【正文】 3S 2S 30S 20S 3S 2S ON OFF 圖 33 十字路口交通燈 時(shí)序圖 25S 南北紅 13 機(jī)為 CPU224（ 14 輸入 /10 繼電器輸出）。 定時(shí)實(shí)際時(shí)間 =設(shè)定值精度 1ms: T32,T96 10ms: T33~T36, T97~T100 100ms: T37~T63, T101~T255 表 32 交通信號(hào)燈 PLC 的輸入 /輸出點(diǎn)分配表 輸入信號(hào) 定時(shí)元件 輸出信號(hào) 名稱 代號(hào) 輸入點(diǎn)編號(hào) T33:南北紅燈工作 25S 名稱 代號(hào) 輸出點(diǎn)編號(hào) 工作按鈕 SB1 T97: 東西 紅燈工作 30S 報(bào)警燈 L0 14 T98:東西綠燈工作 20S 南北紅燈 L1 T99:東西綠燈閃爍 3S 東西綠燈 L2 T100:東西黃燈工作 2S 東西黃燈 L3 T34:南北綠燈工作 25S 東西紅燈 L4 T35:南北綠燈閃爍 3S 南 北綠燈 L5 T36:南北黃燈工作 2S 南北黃燈 L6 PLC 的 接線形式 如圖 35所示 圖 35 PLC 控制接線圖 端口 為接入系統(tǒng)開關(guān)的傳送信號(hào)，端口 接起報(bào)警作用的信號(hào)燈，端口 接南北紅燈，端口 接 東西綠燈 ，端口 接 東西黃燈 ，端口 接 東西黃燈 ，端口 接 南北綠燈 ，端口 接 南北黃燈 。 狀態(tài) 5：東西 紅燈 （ 10） 繼續(xù)亮 ， 南北 綠燈（ 9） 閃 。而且，南北、東西綠燈同時(shí)亮，報(bào)警。 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 方案分析 按照交通燈系統(tǒng)控制要求下， 結(jié)合 西門子 S7200 系列 可編程控制器的特性 （見附錄） ，選擇適合的型號(hào)。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持 2S。在此期間， CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。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)行上述三個(gè)階段。 其結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。 （ 4）數(shù)據(jù)處理 在機(jī)械加工中， PLC 作為主要的控制和管理系統(tǒng)用于 CNC 和 NC 系統(tǒng)中，可以完成大量的數(shù)據(jù)處理工作。它用來取代傳統(tǒng)的 繼電器順序控制。許多部門和單位相繼引進(jìn)可編程序控制器并自己設(shè)計(jì)組成控制系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍也 擴(kuò)大到建材、輕工、煤炭、水處理、食品、制藥、造紙、橡膠和精細(xì)化工等工業(yè)領(lǐng)域。 ②性能的提高。在本階段，為了 適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工廠自動(dòng)化的需要， PLC 的各種功能不斷進(jìn)步。各 PLC 生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的價(jià)格 .品種開始系列化，并且形成了固定I/O 點(diǎn)型、基本單元加擴(kuò)展塊型、模塊化結(jié)構(gòu)型這三種延續(xù)至今的基本結(jié)構(gòu)模型。 20 世紀(jì) 80 年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展， 16位和 32 位微處理器應(yīng)用 于 PLC 中，使 PLC 得到迅速發(fā)展。 PLC 的發(fā)展 歷程 在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。 第三章，結(jié)合交通燈控制系統(tǒng)的要求，進(jìn)行硬件、程序設(shè)計(jì)，從主要部件的選擇、流程的分析、程序思路的產(chǎn)生來完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)。 可編程控制器交通燈 控制 系統(tǒng)的特點(diǎn) ： ① 脫機(jī)手動(dòng)工作； ②聯(lián)機(jī)自動(dòng) 就地工作； ③ 上機(jī)控制的 單周期運(yùn)行 方式； ④ 由上位機(jī)通過串口向下位機(jī)送入設(shè)定配方參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制； ⑤ 自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)停機(jī)控制方式 。即使是經(jīng)過長期運(yùn)行、較適用的方案，仍然會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊(duì)等候通過。左右 轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈亮表示 “停止 ”，綠燈亮表示 “通行 ”。 本文 選擇 西門子可編程控制器 S7200 為 核心部件 ，著重進(jìn)行硬件接口設(shè)計(jì)，利用梯形圖和語句表進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了十字路口交通燈控制系統(tǒng)的自動(dòng)化。 西門子 可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴(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 更 是 符合交通燈 控制 系統(tǒng)的 要求與特點(diǎn)，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市 5 號(hào)大街的一座高塔上。綠燈是通行信號(hào)，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。然而，實(shí)際上車輛流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。 可編程控制器交通燈 控制 系統(tǒng) 集 成 自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置靈活、組態(tài)方便。 第二章，敘述了 可編程程序控制器 的產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用的歷程，通過論述 可編程程序控制器 的各種優(yōu)點(diǎn)、 卓越性能、 結(jié)構(gòu)、原理，有一個(gè)感性的 總體 認(rèn)識(shí)。隨著全球一體化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，努力發(fā)展可編程序控制器在我國的大規(guī)模應(yīng)用，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可編程序控制器技術(shù)，應(yīng)該是廣大技術(shù)人員努力的方向。隨著 微電子 技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 20 世紀(jì) 70 年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到 PLC 中，使 PLC 不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。在這一階段， PLC 的生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，價(jià)格不斷下降， PLC 被迅速普及。 2020 年至今： PLC 的高性能與網(wǎng)絡(luò)化階段。現(xiàn)代 PLC 無論從內(nèi)部元件組成還是硬件、軟件結(jié)構(gòu)都已經(jīng)與早期的 PLC 有了很大的不同， PLC 體積被大幅度縮小。 ② 可編程序控制器的引進(jìn)應(yīng)用和消化移植階段（ 80 年代初期到 90 年代初期） 80 年代初期開始，隨著我國改革開放的不斷深入，在成套設(shè)備引進(jìn)的同時(shí)，國外原裝的可編程序控制器開始涌入國內(nèi)市場。 PLC 的應(yīng)用范圍通?？煞殖梢韵?5種類型： （ 1）順序控制 這是 PLC 應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，也是最適合 PLC 使用的領(lǐng)域。當(dāng)過程控 制中某個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí)， PID 控制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出，把 6 變量保持在設(shè)定植上。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。 3 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC 就進(jìn)入輸出 刷新階段。到 20S 時(shí)，東西綠燈閃爍，閃爍 3S 后熄滅。 5 周而復(fù)始。 另外，當(dāng)斷開系統(tǒng)，所有信號(hào)燈熄滅；需要按鈕 SB1 動(dòng)作斷開系統(tǒng) ， 停此 輸入信號(hào)入可編程 控制器，而最快的方法，是使可編程控制器 不動(dòng)作，那么肯定無信號(hào)輸出。 狀態(tài) 4：東西 紅燈 （ 10） 亮 ， 南北 綠燈（ 9）亮。 定時(shí)器 T=PT S。 其外形圖 34 如下： 圖 34 CPU224 外形圖 輸入電路采用了雙向光電耦合器， 24V DC 極性可任意選擇， 1M、 2M 為輸入端子的公共端。 通過如下的十字路口交通燈狀態(tài)分析表、 主流程圖、 十字路口交通燈 時(shí)序圖 一一展開，將 十字路口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路逐漸脈絡(luò)清晰。 南北 方向道 路亮 紅 燈 狀態(tài)過程中 ， 南北紅燈亮 25S,需計(jì)時(shí)器 設(shè)定 延時(shí) 25 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮； 同時(shí)， 東西 方向道 路 也一起 亮 綠 燈 20S,需計(jì)時(shí)器 設(shè)定 延時(shí) 20 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西綠燈閃爍 ； 東西綠燈閃爍 3S，需 振蕩器 或脈沖 源 （秒 /次）動(dòng)作使東西綠燈閃爍，還要需計(jì)時(shí)器 設(shè)定 延時(shí) 3 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮 ； 東西黃燈亮 2S,需計(jì)時(shí)器 設(shè)定 延時(shí) 2 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài) 東西紅 燈亮 。 4 東西紅燈亮維持 30S。當(dāng)起動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。 7 圖 21 PLC 的結(jié)構(gòu)圖 PLC 的 工作 原理 PLC 的 CPU 則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn) (包括其常開或常閉觸點(diǎn) )不會(huì)立即動(dòng)作，必須等