【正文】 的時間時刻是完全相同的 。 南北綠燈亮維持 25S， 然后閃亮 3S 后熄滅 。 本章小節(jié) 本章介紹了可編程控制器的特點、基本構(gòu)成及 其 工作原理，重點研究了它的梯形圖編程語言 和 I/O 地址 ， 為可編程控制器在交通燈控制系統(tǒng)中的應(yīng)用做好準備。內(nèi)部繼電器包括輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、寄存器等，它們所對應(yīng)的映像存儲器中信號狀態(tài)（“ 1”或“ 0”），只可在編程中供梯形圖內(nèi)部使用，不能用作輸出控制。 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 10 （ 3）梯形圖由若干“梯層”組成。 梯形圖程序所表達的控制邏輯關(guān)系是和繼 電器線路基本一致的，梯形圖中的符號 ， ， 分別代表控制線路中的常開觸點（或常開按鈕），常閉觸點（或常閉按鈕）和繼電器線圈，每一個觸點和線圈均給出一個對應(yīng)的編號。 PLC 編程語言是多種多樣的，對于不同生產(chǎn)廠家、不同系列的 PLC 產(chǎn)品采用的編程語言的表達方式也不相同，但基本上可歸納兩種類型：一是采用字符表達方式的編程語言，如語句表等；二是采用圖形符號表達方式編程語言，如梯形圖等 [5]。 軟件系統(tǒng)是指管理、控制、使用 PLC，并確保 PLC 正常工作的一整套程序。 （ 2） PLC 大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)通信能力 為滿足各種自動化控制系統(tǒng)的要求，近年 不 斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程 I/O 模塊、通信和人機接口模塊等。美國、日本、德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為 PLC 的中央處理單元 (CPU)，這樣使 PLC 的 功能大大增強，在軟件方面除了保持其原有的邏輯運算計時、計數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運算數(shù)據(jù)處理和傳送通訊自診斷等功能；在硬件方面除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程 I/O 模塊，各種特殊功能模塊，并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加， 還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使 PLC 的 應(yīng)用范圍得以擴大。大多數(shù) PLC 都有拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。 3． 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。 PLC 的特點 1． 可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是 電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。當 PLC 控制系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)問題時，可使用仿真軟件模擬現(xiàn)場的情況，仔細分析，找出原因。使用 PLC 仿真軟件后，用戶程序的設(shè)計與調(diào)試在購買 PLC 之前就可完成。目前大多品牌的 PLC 內(nèi)部均配有實時時鐘，通過編程控制可對信號燈實施全天候無人化管理。 為了避免綠燈的浪費，人們提出了感應(yīng)控制的思想即：某相位在綠時期間，只要檢測到車輛到達就給出一個單位綠延時，否則轉(zhuǎn)到下一個相位。 1963 年，加拿大多倫多市建立了一套由 IBM650 型計算機控制的交通信號協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，這標志著交通信號控制技術(shù)進入了一個新的發(fā)展時期。然而， 隨著機動車輛的迅速增加，城市道路通行能力與使用者 需求之間的矛盾日益突出，城市交通問題嚴重地困擾著世界各國的大中城市。 可編程控制器（ PLC）具有抗干擾能力強、可靠性高、體積小、編程簡單等特點，在自動控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。這些問題都是交通運輸系統(tǒng)規(guī)劃和交通管理及控制所要解決的難題。由于交通控制系統(tǒng)具有較強的非線性、模糊性和不確定性，而且具有多信息來源、多傳感器的特點，對交通控制方法的研究也就自然成為該領(lǐng)域的熱點。最早的感應(yīng)控制系 統(tǒng)是在 1928 年由美國完成的。用 PLC 控制城市交通信號燈，不僅可以完全滿足現(xiàn)實需要，而且投資少，周期短，人機對話界面良好，控制方案更簡單，適合于各種情況。 2． 為 PLC 程序調(diào)試提供強有力的手段和工具， 其調(diào)試功能遠勝于編程器和編程 軟件 。一般來講，學習 PLC 要有硬件配置，要上機操作。 2． 配套齊全，功能完善，適用性強 ， 易學易用 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。 4． 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功 耗僅數(shù)瓦 。其 中 A/D 模塊能將現(xiàn)場的溫度、壓力、流量、速度等這些模擬量經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字量，再經(jīng) PLC 中的微處理器進行處理（微處理器處理的數(shù)字量）去進行控制或者經(jīng) D/A 模塊轉(zhuǎn)換后，變成模擬量去控制被控對象，這樣就可以實現(xiàn) PLC 對模擬量的控制。 二、 PLC 的發(fā)展趨勢 （ 1）向高速度 、 大容量和超大型 、 超小型兩個方向發(fā)展 為了提高 PLC 的處理能力，要求 PLC 具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲容量 。前二項共 20%故障屬于 PLC 的內(nèi)部故障，它可通過 PLC 本身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、處理；而其余 80%的故障屬于 PLC 的外部故障。在 每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的 采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。它與電器控制線路圖相似，繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運算方式和輸入輸出形式，具 有形象、直觀、實用的特點。以一個繼電器線圈為一個控制邏輯行（即為一階梯層）。支路或符號的最大串聯(lián)，并聯(lián)數(shù)都是有一定限制的，具體 PLC產(chǎn)品有不同規(guī)定。梯形圖中輸入繼電器的觸點閉合表示信號輸入。 3． 南北紅燈亮維持 25S。 交通燈流程圖如圖 31 所示 南 北 向 紅 燈 亮 東 西 向 綠 燈 亮 2 0 S南 北 向 紅 燈 亮 東 西 向 綠 閃 3 S南 北 向 紅 燈 亮 東 西 向 黃 燈 亮 2 S南 北 向 綠 燈 亮 東 西 向 紅 燈 亮 2 5 S南 北 向 綠 閃 東 西 向 紅 燈 亮 3 S南 北 向 黃 燈 亮 東 西 向 紅 燈 亮 2 S 圖 31 交通燈流程圖 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 12 I/O 地址分配 表 31 PLC 控制交通燈的 I/O 地址分配表 輸入部分 輸出部分 輸入器件 PLC 輸入 地址編號 輸出器件 PLC 輸出地址編號 停止按鈕 SB0 東西紅燈 運 行啟動按鈕 SB1 東西黃燈 東西綠燈 南北紅燈 南北黃燈 南北綠燈 根據(jù)上述項目分析可知在該系統(tǒng)中輸入設(shè)備僅有程序運行啟動開關(guān)，而輸出設(shè)備則有東西紅燈、東西黃燈、東西綠燈及南北紅燈、南北黃燈、南北綠燈共 6 路被控對象。 整個梯形圖程序用了 6 個定時器指令 TIM001~TIM006， TIM001 的 計時周期為 23S，用于控制東西方向的綠燈點亮和閃爍的總時間； TIM002 的計時周期為 2S，用于控制東西方向的黃燈點亮時間； TIM003 的計時周期為 28S，用于控制南北方向的綠燈的點亮和閃爍總 時間； TIM004 的計時周期為 2S，用于控制南北方向黃燈的點亮時間。在 PC 技術(shù) 向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位 [7]。觸摸 屏作為一種新型的人機界面，從一出現(xiàn)就受到關(guān)注，它的簡單易用，強大的功能及優(yōu)異的穩(wěn)定性使它五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 18 非常適合用于工業(yè)環(huán)境，甚至可以用于日常生活之中，應(yīng)用非常廣泛，比如 ： 大壩水位的監(jiān)控、工業(yè)現(xiàn)場溫度的控制、自動化停車設(shè)備、電梯升降控制、生產(chǎn)線監(jiān)控等。生成的圖形目標應(yīng)用系統(tǒng)可在圖形運行環(huán)境中運行 。若要對應(yīng)用系統(tǒng)進行修改，也十分方便，這就是組態(tài)軟件的方便性。只要按照配置向?qū)У奶崾具M行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置 ， 選擇 I/O 設(shè)備的生產(chǎn)廠家 (如 歐姆龍 公司 )、設(shè)備名稱 (PLC)、通訊方式 (串行接口 )，指定設(shè)備的邏輯名稱和通訊地址 (COM1)， 則組態(tài)王自動完成驅(qū)動程序的啟動和通信 ， 不再需要人工進行。 如圖 44 所示。串行通訊方式使用 “ 組態(tài)王計算機 ” 的串口 ， I/O 設(shè)備通過 RS232串行通訊電纜連接到 “ 組態(tài)王計算機 ” 的串口。在配置過程中，用戶需選擇 I/O 設(shè)備的生產(chǎn)廠家、設(shè)備型號、連接方式，為設(shè)備指定一個邏輯設(shè)備名，設(shè)定設(shè)備地址 。 結(jié)果表明，系統(tǒng)運行正常，動畫效果 良好 。五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 28 參考文獻 1 葛付存 ， 王國貴 ． PLC 技術(shù)及其在公路交通系統(tǒng)中的應(yīng)用 ． 農(nóng)業(yè)與技術(shù) ． 2020 年 05 期 ：204205 2 俞國亮． PLC 原理與應(yīng)用． 清華大學出版社 ， 2020： 13 3 胡宇 ． PLC 使用中應(yīng)注意的問題 ． 陜西水利水電技術(shù) ． 2020 年 02 期 ： 3739 4 徐德，孫同景，陳桂友．可編 程序控制器（ PLC）應(yīng)用技術(shù)． 山東科 技術(shù)出版社 ， 2020：24 5 遲之鑫．可編程序控制器應(yīng)用基礎(chǔ)． 人民郵電出版社 ， 2020： 2125 6 OMRON． CQMI 編程手冊 ． 上海歐姆龍公司， 1997 7 嚴盈富， 羅海平，吳海勤 ． 監(jiān)控組態(tài)軟件與 PLC 入門 ． 人民郵電出版社 ， 2020： 2328 8 馬波 ． 自動化組態(tài)軟件的發(fā)展 ． 自動化博覽 ． 2020 年 03 期 ： 8485 9 汪志鋒．工控組態(tài)軟件．北京．電子工業(yè)出版社 ， 2020： 3034 10 Dougall David J. Applications and benefits of realtime I/O simulation for PLC and PC control systems. ISA : 4150五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 29 致謝 本篇論文無論是從題目的選擇、提綱的編寫，還是論文的成稿，指導老師一直以她專業(yè)的知識悉心指導著我。并且通過對交通燈的控制研究驗證了系統(tǒng)的功能，達到了預(yù)期的效果，證明了整個系統(tǒng)設(shè)計的可行性和正確性。” 命令語言。 圖 47 COM 口設(shè)置 歐姆龍 CQM1 型 PLC 編程口的通訊 COM 口參數(shù)設(shè)置 如圖 48 所示。顯示出組態(tài)軟件運行系統(tǒng)畫面 ， 即可看到 交通燈 倒計時 和車輛 在動態(tài)變化。在組態(tài)軟件中建立一個“ 交通燈控制 系統(tǒng) ”工程 ， 在導航器的實時數(shù)據(jù)庫中根據(jù) 交通燈 控制系統(tǒng)輸入輸出信號的數(shù)量建立相應(yīng)的變量 ， 并為每個變量定義一個名稱 ， 確定變量的類型 ， 如圖 43 所示。畫面的內(nèi)容是顯示仿真對象即 交通燈 控制的圖形結(jié)構(gòu)及控制過程 ， 圖形的變化或運動反映了 PLC 程序的運行結(jié)果 ， 所以設(shè)計的圖形畫面要生動逼真 ， 盡量符合實際 ， 畫面可以由“組態(tài)王”提供的類型豐富的圖形對象組成 ， 也可以自行創(chuàng)建新的圖形 [9]。組態(tài)軟件包的主要目的是使使用者在生成適合自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)時不需要修改軟件程序的源代碼，因此在設(shè)計組態(tài)軟件時應(yīng)充分了解自動化工程設(shè)計人員的基本需求，并加以總結(jié)提煉，重點集中解決公共性問題，下面是組態(tài)軟件主要解決的問題。對于那些專門面向PLC 應(yīng)用的觸摸屏，必須有用來配置他們元件的綜合設(shè)計軟件，稱為組態(tài)軟件。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫 HMI 應(yīng)用，開發(fā)時間長、效率低、可靠性差 ； 或者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進行數(shù)據(jù)交互、升級和增加功能都受到嚴重的限制。 五邑大學本科畢業(yè)設(shè)計 17 第 4 章 基于組態(tài)技術(shù)的 PLC 實現(xiàn)交通燈控制系統(tǒng) 組態(tài)軟件系統(tǒng)概述 （ 1） 組態(tài)軟件產(chǎn)生的背景 “組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng) (Distributed Control System，簡稱 DCS)的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟知的。 A C 2 2 0 V0 . 0 00 . 0 1C O MS B 0S B 1D C 2 4 V1 0 0 . 0 11 0 0 . 0 21 0 0 . 0 31 0 0 . 0 41 0 0 . 0 51 0 0 . 0 6C O MC O MC O MPLCR E DR E DY E L L O WG R E E NY E L L O WG R E E N東 西 方 向 紅 、黃 、 綠 燈南 北 方 向 紅 、黃 、 綠 燈F U 圖 32 交通燈控制系統(tǒng)的 PLC 硬件接線圖 編制梯形圖程序 根據(jù)系統(tǒng)控制要求及