【正文】 .7 S7200 型號 PLC 的硬件配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . ... . . . . . . .. 8 交通燈 PLC 的型號選擇 . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . 9 輸入輸出分配 . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . ... . . . . . .. . . .9 PLC 外部接線圖 . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. 10 第 4 章 軟件設(shè)計 . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 11 整體控制設(shè)計 . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . .. . . . . . . .. . . .. .. . . . . . . . ..11 調(diào)試 . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 13 調(diào)試中遇到的問題 . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . .13 問題的分析與解決方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 設(shè)計交通信號燈 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，從點到線，又從線到面的控制過程。最早出現(xiàn)的交通信號燈可以追溯到 19 世紀(jì)初期的英國，是英國機械師德哈特于 1868 年設(shè)計的紅綠兩色的煤氣交通信號等，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)交通信號燈，隨后紐約，芝加哥等城市也開始出現(xiàn)，而這時的交通信號燈已經(jīng)從煤氣進化為電氣，與現(xiàn)在的交通信號燈已經(jīng)沒有太大的差距。除了信號燈本身美國人還完善了信號燈控制系統(tǒng)。而中國最早的交通信號燈出現(xiàn)在上海的英租界。 我國現(xiàn)代化發(fā)展迅速，城市交通壓力逐年增加，加上我國人口眾多，車輛流量極大。尤其是大城市，極易出現(xiàn)交通擁堵的現(xiàn)象，而一個城市的交通是否便捷是衡量這個城市是否具有發(fā)展?jié)摿Φ闹匾笜?biāo)，所以，交通問題已經(jīng)成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。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。這對將來我國經(jīng)濟的快速發(fā)展大有益處！而 PLC 可編程控制器以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)，自動控制技術(shù)以及通訊技術(shù)逐漸發(fā)展而來的一種新型的工業(yè)控制裝置。具有結(jié)構(gòu)簡潔，方便編程，高可靠性等等優(yōu)點，廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)以及位置相關(guān)控制之中。而將 PLC 運用于交通燈系統(tǒng)的控制轉(zhuǎn)變中，可靈活指揮車輛運行，縮短車輛的通行等候時間，科學(xué)化管理交通運行，減少交通擁堵帶來的資源浪 費以及交通繁忙可能造成的交通事故發(fā)生率。對現(xiàn)代城市的快速發(fā)展以及人民群眾的生命財產(chǎn)安全有積極意義。 設(shè)計內(nèi)容及要求 隨著 PLC 技術(shù)的迅速發(fā)展， PLC 的價格已經(jīng)大大降低，而可靠性也越來越高，用 PLC實現(xiàn)對交通燈控制系統(tǒng)的開發(fā)的可行性也是極高的，城市自動化發(fā)展是城市進步的大趨勢， PLC 系統(tǒng)則能實現(xiàn)城市交通自動化發(fā)展，減少交警的交通管理壓力，降低城市人力消耗無形中降低了城市運行成本。而 PLC 的種類有很多，從價格及可靠性，簡易性角度出發(fā)，本文采用 S7200 型號 PLC 實現(xiàn)對交通燈控制系統(tǒng)的開發(fā)。 交通燈的控制要求： 。 4 個方向，每個方向均有綠燈，紅燈和黃燈。分時段分別亮起，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，維持時間為 2s，之后東西方向的黃燈和南北方向的紅燈是同時熄滅，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)行上述的亮燈過程。 歐陽瀟然：有時 間顯示的十字路口交通燈系統(tǒng)開發(fā) 6 第 2 章 PLC 的簡介和選擇 PLC 的簡介 PLC 的基本概念 可編程控制是一種工業(yè)級的智能控制裝置。它是綜合了計算機技術(shù)，自動控制技術(shù)和通信技術(shù)等而發(fā)展起來的，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。早期的可編程控制器是為了取代繼電器控制線路，實現(xiàn)邏輯控制而設(shè)計的，所以被稱為可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller），簡稱 PLC。隨著計算機微處理器技術(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算機工業(yè)控制裝置，被稱為可編程控制器（ Programmable Controller），簡稱 PC。為避免和個人計算機（簡稱 PC）混淆，故一般把可編程控制器仍稱 PLC。 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(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和生產(chǎn)過程?？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)形成了一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。在 60 年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制的，而汽車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)計和安裝。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，汽車型號的更新越來越頻繁 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，并能診斷用戶程序 中的語法錯誤。 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；完成用戶程序所規(guī)定的邏輯運算，算術(shù)運算及數(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。 存儲器的功能是存儲數(shù)據(jù)和程序，操作時為了區(qū)別不同的存儲單元，一般要對其編址。存儲器的容量大小不同容量大的存儲器可以存儲較多的數(shù)據(jù)或程序。 PLC 的接口主要有三類，分別為 I/O 接口，通信接口和擴展接口。 包括編程器，打印機，人機界面，用戶輸入輸出控制設(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)生故障時內(nèi)部重要數(shù)據(jù)不會丟失。 PLC 內(nèi)部電路使用的是經(jīng)過開關(guān)電源輸出的直流電，大多數(shù)機型還可以輸出主流 24V 電源，為現(xiàn)場的開關(guān)信號，外部傳感器提供一個直流電源。 7 PLC 的工作原理 PLC 的整個工作國產(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。具體一個工作過程中， 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 首先完成對輸出狀態(tài)的采樣，并且輸入采樣只在輸入采樣階段進行。當(dāng) PLC 進入其他程序執(zhí)行階段后輸入端將被封鎖，無論輸入信號如何變化，輸入映像存儲器中的內(nèi)容將保持，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段才對輸入狀態(tài)進行重新采樣。這種方式就較多集中采樣，就是在一個掃描周期內(nèi)集中一段時間對輸入狀態(tài)進行采樣。由于 PLC 的掃描周期一般為幾十毫秒，輸入刷新兩次的時間間隔很短，對 一般的開關(guān)量而言，