【正文】 法已不能適應(yīng)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(yīng)控制的交通燈。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)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(dǎo)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(guān)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(yīng)用 .......................................... 5 PLC 的硬件結(jié)構(gòu) .......................................... 6 PLC 的工作原理 .......................................... 7 本章小結(jié) ................................................. 8 第 3 章 系統(tǒng)設(shè)計 ................................................ 9 控制要求 ................................................. 9 系統(tǒng)設(shè)計方案分析 ......................................... 9 硬件設(shè)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(shè)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(jié) ............................................... 19 第 4 章 系統(tǒng)檢測與調(diào)試 ......................................... 20 檢測與調(diào)試 .............................................. 20 本章 小結(jié) ................................................ 20 結(jié)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(shè)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(shè)計，編程容易，功能擴展方便，修改靈活 ,而且 結(jié)構(gòu)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(jīng)過車輛流量的調(diào)查，運用統(tǒng)計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預(yù)先設(shè)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(zhuǎn)換時間間隔的控制方法。 隨著科學(xué)技術(shù)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(jīng)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(shè)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(chǔ)，綜合計算機、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動控制技術(shù)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(yīng)用已有 30 多年的歷史，現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平和技術(shù)能力的重要設(shè)備和強大支柱。 1968 年美國通用汽車公司（ ）為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，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(shè)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(jié)構(gòu)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(chǎn)品有 小型 PLC 系列產(chǎn)品 ,K/A 系列中、 大型 PLC 產(chǎn)品等。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有 FX小型 PLC 系列產(chǎn)品， AIS/A2US/Q2A 系列中，大型 PLC 系列產(chǎn)品等。與此同時， PLC 的網(wǎng)絡(luò)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(shè)備，還可以通過各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，為工廠自動化奠定了基礎(chǔ)。電子產(chǎn)品體積的小型化是微電子技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)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(chǎn)到應(yīng)用，而我國則是從成套設(shè)備引進、可編程序控制器引進應(yīng)用、消化移植、合資生 產(chǎn)到廣泛應(yīng)用。正是在成套設(shè)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。可編程序控制器行業(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(nèi)外已廣泛應(yīng)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(chǎn)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(shè)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(nèi)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(jīng)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(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，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(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)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(jié)束后，轉(zhuǎn)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(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應(yīng)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(shè) 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(shè) 備 寫 讀 9 第 3 章 系統(tǒng)設(shè)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(guān)控制，當起動開關(guān)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(qū)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