【正文】 管理。也正是因為如此，如何充分地利用PLC系統(tǒng)的控制優(yōu)勢，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為競相研究的課題。目前，世界上大約有200家PLC生產(chǎn)廠商，400多品種的PLC產(chǎn)品，按地域來說可分成美國、歐洲、和日本等三個流派產(chǎn)品，各流派PLC產(chǎn)品也都各具自己的特色。但近十多年以來，PLC的應(yīng)用面卻越來越廣。 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀雖然PLC在國外的研究己得到了長足的進(jìn)步，但我國工業(yè)企業(yè)的自動化程度還普遍較低，不僅PLC產(chǎn)品應(yīng)用范圍有限，生產(chǎn)PLC的廠家也是鳳毛麟角，如機(jī)械行業(yè)80%以上的設(shè)備仍然采用傳統(tǒng)的繼電器和接觸器進(jìn)行控制。對于交通燈這種技術(shù)要求不太高的控制，與PLC有關(guān)的研究更是無人問津。本文要研究的由PLC控制十字路口交通信號燈正是為了解決上述問題運(yùn)應(yīng)而生。 未來發(fā)展趨勢和單片機(jī)控制的十字路口信號燈相比，用PLC進(jìn)行控制主要是考慮PLC具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，同時其內(nèi)部定時器資源非常豐富，可對交通燈進(jìn)行精確控制。城市的交通系統(tǒng)是一種時刻變化且非線性的系統(tǒng)。這是今后的交通信號燈的主要研究方向。PLC系統(tǒng)的信號燈的設(shè)計主要是各個方向的紅、黃、綠燈信號。（3）人行道紅綠燈，各自以紅燈（35s） 綠燈（85s）依次循環(huán)，并且與直行方向與左轉(zhuǎn)方向綠燈狀態(tài)相反。電源采用直流24V。對于手動無線強(qiáng)通的設(shè)計，本文主要是通過AT89SC052單片機(jī)來實現(xiàn)的。當(dāng)斷開強(qiáng)通開關(guān)時，PLC即復(fù)位，以正常時序時進(jìn)行控制。最后通過接收電路的輸出端與PLC輸入端相連以完成控制功能。2. 東西主干道東西主干道的交通燈也是6個，分別是左轉(zhuǎn)紅燈、左轉(zhuǎn)綠燈、左轉(zhuǎn)黃燈、直行紅燈、直行綠燈和直行黃燈。 基本控制要求交通信號燈控制系統(tǒng)的要求是能夠?qū)崿F(xiàn)“正常循環(huán)運(yùn)行”和“無線手動強(qiáng)通控制”兩種控制方式。（3）東西主干道直行紅燈先亮60s，其次是直行綠燈亮35s，最后是直行黃燈亮5s；同時東西向左轉(zhuǎn)紅燈亮100s,其次是左轉(zhuǎn)綠燈亮15s，最后是左轉(zhuǎn)黃燈亮5s后轉(zhuǎn)至左轉(zhuǎn)紅燈，依次循環(huán)。具體控制要求如下：（1）強(qiáng)通控制受無線遙控開關(guān)控制。（2）急車強(qiáng)通控制只能響應(yīng)一條路上來的控制信號，基兩條交叉路均有信號到來，則先響應(yīng)先來的一方，再響應(yīng)另外一方。信號燈程序啟動后，隨著信號燈的亮滅，七段數(shù)碼管構(gòu)成的倒計時鐘也隨之顯示信號燈的亮滅時間。 PLC的分類1. 按I/O點數(shù)和存儲器容量可分為：（1）小型PLC；（2）中型PLC；（3）大型PLC2. 按結(jié)構(gòu)型式可分為：（1）整體式PLC；（2）模塊式PLC；（3）疊裝式PLC3. 按功能可分為：（1）低檔機(jī)；（2）中檔機(jī)；（3）高檔機(jī) PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)主要由微處理器、存儲器、電源、I/O接口電路、擴(kuò)展接口、外設(shè)接口和編程器等構(gòu)成。模塊式PLC包括CPU模塊、電源模塊、內(nèi)存、機(jī)架等，這些硬件設(shè)施可以按不同的排列組合形成一定功能的模板。(2)程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按照由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。 PLC設(shè)計的基本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。要求設(shè)計者在系統(tǒng)的設(shè)計、元器件的選擇、軟件的編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)能夠安全可靠地運(yùn)行。這些要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單并且兼具經(jīng)濟(jì)性的特點，而且還要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，而不能一味盲目地追求高指標(biāo)。工藝流程的特點和應(yīng)用要求就是設(shè)計選型的主要依據(jù)。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多還具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，因而可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的快速發(fā)展，使用PLC組成的各種控制系統(tǒng)變得非常容易。目前生產(chǎn)可編程控制的器的廠家很多，并且每個廠家本身生產(chǎn)的產(chǎn)品也不盡相同，但就其基本構(gòu)造和指令都相近，因此只需從中選擇一款適合控制系統(tǒng)要求的PLC即可。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。高內(nèi)存大幅增加了內(nèi)部軟元件的數(shù)量，強(qiáng)化了指令的功能，提供了多達(dá)209 條應(yīng)用指令，包括像與三菱變頻器通訊的指令，CRC 計算指令，以及產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)指令等等。 模塊用于定位。第3章 信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計 信號燈結(jié)構(gòu)設(shè)計本文以十字路口信號燈的PLC控制為主進(jìn)行研究。本文采用的是以120s為周期。即對于某一車道，當(dāng)直行及左轉(zhuǎn)紅燈均亮?xí)r該側(cè)的人行道綠燈才亮，當(dāng)任一直行或左轉(zhuǎn)綠燈亮?xí)r該人行道都顯示為紅燈亮。對于東西側(cè)人行道紅綠燈，各自以綠燈（60s） 紅燈（60s）依次循環(huán)，并且與直行方向與左轉(zhuǎn)方向綠燈狀態(tài)相反。PLC上的外部輸入控制按鈕總共分為6個，分別是系統(tǒng)啟動按鈕、系統(tǒng)停止按鈕、南北無線手動強(qiáng)通啟動按鈕、南北無線手動強(qiáng)通停止按鈕、東西手動強(qiáng)通啟動按鈕、東西手動強(qiáng)通停止按鈕。信號燈輸出的I/： 信號燈輸出的I/O端口分配南北直行綠燈Y000東西直行綠燈Y010南北直行黃燈Y001東西直行黃燈Y011南北直行紅燈Y002東西直行紅燈Y012南北左轉(zhuǎn)綠燈Y003東西左轉(zhuǎn)紅燈Y013南北左轉(zhuǎn)黃燈Y004東西左轉(zhuǎn)綠燈Y014南北左轉(zhuǎn)紅燈Y005東西左轉(zhuǎn)黃燈Y015南北人行綠燈Y006東西人行綠燈Y016南北人行紅燈Y007東西人行紅燈Y017本設(shè)計中四個方向數(shù)碼管共設(shè)置了四組，南北方向和東西方向各兩組，每一方向的兩組數(shù)碼管顯示均相同。5s后T1動作，接通直行紅燈，斷開直行黃燈通路，同時啟動定時器T2。對于左轉(zhuǎn)紅燈，本設(shè)計采用左轉(zhuǎn)紅燈通路上串入左轉(zhuǎn)綠燈和左轉(zhuǎn)黃燈的常閉開關(guān)控制的方法，既可以簡單地對左轉(zhuǎn)紅燈進(jìn)行控制，同時還保證了紅燈和綠燈不會同時亮，提高了系統(tǒng)安全性。： 南北方向程序梯形圖(a) 續(xù)圖（b） (b) 信號燈的PLC外部連線圖信號燈的PLC外部連線較為簡便，信號燈輸出一端直接接PLC的輸出端，另一端在并上一個24V的直流電源后接入PLC的接地端COM1。對于某一組數(shù)碼管，又分為了個位數(shù)字顯示和十位顯示，對于該組數(shù)碼管，又分別顯示直行、左轉(zhuǎn)時兩個燈切換之間的時間。： 南北方向程序梯形圖(a) 續(xù)圖（b） (b) ： 東西方向程序梯形圖(a) 續(xù)圖（b） (b) 數(shù)碼管的PLC外部連線圖對于數(shù)碼管的連線，南北向、東西向的兩組數(shù)碼管的各接頭依次接在PLC輸出端的Y020Y056口上，另一端再并上一個24V的直流電源后接入PLC的接地端COM1，： 數(shù)碼管的PLC外部連線 本章小結(jié)本章在就上一章課題提出以及信號燈控制的具體要求后對系統(tǒng)進(jìn)行了具體、全面地研究。目前市場上出現(xiàn)了越來越多的紅外線遙控家電設(shè)備及工控設(shè)備。在工業(yè)控制中，在高壓、有毒氣體、高輻射以及粉塵等惡劣條件下，采用紅外線遙控不僅安全可靠還要能夠有效地隔離電氣干擾。紅外遙控方式是以紅外線作為載體來傳送控制信息，信號易獲得。紅外遙控器由于其受遙控距離、角度等影響，使用效果不太好，若是采用調(diào)頻或調(diào)幅發(fā)射接收編碼，則可以大大提高遙控距離，并且沒有角度的影響。編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。紅外光就其性質(zhì)而言很簡單，與普通光線的頻率特性并沒有多大的區(qū)別，但是由于任何有熱量的物體都會有能量產(chǎn)生，所以紅外的利用非常廣泛。單片機(jī)紅外遙控器主要由單片機(jī)、紅外遙控發(fā)射電路、紅外遙控接收電路、狀態(tài)指示電路、控制電路以及單片機(jī)的一些外圍電路組成。當(dāng)發(fā)送結(jié)束時振蕩器也隨之關(guān)閉，系統(tǒng)處于低功耗休眠狀態(tài)。最后通過接收電路的輸出端與PLC輸入端相連以完成控制功能。+5V電源單片機(jī)行列式鍵盤低功耗電路紅外發(fā)射電路 紅外發(fā)射遙控電路原理框圖紅外線遙控接收器是由放大器、限幅器、帶通濾波器、解調(diào)器、積分器、比較器等組成的，比如采用較早的紅外接收二極管加專用的紅外處理電路的方法。，當(dāng)紅外線發(fā)射端發(fā)出的信號到達(dá)后，紅外接收電路負(fù)責(zé)對信號進(jìn)行采集并進(jìn)行相應(yīng)的譯碼，然后輸入接收端的單片機(jī)中進(jìn)行運(yùn)算，最后由接收端單片機(jī)將采集的信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的高、低電平輸出至PLC的X002X005輸入端，并由PLC控制生成相應(yīng)的信號燈控制信號以及數(shù)碼管顯示信號，實現(xiàn)控制信號的輸入。本設(shè)計中，在與PLC的通信當(dāng)中，通過數(shù)字接收端的信號來驅(qū)動PLC的數(shù)字開關(guān)量，從而達(dá)到東西南北向強(qiáng)通開關(guān)的啟動及停止作用。發(fā)射時間確定為一個定值，由定時器1來定時，時間為100ms。遙控器平時處于閑置狀態(tài)，當(dāng)有鍵按下時，由外部中斷1產(chǎn)生中斷，使CPU回到工作狀態(tài)，待執(zhí)行完操作后才又回到低功耗狀態(tài)。片內(nèi)含有2KB可反復(fù)擦寫的只讀存儲器（EPROM）以及128B的隨機(jī)存取存儲器（RAM），單片機(jī)器件采用ATMEL的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲器，功能強(qiáng)大。省電模式中，片內(nèi)RAM將被凍結(jié)，時鐘停止震蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件系統(tǒng)復(fù)位單片機(jī)方可繼續(xù)工作。這種工作方式除了有結(jié)構(gòu)簡單易實現(xiàn)的特點外，還有受外界干擾小的優(yōu)點。如果有鍵按下，則先判斷出是哪一個鍵。但由于機(jī)械觸點的彈性作用以及觸點本身帶有雜質(zhì)灰塵等，在一個按鍵開關(guān)在閉和時電信號并不會馬上穩(wěn)定接通，在斷開時也不會馬上斷開，而是在閉合和斷開的瞬間均伴隨著一連串的抖動。本電路采用的是軟件消抖的方法，就是調(diào)用一個延時子程序，延時時間設(shè)定為6ms，延時子程序如下： DL1： MOV R4，0CH DL2： MOV R5，0FFH DL3： DJNZ R5，DL3 DJNZ R4，DL2 RET延時時間的計算是根據(jù)執(zhí)行指令所需時間的總和確定的。本設(shè)計采用這種發(fā)射方式，是基于設(shè)計的簡便易行的特點。該發(fā)射過程主要是通過單片機(jī)和發(fā)射系統(tǒng)實現(xiàn)的。定時器1作為計數(shù)時間控制器，計數(shù)器0作為在規(guī)定記數(shù)時間內(nèi)所記得的紅外脈沖數(shù)之用。由于定時時間為50ms，故各種不同狀態(tài)對應(yīng)的紅外脈沖數(shù)大約為130個，然后將這些記數(shù)值與上述各值比較后確定脈沖形式。 ，當(dāng)開關(guān)閉合，=0時，單片機(jī)輸出為上鎖控制方式，在此狀態(tài)下遙控器不能夠?qū)刂齐娐穼嵤┛刂乒δ?；但?dāng)開關(guān)斷開，=1時，就可變?yōu)閱温房刂品绞?，在此狀態(tài)下遙控器就可以對外電路實施控制。 紅外接收電路 本章小結(jié)本章主要對信號燈急通開關(guān)的無線遙控進(jìn)行設(shè)計。本設(shè)計在對交通燈進(jìn)行全面分析后，完成了以下內(nèi)容：信號燈部分，本設(shè)計通過對PLC的工作原理和信號燈的工作規(guī)律進(jìn)行深入探究，設(shè)計完成了信號燈的具體配置、時序要求、端口分配、梯形圖程序，并且進(jìn)一步設(shè)計了PLC外部接線。本文著重就以下問題進(jìn)行了較深入的研究并提出了相應(yīng)的解決方法：1. 行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對應(yīng)關(guān)系因為實際生活中的紅綠燈控制中行人道的紅綠燈和主干道的紅綠燈都是有這一定的對應(yīng)關(guān)系，所以在編程前需要對其進(jìn)行深刻地分析，這樣有利于在編程時簡化程序、減少PLC不必要的運(yùn)算。3. 遙控響應(yīng)不準(zhǔn)確由于信號讀取和程序響應(yīng)過程中的時間差，在按鍵過程中電壓的抖動，使得按鍵讀取不準(zhǔn)確，甚至不能正確讀入。在該畢業(yè)設(shè)計中通過方案的論證、理論的設(shè)計計算、各個部件的設(shè)計、電氣圖的繪制以及設(shè)計說明書的撰寫等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，讓我的個人理論水平和實際動手能力有了一次飛躍，全面地鍛煉了自己在設(shè)計、分析以及動手實踐等方面的多項能力，同時使所學(xué)專業(yè)知識得到一次全面的鞏固和加強(qiáng)也使自己的專業(yè)知識得以應(yīng)用。竇老師淵博的專業(yè)知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、科學(xué)的工作方法以及平易近人、關(guān)心學(xué)生的生活作風(fēng)，這些點點滴滴無一不在感動著我，讓我如沐春