【正文】 （ 3 ） EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)，這是一種電可擦除的只讀存儲器，使用編程器就能很容易地對其所存儲的內(nèi)容進行修改。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。 在使用者看來，不必要詳細(xì)分析 CPU 的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應(yīng)有足夠的理解。 CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC 至少有一個 CPU，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。用戶的計算機通過以太網(wǎng)接口或 USB 接口、普通話機通過 RJ11 接口與 “ 電力貓 ”相連。 PLC 的幾種接入方案 在低壓配電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)一般 情況下，由頭端（ HE）和用戶端（ CE）組成。通過動態(tài)選擇可用的子載波，該技術(shù)可以減少窄帶干擾和頻率的谷點的影響。在中壓配電網(wǎng)傳輸技術(shù)方面，高于 10Mbps 數(shù)據(jù)信號的設(shè)想和方案也日益引起人們的重視并開 發(fā)成功。 ” PLC的工作原理 PLC(Power Line Communication)即電力線通信是指利用電力 線傳輸數(shù)據(jù)和話音信號的一種通信方式。 PLC的定義 可編程控制器，簡稱 PLC（ Programmable logic Controller） ,是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。 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。 1969 年，美國數(shù)字設(shè)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。 PLC的由來 在 60 年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。s characteristic to bine concretly, perfect . The appearance of the traffic signal lamp , make the traffic be controlled effectively, for dredging the flow of traffic, improving the traffic capacity of the road, there are obvious results to reduce the traffic accident. As China joins WTO, we will 畢業(yè)論文 第 2 頁共 83 頁 not only be in line with international standards in such different fields as economy ,culture ,sciencandtechnology ,etc. should be in line with international standards too in traffic control. As the saying goes want rich , repair the roads first , but way build up if control do road well to be unable to ensure the unblocked security in traffic. The traffic signal lamp of the important position ponent controlled as the traffic should be suitable for the social actual conditions too. So, I choose to make the crossroad 畢業(yè)論文 第 3 頁共 83 頁 第一章 PLC 的基礎(chǔ)知識 概述 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(yīng)用而設(shè)計制造的。作為交通控制的重要組成部份的交通信號燈也應(yīng)適合社會實際情況。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善。 交通信號燈的出現(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。因此，本人選擇制作十字路口交通燈。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。當(dāng)時汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計和安裝。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(yīng)用。 1973 年，西歐國家也研制出它們的第一畢業(yè)論文 第 4 頁共 83 頁 臺 PLC。在 1987 年國際電工委員會（ International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對 PLC做了如下定義： “PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。迄今， PLC 技術(shù)已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷史，在技術(shù)發(fā)展的各個階段，電力系統(tǒng)已經(jīng)得到了不同的應(yīng)用。 PLC 的工作原理：電力線是一個極其不穩(wěn)定的高躁聲、強衰減的傳輸通道，要實現(xiàn)可靠的電力線高速數(shù)據(jù)通信，必須解決低壓配電網(wǎng)上各種因素如：噪聲、阻抗波動、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電磁兼容性以及線路阻抗和容性負(fù)載引起的信號衰減等主要因素對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?OFDM 技術(shù)起源于二十世紀(jì)六十年代，主要用于軍用高頻通信系統(tǒng)。頭端一般安裝在配電變壓器低壓出線端，它主要實現(xiàn) PLC 高頻信號和傳統(tǒng)的寬帶通信信號的互相轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)高速上網(wǎng)、 IP 電話以及 IP 視頻等多媒體接入服務(wù)。 相同如圖所示： （一）畢業(yè)論文 第 6 頁共 83 頁 中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞，它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查 電源、存儲器I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法錯誤。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度， IO 數(shù)量及軟件容量等，因此 限制著控制規(guī)模 （二） 存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器； 存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 2 PLC 存儲空間的分配 雖然各種 PLC 的 CPU 的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù) PLC 的工作原理其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域： 系統(tǒng)程序存儲區(qū)； 系統(tǒng) RAM 存儲區(qū) (包括 I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等 )； 用戶程序存儲區(qū)。 系統(tǒng)軟設(shè)備存儲區(qū) 除了 I/O 映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)還包括 PLC 內(nèi)部各類軟設(shè)備 (邏輯線圈、計時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等 )的存儲區(qū)，該存儲區(qū)又分為具有失電保持的存儲區(qū)域和無失電保持的存儲區(qū)域，前者在 PLC 斷電時由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會遺失，后者當(dāng) PLC 斷電時數(shù)據(jù)被清零 1) 邏輯 線圈 畢業(yè)論文 第 8 頁共 83 頁 與開關(guān)輸出一樣，每個邏輯線圈占用系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中的一個位，但不能直接驅(qū)動外設(shè)，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器，另外不同的 PLC 還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。如果沒有一個良好的可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視，一般交流電壓波動在 +10%(+15%)范圍內(nèi)可以不采取其它措施，而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。 I/O 分為開關(guān)量輸入（ DI），開關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。 4 按 I/O 點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可 少，但其最大數(shù)受CPU 所能 管 理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。 人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當(dāng) 人機界面非常普及?，F(xiàn)在幾乎所有的 PLC 新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計算機一樣具有 RS232 接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。 2. 監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器 和圖形監(jiān)視器。 了解了 PLC 的基本結(jié)構(gòu)，我們在購買程控器時就有了一個基本配置的概念，做到既經(jīng)濟又合理，盡可能發(fā)揮 PLC 所提供的最佳 PLC的基本性能指標(biāo) 可編程控制器的基本性能可用如下八條予以概括： （一） 工作速度 工作速度是 指 PLC 的 CPU 執(zhí)行指令的速度及對急需處理的輸入信號的響應(yīng)速度。不同的 PLC。但各種 PLC 總有一些基本指令，而且各種的 PLC 都有這些基本指令，故常以執(zhí)行一條基本指令的時間來衡量這個速度。從討論 PLC 的工作原理知，從對 PLC 加入輸入信號，到 PLC 產(chǎn)生輸出，最理想的情況也要延遲一個 PLC 運行程序的周期。這時，要多等待一個周期， PLC 的輸入映射區(qū)才能接受到這個新的輸入信號。不同的 PLC 措施也不完全相同，提高響應(yīng)速度的效果也不同。性能高的、大型的 PLC 響應(yīng)點數(shù)更多。 （二） 控制規(guī)模 控制規(guī)模代表 PLC 控制能力，看其能對多少輸入、輸出點及對多少路模擬進行控制。所以，大型 PLC 的工作速度總是比小的要快。這個區(qū)大，相應(yīng)地內(nèi)部器件（解釋見后）也要增多，這些都要求有更大的系統(tǒng)存儲區(qū)。所以，規(guī)模大，所使用的模塊也多。在此，不妨把 PLC 的模塊組成當(dāng)作所有 PLC 的結(jié)構(gòu)性能。相反，小型 PLC、檔次低的 PLC 模塊種類也少，規(guī)格也少，指標(biāo)也低。 PLC 的主要性能，如速度、規(guī)模都由它的性能來體現(xiàn)。在結(jié)構(gòu)上內(nèi)存模塊都是附加 于 CPU 模塊之中。 箱體式的 PLC 還有 I/O 擴展箱體，它不含 CPU，僅有電源及 I/O 單元的功能。這些模塊有自己的 CPU，可對信號作預(yù)處理或后處理，以簡化 PLC 的 CPU 對復(fù)雜的程控制量的控制。 掌握 PLC 性能，一定要了解它的模塊，并通過了解模塊的性能，去弄清楚 PLC 的性能。故一種 PLC 的性能如何，與這種 PLC 所具外部設(shè)備豐富與否，外部設(shè)備好用與否直接相關(guān)。編程器除了用于編程，還可對系統(tǒng)作一些設(shè)定，以確定 PLC 控制畢業(yè)論文 第 13 頁共 83 頁 方式，或工作方式。性能好的 PLC，這種外部設(shè)備已越來越豐富。各種 PLC 大體都有這方面的配套設(shè)施。隨著技術(shù)進步，這種設(shè)備將更加豐富。用戶內(nèi)存主要用以存儲用戶程序，個別的還將其中的一 部分劃為系統(tǒng)所用。內(nèi)存大，可存儲的程序量大，也就可進行更為復(fù)雜的控制。不同的內(nèi)部器件占據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存的不同區(qū)域。它也是代表 PLC 性能的重要指標(biāo)。它與 I/O 繼電器區(qū)相聯(lián)系著，有時與后者相聯(lián)系進行處理。再上電 后可繼續(xù)丟電前的狀態(tài)。定時器有多少，設(shè)定范圍有多大，設(shè)定值的分辨率又是多少，這些都代表定時器件的性能。多以字、兩字或多字為單位予以使用，是 PLC 進行模擬量控制，或記錄數(shù)據(jù)所必不可少的。如日本 OMRON公司的 CQM1機，其 DM區(qū)就有 6k字。 內(nèi)部器件也是 PLC 指令的操作數(shù)，不弄清楚是無法編程的。 PLC 的指令繁多，但主要的有這么幾種類型： 基本邏輯指令，用于處理邏輯關(guān)系，以實現(xiàn)邏輯控制。 流程控制指令，用以控制程序運行流程。 狀態(tài)監(jiān)控指令，用以監(jiān)視及記錄 PLC 及其控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對提高 PLC 控制系統(tǒng)的工作可靠性大有幫助。 （六） 支持軟件 為了便于編制 PLC 程序，多數(shù) PLC 廠家都開發(fā)有關(guān)計算機支持軟件。它類似計算機的匯編語言， PLC 的指令系統(tǒng)就是用這種語言表達的。這種語言與符號語言有對應(yīng)關(guān)系，很容易互相轉(zhuǎn)換，并便于電氣工程師了解與熟悉 ，故用得很普遍，幾乎所有的 PLC 都開發(fā)有這種語言。流程圖語言與符號語言也有一一對應(yīng)關(guān)系，只是它對應(yīng)的符號語言與梯形圖的對應(yīng)不一樣。這種語言，梯形圖與流程圖兩者兼用，可使PLC 程序結(jié)構(gòu)化?？梢栽?DOS，也可在 WINDOWS 平臺上運行。當(dāng)前不少 PLC 廠家已有提供。 支持軟件不僅編制 PLC 程序需要，監(jiān)控 PLC 運行，特別是監(jiān)視 PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況也需要。 PLC的用戶也可基于 DOS或 WINDOWS平臺開發(fā)用于 PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，以提高 PLC 系統(tǒng)自動化及智能