52、緩端子 排通訊口圖5-1S7-200CPU外型圖S7-200CPU模塊包括一個中央處理器單元（CPU、電源以及數(shù)字量I/O點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設備中。CPU責執(zhí)行程序和存儲數(shù)據(jù)，以便對工業(yè)自動控制任務或過程進行控制。輸入和輸出是系統(tǒng)的控制點：輸入部分從現(xiàn)場設備（例如傳感器或開關(guān)）中采集信號，輸出部分則控制泵、電機、以及工業(yè)過程中的其他設備。電源向CPU及其所連接的任何模塊提供電力。通訊端口允許將S7-200CPUR編程器或一些設備連接起來。狀態(tài)信號燈顯示了CPU勺工作模式（運行或停止），本機的I/O的當前狀態(tài)，以及檢查出來的系統(tǒng)錯誤。通過擴展模塊可以增加CPU勺I/O點數(shù)（CPU

53、22你可以擴展）。通過擴展模塊可以提供其通訊功能。一些CPUS有內(nèi)置實時時鐘，其他CP要實時時鐘卡。EEPROM可以存儲CPUS序，也可以將一個CPU的程序傳送到另一個CPU中。通過可選的插入式電池盒可延長RAMfr的數(shù)據(jù)存儲時間。下圖展示了一個基本的S7-200MicroPLG它包括一個S7-200CPU模塊,一臺個人計算機（PQ,STEP7-Micro/WIN32（3.1版）編程軟件，以及一條通訊電纜。為了使用個人計算機（PQ,你必須以下一種設備：一條PC/PPI電纜一個通訊處理器（CP和多點接口（MPI）電纜一塊MPI卡，隨MPI卡提供一根通訊電纜圖4-2S7-200MicroPLC系統(tǒng)

54、的組成由于實際控制中，總共有4個輸入點和14個輸出點，而CPU22的24個輸入點和16個輸出點，所以它完全可以滿足條件。下面簡單介紹一下CPU226的主機：CPU226本機集成24輸入/16輸出，I/O共計40點，與CPU224目比，程序儲存容量增大了一倍，數(shù)據(jù)儲存容量增加到10KB它有兩個通信口，通信能力大大增強，它可用于點數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。5.1.1PLC的結(jié)構(gòu)及工作原理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包才SCPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不

55、可拆卸的整體。模塊式PLC包才gCPU真塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。具結(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)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

56、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。痂出器系統(tǒng)理序存楣器|國統(tǒng)鼠序標辯電源圖5-3PLC的結(jié)構(gòu)圖PLC工作原理當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)中的相應得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，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

57、此，如果輸入是脈沖信號，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?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。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照I/O映象區(qū)內(nèi)對應的

58、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。用用戶輸入設備備PLC掃描工作過程圖戶 輸出 設PLC的選型從上面的分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點1個，開關(guān)量輸出點7個,如果選用CPU222/PLC,也需要擴展單元PLC,參照西門子S7-200系列特性（見附錄），選用主機為CPU224（14輸入/10繼電器輸出）。Dm cm D上L* DC24 VOC也堀 d注I3 網(wǎng)陽小僧fWM施飛史2,可假修仃何極件3.搐地對城-O-Uw-bl-1KU56K13傳出電彈24VDC2弱，=擢坨初物出曜If!rsib即24VDC其外形圖如上:入端子的公共端。1L、2L為輸出公共端。輸入電路采

59、用了雙向光電耦合器,24V DC可性可任意選擇,1M、2M為輸CPU2243有24V、280mAft源供PLC俞入點使用。PLC的地址分配列出交通信號燈PLC的輸入/輸出點分配表，見表3-2定時器T=PTXS;定時實際時間=設定值X精度1ms:T32,T9610ms:T33T36,T97T100100ms:T37T63,T101T25輸入信號定時元件輸出信號稱名號檸輸入點編號T33:南北紅燈工作25S稱名代號出點編號r作按鈕B1SI0.0T97:東西紅燈工作30S警燈報HL00.0QB2IS0.1T98:東西綠燈工作20S北紅燈aHL2HL1.0.1QB3IS0.2T99:東西綠燈閃爍3S西綠

60、燈朱HL4HL3.0.2QT100:東西黃燈工作2s燈朱HL6HL5.0.3QT34:南北綠燈工作25S北綠燈蔣HL8HL7.0.4QT35:南北綠燈閃爍3S西紅燈朱HL10HL9.0.5QT36:南北黃燈工作2s北黃燈蔣HL11.HL120.6Q表5-1交通信號燈PLC的I/O輸出點分配表PLC的接線形式啟動加ws更UU1E一南北急車東西急車SB1QO.1*JCOM.10.0-r-Q0.2yCOM-1Q 口.34COMh1I0.1-PQ0.4+JCOMQU.5QOe+J十24 VHL：WHL3-1HL“南北紅燈4東西黃燈，七南北綠燈Q東西綠燈一東西紅燈J爰w南北黃燈a2HL9H圖5-5PLC