【正文】 入點(diǎn)， 2W， 12 位。 1. 數(shù)字量擴(kuò)展模板 (1)EM221 數(shù)字量輸入模板， 24V， 8 輸入。 (3)數(shù)字量輸入和輸出混合擴(kuò)展模板 EM223（ 8I/O， 16I/O， 24I/O）。在 CPU 模塊內(nèi)部的超級(jí)電容和電池模塊用于長(zhǎng)時(shí)間的保存數(shù)據(jù)，用戶(hù)數(shù)據(jù)可通過(guò)主機(jī)的超級(jí)電容存儲(chǔ)若干天。 3. 豐富的擴(kuò)展模塊對(duì)數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊可方便選用。 2. 豐富的內(nèi)置集成功能 (1)集成的 24V 負(fù)載電源，可直接連接到傳感器和變送器 (2)對(duì)于不同的設(shè)備類(lèi)型，其 CPU 各有 2 個(gè)類(lèi)型，具有不同的電源電壓和控制電壓。 CPU 的主要特點(diǎn) 1. 內(nèi)部集成的具有強(qiáng)勁的通信能力的 PPI 接口是 S7200 的用戶(hù)口， CPU 接口物理特性為 RS485，可在三種方式下工作。它主要用于點(diǎn)數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。具有 24 個(gè)輸入點(diǎn)和 16 個(gè)輸出點(diǎn)，共計(jì) 40 個(gè) I/O 點(diǎn)。 8KB 用戶(hù)程序區(qū)和 5KB 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。有 4 路高速計(jì)數(shù)器（ 30KHZ）， 2 路高速脈沖輸出， 1 個(gè) RS485 通信 /編程口， 2 個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接 2 個(gè)相位差為 90 度 的 A/B 相增量編碼器。程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量較小，適用于少點(diǎn)的控制系統(tǒng)。它的主要作用有：執(zhí)行程序；從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中采集信號(hào)；輸出控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 4. 相關(guān)設(shè)備 為了充分利用系統(tǒng) 硬件和軟件資源而開(kāi)發(fā)的相關(guān)設(shè)備，主要包括編輯設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和人機(jī)操作界面等。實(shí)際上它就是個(gè)完整的控制系統(tǒng)，可以單獨(dú)完成一定的任務(wù)。 S7 系列 PLC 產(chǎn)品可分為微型 PLC（ S7200）、小規(guī)模性能要求的 PLC（ S7300）和中高規(guī)模性能要求的 PLC（ S7400）等。對(duì)于小型 PLC， I/O 點(diǎn)數(shù)較少，用戶(hù)程序較短，用集中采樣集中輸出的工作方式，雖然在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果在存入元件映像寄存器中。在用戶(hù)程序 執(zhí)行階段或輸出階段，輸入元件映像寄存器與外界隔離，無(wú)論輸入端子信號(hào)如何變化，輸入元件映像積存器始終保持不變，直到下個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才將輸入端子的新內(nèi)容重新寫(xiě)入。在整個(gè)運(yùn)行期間 PLC 的CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述 3 個(gè)階段。 7. 其他部件 有些 PLC 還可以有 ERROM 寫(xiě)入器、存儲(chǔ)器卡等其他外部設(shè)備，用于增強(qiáng) PLC的存儲(chǔ)容量和擴(kuò)展 功能。 5. 電源部分 PLC 一般使用 220 交流電源，內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源位 PLC 的中央處理器、存儲(chǔ)器等。 3. 輸入 /輸出接口單元 PLC 的輸入和輸出信號(hào)類(lèi)型可以是開(kāi)關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。它使 PLC 具有基本的功能，能夠完成 PLC 設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果 更換有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸入映像寄存器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出、制表、打印或數(shù)據(jù)通信等控制。 (2) 用掃描方式接收現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置的狀態(tài)與數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)寄存器。它們都集成在一個(gè)芯片內(nèi)， CPU 通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)與存儲(chǔ)單元輸入 /輸出接口電路相連接。 東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)論文 5 PLC 的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 PLC 的基本結(jié)構(gòu) 在種類(lèi)繁多的 PLC 中，其組成結(jié)構(gòu)和工作原理都基本相同。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。近年來(lái) 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。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。 PLC 的輸入 /輸出可直接與交流 220V、直流 24V 等強(qiáng)電相連，并且具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。在硬件上采用隔離、濾波、屏蔽、接地等抗干擾措施 。 東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)論文 4 PLC 的特點(diǎn) 目前， PLC 在國(guó)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(chē)、輕紡、 交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾 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。在軟件方面，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送通信、直診斷等功能。其中 PLC 特有的編程語(yǔ)言－－梯形圖，一直沿用到現(xiàn)在。 隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模、集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的不斷進(jìn)步， PLC 也迅速發(fā)展其發(fā)展過(guò)程大致可以分為三個(gè)階段。它采用一類(lèi)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(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬輸入 /輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程 ?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控重要的組成部分。這些都給市民的正常出行造成了困擾。目前我市發(fā)展迅速，經(jīng)濟(jì)收入逐年增長(zhǎng)，人民群眾生活條件越來(lái)越好，私人轎車(chē)越來(lái)越多，城區(qū)道路交通壓力與日俱增，許多路段已經(jīng)超出道路設(shè)計(jì)負(fù)荷，經(jīng)常發(fā)生堵車(chē)、交通事故等現(xiàn)象；雖然政府有關(guān)部 門(mén)積極采取相應(yīng)措施進(jìn)行緩解，但效果不太明顯；特別在節(jié)假日、上、下班高峰時(shí)間，堵車(chē)現(xiàn)象更為嚴(yán)重，而交通路段中十字路口處的車(chē)輛暢通與否尤顯重要。分析了現(xiàn)代城市交通控 制與管理問(wèn)題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實(shí)際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的城市交通燈控制系統(tǒng)的 PLC 設(shè)計(jì)方案。19 交通信號(hào)燈 PLC控制的指令 13 MCGS組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 10 PLC基本指令 8 特殊功能模塊 8 存儲(chǔ)系統(tǒng) 7 S7200系列 PLC主要由下面幾個(gè)部分組成 4 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 三菱PLC 有小型化，高速度，高性能等特點(diǎn)，三菱可編程控制器指令豐富，可以接各種輸入，輸出擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）頒布了對(duì) PLC 的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)論文 I 摘要 隨著城市機(jī)動(dòng)車(chē)量的不斷增加，許多大城市如北京、上海、 南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況，因此，自 80 年代后期，這些城市紛紛修建城市高速公路，在高速公路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程控制器（ PLC）對(duì)十字路口交通控制等實(shí)現(xiàn)控制。 3 PLC的特點(diǎn) 7 CPU的主要特點(diǎn) 9 11 第三章 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 20 程序說(shuō)明 25 東北石油大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒論 交通燈的作用和意義 交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)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。可編程序控制器在工業(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。在加上 80 年代后期，我國(guó)許多大城市如北京上海等地紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。人、車(chē)、路三 者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門(mén)需要解決的重要問(wèn)題之一。 本文研究的內(nèi)容 PLC 是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而 形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來(lái)取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。 本文分 四 章，第 1 章介紹了交通燈的作用 和意義；第 2 章介紹了 PLC 的發(fā)明、發(fā)展、 PLC 的一般結(jié)構(gòu)以及他的應(yīng)用領(lǐng)域；第 3 章 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ；第 4 章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 1. 早期的 PLC 早期的 PLC 稱(chēng)為可編程邏輯控制器。 2. 中期的 PLC 這時(shí) PLC 產(chǎn)品已使用了 16 位、 32 位高性能微處理器，而且實(shí) 現(xiàn)了多處理器的多通道處理，通信技術(shù)是 PLC 的應(yīng)用得到了進(jìn)一步的發(fā)展。 3. 近期的 PLC 由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器價(jià)格的大幅度下降，使的各種類(lèi)型的 PLC 所采用的微處理器的檔次普遍提高。 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。在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施。 3. 編程方便，易于使用 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。 4. 功能完善 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。在 PLC 內(nèi)部具備許多控制功能，如：邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、步進(jìn)控制、 PID 控制、數(shù)據(jù)控制、通信和聯(lián)網(wǎng)，還有其他特殊功能模塊。 6. 體積小，維護(hù)操作方便 PLC 體積小，質(zhì)量輕，便于安裝，不需要專(zhuān)門(mén)的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。用 PLC 實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入 /輸出轉(zhuǎn)換，并將 這個(gè)轉(zhuǎn)換給予物理實(shí)現(xiàn)，并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。與一般計(jì)算機(jī)一樣， CPU 是 PLC 的核心，它按照 PLC 中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC 有條不序地進(jìn)行工作。 (3) 診斷電源或 PLC 內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。 2. 存儲(chǔ)器 PLC 的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶(hù)存儲(chǔ)器兩個(gè)部分。其主要內(nèi)容包括 3 個(gè)部分：系統(tǒng)管理程序、 用戶(hù)指令解釋程序和標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)試。輸入 /輸出接口單元從廣義上可分為 2 個(gè)部分：一部分是與被控制設(shè)備相連的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。電路提供 5V、 177。 PLC 的工作原理 PLC 在程序運(yùn)行方式、輸入輸出操作、特殊功能模塊等方面做了特別的考慮 [2]。 (1)輸入采樣階段 PLC。 (2)用戶(hù)程序執(zhí)行階段。對(duì)元件映像來(lái)說(shuō)，每一個(gè)元件的狀態(tài)會(huì)隨程序的執(zhí)行過(guò)程而變化 。 2. PLC 對(duì)輸入 /輸出的處理規(guī)則 PLC 對(duì)輸入 /輸出的處理規(guī)則如下：輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸入端子板上各輸入點(diǎn)在上有個(gè)刷新期間的通 /斷狀。其中S7200 系列的 PLC 的出色主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性 ， 極豐富的指令集 ， 易于掌握 ， 便捷的操作 ， 豐富的內(nèi)置集成功能 ， 實(shí)時(shí)特性 ， 強(qiáng)勁的通信能力 ，豐富的擴(kuò)展模塊 。 2. 擴(kuò)展單元 S7200 CPU22*系列 PLC 具有 2 到 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，用戶(hù)可以根據(jù)需要擴(kuò)展各種I/O 模塊。 5. 為了能夠更好地使用以上設(shè)備開(kāi)發(fā)的配套程序。 S7200 CPU22*系列的 PLC 具有以下 5 種不同的結(jié)構(gòu)配置： (1)CPU221 具有 6 個(gè)輸入點(diǎn)和 4 個(gè)輸出點(diǎn)，共計(jì) 10 個(gè) I/O 點(diǎn)。 (2)CPU222 具有 8 個(gè)輸入點(diǎn)和 6 個(gè)輸出點(diǎn)，共計(jì) 14 個(gè) I/O