【正文】 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng) 1 ，人們的消費水平不斷的提高，私人車輛不斷的增加。人多、車多道路少的道路交通狀況已經(jīng)很明顯了。所以采用有效的方法控制交通燈是勢在必行的 。單片機也可以控制交通燈系統(tǒng)，由于單片機電子元件的可靠性沒有 PLC可靠性高，容易出現(xiàn)系統(tǒng)的錯誤，從而產(chǎn)生一些不便，甚至事故，所以為保證交通的暢行，十字路口的交通燈的控制顯得尤為重要，不能有差錯，在正常工作中，為了保證系統(tǒng)運行的可靠性一般選用 PLC 來控制交通燈。 可編程控制器是以微處理器為基礎，綜合計算機技術(shù)，自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置。它將傳統(tǒng)繼電器技術(shù)和現(xiàn)代計算機信息處理兩者的優(yōu)點結(jié)合起來，成為了工業(yè)自動化領(lǐng)域中最重要的、應用最多的控制設備，并已躍居工業(yè)自動化三大支柱（ PLC、機器人、 CAD/CAM）的首位。近年來PLC 的應用更為廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點，對使用環(huán)境適應性強，同時其內(nèi)部定時 器資源十分豐富，十字路口的交通燈控制可方便地實現(xiàn)。因此使用 PLC 控制交通燈系統(tǒng)勢在必行。 第一章 PLC 基礎知識 PLC 的概述 可編程控制器（簡稱 PLC）是在繼電器控制和計算機技術(shù)的基礎上開發(fā)出來，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，集計算機技術(shù)，自動控制技術(shù)及通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置。 PLC 改變原傳統(tǒng)的“硬”接線程序控制方式為存儲程序控制方式，即通過運行事先編好，并存于程序存儲器中的用戶程序來完成控制的功能。而控制要求改變時只需修改存儲器中用戶程序的部分語句即可。 可編程控制器 以其可靠性高，組合靈活，編程簡單，維護方便等獨特優(yōu)勢被日趨廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個控制領(lǐng)域，它的應用深度和廣度已成為一個國家工業(yè)先進水平的重要標志。 PLC 的由來 早期工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的電器自動控制系統(tǒng)是繼電器 接觸器控制系統(tǒng)，簡稱繼電器控制系統(tǒng)，隨著 20 世紀工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場競爭越來越激烈，工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日趨縮短，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)難以滿足現(xiàn)代社會小批量、多品種、低成本、高質(zhì)量生產(chǎn)方式的生產(chǎn)控制要求， 為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在 1969 年 公開招標，要求用新的控 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng) 2 制裝置取代繼電器控制裝置，并 從用戶角度 提出了 招標研制新一代工業(yè)控制器（可編程序邏輯控制器）的十條要求， 即： 編程方便，現(xiàn)場可修改程序 ，可迅速重新設計 ； 可 靠 性高于繼電器控制裝置 ，對環(huán)境的適應性高 ； 維修 簡單 ，采用模塊化結(jié)構(gòu)； 體積小于繼電器控制裝置 ，能量消耗小 ； 能與中央處理系統(tǒng)進行通信，以便監(jiān)視系統(tǒng)運行狀態(tài)和情況 ； 系統(tǒng)能接受按鈕及限位開關(guān)的信號流 ； 輸出 信號 能直接驅(qū)動電 動機起動器及電磁閥線圈 ； 在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更 ，并在很短時間內(nèi)變更完畢 ； 成本可與繼電器控制 系統(tǒng) 競爭； 用戶程序存儲器容量至少能擴展到 4000 個存儲字節(jié)或存儲單元 。 這就是著名的 GM10 條， 1969 年，美國數(shù)字設備公司（ DEC）研制出第一臺 PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可 行 性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應用。到 1971 年，已經(jīng)成功地應用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。1971 日本從美國引進了這 項新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺 PLC。 1973 年，西歐國家也研制出它們的第一臺 PLC。我國從 1974 年開始研制。于 1977 年開始工業(yè)應用。 PLC 的定義 可編程控制器 (Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱 PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱 作可編程控制器，簡稱 PC。但是為了避免與個人計算機 (Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC 可編程控制器一直在迅速發(fā)展中，因此到目前為止，尚未對其下最后的定義。國際電工委員會（ IEC）又先后頒布了 PLC 標準的草案第一稿，第二稿，并在1987 年 2 月通過了對它的 如下 定義： “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)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定 時，計數(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械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設備，都按易于與工業(yè) 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng) 3 控制系 統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。 ” 總之，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機。它具有豐富的輸入 /輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應用，在實際應用時，其硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進行設計編制。 PLC 的工作原理和過程 PLC 雖然以微處理器為核心，具有微機的許多特點，但它的工作方式卻與微機有很大不同， 微機一般采用等待命令和中斷的工作方式，而 PLC 則是采用“順序掃描、不斷循環(huán)”的方式進行工作的。當 PLC 運行時， CPU 根據(jù)用戶按控制要求編寫好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束，然后重返回第一條指令，開始下一輪掃描。每次完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作，如此周而復始。 PLC 工作過程大體分三個階段：輸入刷新階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段。 1 輸入刷新階段 PLC 在此階段首先以掃描方式按順序從輸入鎖存器中讀入所 有輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)，并將其存入內(nèi)存中各對應的輸入狀態(tài)映像寄存器中，這一過程稱為