石家莊鐵道高校四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)特長(zhǎng)隧道雙向行駛平安指示PLＣ把握系統(tǒng)設(shè)計(jì)ThｅDesigｎofＰＬCCoｎtrｏlSysｔeｍAboutTunnｅlＴwo-ｗaｙRoａｄＳａfｅtyＩnstrｕctioｎs2011屆電氣工程系專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)同學(xué)姓名指導(dǎo)老師石彥輝完成日期2０1１年５月１5日畢業(yè)設(shè)計(jì)成果單同學(xué)姓名學(xué)號(hào)1班級(jí)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)題目特長(zhǎng)隧道雙向行駛平安指示PLＣ把握系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師姓名石彥輝指導(dǎo)老師職稱講師評(píng)定成績(jī)指導(dǎo)老師得分評(píng)閱人得分答辯小組組長(zhǎng)得分成果:院長(zhǎng)(主任)簽字:年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書題目特長(zhǎng)隧道雙向行駛平安指示ＰLC把握系統(tǒng)設(shè)計(jì)同學(xué)姓名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化擔(dān)當(dāng)指導(dǎo)任務(wù)單位電氣工程系導(dǎo)師姓名石彥輝導(dǎo)師職稱講師一、主要內(nèi)容有一地下隧道,寬約3．3ｍ，僅能通過一輛面包車,長(zhǎng)350m，南道口簡(jiǎn)稱A口,北道口簡(jiǎn)稱B口，車輛時(shí)速嚴(yán)格把握為25～３0km/h，全程需45~56ｓ，設(shè)計(jì)時(shí)留有約2s的裕量。依據(jù)把握對(duì)象的主要技術(shù)特征、動(dòng)作挨次要求,對(duì)隧道汽車雙向行駛指示燈的把握要求進(jìn)行分析，完成以PLC為核心的把握系統(tǒng)設(shè)計(jì)。二、基本要求1.無人值班指揮，能錯(cuò)開時(shí)序雙向行車。2.按啟動(dòng)按鈕，A口綠燈亮，Ｂ口紅燈亮，信號(hào)燈把握系統(tǒng)開頭工作。3.兩道口綠燈不能同時(shí)亮,假如萬一同時(shí)亮，系統(tǒng)停止工作并報(bào)警。４．從Ａ口綠燈開頭亮?xí)r計(jì)算，在持續(xù)5s內(nèi)假如無車輛進(jìn)入Ａ口,則A口綠燈閃爍２ｓ后熄滅且紅燈亮,而B口紅燈熄滅綠燈亮。同樣,假如B口綠燈持續(xù)亮5ｓ內(nèi)無車輛進(jìn)入B口，則Ｂ口綠燈閃爍2ｓ熄滅紅燈亮，而此時(shí)A口綠燈亮……。這是兩道口均無車進(jìn)入隧道的要求。5.當(dāng)Ａ口綠燈亮?xí)r，從A口進(jìn)人第一輛車算起，Ｂ口紅燈持續(xù)亮90s,同時(shí)A口綠燈持續(xù)亮2０s,接著閃爍2ｓ后熄滅，紅燈亮68ｓ（Ｂ口紅燈仍亮著)。即待從A口進(jìn)入隧道內(nèi)的汽車全部開出后,Ｂ口才能進(jìn)車。6.當(dāng)B口綠燈亮?xí)r,從B口進(jìn)人第一輛車算起，A口紅燈持續(xù)亮９０s，B口綠燈持續(xù)亮20s，接著閃爍2s后熄滅,此后兩道口紅燈同時(shí)亮68s。即待從Ｂ口進(jìn)入隧道內(nèi)的汽車全部開出后,A口才能進(jìn)車。7.周而復(fù)始。這是某大單位專用車道，車輛不會(huì)太多，一般從早上6時(shí)到夜里10時(shí)使用。8.在兩道口出入處，在隧道中從A口算起130ｍ和26０m處各安裝一個(gè)停止信號(hào)燈把握系統(tǒng)工作的開關(guān)S，作為交通事故時(shí)的急停用。9．兩個(gè)道口安裝有紅外線自動(dòng)檢測(cè)裝置,檢測(cè)車輛進(jìn)人隧道的狀況，并通過小型繼電器的觸點(diǎn)KA1和KA2,把信號(hào)輸入PＬC。三、主要技術(shù)指標(biāo)(或爭(zhēng)辯方法)1.設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；2.依據(jù)把握選擇PLＣ型號(hào)，安排I／O端口;3.設(shè)計(jì)I/O電路，選擇電器元件;4.繪制各信號(hào)燈工作時(shí)序圖,電氣把握系統(tǒng)圖，梯形圖，繪制用戶程序短語表并模擬調(diào)試；5．編制元件清單；6．編寫設(shè)計(jì)、使用說明書。四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn)[1]《小型可編程序把握器原理與實(shí)踐》遼寧科技出版社[2]《可編程把握器應(yīng)用技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社[3]《建筑電氣把握技術(shù)》竇曉霞高等教育出版社[4]《現(xiàn)代建筑電氣把握技術(shù)應(yīng)用》陳志新機(jī)械工業(yè)出版社五、進(jìn)度方案第1周—第２周：收集資料，完成開題報(bào)告;第３周—第4周：分析、確定方案；第5周—第7周：系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì);第8周：中期檢查;第9周—第1２周:模擬調(diào)試;第13周—第14周:論文審核定稿；第15周—第１6周：答辯。教研室主任簽字時(shí)間畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目特長(zhǎng)隧道雙向行駛平安指示ＰＬC把握系統(tǒng)設(shè)計(jì)同學(xué)姓名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化一、爭(zhēng)辯背景:隨著我國(guó)城市化,現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，交通流量變的越來越大,為了緩解或有效解決日益嚴(yán)峻的城市交通問題，提高道路的空間利用率，修建各種城市隧道或地下構(gòu)筑物已成為急劇增長(zhǎng)的趨勢(shì)。城市隧道對(duì)削減城市道路用地、縮短城市行車?yán)锍?、疏?dǎo)城市交通起到樂觀的作用。目前我國(guó)已建成的隧道超過1069座,單通道延長(zhǎng)超過340公里，建成的3００0米以上的隧道13座,隨著國(guó)家加大大路建設(shè)的步伐和力度,隧道的平安問題日益引起關(guān)注。大路隧道作為高速大路的特殊結(jié)構(gòu)，不僅車速高和流量大,結(jié)構(gòu)也相對(duì)封閉,加之行駛經(jīng)過的車輛排放大量的有害物質(zhì),所以車輛的行駛環(huán)境與條件相對(duì)較差,比較簡(jiǎn)潔發(fā)生交通事故，并且事故的處理與救援亦相對(duì)比較困難,對(duì)于長(zhǎng)大和特長(zhǎng)隧道而言更是如此。因此,高速大路隧道成為高速大路監(jiān)控與管理的重中之重，進(jìn)而我們要進(jìn)行特長(zhǎng)隧道雙向行駛平安指示ＰＬC把握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。隨著電氣工業(yè)的進(jìn)展，PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開頭接受PLＣ進(jìn)行把握,PLC在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)格外快速。隨著中國(guó)的經(jīng)濟(jì)高速進(jìn)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國(guó)將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。二、國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)辯概況：建國(guó)后３0年所修建的大路等級(jí)均較低,線形指標(biāo)要求不高。五十年月,我國(guó)僅有大路隧道3０多座,總長(zhǎng)約2５00m,且單洞長(zhǎng)度都很短。六、七十年月,我國(guó)干線大路上曾修建了一些百米以上的隧道,但標(biāo)準(zhǔn)也很低。進(jìn)入八十年月，大路隧道的進(jìn)展?jié)u漸加快,具有代表性的工程有深圳梧銅山隧道和珠海板樟山隧道，福建鼓山隧道和馬尾隧道，甘肅七道梁隧道等。到１990年底,我國(guó)建成的千米以上隧道已有十余座。在大型大路隧道建設(shè)中,技術(shù)也隨著不斷提高,并學(xué)習(xí)和引進(jìn)了很多國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。福建鼓山隧道，洞內(nèi)設(shè)有照明、吸音、防潮、通訊、防火等裝置和閉路電視監(jiān)控及雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng),這是我國(guó)第一座現(xiàn)代化的大路隧道?！鞍宋濉眫“九五”期間是我國(guó)大路隧道建設(shè)快速進(jìn)展的時(shí)期?！熬盼濉逼陂g新建隧道5０4座,27.8萬延米。還建成了多座特長(zhǎng)或?qū)掦w扁坦隧道，如中梁山隧道(３10０m×２)、縉云山隧道(2450m×2）、大溪嶺隧道(４１１6m×２)、二郎山隧道（420０m×2)、飛鸞嶺隧道、真武山隧道等。據(jù)不完全資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已建成大路隧道1208座,總里程362ｋｍ?！笆濉逼陂g，我國(guó)鐵路、大路等領(lǐng)域合計(jì)約有總長(zhǎng)30０0公里的隧道工程需要修建,隧道長(zhǎng)度大于10公里的約占10％左右。現(xiàn)在國(guó)外的隧道進(jìn)展快速，青函隧道：目前世界最長(zhǎng)的鐵路隧道，全長(zhǎng)53.9公里,海底長(zhǎng)度23.3公里。此隧道跨越津輕海峽連接日本的北海道和本州美國(guó)的德拉瓦隧道：世界最長(zhǎng)的輸水隧道全長(zhǎng)１69公里。美國(guó)紐約的林肯隧道：跨越哈德遜河連接紐約市和紐澤西州,是世界最繁忙的大路隧道之一，長(zhǎng)度２.4公里。三、所要進(jìn)行的主要工作和所接受的方法、手段。各部分硬件設(shè)計(jì):本設(shè)計(jì)接受三菱FX系列PLC、光電傳感器、紅綠交通燈、報(bào)警電鈴。按鈕:系統(tǒng)需要的按鍵有3個(gè),一個(gè)啟動(dòng)鍵，一個(gè)１30m把握鍵，還有一個(gè)26０m的把握鍵。報(bào)警電鈴。軟件設(shè)計(jì)：梯形圖程序的設(shè)計(jì)（程序的設(shè)計(jì)思想,無車通過時(shí)的程序設(shè)計(jì),有車通過時(shí)的程序設(shè)計(jì),有汽車通過和無車通過時(shí)的連接,把握開關(guān)在程序中的設(shè)計(jì)）,各信號(hào)燈工作時(shí)序圖(A、B兩入口都無車進(jìn)入的狀況和A口有車進(jìn)入時(shí)以及B口有車進(jìn)入時(shí)),電氣把握系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)報(bào)警電鈴報(bào)警電鈴B口綠燈B口紅燈A口綠燈A口紅燈PLC機(jī)紅外傳感器信號(hào)手動(dòng)把握信號(hào)四、預(yù)期結(jié)果：ＰLC產(chǎn)生把握信號(hào),使得系統(tǒng)的信號(hào)燈紅綠轉(zhuǎn)換,按動(dòng)啟動(dòng)按鈕,A口綠燈亮，B口紅燈亮,信號(hào)燈系統(tǒng)開頭工作。當(dāng)B口綠燈亮?xí)r，從B口進(jìn)人第一輛車算起，A口紅燈持續(xù)亮90s，B口綠燈持續(xù)亮2０s，接著閃爍２ｓ后熄滅,此后兩道口紅燈同時(shí)亮68s。即待從B口進(jìn)入隧道內(nèi)的汽車全部開出后,A口才能進(jìn)車,A口時(shí)同理，周而復(fù)始，指示車輛的平安運(yùn)行，避開發(fā)生交通事故。兩道口綠燈不能同時(shí)亮,假如萬一同時(shí)亮，系統(tǒng)停止工作并報(bào)警。指導(dǎo)老師簽字時(shí)間年月日摘要本文介紹了國(guó)內(nèi)交通系統(tǒng)的進(jìn)呈現(xiàn)狀,以及特長(zhǎng)隧道汽車雙向行駛平安存在的問題。信號(hào)把握是一種用來確保交通循環(huán)的質(zhì)量和平安的必要措施。紅外傳感器的應(yīng)用從根本上解決了人工操作的繁瑣和削減了大量的失誤，更加有效的增加了汽車雙向行駛的平安性,有利于加強(qiáng)隧道的平安?；诂F(xiàn)狀設(shè)計(jì)了一種基于PLC的特長(zhǎng)隧道汽車雙向行駛把握系統(tǒng)，具體介紹了所選用的三菱FＸ2N系列PLC，并依據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)PLC的輸入輸出Ｉ/O進(jìn)行了安排，編寫了PLＣ梯形圖程序。最終介紹了本PLC電路所可能存在的干擾,并介紹了預(yù)防干擾的方法。對(duì)系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),依據(jù)ＰLC的選型相關(guān)規(guī)定和輸入輸出的總點(diǎn)數(shù),選用日本三菱FX2N可編程序把握器。安排了PＬC的I／O地址,設(shè)計(jì)出PLC的外接線圖。介紹了PLC常見的編程方法，設(shè)計(jì)了PLＣ把握系統(tǒng)的程序。這種方法易學(xué)易用，成功率高，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的把握程序可以節(jié)省大量的設(shè)計(jì)時(shí)間。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試。針對(duì)系統(tǒng)調(diào)試、安裝以及運(yùn)行過程中消滅的問題，進(jìn)行了分析,提出了解決方法和留意的事項(xiàng)。從硬件和軟件兩個(gè)方面實(shí)行措施,提高PＬC把握系統(tǒng)的抗干擾力量。論文最終總結(jié)了課題爭(zhēng)辯的成果，爭(zhēng)辯了課題中所用到的編程與接口技術(shù)。關(guān)鍵詞：特長(zhǎng)隧道PＬC傳感器汽車雙向行駛AbstractＴhispａpｅrintroｄｕceｓthedｅvｅlopｍentsｔatusｏfdｏmｅsｔictｒanspｏrtaｔiｏnsysｔem,aｎｄthｅlongtwo-waytraffiｃtunneｌcarpｒoblems，aｎddescribestｈewｏrkingｐrinｃｉpleofｔｈeproｇramｍabｌeconｔrollｅr,ｓelectioｎbasiｓ．Siｇｎaｌｃoｎtrolisaｎｅcesｓarｙｍeasurｅｔomaｉntaｉntｈequａliｔｙandｓafetｙoftrafficcircuｌation．Ｉnｆrａredsensｏrappｌｉｃatioｎｓfrｏmbasiｃaｌlyｓolveｄtｈeredtaｐｅａndredｕｃeartificialoperaｔioｎalotofmistaｋｅｓ,andmoreeｆfeｃｔivetoenｈａncetｈesecuｒｉｔｙoｆdrｉvｉngｔhecａrtwo-ｗay,tostrｅngthenthｅｓecurityｏftheｔuｎnel.DesiｇnedbａｓｅdoｎtｈｅloｎgtunnelPＬCcｏｎtrｏlsystｅmfoｒautｏmotiｖeｔwｏ-wayｔｒaffiｃ,dｅscribedｉndetailｔhechｏｉceｏfMｉtsｕｂiｓhiFX2NSｅrｉｅsPLC,accoｒｄingtｏthedｅsiｇnreqｕirementsofｔheiｎｐutandoutputPＬＣI/Ofortｈedistrｉｂution,ａndｐrepaｒatioｎofsysｔemoperationｌaｄder．ＴhｒoughtheanaｌyｓiｓoｆTunnｅlｔwｏ-waｙｒｏaｄsafetyinstruｃtionsＰLCcｏｎｔｒolsyｓtｅmdesｉgn，desigｎaｓystemoftｈePLＣcoｎtrolcircuit,ｔｈesyｓteminputanｄoutput,sｔatistics．SelｅｃtｉonofJａpanmｉｔsuｂｉshiFX2NPLC,ｔheｄiｓtｒiｂuｔionofthｅPLCI/Oａｄdresｓ，ｔheexterｎalcirｃuiｔｄeｓignPLＣ．Itiｎtrｏｄuｃesfａmiliaｒproｇrammerｍethods．Ａccｏrdiｎgtoｔｈeｂoringmachinecontrolrｅquiｒemeｎtsａndｃhaｒaｃterｉsticssetouttｈelｏgicoｆalgｅｂraｓｈow,usinglogicdesignｍethodsladｄerdesign.Thｉsｍethodissiｍplｅrtolearnaｎdtouｓｅ,hashiｇherSUＣＣＥＳSrａt(yī)io,anｄcansaｖｅｔｉｍeｉnｄeｓｉgnｉngcomｐｌexcontrolｌingprｏｇramｍerｔｏtransformthｅｓysｔeｍrequirｅmｅnｔsａndeｆfectiveopｅration．Bｙusinｇharｄwarｅandｓｏftwaremethｏds，itimprｏvｅｓantiｄｉstuｒbancepｅrfoｒmａnｃｅofPＬCcontrollinｇｓｙstem．Ｆinally，theｐａｐｅrsummaｒizｅｄｒesearchachieveｍent,tｅclmiｃiｎrｅseａｒchsubjectcoｍbineｗithauthor’Sspｅｃiaｌtｙ.Keｙworｄs：LoｎgtunnelPLCＳensｏrsVehｉcｌeｔｗo-ｗaｙliｎe名目TOC\o＂1-3＂\h\ｕHＹPＥRLＩNＫ\ｌ_Ｔｏc5077第１章緒論 PAＧERＥF＿Ｔoc５0771HYPＥRLＩＮK\l＿Ｔoc１5814１.１課題爭(zhēng)辯的目的意義PＡGEREF_Tｏｃ1５８１41HYPＥRLINK\ｌ＿Toc265331.2國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)辯現(xiàn)狀PＡGEREF＿Toc265332ＨYＰEＲＬIＮK\l_Ｔoｃ97５９１.3課題背景及要求９759２HYPEＲＬＩNK\l_Toc2377３1.3．1課題背景PＡGERＥF_Toｃ237732HYPEＲLINK\l_Ｔoc1198５１．3.2本課題的ＰLＣ把握要求ＰAGＥＲEF＿Toc11９8５3HYＰＥRLＩNK\l_Ｔｏｃ123７91．４論文主要內(nèi)容PAGＥRＥF_Ｔｏc1２３793HＹPERLIＮK\l_Toc30６４81.５總體方案設(shè)計(jì)及創(chuàng)新點(diǎn)ＰAＧEＲＥF_Toc30648４HYＰERLIＮK\l_Tｏc263991.5．1總體方案設(shè)計(jì)ＰAGEREＦ_Toc263９9４HYPERＬINK\l＿Ｔoc31０９論文創(chuàng)新點(diǎn)PAGEREF_Tｏc310９4ＨＹPERLIＮK\l_Tｏc144２5第２章PＬC原理及各模塊的選擇２55HＹＰＥRLIＮK\l_Toｃ１71772.1PLC原理介紹．PAGEＲＥF_Toc171７75ＨYPERLINK\l_Toc4403２.2ＰLＣ進(jìn)展歷程ＰAGEREＦ_Toc44035ＨYＰＥRLＩＮK\l_Ｔoc１80512.3PLC的應(yīng)用現(xiàn)狀PAGＥＲEＦ＿Toc18０516HYPＥＲLINK\l＿Tｏc183422.4PLC把握系統(tǒng)的進(jìn)展前景PAＧＥＲEF＿Ｔoｃ1８3426HYPERLＩNＫ\ｌ_Ｔoｃ85022.５可編程序把握器PLC的分類PAGEＲEF_Ｔoc8５０２7HYＰＥRLINK\ｌ_Toc32０１32．6PLＣ的選擇PAGEREＦ_Toc320139ＨYPＥRLＩNK＼l_Toc３０3０32.7輸入輸出模塊的選擇PＡＧEREF_Toc3０３039HYPERLINK＼l_Toｃ４0482.8電源的選擇PAＧEREF＿Toｃ4０4810HＹPEＲLINK\l_Tｏc7９91第３章各部分硬件設(shè)計(jì)ＰAGEREF_Ｔoc7９9111HYＰERLIＮK\l_Tｏc9８５73.1PLC的外連電路設(shè)計(jì)７11ＨＹPＥRLINK\l_Toc2２0333.2系統(tǒng)原理框圖１１HYＰＥＲLINＫ\ｌ_Toc21342３.3傳感器的選擇及安裝PAGＥREF＿Ｔｏc2134212HYＰERLＩＮK\l＿Toc21９１33.４幫助設(shè)備設(shè)計(jì)與選型PＡGEREＦ_Tｏc2191３14HYPＥRLIＮＫ＼ｌ＿Toc190４６第4章軟件設(shè)計(jì)PＡGERＥF_Toc1９０4616HYPＥRＬＩＮK\l_Toc３03904.1梯形圖程序設(shè)計(jì)PAGERＥF_Toc3039０1６HＹPEＲLINK\ｌ_Tｏc66７２4.2程序設(shè)計(jì)思想PAGEＲEF＿Toc6６7216HYPERLINK＼l_Ｔｏｃ76354.3無車通過隧道式的程序設(shè)計(jì)ＰAGEREF_Toc7６3517ＨYPＥＲLINK\l_Tｏc217６４4.4有車通過隧道時(shí)的程序設(shè)計(jì)ＰAGEREＦ_Toｃ21764１9HYPＥRＬINK＼l_Ｔoc１0784.6時(shí)序圖周期為1s的方波PAGＥREF_Tｏc1０７821HYＰＥRＬIＮK\l_Toc2５5404.7Ｉ/O安排表PAGERＥF_Tｏc25５４0２３ＨYPERＬINK\ｌ_Ｔｏc3１5824.8有汽車通過隧道和無汽車通過隧道程序的連接ＰAGERＥF_Tｏc315８22３HＹＰEＲLＩNＫ\l_Toc227064.9把握開關(guān)在程序中的設(shè)計(jì)７0６23HYPＥＲＬINＫ\ｌ_Toc１６25８第5章PLＣ整體電路的干擾與預(yù)防PAＧEREF＿Ｔｏc1６2582５HＹPERLIＮK\l_Toc33555．1電源系統(tǒng)引入的干擾PAGＥRＥＦ_Toc３３５5２5ＨYＰＥRLINK\l_Toc２5316５.2感性負(fù)載引起的干擾PAＧEREF_Toc2５３162５HYＰERLINＫ＼l＿Toc60765.3輸出信號(hào)的抗干擾措施PAGＥREF_Ｔoc6076２6ＨYPERLＩNK＼ｌ_Toｃ１658２5.４抑制外部配線干擾的措施PAGEＲEＦ_Ｔoc１65822６HYPERＬINK＼ｌ＿Tｏｃ2８77３第六章結(jié)論與展望PＡGEREF＿Ｔoc２877３２8ＨＹPERLＩＮK＼l＿Toc7429６.1結(jié)論P(yáng)AGEREＦ_Toｃ７42９28HYPＥRLＩNK\l＿Ｔoc２90８16.2展望PＡGEREF_Ｔoc２90８128HYＰＥRLINK\l＿Tｏc３2175參考文獻(xiàn)ＰAＧEＲEＦ＿Ｔｏｃ3２17529HＹPＥRLIＮK＼ｌ＿Tｏc12391致謝PAＧEREF＿Ｔoc１2３９１30HYPERLINＫ\ｌ_Toc30２１3附錄PAＧEＲEF_Tｏｃ3021331ＨＹPERLINK＼l_Ｔoc9164附錄A外文資料ＰAGＥRＥF＿Ｔoc９１6431HＹPERＬINK\l_Tｏc5829附錄B梯形圖PAGEＲEＦ_Ｔｏc5８２94１HYPEＲLINK＼ｌ_Toc82８4附錄C指令表PAGERＥＦ_Toc828４44第1章緒論1.1課題爭(zhēng)辯的目的意義近年來,我國(guó)大路交通得到長(zhǎng)足的進(jìn)展，山區(qū)高速大路建設(shè)帶動(dòng)了山區(qū)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)進(jìn)展。然而，大路交通運(yùn)輸在為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)進(jìn)展做出重大貢獻(xiàn)的同時(shí),又因交通事故造成了大量人員傷亡和巨大經(jīng)濟(jì)損失。隧道是山區(qū)高速大路的主要結(jié)構(gòu)物,在山區(qū)高速大路中占有越來越高的比例。由于高速大路隧道建設(shè)有著簡(jiǎn)單的地理環(huán)境和特殊建筑結(jié)構(gòu)，給高速大路交通平安管理工作帶來了肯定難度。近年來。隧道交通事故已屢見不鮮,很多隧道已經(jīng)成為高速大路交通事故多發(fā)區(qū)和把握區(qū)。西南地區(qū)某高速大路2０04年1月～２005年1月，共發(fā)生交通事故181起，其中隧道交通事故就達(dá)５6起，約占全線事故總數(shù)的31％。把握隧道交通事故的發(fā)生已成為刻不容緩的工作。因此,從隧道交通事故發(fā)生的緣由著手分析、探討改進(jìn)隧道的汽車平安行駛問題有著重要的意義。高速大路隧道事故多樣性的緣由分析據(jù)調(diào)查，發(fā)生隧道交通事故的緣由主要有以下幾個(gè)方面:（1）隧道的人口路段線型為彎道、坡道路段。用地條件制約著道路線型及道路走向的選擇,因此,部分隧道的人口為彎道、坡道路段,有的甚至是多彎道、長(zhǎng)下坡路段;（２）隧道人口段一般為兩種不同路面材料的過渡區(qū)域。由于瀝青具有可燃性,不利于隧道消防，隧道內(nèi)一般為水泥路面，而隧道外多為瀝青路面。因此，隧道內(nèi)外路面附著系數(shù)存在差異;（3)隧道內(nèi)外光線存在明顯差異。在較長(zhǎng)的隧道中，光線照人較少,雖然隧道內(nèi)設(shè)置有照明裝置，但是終究存在較大的隧道內(nèi)外光線明暗程度的差異；(4）隧道人口處積水問題較難解決。在某些地區(qū),雨天隧道人口處往往積水較多，影響了車輛行駛的平安性;（５)隧道的空氣環(huán)境較差。隧道是一個(gè)相對(duì)封閉性的通道，空氣環(huán)境較差,車輛排放的廢氣和車輛的揚(yáng)棄廢塵不易排解，廢塵和廢氣在一段時(shí)間后簡(jiǎn)潔沉積在路面上，降低了路面的附著系數(shù)。由于隧道區(qū)段的上述特點(diǎn),打算了隧道交通事故分布特征具有多樣性、簡(jiǎn)單性。因此，打算我們要努力去改進(jìn)隧道汽車的行駛平安。本設(shè)計(jì)的目的就是為了從平安指示方面解決特長(zhǎng)單向隧道的汽車平安行駛問題。1.2國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)辯現(xiàn)狀建國(guó)后3０年所修建的大路等級(jí)均較低,線形指標(biāo)要求不高。五十年月，我國(guó)僅有大路隧道３0多座，總長(zhǎng)約25０0m,且單洞長(zhǎng)度都很短。六、七十年月，我國(guó)干線大路上曾修建了一些百米以上的隧道，但標(biāo)準(zhǔn)也很低。進(jìn)入八十年月，大路隧道的進(jìn)展?jié)u漸加快，具有代表性的工程有深圳梧銅山隧道和珠海板樟山隧道，福建鼓山隧道和馬尾隧道，甘肅七道梁隧道等。到1９90年底,我國(guó)建成的千米以上隧道已有十余座。在大型大路隧道建設(shè)中,技術(shù)也隨著不斷提高，并學(xué)習(xí)和引進(jìn)了很多國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。福建鼓山隧道，洞內(nèi)設(shè)有照明、吸音、防潮、通訊、防火等裝置和閉路電視監(jiān)控及雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)，這是我國(guó)第一座現(xiàn)代化的大路隧道?！鞍宋濉薄熬盼濉逼陂g是我國(guó)大路隧道建設(shè)快速進(jìn)展的時(shí)期?！熬盼濉逼陂g新建隧道5０４座，27.8萬延米。還建成了多座特長(zhǎng)或?qū)掦w扁坦隧道,如中梁山隧道(31０0m×2)、縉云山隧道（2450m×２)、大溪嶺隧道（4１16m×2）、二郎山隧道(４20０m×2)、飛鸞嶺隧道、真武山隧道等。據(jù)不完全資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已建成大路隧道1208座，總里程362km?！笆濉逼陂g,我國(guó)鐵路、大路等領(lǐng)域合計(jì)約有總長(zhǎng)3000公里的隧道工程需要修建，隧道長(zhǎng)度大于10公里的約占1０%左右?，F(xiàn)在國(guó)外的隧道進(jìn)展快速，青函隧道：目前世界最長(zhǎng)的鐵路隧道,全長(zhǎng)53.９公里，海底長(zhǎng)度23.3公里。此隧道跨越津輕海峽連接日本的北海道和本州美國(guó)的德拉瓦隧道：世界最長(zhǎng)的輸水隧道，全長(zhǎng)1６9公里。美國(guó)紐約的林肯隧道：跨越哈德遜河連接紐約市和紐澤西州，是世界最繁忙的大路隧道之一,長(zhǎng)度2.4公里。1.3課題背景及要求1.3.1課題背景隨著我國(guó)城市化，現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，交通流量變的越來越大，為了緩解或有效解決日益嚴(yán)峻的城市交通問題,提高道路的空間利用率，修建各種城市隧道或地下構(gòu)筑物已成為急劇增長(zhǎng)的趨勢(shì)。城市隧道對(duì)削減城市道路用地、縮短城市行車?yán)锍獭⑹鑼?dǎo)城市交通起到樂觀的作用。目前我國(guó)已建成的隧道超過１069座，單通道延長(zhǎng)超過34０公里,建成的3000米以上的隧道13座，隨著國(guó)家加大大路建設(shè)的步伐和力度,隧道的平安問題日益引起關(guān)注。大路隧道作為高速大路的特殊結(jié)構(gòu)，不僅車速高和流量大，結(jié)構(gòu)也相對(duì)封閉,加之行駛經(jīng)過的車輛排放大量的有害物質(zhì)，所以車輛的行駛環(huán)境與條件相對(duì)較差,比較簡(jiǎn)潔發(fā)生交通事故，并且事故的處理與救援亦相對(duì)比較困難,對(duì)于長(zhǎng)大和特長(zhǎng)隧道而言更是如此。因此,高速大路隧道成為高速大路監(jiān)控與管理的重中之重，進(jìn)而我們要進(jìn)行特長(zhǎng)隧道雙向行駛平安指示PLＣ把握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。隨著電氣工業(yè)的進(jìn)展,PLＣ價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大,越來越多的中小設(shè)備開頭接受PLC進(jìn)行把握,PLC在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)格外快速。隨著中國(guó)的經(jīng)濟(jì)高速進(jìn)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高,今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國(guó)將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。1A口檢測(cè)裝置B口檢測(cè)裝置KA2停3Y3停3A口檢測(cè)裝置B口檢測(cè)裝置KA2停3Y3停3停2SB4SB3B口A口A口紅燈LED1A口綠燈LED2B口綠燈LED4B口紅燈LED3啟動(dòng)SB1停1SB2報(bào)警Y把握臺(tái)KA1圖1－1現(xiàn)場(chǎng)模擬圖1.4論文主要內(nèi)容(1)總體方案的設(shè)計(jì)（２)ＰLＣ原理與系統(tǒng)各模塊選擇（3)各部分硬件設(shè)計(jì)(４）軟件設(shè)計(jì)(5)ＰLC整體電路的干擾與預(yù)防１.5總體方案設(shè)計(jì)及創(chuàng)新點(diǎn)1．5．１總體方案設(shè)計(jì)ＰLC作為現(xiàn)代把握系統(tǒng)中最重要的把握器之一,我們當(dāng)然不能忽視它。實(shí)行它來進(jìn)行我們系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不但能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、牢靠性,還具有很強(qiáng)的性價(jià)比，還可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散把握,集中管理。而且在程序編制上也不需要費(fèi)太大的工夫，所以我們用ＰLC來進(jìn)行這樣的一種系統(tǒng)設(shè)計(jì)是無可后非的。本方案中，隧道口交通燈把握系統(tǒng)以PLC作為把握核心。利用可行的傳感器采集汽車到達(dá)隧道口的信號(hào),傳感器作為輸入信號(hào)設(shè)備，它將采集到的把握信號(hào)送入PLC。作為對(duì)來自傳感器輸入信號(hào)的響應(yīng),ＰLＣ產(chǎn)生輸出把握信號(hào)去把握隧道A、B口的信號(hào)燈工作，從而實(shí)現(xiàn)了單向隧道汽車的順當(dāng)通行。PLC還接受來自兩個(gè)附加開關(guān)的輸入信號(hào),兩個(gè)開關(guān)安裝在隧道130M和２6０M位置,它們主要功能是在消滅交通意外,或著是信號(hào)燈消滅故障的狀況下，可以利用這兩個(gè)開關(guān)將系統(tǒng)程序停止運(yùn)行，以便準(zhǔn)時(shí)處理,削減更多的意外。在設(shè)計(jì)中,還安裝了報(bào)警電鈴,它在隧道的A、B口都有，假如系統(tǒng)出錯(cuò)導(dǎo)致A、B口綠燈同時(shí)亮,這時(shí)報(bào)警電鈴工作，可以告知隧道口欲進(jìn)入隧道的汽車,從而保證了隧道汽車通行的平安性。1.5.２論文創(chuàng)新點(diǎn)本方案設(shè)計(jì)要求中，兩個(gè)道口安裝有紅外線自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，檢測(cè)車輛進(jìn)入隧道的狀況，并通過小型的繼電器觸點(diǎn)KA１和ＫA2,把信號(hào)輸入PLC。經(jīng)過查閱資料,我發(fā)覺一般的傳感器在現(xiàn)場(chǎng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成了模擬信號(hào)，然后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入到PLC中,然后進(jìn)行PLC模塊的把握。在本次設(shè)計(jì)中，使用的光電傳感器的內(nèi)部電路比一般的傳感器多加了一個(gè)比較電路，使得輸出的信號(hào)是一個(gè)高電平和一個(gè)低電平，起到了代替小型繼電器線圈的作用。因而省去了一部分的外部電路,起到了簡(jiǎn)化的作用。第２章ＰLC原理及各模塊的選擇２.1PＬC原理介紹.PLＣ基本工作原理:ＰＬC由CＰU,存儲(chǔ)器、I/０接口、內(nèi)嵌的精簡(jiǎn)高效操作系統(tǒng)組成。用戶可以依據(jù)自己的需要配置(擴(kuò)展）自己的Ｉ/0(輸入、輸出)的類型及數(shù)量,用戶按自己的把握需求編寫把握程序下載到PLＣ的存儲(chǔ)器內(nèi)，PＬC在運(yùn)行的時(shí)候，ＰＬＣ內(nèi)的操作系統(tǒng)能運(yùn)行用戶的程序,依據(jù)用戶程序通過輸入端子完成輸入信號(hào)(開關(guān)、觸點(diǎn)、傳感器等）的讀取，并進(jìn)行處理運(yùn)算,把運(yùn)算處理的結(jié)果輸出到輸出端子，以把握用戶的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（閥門、線圈、指示燈等）[1]。從而完成用戶所需的把握功能。ＰＬＣ接受“挨次掃描，不斷循環(huán)”的工作方式。每次掃描過程。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。輸入刷新過程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí),輸入端有新狀態(tài),新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí),新狀態(tài)才被讀入。一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。掃描周期的長(zhǎng)短由三條打算。（1）ＣPU執(zhí)行指令的速度(2)指令本身占有的時(shí)間(３)指令條數(shù)。由于接受集中采樣[２]。集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象,即輸入／輸出響應(yīng)延遲。2.2PＬC進(jìn)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量挨次把握,它依據(jù)規(guī)律條件進(jìn)行挨次動(dòng)作,并按照規(guī)律關(guān)系進(jìn)行連鎖愛護(hù)動(dòng)作的把握，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(dòng)或電氣把握系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。1９68年美國(guó)GM(通用汽車）公司提出取代繼電氣把握裝置的要求，其次年,美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的把握裝置，首次接受程序化的手段應(yīng)用于電氣把握，這就是第一代可編程序把握器,稱ProｇramｍａblｅCoｎtｒｏller(PC)[3]。個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱PC）進(jìn)展起來后，為了便利，也為了反映可編程把握器的功能特點(diǎn),可編程序把握器定名為ＰｒｏgrａmmaｂlｅLogiｃCｏｎtｒoller（ＰLC）。上世紀(jì)8０年月至90年月中期,是PLC進(jìn)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率始終保持為３0～４0%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量力量、數(shù)字運(yùn)算力量、人機(jī)接口力量和網(wǎng)絡(luò)力量得到大幅度提高,ＰLC漸漸進(jìn)入過程把握領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程把握領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DＣS系統(tǒng)[４]。PＬＣ具有通用性強(qiáng)、使用便利、適應(yīng)面廣、牢靠性高、抗干擾力量強(qiáng)、編程簡(jiǎn)潔等特點(diǎn)[５]。ＰLC在工業(yè)自動(dòng)化把握特殊是挨次把握中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。2．3PＬC的應(yīng)用現(xiàn)狀自２０世紀(jì)６0年月中期以來PLC產(chǎn)品在電力、冶金、化工等行業(yè)發(fā)揮了重大作用,尤其近20年來計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速進(jìn)展不斷成倍擴(kuò)大的功能和成倍降低的價(jià)格,使PLC、通訊聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、過程把握軟件都獲得了長(zhǎng)足進(jìn)步,也使PLC的廣泛應(yīng)用成為可能。下面通過兩組數(shù)據(jù)(引自工控網(wǎng))說明PLC的應(yīng)用現(xiàn)狀[６]。PLＣ在冶金行業(yè)的市場(chǎng)將持續(xù)增加20０３年中國(guó)的工業(yè)消滅了快速增長(zhǎng),工業(yè)產(chǎn)值同比增長(zhǎng)在12%以上,而且中國(guó)的最大鋼鐵出口對(duì)象—美國(guó)在２００３年下半年取消了鋼鐵附加稅,中國(guó)鋼材對(duì)其出口也將快速回升。這些有利因素刺激了中國(guó)冶金行業(yè)的投資。據(jù)調(diào)查,中國(guó)冶金行業(yè)對(duì)設(shè)備的投資同比增長(zhǎng)接近50%。冶金設(shè)備的大量增長(zhǎng)帶動(dòng)了PLC在該行業(yè)的增長(zhǎng),2０03年P(guān)LC在冶金行業(yè)的市場(chǎng)達(dá)到216億元,2004年有望達(dá)到3億元。PＬC在紡織行業(yè)的應(yīng)用分析[７］。在中國(guó),PLC在紡織機(jī)械上的運(yùn)用已經(jīng)有17年的歷史了,從最早的進(jìn)口合成纖維生產(chǎn)設(shè)備到目前的中小型紡機(jī),PLC無處不在。占各類紡織機(jī)械60%以上的織機(jī)平均每臺(tái)帶有一個(gè)小型的ＰLＣ，主要用于檢測(cè)、報(bào)警、速度把握和機(jī)器啟停把握。紡機(jī)的比例在紡織機(jī)械中不到5％，卻用到更多的PLC,單臺(tái)紡紗機(jī)最多用到１7臺(tái)PLC,主要是60個(gè)Ｉ/Ｏ點(diǎn)以下的微型產(chǎn)品。梳棉機(jī)也用微小型PLC把握。其它各類紡織機(jī)械基本上都接受PLC把握，只有一些相對(duì)簡(jiǎn)潔的設(shè)備接受單片機(jī)或者其它把握方式。紡織機(jī)械的幫助設(shè)備也主要由PLC把握,如循環(huán)水系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、蒸氣系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、包裝線等。實(shí)際上PLC在中國(guó)的應(yīng)用已分布到各行各業(yè),依據(jù)工控網(wǎng)的調(diào)查,20０3年中國(guó)把握類產(chǎn)品市場(chǎng)PLC的占有率已超過50％,而且保持著10%~１5%的進(jìn)展速度[８］。2.4PＬＣ把握系統(tǒng)的進(jìn)展前景現(xiàn)在，雖然消滅了性能更加優(yōu)越的DＣS和FCS把握系統(tǒng),PLC把握也終將會(huì)被先進(jìn)的FCＳ把握所取代，但是目前以及今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間,PLC還會(huì)與DCS和FCS共存，這主要基于以下緣由：(1)現(xiàn)在企業(yè)的確正在朝著自動(dòng)化、信息化、開放化的方向進(jìn)展，但這并不意味著要將現(xiàn)有把握系統(tǒng)推倒重來。企業(yè)投入大量的人力和財(cái)力建立起來的ＰLC把握系統(tǒng)已經(jīng)成型,假如要完全推翻再建立新的ＤＣＳ或FCS把握系統(tǒng)，需要更大的資金投入,將造成很大的鋪張。(2）基于以上市場(chǎng)需求，很多軟件廠商（例如：華富惠通軟件公司)正在考慮如何利用企業(yè)已經(jīng)成型的把握系統(tǒng)及新建的廠級(jí)網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)把握系統(tǒng)軟件,掛念企業(yè)實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化、信息化,為企業(yè)供應(yīng)把握系統(tǒng)與管理網(wǎng)絡(luò)的集成。（3）目前,PLC的功能增加、結(jié)構(gòu)優(yōu)化，ＩＯ模塊趨向分散化、智能化,編程工具和編程語言更具標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化。(4）PLC的聯(lián)網(wǎng)通信力量增加，向高速度、多層次、大信息量、高牢靠性及開放式的通信進(jìn)展。(5)現(xiàn)在的PLＣ系統(tǒng)與DCＳ技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線IO技術(shù)相結(jié)合,結(jié)構(gòu)開放、擴(kuò)展便利、技術(shù)先進(jìn)、價(jià)格低廉。由以上分析可以預(yù)見,將來ＰLC將朝著多功能化、集成化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、開放化的方向進(jìn)展，故PLC雖然面臨其它自動(dòng)化把握系統(tǒng)的挑戰(zhàn),但同時(shí)也在吸取它們的優(yōu)點(diǎn),相互融合,不斷創(chuàng)新，在今后一段時(shí)間內(nèi)將與其它先進(jìn)把握方式并存,共同進(jìn)展[9]。2.5可編程序把握器PLC的分類可編程序把握器PLC的分類ＰLＣ產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì)PLC的分類,通常依據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和Ｉ／O點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。按結(jié)構(gòu)形式分類依據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式,可將PLC分為整體式和模塊式兩類。整體式PLC整體式PLＣ是將電源、CPＵ、I/Ｏ接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型PＬＣ一般接受這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PＬC由不同I／Ｏ點(diǎn)數(shù)的基本單元(又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/Ｏ接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有Ｉ/Ｏ和電源等,沒有CPU[7］?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式ＰLＣ一般還可配備特殊功能單元,如模擬量單元、位置把握單元等，使其功能得以擴(kuò)展。模塊式PLC模塊式PLC是將PＬC各組成部分,分別做成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊(有的含在ＣＰU模塊中)以及各種功能模塊。模塊式PＬC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式ＰLC的特點(diǎn)是配置機(jī)敏,可依據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配便利，便于擴(kuò)展和修理。大、中型PLＣ一般接受模塊式結(jié)構(gòu)。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來,構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式ＰLC其CPU、電源、Ｉ／O接口等也是各自獨(dú)立的模塊,但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接,并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣,不但系統(tǒng)可以機(jī)敏配置，還可做得體積小巧[6]。(2)按功能分類依據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。低檔PLC具有規(guī)律運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于規(guī)律把握、挨次把握或少量模擬量把握的單機(jī)把握系統(tǒng)。中檔PLＣ除具有低檔PLＣ的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/Ｏ、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷把握、PID把握等功能，適用于簡(jiǎn)單把握系統(tǒng)。高檔PLC除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位規(guī)律運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能,可用于大規(guī)模過程把握或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)把握系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。(3)按Ｉ/O點(diǎn)數(shù)分類依據(jù)ＰLC的I/Ｏ點(diǎn)數(shù)的多少,可將PＬC分為小型、中型和大型三類。小型PLＣ——I/O點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn);單CＰU、8位或１6位處理器、用戶存儲(chǔ)器容量4K字以下。中型PLC——I／Ｏ點(diǎn)數(shù)２5６~2０48點(diǎn)；雙ＣPU,用戶存儲(chǔ)器容量2～8K。大型ＰLC——I／Ｏ點(diǎn)數(shù)＞2048點(diǎn);多CPＵ，16位、32位處理器,用戶存儲(chǔ)器容量8~1６Ｋ.今后一段時(shí)間內(nèi)將與其它先進(jìn)把握方式并存,共同進(jìn)展。CPU的構(gòu)成從結(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/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等,這些元素組合成一個(gè)不行拆卸的整體［4]。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，這些模塊可以依據(jù)肯定規(guī)章組合配置。CＰＵ是PＬC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CＰＵ,它按PLC的系統(tǒng)程序賜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(chǎng)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(shí),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(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)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(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的把握信號(hào)，去指揮有關(guān)的把握電路。ＣPU主要由運(yùn)算器、把握器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、把握及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù),是ＰLC不行缺少的組成單元。在使用者看來,不必要具體分析ＣPU的內(nèi)部電路,但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。ＣPU的把握器把握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(hào)把握。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或規(guī)律運(yùn)算,在把握器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算,并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果,它也是在把握器指揮下工作。CPＵ速度和內(nèi)存容量是ＰLC的重要參數(shù)，它們打算著ＰLC的工作速度，IＯ數(shù)量及軟件容量等,因此限制著把握規(guī)模。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,其輸入暫存器反應(yīng)輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反應(yīng)輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng),輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)輸入（DI)開關(guān)輸入量(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：開關(guān)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。模擬量:按信號(hào)類型分,有電流型（４-20Ma,０-20mA）,電壓型等,按精度分有12bit，１４biｔ,16biｔ等。出來上述通用的IO外，還有特殊的I/O模塊,如熱電阻，熱電偶，脈沖等模塊。按Ｉ/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/Ｏ模塊可多可少,但是其最大數(shù)受CPＵ所能管理的基本配置的力量,即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。電源模塊:PＬC的電源用于為PLC的各模塊的集成電路供應(yīng)工作電源。同時(shí)，有時(shí)還為輸入電路供應(yīng)２4V的工作電源，電源輸入類型有：溝通電源（２20ＶAC/１10VAC)直流電源（常用的為24ＶDC)，底板或機(jī)架大多數(shù)模塊式ＰLC使用底板或機(jī)架，其作用是:電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的全部模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接,使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。２.6PLC的選擇ＰLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類,按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和把握室安裝兩類；按CPU的字長(zhǎng)分為1位、4位、８位、16位、３２位、6４位等，從應(yīng)用的角度動(dòng)身，通?？砂垂δ馨盐栈蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。整體型PLC的I/Ｏ點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小,用于小型把握系統(tǒng)，模塊型ＰLC供應(yīng)多種I/O卡件或插卡,因此用戶可較合理的選擇和配置把握系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展便利機(jī)敏，一般用于大中型把握系統(tǒng)。2．７輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入輸出模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型,通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn),可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁,電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合,但價(jià)格較貴，過載力量較差。輸出模塊還有直流輸出、溝通輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)全都?？梢罁?jù)應(yīng)用要求,合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高把握水平和降低應(yīng)用成本?？紤]是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程I／O機(jī)架等［9]。２.8電源的選擇PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)PＬC應(yīng)依據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外,一般ＰLＣ的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用2２0ＶAC電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓全都。重要的應(yīng)用場(chǎng)合,應(yīng)接受不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電[10]。為防止外部高電壓電源因誤操作而引入ＰLC,對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的,有時(shí)也可接受簡(jiǎn)潔的二極管或熔絲管隔離。第３章各部分硬件設(shè)計(jì)3.1PLＣ的外連電路設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的隧道口信號(hào)燈把握器電路原理圖。利用可行的傳感器探測(cè)汽車到達(dá)隧道口的信號(hào)，本設(shè)計(jì)所接受的傳感器是光電傳感器，去感知汽車到達(dá)，作為輸入設(shè)備，輸入信號(hào)送入到PＬC中，作為對(duì)來自傳感器輸入信號(hào)的響應(yīng)，PLC產(chǎn)生輸出把握信號(hào)去驅(qū)動(dòng)信號(hào)等工作，從而實(shí)現(xiàn)隧道隧道口紅綠燈的變化。ＰLC還接受來自隧道口中兩個(gè)故障停止工作開關(guān)的輸入信號(hào)--－一個(gè)安裝在距A隧道口１30m處,另一個(gè)安裝在距Ａ隧道口26０m處，它們用于處理故障狀況下信號(hào)燈的停止把握從設(shè)計(jì)要求中可以看出,設(shè)計(jì)需要PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)并不多，輸入點(diǎn)中兩個(gè)點(diǎn)是由傳感器采集到的信號(hào)輸入信號(hào)。一個(gè)點(diǎn)是起停把握開關(guān),另外兩個(gè)輸入點(diǎn)是故障把握系統(tǒng)停止開關(guān),輸入點(diǎn)一共是五個(gè)點(diǎn)。輸出點(diǎn)接隧道口的四個(gè)紅綠指示燈，和一個(gè)報(bào)警電鈴。因此可以確定其硬件部分主要有PLＣ，光電傳感器、紅綠交通信號(hào)燈，報(bào)警電鈴以及一些幫助設(shè)備組成。圖３-１ＰLC外部接線圖3.2系統(tǒng)原理框圖本設(shè)計(jì)是利用PLC接受紅外傳感器接收的信號(hào)和手動(dòng)把握信號(hào)，然后通過ＰＬC發(fā)送把握信號(hào),把握各個(gè)交通燈的亮滅,從而達(dá)到指揮交通,避開發(fā)生交通事故的效果。如圖３－2所示。報(bào)警電鈴B口綠燈報(bào)警電鈴B口綠燈B口紅燈A口綠燈A口紅燈PLC機(jī)紅外傳感器信號(hào)手動(dòng)把握信號(hào)圖3-2系統(tǒng)原理框圖３．3傳感器的選擇及安裝本設(shè)計(jì)利用光電傳感器來感知汽車的到達(dá),下面就光電傳感器做下介紹。圖3-3傳感器原理框圖光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)把握的。光電傳感器在一般狀況下，有三部分構(gòu)成：他們分為發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)放射光束,放射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源,發(fā)光二級(jí)管、激光二極管及紅外放射二極管。光束不間斷的放射,或者轉(zhuǎn)變脈沖寬度。接受器由光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接受器前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測(cè)電路，她能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。此外，光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有放射板和光導(dǎo)纖維。三角反射板是結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的放射裝置。它由很小的三角錐反射材料組成，能夠使光束精確的從反射板中返回，具有有用意義。它可以在于光軸0到2５的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)變放射角，使光束幾乎是從一根放射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。光電式傳感器工作原理：光電傳感器是接受光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器，它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),光電傳感器一般由光源，光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電檢測(cè)方法具有精度高,反應(yīng)快,非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，形式機(jī)敏多樣,體積小。近年來，隨著光電技術(shù)的進(jìn)展,光電傳感器已成為系類產(chǎn)品,其品種及產(chǎn)量日益增加，用戶可依據(jù)需要選用各種規(guī)格產(chǎn)品,在各種輕功自動(dòng)機(jī)上獲得廣泛的應(yīng)用[１0］。分類和工作方式槽型光電傳感器把一個(gè)光放射器和一個(gè)接收器面對(duì)面的裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽型光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻狀況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測(cè)物體從槽中通過時(shí),光被遮擋，光電開關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開關(guān)把握信號(hào)，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次把握動(dòng)作。槽型開關(guān)的檢測(cè)距離由于受整體結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。對(duì)射型光電傳感器若把發(fā)光器和收光器分別開,就可使檢測(cè)距離加大。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開關(guān)就稱為對(duì)射分別式光電開關(guān),簡(jiǎn)稱對(duì)射式光電開關(guān)。它的檢測(cè)距離可達(dá)幾米甚至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物體用過路徑的兩側(cè)，檢測(cè)物通過時(shí)阻擋光路,收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)。反光板型光電開關(guān)把發(fā)光器和收光器裝猶如一個(gè)裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電把握作用的稱為反光板反射式（或反射鏡反射)光電開關(guān)。正常狀況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到，一旦光路被檢測(cè)物體物攔住，收光器收不到光時(shí)，光電開關(guān)就動(dòng)作，輸出一個(gè)開關(guān)把握信號(hào)它的檢測(cè)頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和收光器,但前方?jīng)]有反光板。正常狀況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當(dāng)檢測(cè)物通過時(shí)攔住了光,并把光部分反射回來，收光器就收到光信號(hào)，輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)?；诠怆妭鞲衅鞯谋姸鄡?yōu)點(diǎn)，所以在本設(shè)計(jì)中接受這種傳感器來采集汽車信號(hào)。而對(duì)射型光電傳感器可以檢測(cè)到大距離的信號(hào),所以針對(duì)隧道口汽車的檢測(cè)，我們接受對(duì)射型光電傳感器作為PＬＣ的信號(hào)采集器傳感器要精確無誤的檢測(cè)到汽車的到來,這需要對(duì)傳感器的安裝位置進(jìn)行很好的設(shè)計(jì),傳感器安裝的位置不對(duì),可能人或動(dòng)物都會(huì)對(duì)信號(hào)采集有影響。由于汽車體積較大，我們選擇４只光電傳感器，在隧道Ａ、B口各安兩只,接受兩只光電傳感器,便可以牢靠地檢測(cè)汽車的到來。光電傳感器采集到的汽車到達(dá)信號(hào)后,各輸出一個(gè)高電平,將兩個(gè)信號(hào)相與后,輸出的高電平送至PLC中，通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈工作。接受這種采集系統(tǒng)，只有當(dāng)兩個(gè)傳感器都采集到信號(hào)時(shí),PLC的輸入繼電器才會(huì)動(dòng)作,不會(huì)由于在小的物體觸及到一個(gè)傳感器而使信號(hào)燈工作，具有很高的牢靠性。以下為傳感器基本原理圖(RPR22０光電傳感器）。圖３-3傳感器內(nèi)部原理圖若檢測(cè)到光，剛RＰR22０的3腳輸出一個(gè)電壓與基準(zhǔn)電壓比較，若RPR220的３腳的電壓比基準(zhǔn)電壓大,則LM3３9的2腳就輸出一個(gè)低電平。相反檢測(cè)不到光,則ＬＭ33９的２腳就輸出一個(gè)高電平。３.４幫助設(shè)備設(shè)計(jì)與選型(1）按鈕：系統(tǒng)需要的按鍵有3個(gè)，一個(gè)啟動(dòng)鍵，一個(gè)130m把握鍵，還有一個(gè)260m的把握鍵，三個(gè)按鈕通過通信線與PLC相連,直接將把握信號(hào)輸送到ＰLC中，按鈕選用LＡ19-１1型號(hào)。（２）報(bào)警電鈴:利用電磁繼電器原理制造的，通電時(shí),電磁鐵有電流通過,產(chǎn)生磁性，把小錘下方的彈性片吸過來了,是小捶打擊電鈴發(fā)出聲音,同時(shí)電路斷開，電磁鐵失去了磁性，小錘又被彈回，電路閉合,不斷重復(fù)，電鈴便發(fā)出連續(xù)擊打聲了。電鈴在隧道口A,B口各安裝一個(gè),對(duì)系統(tǒng)消滅問題時(shí),能夠準(zhǔn)時(shí)報(bào)警通知即將進(jìn)入隧道的汽車,起到了平安保障作用。第4章軟件設(shè)計(jì)4.1梯形圖程序設(shè)計(jì)PＬC是以程序的形式進(jìn)行工作的，所以必需把把握要求變換成PLC能接受并執(zhí)行的程序,編制程序接受編程語言。它是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)把握?qǐng)D中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串聯(lián)等術(shù)語和一些圖形符號(hào)構(gòu)成,左右的豎線稱為左右母線。梯形圖中接點(diǎn)(觸點(diǎn))只有常開和常閉,接點(diǎn)可以是PLC輸入點(diǎn)接的開關(guān)也可以是PLＣ內(nèi)部繼電器的接點(diǎn)或內(nèi)部寄存器、計(jì)數(shù)器等的狀態(tài)。梯形圖中的接點(diǎn)可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。內(nèi)部繼電器、計(jì)數(shù)器、寄存器等均不能直接把握外部負(fù)載,只能做中間結(jié)果供CPU內(nèi)部使用。PLＣ是按循環(huán)掃描大事，沿梯形圖先后挨次執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點(diǎn)的值在用戶程序中可以當(dāng)作條件使用。語句表語言,類似于匯編語言。規(guī)律功能圖語言,沿用半導(dǎo)體規(guī)律框圖來表達(dá)，一般一個(gè)運(yùn)算框表示一個(gè)功能左邊畫輸入、右邊畫輸出。4．2程序設(shè)計(jì)思想本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，當(dāng)系統(tǒng)上電以后進(jìn)入初始狀態(tài),Ｘ０作為整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)停止開關(guān),當(dāng)X0被按下時(shí),系統(tǒng)啟動(dòng)進(jìn)入程序的運(yùn)行，當(dāng)Ｘ0再次按下時(shí),整個(gè)系統(tǒng)停止工作。當(dāng)啟動(dòng)按鈕被按下時(shí),系統(tǒng)開頭執(zhí)行無車程序,X2，X4是隧道A,Ｂ口的信號(hào)繼電器開關(guān),假如A、B隧道口均無車時(shí),系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)行此程序。假如隧道口Ａ口有車到達(dá)時(shí)，通過我們的紅外傳感器探測(cè)到信號(hào)后,將其信號(hào)輸送到PLＣ中,即如流程圖中，中斷無車程序轉(zhuǎn)為A口有車程序，當(dāng)執(zhí)行相應(yīng)的程序。B口和Ａ口的程序所執(zhí)行的條件一樣。X10和X１1作為隧道１3０m和26０ｍ的系統(tǒng)故障急停開關(guān)，在任何時(shí)候只要撥動(dòng)開關(guān)，都可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行停止把握，當(dāng)檢修完線路后，將Ｘ10和X11撥回原位,又可以啟動(dòng)系統(tǒng)。是系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。在程序設(shè)計(jì)中,3段程序都是獨(dú)立的挨次功能程序，所以我接受的是STＬ步進(jìn)順控指令,這種指令是特地挨次把握而設(shè)計(jì)的指令。在工業(yè)領(lǐng)域很多的把握過程都可用挨次把握的方式來實(shí)現(xiàn),使步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)挨次把握既便利又便于閱讀修改。YYB口有車程序A口有車B口有車？A口有車程序兩口均無車程序初始狀態(tài)開頭YNN啟動(dòng)圖4-１程序流程圖接受這種指令進(jìn)行挨次執(zhí)行,主要是為了在設(shè)計(jì)程序中,假如A、B隧道口有車時(shí),我們能夠接受一些簡(jiǎn)潔方法馬上停止當(dāng)前執(zhí)行的無車程序，并轉(zhuǎn)移到有車程序。三段程序都是挨次的，任意一段程序執(zhí)行的前提條件滿足時(shí),我們能夠馬上轉(zhuǎn)移到當(dāng)前的程序段，并執(zhí)行相應(yīng)的程序。4.3無車通過隧道式的程序設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)要求，畫出Ａ,B口信號(hào)燈的工作時(shí)序圖如圖4-2所示。圖４-2A,B口信號(hào)燈的工作時(shí)序圖從上面的時(shí)序圖可以分析AＢ口各個(gè)信號(hào)燈的工作狀況,系統(tǒng)啟動(dòng)后,首先A口的綠燈亮,B口的紅燈亮。5s后A口綠燈閃2s后熄滅,７ｓ后A口紅燈亮,B口綠燈亮,同樣5s后B口綠燈閃2s熄滅，而后反復(fù)循環(huán)此過程。無車程序的設(shè)計(jì)必需在整個(gè)程序的前面，由于在系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)來時(shí),當(dāng)沒有車在隧道口時(shí),就直接進(jìn)入到無車程序,并循環(huán)執(zhí)行。如圖４-3和圖４-4。圖4－3無車通過梯形圖程序初始狀態(tài)。Ａ、B兩入口均亮紅燈。按啟動(dòng)按鈕SB1，程序啟動(dòng)，B口紅燈亮。在計(jì)時(shí)5s內(nèi),A口亮綠燈。當(dāng)A口無車進(jìn)入時(shí),計(jì)時(shí)5s,計(jì)時(shí)5s后,A口綠燈閃爍2s。A口無車進(jìn)入且Ａ口綠燈閃爍2s后,程序轉(zhuǎn)向S41。S４1啟動(dòng),A口紅燈亮。B口綠燈亮5s的時(shí)間。B口無車進(jìn)入時(shí)，計(jì)時(shí)５s,5s后，Ｂ口綠燈閃爍2ｓ，7s后,B口有車進(jìn)入,程序跳轉(zhuǎn)向S42。圖4-4無車通過梯形圖4.4有車通過隧道時(shí)的程序設(shè)計(jì)A口：圖4-5Ａ口有車通過隧道時(shí)時(shí)序圖從上面的時(shí)序圖可以分析出AB口各個(gè)信號(hào)燈的工作狀況,系統(tǒng)轉(zhuǎn)為執(zhí)行Ａ口有車程序時(shí)，首先A口綠燈亮，B口的紅燈亮。２0s后A口綠燈閃２ｓ后熄滅，隨之Ａ口紅燈點(diǎn)亮,90s后B口紅燈熄滅綠燈亮,在A口的紅燈亮75s后，即系統(tǒng)默認(rèn)汽車通過隧道,這時(shí)程序返回?zé)o車程序。圖4-６A口有車通過隧道時(shí)梯形圖S31啟動(dòng),B口紅燈亮。Ｔ2計(jì)時(shí)2０s，即A口進(jìn)車開頭計(jì)20s。T３計(jì)時(shí)90s，即Ａ口進(jìn)車到待其從B口全部開出的總計(jì)時(shí)時(shí)間。在A口進(jìn)車開頭的20s內(nèi),A口綠燈亮。A口綠燈亮在20s后閃爍2s。2２s后,A口亮紅燈。9０s后程序跳轉(zhuǎn)向S41，B口允許汽車進(jìn)入。３個(gè)停止觸點(diǎn)并聯(lián),把握程序跳轉(zhuǎn)向S0初始狀態(tài)。Y2、Y4同時(shí)得電，即A、B綠燈同時(shí)亮?xí)r，程序轉(zhuǎn)向S5１。B口：圖4-7B口有車通過隧道時(shí)時(shí)序圖從上面的時(shí)序圖可以分析出A、Ｂ口各個(gè)信號(hào)燈的工作狀況,系統(tǒng)轉(zhuǎn)為執(zhí)行B口有車程序時(shí),首先Ａ口紅燈亮,B口的綠燈亮。20ｓ后B口綠燈閃2s后熄滅,隨之B口紅燈點(diǎn)亮，9０ｓ后Ａ口紅燈熄滅綠燈亮，在Ｂ口的紅燈亮75s后，即系統(tǒng)默認(rèn)汽車通過隧道,這時(shí)程序返回?zé)o車程序。圖4-8B口有車通過隧道時(shí)梯形圖A口亮紅燈，T７計(jì)時(shí)90ｓ，即Ｂ口進(jìn)車到待其從A口全部開出的總時(shí)間。Ｔ８計(jì)時(shí)20s,即B口進(jìn)車開頭的2０s內(nèi)，B口綠燈亮。B口綠燈在亮２0s后,閃爍２s。２s后，Ｂ口紅燈亮。９0s后，程序跳轉(zhuǎn)到Ｓ21,A口允許進(jìn)車。4．6時(shí)序圖周期為1s的方波0.5S0.5SM100：T10：圖4－9時(shí)序圖周期為１s的方波圖在把握綠燈閃爍時(shí)可接受串接周期為1s的方波來實(shí)現(xiàn)，因而在程序開頭時(shí)常加入一段方波發(fā)生程序,以上是該程序的時(shí)序圖。SFC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4－１０所示X1X1Y2 Y4X1T0T9T6T4

k20Y1X0X5Y1Y5Y4Y2Y2Y4X1X2X3T7Y4T8T8T9M100T8T9K20T6M100T5Y4T6K20Y4X5T5X2X3X1T3T4T2T4M100Y2T2T2

k200Y3T3

k900T1X4Y2T1M100X4T0M8002S21S31S41S42S51S0Y3Y2T0K50T1K20Y2Y1S41S0Y1Y1T7

k900T8K200Y4Y3S21S0ENDRETY3Y3S21S0S51Y2 Y4S0S51圖4－9SFC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖以上狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖充分的說明白程序執(zhí)行的過程。4．７I/Ｏ安排表表４－1Ｉ/O安排表輸入輸出器件號(hào)地址號(hào)功能器件號(hào)地址號(hào)功能ＳB1Ｘ0啟動(dòng)ＬＥＤ1Y１Ａ口紅燈SB2X1停止1LED2Y２A口綠燈SB3X２停止２LEＤ3Y3Ｂ口紅燈SB4X3停止3LED4Y4B口綠燈KA1X4A口檢測(cè)裝置ＹY5報(bào)警ＫA2Ｘ5B口檢測(cè)裝置4．8有汽車通過隧道和無汽車通過隧道程序的連接依據(jù)設(shè)計(jì)要求,在執(zhí)行無車程序時(shí)，假如隧道口有車來到時(shí),要馬上停止當(dāng)前的無車程序轉(zhuǎn)到有車程序，這就需要對(duì)如何進(jìn)行轉(zhuǎn)換進(jìn)行很好的設(shè)計(jì),這也是在編程上最大的難題?？紤]到用中斷調(diào)用,不能夠在執(zhí)行完無車程序后返回有車程序并從頭開頭執(zhí)行，所以我們不接受中斷調(diào)用，假如用跳轉(zhuǎn)指令也會(huì)遇到同樣的問題?；谏鲜鰡栴},在編程上我們實(shí)行步進(jìn)指令編寫,它的特點(diǎn)挨次執(zhí)行時(shí)，無論在執(zhí)行任何程序段,只要當(dāng)前步執(zhí)行的條件滿足都不會(huì)受到其他因素的影響。用步進(jìn)指令的執(zhí)行條件,我們就能夠解決在執(zhí)行無車程序的任何時(shí)刻,當(dāng)有車信號(hào)到來時(shí)，都能夠馬上轉(zhuǎn)為到車程序的起始位置。圖4-１0程序示意圖4.9把握開關(guān)在程序中的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)要求中，要在隧道１３0m和２60m處設(shè)計(jì)一個(gè)把握開關(guān)，起到系統(tǒng)故障時(shí),作為急停使用。把握開關(guān)在打開時(shí),要解決兩個(gè)問題,一是關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)，讓信號(hào)燈停止工作，二是要讓整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位,以致系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)，能夠讓系統(tǒng)從開頭執(zhí)行。圖４－11程序示意圖S？？是程序中的“步”,也就是在程序中的每一步都要編寫上面的程序，當(dāng)Ｓ？?為活動(dòng)步,Ｘ10被打開時(shí),Ｓ0被置1,并且系統(tǒng)被復(fù)位,S0為1時(shí)，X10非為0,因此不會(huì)執(zhí)行無車程序，整個(gè)系統(tǒng)也不會(huì)執(zhí)行。第5章PＬC整體電路的干擾與預(yù)防PLＣ由于使用機(jī)敏、故障率低、程序設(shè)計(jì)使用便利、維護(hù)便利等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是現(xiàn)場(chǎng)的條件往往比較惡劣,如各種工業(yè)電磁波、聲光、輻射,所以需接受合理的抗干擾措施,保證ＰLC的牢靠工作。對(duì)于我們的隧道監(jiān)視系統(tǒng),一般沒有交通警察的現(xiàn)場(chǎng)指揮，車輛多的狀況下，假如PＬＣ被外界的信號(hào)干擾了，紅綠燈工作不正常，那可能就會(huì)造成車禍?zhǔn)鹿?，還可能因此造成大路交通堵塞，所以隧道的PＬC抗干擾也是不容忽視的。下面我們就一般的干擾信號(hào)及干擾措施做一個(gè)具體的介紹。一般的干擾源的產(chǎn)生，主要有以下幾個(gè)方面:一是電源系統(tǒng)的引入干擾;二是輸入輸出電路的引入干擾：三是接地系統(tǒng)引入的干擾。5.1電源系統(tǒng)引入的干擾市電不要直接進(jìn)入ＰLＣ電源模塊，首先用功率相匹配的低通濾波器，為了保證溝通供電的穩(wěn)定,使用溝通穩(wěn)壓器，然后使用隔離變壓器輸出各種電壓,隔離變壓器需要滿足兩點(diǎn)：一是屏蔽層要有良好的接地，初級(jí)線圈的屏蔽接到電網(wǎng)的地,次級(jí)的屏蔽接入本系統(tǒng)的地；二是次級(jí)連接最好用雙絞線，由于雙絞線能有效的防止線間寄生電容的存在,削減電磁干擾。這樣的話就會(huì)除掉來自電源的多種干擾,提高ＰＬＣ的抗干擾力量。５．2感性負(fù)載引起的干擾由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在著大量的感性負(fù)載,如交、直流繼電器、接觸器、變壓器和交直流電磁鐵等,當(dāng)對(duì)其進(jìn)行投切操作時(shí)，會(huì)在電感線圈的兩端產(chǎn)生極高反向電動(dòng)勢(shì)，引起猛烈的高頻電磁干擾,而且會(huì)使觸點(diǎn)間隙產(chǎn)生電弧擊穿,并通過傳導(dǎo)作用而施于電源側(cè)的計(jì)算機(jī),嚴(yán)峻影響四周工作的計(jì)算機(jī)把握系統(tǒng)的正常運(yùn)行。溝通信號(hào)并接RC愛護(hù)回路,吸取感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一般負(fù)荷容量在1０KVＡ以下,接受１20?+０.1MT，在10kVA以上接受47?+0.４7ＭＴ,直流輸入時(shí)，依據(jù)楞次定律,并接該二極管，釋放反向電動(dòng)勢(shì)，愛護(hù)PLC不受過量反向電動(dòng)勢(shì)影響。這樣的話可以削減感性負(fù)載所引起的干擾,進(jìn)而達(dá)到愛護(hù)電路的目的,這也是我們所追求的一個(gè)回路。這樣的話就會(huì)除掉來自電源的多種干擾，提高ＰＬＣ的抗干擾力量。圖５-1RC愛護(hù)回路5.3輸出信號(hào)的抗干擾措施圖5-2RＣ浪涌的吸取器假如是溝通，在負(fù)載二端并接RＣ浪涌的吸取器，ＲＣ越靠近越好。假如是直流負(fù)載,在負(fù)載兩端并接二極管,二極管的反向耐壓應(yīng)是負(fù)載的4倍。5．4抑制外部配線干擾的措施(１）溝通輸入輸出信號(hào)與直流輸入輸出信號(hào)分別使用各自的電纜。(2)輸入輸出信號(hào)與高電壓大電流的動(dòng)力線分開鋪設(shè),鋪設(shè)時(shí)如用全封閉電纜槽要接地。(3)輸入輸出信號(hào)線，必需使用屏蔽電纜，屏蔽電纜必需單側(cè)接地，接地點(diǎn)應(yīng)在PLＣ把握器外。（4)為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)在電氣上完全隔離,最好用光電隔離。圖５-3輸入和人輸出電路結(jié)論與展望6.1結(jié)論本次的設(shè)計(jì)從實(shí)際動(dòng)身,我們對(duì)隧道當(dāng)中汽車的雙向行駛的交通燈把握部分進(jìn)行了深化的爭(zhēng)辯和設(shè)計(jì)。取得了幾個(gè)方面的成果:(１）設(shè)計(jì)了把握系統(tǒng)的硬件部分,依據(jù)實(shí)際的需要對(duì)PＬC的型號(hào)，輸入輸出點(diǎn)進(jìn)行了安排,設(shè)計(jì)了PＬC的外部接線圖。（2）設(shè)計(jì)了PＬC的把握程序，介紹了PLC的設(shè)計(jì)方法，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的PLC程序。這種設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)潔易學(xué),節(jié)省了大量的時(shí)間。(3）最終對(duì)交通燈進(jìn)行了安裝與調(diào)試，對(duì)于調(diào)試過程中消滅的問題進(jìn)行了分析,提出來解決方案，并成功地解決了問題。6．2展望本設(shè)計(jì)在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上可以更加深化的進(jìn)行細(xì)化,比如汽車在隧道中消滅故障時(shí)，利用信號(hào)燈的指示來避開汽車事故的發(fā)生，還有我們可以利用ＰＬC來把握檢測(cè)隧道的結(jié)構(gòu)平安等。參考文獻(xiàn)［1]郁漢琪主編.電氣把握與可編程序把握器應(yīng)用技術(shù)．南京：東南高校出版社，20０３,6.［2］王也仿主編．可編程序把握器應(yīng)用技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,２０01,9．[3]求是科技編著．ＰＬC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐．北京:人民郵電出版社,２0０5,１.[４]鄭瑜平主編.可編程序把握器.北京:航天航空高校出版社,１99５.[5]崔亞軍主編.可編程序把握器原理及程序設(shè)計(jì).北京，電子工業(yè)出版社,19９3．[６]楊長(zhǎng)能主編.可編程序把握器原理及應(yīng)用(第一版).重慶：重慶高校出版社，1992.[7]彭和標(biāo)主編．可編程把握原理及應(yīng)用（第一版)．西安電子科技高校出版社,１９99.[8］.［9]Ｇ.L.Batten.ProgrammabeＣｏｎtroｌｌeｒs:haｒdｗarｅ.soｆtwareaｎdAｐplｉcatｉon.．NewYork:MCGraw-Hiｌl．1９9４．［10]袁任光．可編程把握器應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例.華南理工高校出版社,2003.25.致謝經(jīng)過幾個(gè)月的查資料、整理材料、寫論文，今日最終可以順當(dāng)完成論文最終的致謝了，想了很久，要寫下這段致謝,表示可以進(jìn)行畢業(yè)答辯了，時(shí)間匆忙飛逝,四年的努力與付出，隨著論文的完成，最終我在高校愛生活得以劃上完善的句號(hào)。整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我得到了老師的認(rèn)真指導(dǎo),她認(rèn)真負(fù)責(zé),悉心指導(dǎo)使我能夠順當(dāng)有效地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在他們身上，時(shí)刻體現(xiàn)著科研工作者的所特有的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)作風(fēng),勇于探究的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他們不知疲乏的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。再次感謝老師和同學(xué)們的掛念。附錄附錄A外文資料IntelligｅnttｒａfficｌiｇhtsAbstrａｃt：Ｓiｇnalcontrolisanｅceｓsarymeasureｔｏmaｉnｔａinthｅqualityandsaｆｅｔyoftrafficcircｕｌation.Fｕrtherdevelｏpmｅnｔoｆｐresentsignａlconｔroｌhasgｒeaｔpotentiaｌtorｅducｅtraｖｅlｔimes，veｈicleandaccidentcoｓｔs,aｎdvehiclｅｅmｉsｓｉｏns.Tｈedevelopmenｔofdetｅｃtiｏnandcomｐuterｔechnｏｌｏgyhａschaｎgｅdtraｆficsｉｇnａlconｔrolfrｏmfixed-timｅopen-lｏoprｅguｌａt(yī)ｉoｎｔoａｄaptivefｅｅｄｂackcontrol．Preｓentadaptivecoｎtrolmｅthｏds,lｉkｅtｈeBritishMOVA,ＳｗeｄiｓｈＳOS(isolatedｓigｎaｌs)andBriｔishSＣOＯT（ａrea-wiｄecoｎｔｒｏl），uｓemａt(yī)hemａｔicaloptimｉzatｉｏnａｎdsimulａt(yī)ｉonｔeｃhniquestoadjustｔhesignalｔｉmingtｏｔheobｓｅrｖｅdflｕctuationsoｆtrａfficｆｌowinrealtime.Theopｔimizatｉonisｄonｅbychａngingtｈeｇreentｉmeandｃｙclelengthｓｏfthesｉｇｎaｌs.Inarea-widecontrｏlｔhｅoｆfseｔsbeｔｗeeｎiｎtersｅctionsａreaｌsｏchaｎgｅd．Ｓｅverａlｍethoｄshaｖｅbｅｅndevelopｅdｆordeｔerminingｔheoptｉmａｌcyclelenｇthandtheminimuｍdeｌayatanintｅｒsｅｃtioｎbuｔ,baｓedonuｎcerｔaiｎtyandrｉｇｉｄnａt(yī)ureoftraｆficsｉgnaｌcontrol,ｔｈegloｂaｌｏptimumiｓnotposｓiｂlｅtofｉｎdouｔ.1.Ciｔation：Asaresｕltofgrowingｐublicawａrenｅssofthｅe(cuò)nｖiｒoｎmentａlimpaｃtoｆroadｔrafｆicmanyaｕｔhorｉtiesarｅnoｗpurｓuｉngpolｉciｅsto:?mａnaｇeｄemａｎｄandcongeｓｔｉon;?inｆluenceｍｏdeaｎｄｒouteｃhｏice；?improｖepriｏrityfｏrbusｅs,traｍsaｎｄotherpublicservicevehiｃlｅｓ；?proｖｉdeｂetteraｎdsaferfacｉlitiｅsｆorｐｅdestrｉans，ｃyclisｔｓaｎdｏtheｒｖuｌnerablerｏａduserｓ;?rｅｄucｅvｅhicｌｅe(cuò)ｍisｓiｏnｓ,nｏiｓeandｖisuａliｎtrusion;and?ｉmprovesafeｔyfoｒalｌroadｕsergｒoups．Ｉnadaｐtiｖetrａｆficsignalconｔroltheincreaｓeinfｌｅxibilitｙincｒｅasｅsｔhenumbｅrｏｆoverｌａppｉnｇgｒeenｐhaｓesintheｃycle,thusmａkｉngtheｍathemａt(yī)icaｌopｔimizaｔionverycomｐlicatｅdａnｄｄｉffiｃｕlt.Foｒtｈatrｅason,theadaｐｔｉvesignａlｃonｔrｏliｎmｏｓtcasesisnoｔbasedonprecｉseoｐtiｍiｚatioｎbuｔoｎthｅｇreeneｘteｎｓiｏnprinciｐle.Inpracｔｉｃe，uｎiformｉｔyｉsthepｒｉncｉplefollowedinsigｎalcontrolfｏrtrafficsafeｔyreasons．Thissetslｉmitationｓｔothecyｃlｅｔimeanｄｐhaｓearｒangements.Hence,ｔｒafｆiｃsignａlconｔｒoｌｉnpractiｃearebasedontaiｌor-madｅsolｕtiｏnsandａdjustmeｎｔsmａdebythetｒaｆficｐｌａｎｎers.Tｈeｍodernproｇraｍmablesignalcｏntrolｌerswiｔｈagreatnumbｅrofadjustablｅpａramｅtｅrsareｗeｌlｓuitedtothｉsproｃｅｓs.Forｇoodresults,aneｘpｅrｉeｎcedplanｎerａｎdｆine-ｔuniｎｇinthefｉelｄisneeded．Fuzzy