【正文】 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。在城市交通中，交通燈信號(hào)是交通網(wǎng)絡(luò)控制中最重要的元素，今年來城市交通的車流量較大，給交通帶來了巨大的壓力。提高路口的車輛通行效率，對(duì)于緩解路口車輛阻塞，便捷出行具有十 分重要的意義，目前的城市交通燈，都是根據(jù)車輛的一般通行量預(yù)設(shè)固定的紅綠燈轉(zhuǎn)換周期。這種固定配時(shí)模式會(huì)導(dǎo)致某個(gè)方向的車輛已通行完畢，而另個(gè)方向的車輛要有相對(duì)較長的時(shí)間等待，這樣就降低了車輛的通行效率。對(duì)此不斷有學(xué)者用不同的方法，從不同的角度來研究。國內(nèi)外有宏觀和微觀兩種模型。宏觀模型更適于實(shí)時(shí)模型，短期預(yù)測和速度控制等。近年來，有學(xué)者提出速度階梯連續(xù)性模型，還利用 CA模型優(yōu)化交通燈控制。 但前者主要側(cè)重于在理論方面闡釋，后者把問題簡化為單行道的控制，均未對(duì)實(shí)際問題提出解決方案。還有的學(xué)者從宏觀角度研究改善交通 控制的方法，提出通過檢測各車道的車輛數(shù)量來調(diào)節(jié)時(shí)長，但只是考慮直行車道，并未解決問題。后來有學(xué)者提出直行和左轉(zhuǎn)車道同時(shí)運(yùn)行，但允許同時(shí)運(yùn)行的車道組合教單一，通行效率提高不明顯。針對(duì)以上情況，在此本文介紹一種新型交通燈智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采取車多通行時(shí)間長和同時(shí)通行的車道不沖突的原則，采用電感式傳感器測量車輛的數(shù)量，在軟硬件方面對(duì)現(xiàn)行的交通燈控制系統(tǒng)做了進(jìn)一步的改進(jìn)，大大提高了運(yùn)行效率和車輛通行的靈活性和實(shí)時(shí)性。本方案中具體的設(shè)計(jì)思路是在入路口的各個(gè)方向附近的地下按要求埋設(shè)感應(yīng)線圈，當(dāng)汽車經(jīng)過時(shí)就會(huì)產(chǎn)生渦流損 耗，環(huán)狀絕緣電線的電感開始減少，即可檢測出汽車的通過，并將這一信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)作為可編程控制器的控制輸入，并用 PLC 計(jì)數(shù)，按一定控制規(guī)律自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)長。利用 LED 數(shù)碼管顯示時(shí)間。 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ２ 第一章 關(guān)于 PLC的介紹 PLC 的定義 PLC 即可編程控制器（ Programmable logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國際電工委員會(huì)（ International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì) PLC 做了如下定義 ： PLC 英文全稱 Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是 :一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算 ,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程 .PLC 是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作 的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì) 。 PLC 的工作原理 PLC 的工作方式 （ 1）輸入采樣階段，在此階段，順序讀入所有輸入緞子通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存，接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行時(shí)，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，內(nèi)存中輸入信息也不變化，只有 在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才能讀入信息。 （ 2） 程序執(zhí)行階段： PLC 對(duì)用戶程序掃描。 （ 3）輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢通過隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大器，電路是輸出端子向外界輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 PLC 匯編語言 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ３ 采用面向控制過程，面向問題，簡單直觀的 plc 編寫橫語言，常用的有：梯形圖，語句表，功能圖等。 1:梯形圖：由繼電器控制邏輯演變而來，兩者具有一定程度的相似性，但梯形圖編程語言功能更強(qiáng)更方便。 主要特點(diǎn)： （ 1）自上而下，從左到右的順序排列，兩列垂直線為母線。每一邏輯 行，起使左母線。 （ 2）梯形圖中采用繼電器名稱，但不是真實(shí)物理繼電器稱為 “軟繼電器 ” （ 3）每個(gè)梯級(jí)流過的是概念電流，從左向右，其兩端母線設(shè)有電源。 （ 4）輸入繼電器，用于接入信號(hào)，而無線圈，輸入繼電器，通過輸入接入的繼電器，晶體及晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。 ：又叫指令表，類似計(jì)算機(jī)匯編語言形式，用指令的記助符編程。 地址 指令 變量 0001 LD X000 0002 OR X010 0003 AND X001 0004 OUT Y000 0005 END 它有兩組，第一組用以實(shí) 現(xiàn)啟動(dòng)、停止控制。第二組僅一個(gè) END 指令，用以 結(jié)束程序。 梯形圖與助記符的對(duì)應(yīng)關(guān)系： 助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講，其順序?yàn)椋合容斎?，后輸出（含其他處理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ４ PLC 的基本指令 1 輸入輸出指令（ LD/LDI/OUT） 下面把 LD/LDI/OUT 三條指令的功能、梯形圖表示形式、操作元件 以列表的形式加以說明： 符號(hào) 功能 操作元件 LD（?。? 常開觸點(diǎn)與母線 相連 X， Y， M， T， C,S LDI（取反） 常閉觸點(diǎn)與母線相連 X， Y， M， T， C,S OUT（輸出） 線圈驅(qū)動(dòng) Y， M， T， C， S,F LD 與 LDI 指令用于與母線相連的接點(diǎn)，此外還可用于分支電路的起點(diǎn)。OUT 指令是線圈的驅(qū)動(dòng)指令，可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)寄存器等，但不能用于輸入繼電器。輸出指令用于并行輸出，能連續(xù)使用多次。 地址 指令 數(shù)據(jù) 0000 LD X000 0001 OUT Y000 2 觸點(diǎn)串連指令（ AND/ANDI）、 并聯(lián)指令（ OR/ORI） 符號(hào)（名稱） 功能 操作元件 AND（與） 常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接 X， Y， M， T， C,S ANDI（與非） 常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接 X， Y， M， T， C,S OR（或） 常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接 X， Y， M， T， C， S ORI（ 或非） 常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接 X， Y， M， T， C， S 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ５ AND、 ANDI 指令用于一個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)，但串聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)量不限，這兩個(gè)指令可連續(xù)使用。 OR、 ORI 是用于一個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令。 地址 指令 數(shù)據(jù) 0002 LD X001 0003 ANDI X002 0004 OR X003 0004 OUT Y001 3 電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（ ORB、 ANB） 符號(hào)（名稱） 功能 操作元件 ORB（塊或） 電路塊并聯(lián)連接 無 ANB（塊與） 電路塊串聯(lián)連接 無 含有兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路稱為 “串聯(lián)連接塊 ”，串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時(shí)，支路的起點(diǎn)以 LD 或 LDNOT 指令開始，而支路的終點(diǎn)要用 ORB 指令。 ORB 指令是一種獨(dú)立指令，其后不帶操作元件號(hào)，因此， ORB 指令不表示觸點(diǎn)，可以看成電路塊之間的一段連接線。如需要將多個(gè)電路塊并聯(lián)連接，應(yīng) 在每個(gè)并聯(lián)電路塊之后使用一個(gè) ORB 指令，用這種方法編程時(shí)并聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒有限制；也可將所有要并聯(lián)的電路塊依次寫出，然后在這些電路塊的末尾集中寫出 ORB 的指令，但這時(shí) ORB 指令最多使用 7次。 將分支電路（并聯(lián)電路塊）與前面的電路串聯(lián)連接時(shí)使用 ANB 指令，各并聯(lián)電路塊的起點(diǎn)，使用 LD 或 LDNOT 指令；與 ORB 指令一樣， ANB指令也不帶操作元件，如需要將多個(gè)電路塊串聯(lián)連接，應(yīng)在每個(gè)串聯(lián)電路塊之后使用一個(gè) ANB 指令，用這種方法編程時(shí)串聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒有限制，若集中使用 ANB 指令，最多使用 7次。 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ６ 地址 指令 數(shù)據(jù) 0000 LD X000 0001 OR X001 0002 LD X002 0003 AND X003 0004 LDI X004 0005 AND X005 0006 OR X006 0007 ORB 0008 ANB 0009 OR X003 0010 OUT Y006 4 程序結(jié)束指令（ END） 符號(hào)（名稱） 功能 操作元件 END（結(jié)束） 程序結(jié)束 無 在程序結(jié)束處寫上 END 指令， PLC 只執(zhí)行第一步至 END 之間的程序，并立 即輸出處理。若不寫 END 指令， PLC 將以用戶存貯器的第一步執(zhí)行到最后一步，因此，使用 END 指令可縮短掃描周期。另外。在調(diào)試程序時(shí)，可以將 END 指令插在各程序段之后，分段檢查各程序段的動(dòng)作，確認(rèn)無誤后，再依次刪去插入的 END 指令。 其他的一些指令，如置位復(fù)位、脈沖輸出、清除、移位、主控觸點(diǎn)、空操作、跳轉(zhuǎn)指令等，同學(xué)們可以參考一些課外書，在這里我們不詳細(xì)介紹了。 下面同學(xué)們可練習(xí)由梯形圖寫出與之對(duì)應(yīng)的助記符形式的指令。并由后面的 GPP 軟件傳輸?shù)?PLC 中，實(shí)時(shí)運(yùn)行。 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ７ PLC 的特點(diǎn) 1 可靠性高，抗 干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時(shí)間高達(dá) 30萬小時(shí)。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時(shí)間則更長。從 PLC的機(jī)外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以 編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 2 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)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。 3 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)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(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ８ 4 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短 ，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 5 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，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 PLC 基礎(chǔ)知識(shí) PLC 的發(fā)展歷程 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)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(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 目前， PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 開關(guān)量的