【正文】 而且不同時(shí)間段不同交通路段的路況也是不確定的。這樣一個(gè)智能化的交通控制系統(tǒng)對(duì)城市現(xiàn)代化的建設(shè)有著很重要的意義！ 當(dāng)代世界各國(guó)大中小城市中普遍存在著車輛堵塞、道路擁擠、交通秩序混亂等不和諧現(xiàn)象。 ，道路容量不足。從20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始，私家車和出租車的不斷增加，致使世界各國(guó)的城市公共汽車交通行業(yè)持續(xù)萎縮，從運(yùn)營(yíng)效率到經(jīng)營(yíng)管理，從服務(wù)水平到經(jīng)濟(jì)效益，這兩個(gè)方面都出現(xiàn)了大幅度的衰退。即只允許一個(gè)方向（交通堵塞的方向）車輛放行，另外一個(gè)方向等待。當(dāng)交通繁忙時(shí)調(diào)整東西方向和南北方向的綠燈亮燈時(shí)間，首先按下亮燈時(shí)間預(yù)置按鈕，用戶可根據(jù)不同方向的實(shí)際交通情況，將配合亮燈時(shí)間預(yù)置按鈕使用的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)撥到需要設(shè)定綠燈亮燈時(shí)間的一方。作為PLC的使用者，要正確的應(yīng)用PLC去完成各項(xiàng)控制任務(wù)，首先一點(diǎn)就是要做到了解它的組成和工作原理。 PLC的運(yùn)算速度越高，它的信息處理量就越大，CPU的位數(shù)越多，速度就越快。存儲(chǔ)器主要包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，每一部分又由一定容量的只讀存儲(chǔ)器（ROM）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)區(qū)（RAM）和可擦除只讀存儲(chǔ)器（EPROM）組成。比如：按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、繼電器觸點(diǎn)和數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)與電位器、變送器和測(cè)速發(fā)電機(jī)等傳送的模擬量輸入信號(hào)。輸入端供電電源類型不同，又可以把開(kāi)關(guān)輸入單元分為直流輸入單元和交流輸入單元。模擬量輸出單元就是將PLC運(yùn)算的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號(hào)的電流輸出信號(hào)或者電壓輸出信號(hào)，在通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備需要的信號(hào)進(jìn)行控制設(shè)備。該接口的功能是并行/串行數(shù)據(jù)的交換、通信格式的識(shí)別、信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z驗(yàn)。PLC的軟件系統(tǒng)通常分為系統(tǒng)程序和用戶程序。系統(tǒng)監(jiān)控程序的主要工作是診斷PLC的工作狀況以及PLC與外部的信息交換。當(dāng)編寫(xiě)好程序后，用戶可以通過(guò)編程軟件與PLC相連，把程序下載到PLC內(nèi)部，當(dāng)PLC上電檢測(cè)后，就可以執(zhí)行程序所要完成的任務(wù)。 PLC的工作方式 可編程序控制器PLC在結(jié)構(gòu)形式上與微型計(jì)算機(jī)有很多相同的地方，但是微處理器是計(jì)算機(jī)的核心單元。主要是根據(jù)繼電器裝置和PLC掃描程序的時(shí)間不同，即繼電器裝置觸點(diǎn)動(dòng)作的時(shí)間為100ms，而PLC掃描的時(shí)間小于100ms。 圖22 PLC的掃描工作過(guò)程 PLC的全部輸入端子的所有信號(hào)按順序讀入到響應(yīng)映像區(qū)，這一過(guò)程稱為采樣。 程序執(zhí)行完畢以后，PLC將輸出映像區(qū)的內(nèi)容送入到輸出鎖存器中，成為PLC的實(shí)際輸出，再去驅(qū)動(dòng)用戶外部設(shè)備，這一過(guò)程就是輸出刷新。PLC的編程語(yǔ)言是一種專門(mén)的符號(hào)語(yǔ)言，適應(yīng)于PLC裝置，既能滿足編寫(xiě)容易，又能滿足調(diào)試容易的要求。PLC型號(hào)雖各不相同，但是他們的編程語(yǔ)言有著相同的特點(diǎn)，比如： ：為了易于理解和記憶，用戶程序由圖形的方式進(jìn)行表達(dá)，程序中的指令全部由代表不同含義的圖形符號(hào)共同組成。 ：用戶編寫(xiě)的PLC程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多為塊式結(jié)構(gòu)，功能塊不同，完成的任務(wù)也不同。這樣相對(duì)比較繁瑣、復(fù)雜。目前市場(chǎng)上的PLC最常用的編程語(yǔ)言有四種：梯形圖編程語(yǔ)言、功能圖編程語(yǔ)言、指令語(yǔ)句表編程語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言編程。梯形圖按“從左到右”，“自上而下”的順序排列，最左邊的豎線稱為“起始母線”或者“左母線”，然后按照控制要求和規(guī)則連接各個(gè)“軟觸點(diǎn)”，最后以繼電器線圈結(jié)束。雖然不如梯形圖直觀形象更易懂，但是方便鍵入。 PLC的掃描周期和響應(yīng)時(shí)間 PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間 輸入/輸出的滯后時(shí)間就是PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間，是指從PLC的外部輸入信號(hào) 發(fā)生變化直至相對(duì)應(yīng)的輸出設(shè)備發(fā)生變化的時(shí)間間隔，I/O響應(yīng)時(shí)間由輸入電路的濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間以及掃描工作方式所產(chǎn)生的滯后時(shí)間組成。其中輸入設(shè)備應(yīng)該包含有啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、亮燈時(shí)間預(yù)置按鈕、緊急情況按鈕、計(jì)時(shí)開(kāi)始按鈕、計(jì)時(shí)快速調(diào)整按鈕分別為1個(gè)，當(dāng)遇到交通堵塞時(shí)，按下緊急按鈕后需要一個(gè)東西方向綠燈或者南北方向綠燈的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；當(dāng)亮燈按下亮燈時(shí)間預(yù)置按鈕后需要一個(gè)東西方向亮燈時(shí)間預(yù)置或者南北方向亮燈時(shí)間預(yù)置的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；亮燈時(shí)間預(yù)置這項(xiàng)功能需要兩個(gè)4位BCD撥碼盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。時(shí)間預(yù)置采用的撥碼盤(pán)需要占用8個(gè)輸入接點(diǎn)，總共需要18個(gè)輸入點(diǎn)。進(jìn)行PLC的I/O點(diǎn)分配如下表：表31 I/O地址分配表輸入點(diǎn)（I）輸出點(diǎn)（O）X0啟動(dòng)按鈕Y0東西方向綠燈X1停止按鈕Y1東西方向黃燈X2緊急按鈕Y2東西方向紅燈X3緊急轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K1東西綠燈觸點(diǎn)Y3南北方向綠燈X4緊急轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K1南北綠燈觸點(diǎn)Y4南北方向黃燈X5亮燈時(shí)間預(yù)置按鈕Y5南北方向紅燈X6時(shí)間預(yù)置轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K2東西時(shí)間預(yù)置觸點(diǎn)Y10~Y16東西方向2位數(shù)碼管X7時(shí)間預(yù)置轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K2南北時(shí)間預(yù)置觸點(diǎn)Y20~Y26南北方向2位數(shù)碼管X20—X27BCD撥碼盤(pán)輸入X10計(jì)時(shí)開(kāi)始按鈕X11計(jì)時(shí)快速調(diào)整按鈕 PLC選型 綜合硬件系統(tǒng)組成和I/O地址分配的分析，可知此硬件系統(tǒng)共需要38個(gè)I/O接點(diǎn)，其中包括18個(gè)輸入接點(diǎn)和20個(gè)輸出接點(diǎn)。 時(shí)間顯示模塊目前最常用的數(shù)字顯示器就是LED數(shù)碼管，數(shù)碼管分為共陰和共陽(yáng)型。東西方向的數(shù)碼管組中的個(gè)位顯示數(shù)碼管和南北方向的數(shù)碼管組中的個(gè)位顯示數(shù)碼管用Y10~Y16來(lái)驅(qū)動(dòng)；東西方向的數(shù)碼管組中的十位顯示數(shù)碼管和南北方向的數(shù)碼管組中的十位顯示數(shù)碼管用Y20~Y26來(lái)驅(qū)動(dòng)；具體接線見(jiàn)附錄1交通信號(hào)的I/O接線圖 。在此硬件系統(tǒng)中，采用兩片4位BCD撥碼盤(pán)與PLC的輸入接點(diǎn)X20~X27相連。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) GX Developer軟件是三菱系列PLC的編程軟件。（見(jiàn)圖41）圖41編程環(huán)境 創(chuàng)建新工程，如圖42所示圖42新建工程，出現(xiàn)PLC選型界面如43所示圖43 PLC選型界面 在PLC類型選項(xiàng)里選擇實(shí)際的PLC類型，確認(rèn)后即可進(jìn)入編輯環(huán)境。 在上述操作完成后，我們要把編寫(xiě)好的程序，下載到PLC內(nèi)部，這時(shí)候我們點(diǎn)擊菜單欄里的“在線”，然后選擇“PLC寫(xiě)入”其他操作根據(jù)提示點(diǎn)擊每一步，知道下載完成。這兩種模式用時(shí)間段來(lái)劃分，設(shè)定白天模式的時(shí)間段為6時(shí)至23時(shí)，設(shè)定夜間模式的時(shí)間段為23時(shí)至次日的6時(shí)，形成24小時(shí)不間斷循環(huán)。如果選擇的是夜晚模式，則執(zhí)行東、西、南、北方向都只有黃燈在不停地閃爍，考慮到夜晚車輛較少，司機(jī)及行人均可根據(jù)實(shí)際情況選擇是否通行。比如說(shuō)東西方向交通繁忙，這時(shí)將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)撥到東西方向時(shí)間預(yù)置的位置，配合撥碼盤(pán)進(jìn)行東西方向綠燈時(shí)間的設(shè)置。圖45十字路口交通信號(hào)燈的示意圖 功能流程圖 根據(jù)系統(tǒng)的工作原理分析，系統(tǒng)的功能流程圖，如圖46。圖48 交通信號(hào)燈順序控制轉(zhuǎn)移圖 數(shù)碼管顯示程序數(shù)Y5碼顯示采用七段譯碼指令來(lái)顯示，當(dāng)Y5得電瞬間上升沿時(shí)，PLS指令檢測(cè)M20是否得電，檢測(cè)到M20得電把數(shù)據(jù)寄存器D0的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)寄存器D10中，再用減1指令實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)。用1min時(shí)鐘脈沖輔助繼電器計(jì)時(shí)每小時(shí)，再用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)24小時(shí)，計(jì)數(shù)器積滿24小時(shí)進(jìn)行復(fù)位。硬件接線：在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)仿真之前，準(zhǔn)備好相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備模塊以及連接導(dǎo)線，并檢查設(shè)備是否能夠正常使用。四個(gè)數(shù)碼管分兩個(gè)一組，分別代表東西方向和南北方向的數(shù)碼顯示部分，東西方向的十位上數(shù)碼管的7個(gè)引腳AAAAAAA7分別與PLC的輸出接口Y10~Y7相連接；東西方向的個(gè)位上數(shù)碼管的7個(gè)引腳BBBBBBB7分別與PLC的輸出接口Y20~Y27相連接。此次接線所需連接線較多，在接線時(shí)用萬(wàn)用表檢查連接線是否正常。在執(zhí)行過(guò)程中，任何時(shí)刻按下緊急按鈕X2，正常運(yùn)行都會(huì)停止，去執(zhí)行緊急狀態(tài)模式。在第一次接線完成之后，通電實(shí)驗(yàn)，數(shù)碼管完全沒(méi)有反應(yīng)，一個(gè)指示燈都不亮，最初原以為是數(shù)碼管顯示程序程序出錯(cuò)了，經(jīng)反復(fù)檢查后并沒(méi)有出現(xiàn)錯(cuò)誤，繼而再次檢查硬件接線，在查閱相關(guān)硬件接線資料和實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)之后才發(fā)現(xiàn)是電源供電出現(xiàn)了問(wèn)題，數(shù)碼管顯示所用是24V穩(wěn)壓電源，經(jīng)修改后，再次給PLC上電，各項(xiàng)設(shè)備一切正常。靜下心來(lái)，仔細(xì)看了很長(zhǎng)時(shí)間的程序，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，程序中出現(xiàn)了“雙重線圈輸出”問(wèn)題。所以我們?cè)诜抡嬷耙欢ㄒ敿?xì)的了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備和仔細(xì)的檢查測(cè)試程序是否有邏輯錯(cuò)誤。此設(shè)計(jì)系統(tǒng)的交通信號(hào)燈的功能可以實(shí)現(xiàn)路口緊急處理、倒計(jì)時(shí)數(shù)碼顯示、時(shí)間預(yù)置、一般計(jì)時(shí)、時(shí)間快速調(diào)整。 經(jīng)過(guò)上述的工作，我就開(kāi)始認(rèn)真的做準(zhǔn)備。整個(gè)系統(tǒng)的功能主要靠程序的編寫(xiě)，在編寫(xiě)程序時(shí)需要解決的就是正常運(yùn)行模式與緊急情況下的急停模式的切換，同時(shí)還要考慮白天模式與夜間模式的自然交替問(wèn)題。這次設(shè)計(jì)的控制核心器件就是PLC，之前在大三時(shí)所學(xué)的PLC知識(shí)都已經(jīng)忘卻的差不多了，在這次的設(shè)計(jì)中，我從圖書(shū)館里借來(lái)很多PLC的書(shū)籍，花了很長(zhǎng)一段時(shí)間復(fù)習(xí)之前所學(xué)習(xí)的知識(shí)，重拾起有關(guān)PLC的基本知識(shí)。所以不能輕視了最后畢業(yè)設(shè)計(jì)。還要在這里感謝兩年里傳授我知識(shí)的老師們，是你們的早起晚歸，讓我現(xiàn)在懂得了專業(yè)所需要的知識(shí)，同時(shí)也身行利教的傳授了學(xué)習(xí)的態(tài)度和做人做事原則，謝謝你們的辛苦，謝謝你們的無(wú)私奉獻(xiàn)。你們給予我太多的幫助，我要對(duì)你們說(shuō)聲：“謝謝你們，我的朋友”