【正文】 法已不能適應迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為現(xiàn)實的需要是能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應控制的交通燈。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。 1918 年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。 1869 年 1月 2日，煤 氣 燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。 關鍵詞 ： PLC；交通控制 ； 自動化 目 錄 摘要 .......................................................... Ⅱ 第 1 章 前言 .................................................... 1 課題背景 ................................................. 1 研究目的和意義 ........................................... 1 本文的主要工作 ........................................... 2 第 2 章 可編程程序控制器（ PLC） .................................. 3 PLC 概述 ................................................. 3 PLC 的發(fā)展歷程 ...................................... 3 PLC 的發(fā)展趨勢 ...................................... 4 II PLC 的應用 .......................................... 5 PLC 的硬件結構 .......................................... 6 PLC 的工作原理 .......................................... 7 本章小結 ................................................. 8 第 3 章 系統(tǒng)設計 ................................................ 9 控制要求 ................................................. 9 系統(tǒng)設計方案分析 ......................................... 9 硬件設計 ................................................ 13 PLC 的選型 ........................................ 13 PLC 的地址分配 .................................... 13 PLC 的接線形式 .................................... 14 系統(tǒng)程序設計 ........................................... 15 系統(tǒng)的梯 形圖 ....................................... 15 語句表 ............................................. 18 系統(tǒng)程序分析 ....................................... 19 本章小結 ............................................... 19 第 4 章 系統(tǒng)檢測與調試 ......................................... 20 檢測與調試 .............................................. 20 本章 小結 ................................................ 20 結論 .......................................................... 21 致謝 .......................................................... 22 參考文獻 ...................................................... 23 附錄１ S7200PLC 的 CPU 的 I/O 規(guī)范 .............................. 24 附錄２ S7200PLC 的 CPU 的輸入規(guī)范 .............................. 25 附錄３ S7200PLC 的 CPU 的輸出規(guī)范 .............................. 26 1 第 1 章 前言 背景 1858 年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍兩色的機械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。 設計方法也開始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。 可編程控制器 (PLC)以微處理器為核心，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語言進行程序設計，編程容易，功能擴展方便，修改靈活 ,而且 結構簡單，抗干擾能力強。這是世 界上最早的交通信號燈。 1914 年，電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅 燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈，司機遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。 1968 年，聯(lián)合國《道路交通和道路標志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已 十 分接近停車線而不能安全停車時可以進入交叉路口 。 傳統(tǒng)的十字路口交通控 制燈，通常的做法是：事先經過車輛流量的調查，運用統(tǒng)計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預先設置好。 目前，大部分城市中十字路口交通燈的控制普遍采用固定轉換時間間隔的控制方法。 隨著科學技術的日新月異，自動化程度要求越來越高，原有的 交通燈 裝置遠 遠 不能滿足當前高度自動化的需要。 本系統(tǒng)采用 PLC 是基于以下四個原因： ① PLC 具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在 30 萬小時以上； ② 編程能力強，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實現(xiàn)； ③ 抗干擾能力強，目前空中各種電磁干擾日益嚴重，為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的 PLC； 根據(jù) 交通信號燈系統(tǒng)的 要求與特點，我們采用了 德國西門子 公司 S7200 型 PLC。 本文的主要工作 第一章，回顧交通燈的歷史， 隨著社會經濟的發(fā)展， 交通管制的要求越來越高， 采用可編程程序控制器來代替中間繼電器和過程控制的微型機，設計開發(fā)了 交通燈 控制系統(tǒng)，才會滿足穩(wěn)定可靠的 交通控制系統(tǒng) 需求。 3 第 2 章 可編程程序控制器 （ PLC） PLC 概述 可編程序控制器 （ Programmabie Logic Controller,縮寫 PLC） 是以微處理器為基礎，綜合計算機、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動控制技術而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置。 可編程序控制器在我國的發(fā)展與應用已有 30 多年的歷史，現(xiàn)在它已經廣泛應用于國民經濟的各個工業(yè)生產領域，成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平和技術能力的重要設備和強大支柱。 1968 年美國通用汽車公司（ ）為了適應汽車型號的不斷更新，生產工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新 設計和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。 早期的可編程控制器僅有邏輯運算、定時、計數(shù)等順序控制功能， 只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制 ,通常稱為可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller ）。 4 PLC 的發(fā)展過程大致可以分為如下幾個階段： 1970— 1980 年： PLC 的結構定型階段。 1980— 1990 年： PLC 的普及階段。比如三菱公司本階段的主要產品有 小型 PLC 系列產品 ,K/A 系列中、 大型 PLC 產品等。三菱公司本階段的主要產品有 FX小型 PLC 系列產品， AIS/A2US/Q2A 系列中，大型 PLC 系列產品等。與此同時， PLC 的網(wǎng)絡與通信功能得到迅速發(fā)展， PLC 不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通入 /輸出設備，還可以通過各種總線構成網(wǎng)絡，為工廠自動化奠定了基礎。電子產品體積的小型化是微電子技術發(fā)展的必然結果。 可編程序控制器在我國的發(fā)展 狀況如下： (1) 我國可編程序控制器的發(fā)展與國際上的發(fā)展有所不同，國際上可編程序控制器的發(fā)展是從研制、開發(fā)、生產到應用，而我國則是從成套設備引進、可編程序控制器引進應用、消化移植、合資生 產到廣泛應用。正是在成套設備引進過程中，我們打開了眼界，了解認識了可編程序控制器，這也促進了可編程序控制器在我國的發(fā)展?？删幊绦蚩刂破餍袠I(yè)協(xié)會在政府和企事業(yè)之間起到了橋梁作用，溝通了情況，為做出決策提供了依據(jù)。目前 PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、采礦、水泥、 石油 、 化工、 電力 、 機械制造 、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。例如：注塑機械、印刷機械、包裝機械、 切紙機械、組合機床、磨床、裝配生產線、電鍍流水線及電梯控制等。 PID 模塊提供了使 PLC 具有閉環(huán)控制的功能，即一個具有 PID 控制能力的 PLC 可用于過程控制。 PLC 與其他智能控制設備一起，可以組成 “ 集中管理、分散控制 ” 的分布式控制系統(tǒng)。固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。當 PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸 入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行直到停止運行。 當 PLC 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在 8 掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描 梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 輸入刷新 程序執(zhí)行 輸出刷新 一個掃描周期 輸入刷新 讀 用 戶 輸 出 設 備 輸 入 端 子 輸 入 鎖 存 器 輸 入 映 象 寄 存 器 輸 出 映 象 寄 存 器 輸 出 鎖 存 器 輸 出 端 子 程序 執(zhí)行 用 戶 輸 入 設 備 寫 讀 9 第 3 章 系統(tǒng)設計 交通燈控制 系統(tǒng)的控制要求如下： 1 信號燈受一個起動開關控制，當起動開關接通時，信號系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持 20S。同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。同時南北黃燈亮，維持 2S后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。 首先，南北方向道 路處于 禁止 通行的狀態(tài)， 東西方向道 路處于 允許 通行的狀態(tài) 。 如此循環(huán)下去。 綜上所述，可編程控制器要滿足一個信號輸入（作系統(tǒng)接通、斷開作用），七個信號 10 輸出，十字路口 有十二個交通信號燈，但南北、東西兩個為一組用一個輸出信號控制，再加上一個報警信號驅動的報警燈。 南北方向 交通燈狀態(tài) 紅燈亮 25S 綠燈亮 25S 綠燈閃 3S 黃燈亮 2S 東西方向 交通燈狀態(tài) 綠燈亮 20S 綠燈閃 3S 黃燈亮 2S 紅燈亮 30S 11 狀態(tài) 3：南北紅燈（ 7）繼續(xù)亮，東西黃燈（ 11）亮。 主程序流程圖：（如圖 32所示） 圖 32 主流程圖 南北紅燈亮，東西綠燈閃 20S 開始 南北紅燈亮，東西綠燈亮 南北紅燈亮，東西黃燈亮