【正文】 .7 S7200 型號(hào) PLC 的硬件配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . ... . . . . . . .. 8 交通燈 PLC 的型號(hào)選擇 . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . 9 輸入輸出分配 . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . ... . . . . . .. . . .9 PLC 外部接線圖 . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. 10 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 11 整體控制設(shè)計(jì) . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . .. . . . . . . .. . . .. .. . . . . . . . ..11 調(diào)試 . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 13 調(diào)試中遇到的問(wèn)題 . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . .13 問(wèn)題的分析與解決方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 設(shè)計(jì)交通信號(hào)燈 PLC 控制梯形圖 . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . . .15 總結(jié) . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .17 參考文獻(xiàn) . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .18 致謝 . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 19 附錄 . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . .. . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 20 5 第 1 章 緒 論 十字路口交通燈的概況 交通指揮信號(hào)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)有 100 多年的歷史，它經(jīng)歷了從人工到自動(dòng)，從點(diǎn)到線，又從線到面的控制過(guò)程。最早出現(xiàn)的交通信號(hào)燈可以追溯到 19 世紀(jì)初期的英國(guó)，是英國(guó)機(jī)械師德哈特于 1868 年設(shè)計(jì)的紅綠兩色的煤氣交通信號(hào)等，可惜這盞燈的歷史只有 23天，因煤氣燈爆炸而中斷。直到 1914 年，克里夫蘭市才率先在街道中恢復(fù)交通信號(hào)燈，隨后紐約，芝加哥等城市也開(kāi)始出現(xiàn)，而這時(shí)的交通信號(hào)燈已經(jīng)從煤氣進(jìn)化為電氣，與現(xiàn)在的交通信號(hào)燈已經(jīng)沒(méi)有太大的差距。除了信號(hào)燈本身美國(guó)人還完善了信號(hào)燈控制系統(tǒng)。而中國(guó)最早的交通信號(hào)燈出現(xiàn)在上海的英租界。 我國(guó)現(xiàn)代化發(fā)展迅速，城市交通壓力逐年增加，加上我國(guó)人口眾多，車(chē)輛流量極大。尤其是大城市，極易出現(xiàn)交通擁堵的現(xiàn)象，而一個(gè)城市的交通是否便捷是衡量這個(gè)城市是否具有發(fā)展?jié)摿Φ闹匾笜?biāo)，所以，交通問(wèn)題已經(jīng)成為交通管理部門(mén)需要解決的重要問(wèn)題之一。高速公路作為城市交通的基 礎(chǔ)，如何采用合適的控制方法，使高速公路的作用最大化，緩解主干道及其周邊地區(qū)的交通擁堵現(xiàn)象。而一個(gè)合理的交通燈控制系統(tǒng)可以很好的舒緩城市原本擁擠的交通。這對(duì)將來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展大有益處！而 PLC 可編程控制器以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)以及通訊技術(shù)逐漸發(fā)展而來(lái)的一種新型的工業(yè)控制裝置。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，方便編程，高可靠性等等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)以及位置相關(guān)控制之中。而將 PLC 運(yùn)用于交通燈系統(tǒng)的控制轉(zhuǎn)變中，可靈活指揮車(chē)輛運(yùn)行，縮短車(chē)輛的通行等候時(shí)間，科學(xué)化管理交通運(yùn)行，減少交通擁堵帶來(lái)的資源浪 費(fèi)以及交通繁忙可能造成的交通事故發(fā)生率。對(duì)現(xiàn)代城市的快速發(fā)展以及人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全有積極意義。 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 隨著 PLC 技術(shù)的迅速發(fā)展， PLC 的價(jià)格已經(jīng)大大降低，而可靠性也越來(lái)越高，用 PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)的可行性也是極高的，城市自動(dòng)化發(fā)展是城市進(jìn)步的大趨勢(shì)， PLC 系統(tǒng)則能實(shí)現(xiàn)城市交通自動(dòng)化發(fā)展，減少交警的交通管理壓力，降低城市人力消耗無(wú)形中降低了城市運(yùn)行成本。而 PLC 的種類(lèi)有很多，從價(jià)格及可靠性，簡(jiǎn)易性角度出發(fā)，本文采用 S7200 型號(hào) PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。 交通燈的控制要求： 。 4 個(gè)方向，每個(gè)方向均有綠燈，紅燈和黃燈。分時(shí)段分別亮起，循環(huán) ，先東西方向的綠燈亮，后南北方向的紅燈亮。其中紅燈亮 60s，綠燈持續(xù)亮 55s 后，進(jìn)行閃亮 3 次，其閃爍周期為 （亮，滅各持續(xù) ）。綠豆閃亮 3次后熄滅，之后東西方向的黃燈亮，維持時(shí)間為 2s，之后東西方向的黃燈和南北方向的紅燈是同時(shí)熄滅，而東西方向的紅燈亮 60s，南北方向的綠燈亮了 55s 之后，閃亮 3 次。南北方向的綠 燈在閃亮 3 次后熄滅，南北方向的黃燈持續(xù)兩 2s。黃燈亮了 2s 后，東西方向的綠燈亮起，南北方向的紅燈亮起，如此循環(huán)執(zhí)行上述的亮燈過(guò)程。 歐陽(yáng)瀟然：有時(shí) 間顯示的十字路口交通燈系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 6 第 2 章 PLC 的簡(jiǎn)介和選擇 PLC 的簡(jiǎn)介 PLC 的基本概念 可編程控制是一種工業(yè)級(jí)的智能控制裝置。它是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等而發(fā)展起來(lái)的，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。早期的可編程控制器是為了取代繼電器控制線路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制而設(shè)計(jì)的，所以被稱(chēng)為可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱(chēng) PLC。隨著計(jì)算機(jī)微處理器技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代的可編程控制器將微處理器作為中央處理器，具有智能控制，通信等功能，是一種真正意義上的微型計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，被稱(chēng)為可編程控制器（ Programmable Controller），簡(jiǎn)稱(chēng) PC。為避免和個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng) PC）混淆，故一般把可編程控制器仍稱(chēng) PLC。 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)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)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂?器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成了一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。在 60 年代，汽車(chē)生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制的，而汽車(chē)的每一次的改型都直接導(dǎo)致了人們要把繼電器控制系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)和安裝。隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)型號(hào)的更新越來(lái)越頻繁 PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 的基本組成包括中央處理器（ CPU），存儲(chǔ)器，借口，外部設(shè)備編程器及電源模塊組成。 中央處理器是 PLC 結(jié)構(gòu)組成的核心器件，由控制器，運(yùn)算器，寄存器組成，具有取指令和執(zhí)行指令的功能，并能診斷用戶(hù)程序 中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。 CPU 按照 PLC 內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮 PLC 控制系統(tǒng)完成各項(xiàng)工作任務(wù)，如定期接收或采集輸入信息；電源診斷， PLC內(nèi)部自檢；完成用戶(hù)程序所規(guī)定的邏輯運(yùn)算，算術(shù)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理等功能；根據(jù)程序執(zhí)行的結(jié)果定期地刷新輸出電路，完成 PLC 的輸出；完成與其他設(shè)備的通信。 存儲(chǔ)器的功能是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序，操作時(shí)為了區(qū)別不同的存儲(chǔ)單元，一般要對(duì)其編址。存儲(chǔ)器的容量大小不同容量大的存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)較多的數(shù)據(jù)或程序。 PLC 的接口主要有三類(lèi)，分別為 I/O 接口，通信接口和擴(kuò)展接口。 包括編程器，打印機(jī)，人機(jī)界面，用戶(hù)輸入輸出控制設(shè)備等。 PLC 的外部供電電源一般是工業(yè)電源，也有用直流 24V 電源供電的。通常 PLC 還備有鋰電池，使 PLC 電源發(fā)生故障時(shí)內(nèi)部重要數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。 PLC 內(nèi)部電路使用的是經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電源輸出的直流電，大多數(shù)機(jī)型還可以輸出主流 24V 電源，為現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，外部傳感器提供一個(gè)直流電源。 7 PLC 的工作原理 PLC 的整個(gè)工作國(guó)產(chǎn)都是采用循環(huán)掃描的方式，也就是 PLC 按照一定的先后順序循環(huán)執(zhí)行 PLC 的程序。具體一個(gè)工作過(guò)程中， CPU 完成不同操作執(zhí) 行程序的先后順序大同小異。 以 S7200 系列 PLC 為例， PLC 系統(tǒng)上電后首先完成的系統(tǒng)初始化，然后進(jìn)入循環(huán)執(zhí)行操作階段。在循環(huán)操作階段中， PLC 首先完成對(duì)輸出狀態(tài)的采樣，并且輸入采樣只在輸入采樣階段進(jìn)行。當(dāng) PLC 進(jìn)入其他程序執(zhí)行階段后輸入端將被封鎖，無(wú)論輸入信號(hào)如何變化，輸入映像存儲(chǔ)器中的內(nèi)容將保持，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行重新采樣。這種方式就較多集中采樣，就是在一個(gè)掃描周期內(nèi)集中一段時(shí)間對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行采樣。由于 PLC 的掃描周期一般為幾十毫秒，輸入刷新兩次的時(shí)間間隔很短，對(duì) 一般的開(kāi)關(guān)量而言，