【正文】 總點(diǎn)數(shù)步能超過 256 點(diǎn)。在 PLC 內(nèi)部，與 PLC 輸入端子相連的輸入繼電器是一種光電隔離的電子繼電器，有無數(shù)電子常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，可在 PLC 內(nèi)隨意使用。其中 F 系列已停產(chǎn)，取而代之的是 FX2 系列機(jī)型，屬于該性能疊裝式機(jī)型，是三菱公司的典型產(chǎn)品。其種類越多、數(shù)量越大，存儲(chǔ)各種信息的能力和控制能力就越強(qiáng)。 I/O 點(diǎn)數(shù)越多，外部可接的輸入器件和輸出器件就越多，控制規(guī)模就越大。一個(gè)字含 16 位，或者說一個(gè)通道含 16 個(gè)繼電器。 5. 外設(shè)端口服務(wù)階段 這個(gè)階段里， CPU 完成與外設(shè)端口連接的外圍設(shè)備的通信處理。 3. 掃描周期計(jì)算處理階段 若預(yù)先設(shè)定掃描周期為固定值則進(jìn)入等待狀態(tài)，直至達(dá)到該設(shè)定值時(shí)掃描再往下進(jìn)蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 行。用戶程序的語句條數(shù)多少不同，所用的掃描時(shí)間必然不同。各階段完成的任務(wù)如下： 1. 公共處理階段 在每一次掃描開始之前， CPU 都要進(jìn)行復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器、硬件檢查、用戶內(nèi)存檢查等操作。 （ 3） 功能塊圖 。 I/O 擴(kuò)展端口 當(dāng)主機(jī)上的 I/O點(diǎn)數(shù)或類型不能滿足用戶需要時(shí)，主機(jī)可以通過 I/O擴(kuò)展端口連接 I/O擴(kuò)展單元來增加 I/O 點(diǎn)。 繼電器輸出型 PLC 的負(fù)載電源可以根據(jù)需要選用直流或交流。 圖 繼電器輸出電路 繼電器輸出單元的電路如圖 所示。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 晶閘管輸出電路 圖中， T 為光控雙向晶閘管（兩個(gè)晶閘管反向并聯(lián)）， LED 為輸出點(diǎn)狀態(tài)指示， R C構(gòu)成阻容吸收保護(hù)電路， FU 為熔斷器。 工作原理為：當(dāng)對(duì)應(yīng)于晶體管 T2 的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)為 1 時(shí)，通過內(nèi)部電路使光電耦合器 T1 導(dǎo)通，從而使晶體管 T2 飽和導(dǎo)通，因此負(fù)載得電。所以這個(gè)電路可以接收外部的交流輸入電壓，其工作原理與直流輸入電路基本相同。 有的 PLC 內(nèi)部提供 24V 的直流電源，這時(shí)直流輸入單元無需外接電源，用戶只需將開關(guān)接在輸入端子和公共端子之間即可，這就是所謂無源式直流輸入單元。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 直流輸入電路 圖中， T 為一光電耦合器，發(fā)光二極管與光電三極管封裝在一個(gè)管殼中。在 PLC 斷電時(shí)能保持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器區(qū)稱數(shù)據(jù)保持區(qū)。目前較先進(jìn)的 PLC（如 CPM1A 等）采用可隨時(shí)讀寫的快閃存儲(chǔ)器作為用戶程序存儲(chǔ)器。 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ) 器可以分為以下 3 種 1. 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 2. 檢查、校驗(yàn)用戶程序。整體式 PLC蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 的基本組成如圖 所示。此后，在不斷引進(jìn)國(guó)外 PLC 生產(chǎn)線的同時(shí)，積極開發(fā)國(guó)產(chǎn) PLC。 現(xiàn)在， PLC 不僅能進(jìn)行邏輯控制，在模擬量的閉環(huán)控制、數(shù)字量的智能控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)及集散控制等方面都得到廣泛的應(yīng)用。 首先提出 PLC 概念的是美國(guó)做大的汽車制造廠家通用汽車公司（ GM）。但個(gè)人計(jì)算機(jī)（ Personal Computer）也常簡(jiǎn)稱 PC，為了避免混淆，可編程控制器仍被稱為 PLC。對(duì)交通的管控能力，也就從一個(gè)側(cè)面體現(xiàn)了這個(gè)國(guó)家對(duì)整個(gè)社會(huì)的管理控制能力，因此各國(guó)都很重視用各種高科技手段來強(qiáng)化對(duì)交通的管控能力。 許多大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況，再加上政府大力發(fā)展的道交、出租車，使得車輛越來越多，這不僅要求道路要越來越寬闊，而且要求有新的交通管理模式和交通規(guī)則的出臺(tái)。我們選用了 OMRON 公司推出的 CPM1A40CDRAV 型 PLC， 具有可靠性高、體積小、擴(kuò)展方便，使用靈活的特點(diǎn) 。 ............................ 28 十字路口交通燈 控制實(shí)際情況 ............................. 28 流程圖 ................................................ 29 可編程控制器選擇 ....................................... 30 十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖 ............................ 31 第五章 總結(jié) ............................................ 33 難點(diǎn)分析 .............................................. 33 結(jié)束語 ...................................................... 35 參考文獻(xiàn) .................................................... 36 致 謝 .................................................... 37 附錄 ........................................................ 38 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 摘 要 近年來隨著科技的飛速發(fā)展， PLC 的應(yīng)用正在不斷地走向深入 ，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。而城市道路多十 字路口、多交叉的特點(diǎn)，也決定了城市道路的交通狀況必然受這種路況的制約。 經(jīng)過整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程， 對(duì) PLC 的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器指令有了更深的了解，邏輯思維及運(yùn) 用能 力 得到了很大的提高?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一 個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 [4] 由于 PLC 優(yōu)越的性能，其問世后發(fā)展極為迅速。功能完備的 PLC 不僅能滿足控制的要求，還能滿足現(xiàn)代大生產(chǎn)管理的需要?？梢灶A(yù)見， PLC 技術(shù)的推廣應(yīng)用會(huì)使我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化水平產(chǎn)生一個(gè)革命性的飛躍。 CPU 與各擴(kuò)展模塊之間若通過電纜連接，距離一般不超過 10m。將接收到現(xiàn)場(chǎng)輸入的數(shù)據(jù)保存起來，在需要該數(shù)據(jù)的時(shí)候?qū)⑵湔{(diào)出、并送到需要該數(shù)據(jù)的地方。 2. 用戶程序存儲(chǔ)器。用來存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)的區(qū)域叫工作數(shù)據(jù)區(qū)。這些信號(hào)經(jīng)過輸入電路的濾波、光電隔離、電平轉(zhuǎn)換等處理，變成 CPU 能夠接收和處理的信號(hào)。 其工作原理是：當(dāng) S 閉合時(shí)光電耦合器導(dǎo)通， LED 點(diǎn)亮，表示 輸入開關(guān) S 處于接通狀態(tài)。圖中只畫出對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入點(diǎn)的輸入電路，各個(gè)輸入點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸入電路均相同。 2. 開關(guān)量輸出單元 按輸出電路所用開關(guān)器件的不同， PLC 的開關(guān)量輸出單元可分為晶體管輸出單元、晶閘管輸出單元和繼電器輸出單元。此時(shí) LED不亮，表示該輸出點(diǎn)的狀態(tài)為 0。表示該輸出點(diǎn)接通；當(dāng)對(duì)應(yīng)于 T 的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)為 0 時(shí) T 關(guān)斷，負(fù)載失電，指示燈 LED 滅。 圖中， LED 是輸出點(diǎn)狀態(tài)顯示器， J 為一小型直流繼電器。 PLC 輸出電路也有共點(diǎn)式、分組式、隔離式之別。 外設(shè)端口 每臺(tái) PLC 都有外設(shè)端口。 [3] PLC 的工作原理 —— 循環(huán)掃描工作方式 PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式，它可以看成是一種由系統(tǒng)軟件支持的掃描設(shè)備，不論用戶程序運(yùn)行與否，都周而復(fù)始地進(jìn)行循環(huán)掃描，并執(zhí)行系統(tǒng)程序規(guī)定的任務(wù)。如果屬于嚴(yán)重故障，則停止 PLC 的運(yùn)動(dòng)。對(duì)同一種控制功能若選用不同的指令進(jìn)行編程，掃描時(shí)間會(huì)有很大差異。其一，從輸入電路中讀取各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，并將此狀態(tài)寫入輸入映像寄存器中，也就是刷新輸入映像寄存器的內(nèi)容。位指二進(jìn)制數(shù)的一位，僅有 0 兩種取值。用戶程序存儲(chǔ)器容量決定了 PLC 可以容納用戶程序的長(zhǎng)短，一般以字為單位來計(jì)算。一般以掃描 1K 字蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 所用的時(shí)間來衡量掃描速度。 7. 智能單元的數(shù)量 PLC 不僅能完成開關(guān)量的邏輯控制，而且利用智能單元可完成模擬量控制、位置和速度控制以及通信聯(lián)網(wǎng)等功能。擴(kuò)展單元是用于 I/O 點(diǎn)數(shù)的裝置，內(nèi)部設(shè)有電源。輸出繼電器的外部輸出用觸點(diǎn)在 PLC 內(nèi)與該輸出端子相連，有無數(shù)的電子常開 觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，可在 PLC 內(nèi)隨意使用。 FX2N 系列 PLC 的輔助繼電器 (M)分為一般用 (M0M499)、停電保持用 (M500M3071)和特殊用途 (M8000M8255)輔助繼電器。 FX2N 系列 PLC 的狀態(tài)器 (S)分為一般用 (S0S499)、停電保持用 (S500S899)和報(bào)警器用 (S900S999)，其中 S0~19 一般用作返回原點(diǎn)的狀態(tài)。一般計(jì)數(shù)器和停電保持型計(jì)數(shù)器的分配可通過外圍設(shè)備的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行調(diào)整。并列的 OUT 指令能多次連續(xù)使用。由兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的回路稱為串聯(lián)回路塊，將串聯(lián)回路塊英烈連接時(shí)，分支開始用 LD 或 LDI 指令，分支結(jié)束用 ORB 指令。 表 37 INV 指令 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 助記符，名稱 功能 回路表示和可用軟元件 程序步 INV取反 運(yùn)算結(jié)果反轉(zhuǎn) 1 MC、 MCR 指令 MC 為主控指令，用于公共串聯(lián)觸點(diǎn)的連接， MCR 為主控復(fù)位指令，既 MC 得復(fù)位指令。其助記符、名稱、功能、梯形圖表示、可用軟元件及所占程序不經(jīng)數(shù)如表 311 所示。 (3) 狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程中，在一個(gè)掃描周期內(nèi)兩種狀態(tài)同時(shí)接通，因此為了避免不能同時(shí)接通的一對(duì)輸出同時(shí)接通，除了在 PLC 外部設(shè)置互鎖外，在相應(yīng)的程序上也應(yīng)設(shè)施互鎖。用 a、 b、 p 分別表示左轉(zhuǎn)、直行、右 轉(zhuǎn)和人行道的交通信號(hào)燈。 圖 自動(dòng)循環(huán)控制方式流程圖 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 可編程控制器選擇 本文采用時(shí)序圖設(shè)計(jì)法，其編程思路如下： 分析 PLC 的輸入和輸出信號(hào)，以作為選擇 PLC 機(jī)型的依據(jù)之一。 圖 十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 十字路口交通燈模擬控制 時(shí)序圖 為了弄清各燈之間亮、滅的時(shí)間關(guān)系，根據(jù)控制要求，可以先畫出各方向各車道的三色燈的工作時(shí)序圖。 電感式車輛探測(cè)傳感器及交通燈布置示意圖見圖 。 由上可見，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，且成本不高，特別適合于交通繁忙，無立交的十字路口 。 同時(shí)還 感謝我的家人，他們?cè)谖业拇髮W(xué)的學(xué)習(xí)階段不斷地鼓勵(lì)我，在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的階段一直給與我支持與關(guān)懷。如能在外部自由設(shè)定亮滅周期 , 取消多點(diǎn)共用同一輸出點(diǎn)可減少故障點(diǎn) , 那么 , 本控制方案也可用于實(shí)際控制。 圖 ，車輛探測(cè)器 1的信號(hào)輸入 PLC 內(nèi)高速計(jì)數(shù)器，用于探測(cè)車蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 輛通過信號(hào)，其距十 字路口的安裝距離可依據(jù)本系統(tǒng)最大計(jì)數(shù)車輛確定，一般可取 200—250m。 顯然，這樣的交通燈控制系統(tǒng)效率較低，無法依據(jù)道路與季節(jié)變化情況改變控制方式，容易造成交通擁擠，也浪費(fèi)人力、物力 。在圖 中，南北方向的三色燈共 14 盞，同車道同顏色的燈在同一時(shí)間亮、滅，所以可將同車道同顏色的燈兩兩并聯(lián)，用一個(gè)輸出信號(hào)控制。 (1）按鈕 1—— 按下該按鈕以后，則南北向均為綠燈，東西向均為紅燈。 (7) STL 指令內(nèi)不禁止使用跳轉(zhuǎn)指令，但由于動(dòng)作復(fù)雜，建議不要使用。 允許雙重輸出：由于 STL 指令具有轉(zhuǎn)移源復(fù)位功能，因此 STL 指令允許雙重甚至多種輸出，而不會(huì)出現(xiàn)前后矛盾的輸出驅(qū)動(dòng)。將程序全部清除時(shí)，全部指令稱為 NOP。 MRD 指令時(shí)讀出最上端所存數(shù)據(jù)的專用指令，堆棧內(nèi)的數(shù)據(jù)不發(fā)生移動(dòng)。 OUT 指令后，通過觸點(diǎn)對(duì)其他線圈使用 OUT 指令實(shí)現(xiàn)縱接輸出時(shí)，如果順序不錯(cuò)，可以重復(fù)連續(xù)使用，否則必須使用后述 MPS 指令。 (8) 指針 FX2N 系列 PLC 的指針包括分支用指針 (P)和中斷用指針 (I)。 FX2N 系列 PLC 定時(shí)器設(shè)定值可采用程序存儲(chǔ)器內(nèi)的常數(shù) (K)直接指定，也可以用數(shù)據(jù)寄存器 (D)的內(nèi)容直接指定。其中存在驅(qū)動(dòng)是有效和 END 指令執(zhí)行后有效兩種。 FX2N 系列 PLC 的輸入、輸出繼電器地址分配如表 31所示。 三菱 FX2N 系列 可編程序控制器主