【正文】 ......................................................8 PLC 的用途和特點(diǎn) …… .........................................................................9. PLC 的用途 ..................................................................................... PLC 的特點(diǎn) …… ............................................................................. PLC 的基本結(jié)構(gòu) ……...……………………………………………… … 11 PLC 的工作原理 ……...…………………………...………………… … 15. PLC 的基本性能指標(biāo) …………………………………………………… 16 PLC 的 指令介紹 ……...………………………………………………… .24 第三章 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) …………………………………………… 28 5 第一章 緒 論 交通信號(hào)燈的發(fā)展及研究意義 當(dāng)今，紅綠燈安裝在各個(gè)道口上，已經(jīng)成為疏導(dǎo)交通車輛最常見和最有效的手段，這一技術(shù)已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的發(fā)展歷史了。社會(huì)主義建設(shè)以來，有許許多多的設(shè)計(jì)工作者投身于十字路口交通建設(shè)的研究之中，創(chuàng)造和設(shè)計(jì)出了很多新型的方案，把我國交通建設(shè)推向了更高的發(fā)展階段。當(dāng)前，十字路口都采用了信號(hào)燈來控制車輛和人的通行，不僅便于維護(hù)管理，而且有較強(qiáng)的自動(dòng)化。 1858 年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測(cè)器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。然而，隨著交通量的快速增長(zhǎng)和缺乏對(duì)高澎路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。目前大多品牌的 PLC 內(nèi)部均配有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，通過編程控制可對(duì)信號(hào)燈實(shí)施全天候無人化管理。 PLC 的產(chǎn)生 早期工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的電器自動(dòng)控制系統(tǒng)是繼電器 接觸器控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱繼電器控制系統(tǒng)，隨著 20世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，工業(yè)產(chǎn)品更 新?lián)Q代的周期日趨縮短，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)難以滿足現(xiàn)代社會(huì)小批量、多品種、低成本、高質(zhì)量生產(chǎn)方式的生產(chǎn)控制要求， 為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在 1969 年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即： (1)編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序； (2)維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)； (3)可 靠 性高于繼電器控制裝置； (4)體積小于繼電器控制裝置； (5)數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)； (6)成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)； (7)輸入可以是交流 115V； (8)輸出為交流 115V， 2A 以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等； (9)在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更； 用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到 4KB。每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣龋_保運(yùn)動(dòng)平滑。通過窗口軟件，用戶可以獨(dú)自編程，由 PLC送至 CNC 設(shè)備使用。 而 PLC 采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來完成，大部分繼電器和復(fù)雜的連線被軟件程序所取代，故壽命長(zhǎng)，可靠性大大提高。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。固 定式 PLC 包括CPU板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。 1 PLC 常用的存儲(chǔ)器類型 （ 1） RAM (Random Assess Memory)，這是一種讀 /寫存儲(chǔ)器 (隨機(jī)存儲(chǔ)器 ) ，其存取速度最快，由鋰電池支持。 2) 數(shù)據(jù)寄存器 14 與模擬量 I/O 一樣，每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)字 (16bits) ，另外 PLC 還提供數(shù)量不的特殊數(shù)據(jù)寄存器，具有不同的功能。 常用的 I/O 分類如下： 1 開關(guān)量：按電壓水平 分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出 網(wǎng)絡(luò)就是控制器 的觀點(diǎn)說法。 4. 入輸出設(shè)備：用于接收信號(hào)或輸出信號(hào)，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。 從元件映象寄存器“讀入”對(duì)應(yīng)元件 （軟繼電器）當(dāng)前狀態(tài)。不同的 PLC。從討論 PLC 的工作原理知，從對(duì) PLC 加入輸入信號(hào)，到 PLC 產(chǎn)生輸出，最理想的情況也要延遲一個(gè) PLC 運(yùn)行程序的周期。不同的 PLC 措施也不完全相同，提高響應(yīng)速度的效果也不同。 （二） 控制規(guī)模 控制規(guī)模代表 PLC 控制能力，看其能對(duì)多少輸入、輸出點(diǎn)及對(duì)多少路模擬進(jìn)行控制。這個(gè)區(qū)大，相應(yīng)地內(nèi)部器件（解釋見后）也要增多，這些都要求有更大的系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)。在此，不妨把 PLC 的模塊組成當(dāng)作所有 PLC 的結(jié)構(gòu)性能。 PLC 的主要性能，如速度、規(guī)模都由它的性能來體現(xiàn)。 19 箱體式的 PLC 還有 I/O 擴(kuò)展箱體，它不含 CPU，僅有電源及 I/O單元的功能。 掌握 PLC 性能，一定要了解它的模塊，并通過了解模塊的性能，去弄清楚 PLC的性能。編程器除了用于編 程，還可對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定，以確定 PLC 控制方式，或工作方式。各種 PLC 大體都有這方面的配套設(shè)施。用戶內(nèi)存主要用以存儲(chǔ)用戶程序，個(gè)別的還將其中的一部分劃為系統(tǒng)所用。不同的內(nèi)部器件占據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存的不同區(qū)域。它與 I/O 繼電器區(qū)相聯(lián)系著，有時(shí)與后者相聯(lián)系進(jìn)行處理。定時(shí)器有多少，設(shè)定范圍有多大，設(shè)定值的分辨率又是多少，這些都代表定時(shí)器件的性能。如日本 OMRON 公司的 CQM1 機(jī)，其 DM 區(qū)就有 6k 字。 PLC 的指令繁多，但主要的有這么幾種類型： 基本邏輯指令，用于處理邏輯關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)邏輯控制。 狀態(tài)監(jiān)控指令，用以監(jiān)視及記錄 PLC 及其控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對(duì)提高 PLC 控制系統(tǒng)的工作可靠性大有幫助。它類似計(jì)算機(jī)的匯編語言， PLC的指令系統(tǒng)就是用這種語言表達(dá)的。流程圖語言與符號(hào)語言也有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，只是它對(duì)應(yīng)的符號(hào)語言與梯形圖的對(duì)應(yīng)不一樣。可以在 DOS，也可在 WINDOWS 平臺(tái)上運(yùn)行。 支持軟件不僅編制 PLC 程序需要，監(jiān)控 PLC 運(yùn)行，特別是監(jiān)視 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況也需要。這在介紹 PLC 的特點(diǎn)時(shí)已作了敘述。經(jīng)濟(jì)是基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)上不合算，不能帶來經(jīng)濟(jì)效益，使用 PLC 也就沒有基礎(chǔ)。 X000 Y000 地址 指令 數(shù)據(jù) 0000 LD X000 25 0001 OUT Y000 2 觸點(diǎn)串連指令（ AND/ANDI）、并聯(lián)指令（ OR/ORI） 符號(hào)（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件 AND（與） 常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接 X， Y， M， T， C,S ANDI（與非） 常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接 X， Y， M， T， C,S OR（或） 常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接 X， Y， M， T， C， S ORI（ 或非） 常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接 X， Y， M， T， C， S AND、 ANDI 指令用于一個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)，但串聯(lián)觸點(diǎn)的 數(shù)量不限，這兩個(gè)指令可連續(xù)使用。另外。交通信號(hào)燈用于道路平面交叉路口，通過對(duì)車輛、行人發(fā)出行進(jìn)或停止的指令，使各同時(shí)到達(dá)的人、車交通流盡可能減少相互干擾，從而提高路口的通行能力，保障路口暢通和安全。 (3)交通信號(hào)燈的 啟動(dòng)和 停用觸摸屏， 觸摸屏發(fā)出指令與 PLC 結(jié)合控制交通信號(hào)燈， 便于維護(hù)與管理 。首先，東西方向 綠燈亮 20秒后閃亮 3 秒（周期為 1 秒） 熄滅 ，然后東西黃燈兩起 2 秒，在這 25 秒內(nèi) 南北紅 燈也保持亮， 而東西紅燈熄滅狀態(tài)， 同時(shí)七段碼顯示 器顯示 從 24 倒計(jì)數(shù)到 0，在此期間，東西方向的車輛通行，南北車輛等待通行； 當(dāng)東西黃燈熄滅后，南北綠燈亮 25 秒后閃亮 3 秒 (周期為 1 秒 )后熄滅，然后南北黃燈亮 2 秒后熄滅，在這 30 秒內(nèi)東西紅燈保持亮，而南北紅燈熄滅狀態(tài)，同時(shí)七段碼顯示器顯示從29 倒計(jì)數(shù)到 0， 在此期間，南北車輛通行，而東西車輛等待通行。 十字路口交通信號(hào)燈具體的控制要求 (1) 交通信號(hào)燈分布于東南西北，每個(gè)路口均有三個(gè)。 其他的一些指令，如置位復(fù)位、脈沖輸出、清除、移位、主控觸點(diǎn)、空操作、跳轉(zhuǎn)指令等，同學(xué)們可以參考一些課外書，在這里我們不詳細(xì)介紹了。 X001 X002 Y001 地址 指令 數(shù)據(jù) 0002 LD X001 X003 0003 ANDI X002 0004 OR X003 0005 OUT Y001 3 電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（ ORB、 ANB） 符號(hào)（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件 ORB（塊或） 電路塊并聯(lián)連接 無 ANB（塊與） 電路塊串聯(lián)連接 無 含有兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路稱為“串聯(lián)連接塊”，串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時(shí)，支路的起點(diǎn)以 LD 或 LDNOT 指令開始，而支路的終點(diǎn)要用 ORB 指令。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最簡(jiǎn)單的就是看價(jià)格。 A=MTBF/(MTBF+MTTR) 式中 A有效率 MTBF平均故障間隔時(shí)間 MTTR平均修復(fù)時(shí)間 當(dāng)然， A 值越大越好，它可使 PLC 系統(tǒng)得到充分的利用，是為什么 要使用 PLC的重要指標(biāo)。 此外，也有專用于監(jiān)控 PLC 工作的軟件，它多與 PLC 的監(jiān)視 終端連用。從根本上講，只要能實(shí)現(xiàn)這個(gè)轉(zhuǎn)換的，什么高級(jí)語言都可以。日本 OMRON 公司開發(fā)的 F系列機(jī)就是使用這種語言。所以，多數(shù) PLC 都配備有這種語言。以上只是指出幾個(gè)例子，說明要從哪幾個(gè)方面了解 PLC 指令，從中也可大致看出指令的多少及功能將怎樣影響 PLC