【正文】 [6] 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 結(jié)束語(yǔ) 本控制方案 是為實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)制訂的 , 經(jīng)過(guò)使用 , 反映良好。 、 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） 32 可編程控制器 I/O 端口分配 進(jìn)行 PLC 的 I/O 分配。 (2） 南北向和東西向人行道均設(shè)有綠燈和紅燈。在 STL 指令后，只能采用 SET 和 RET 指令作為狀態(tài)器 S 的置位或復(fù)位輸出。并使用 MPS 指令，又將中間結(jié)果送入第一段存儲(chǔ)，二將先前送入存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)依次移到堆棧的下一段。 (7) 數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器是存儲(chǔ)數(shù)值數(shù)據(jù)的軟元件，可以處理各種數(shù)值數(shù)據(jù)，利用它還可以驚醒各種控制。這類(lèi)特殊輔助繼電器常用作時(shí)基、狀態(tài)標(biāo)志或?qū)Ｓ每刂圃霈F(xiàn)在程序中。擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊無(wú) CPU，必須與基本單元一起使用。 4. 編程指令的種類(lèi)和條數(shù) 這也是衡量 PLC 能力強(qiáng)弱的主要 指標(biāo)。 4 位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成一個(gè)數(shù)字，這個(gè)數(shù)字可以是 0000~1001（十進(jìn)制 數(shù)），也可是 0000~1111（十六進(jìn)制數(shù)）。所以在實(shí)現(xiàn)同樣控制功能的情況下，應(yīng)選擇那些執(zhí)行時(shí)間短的指令來(lái)編寫(xiě)程序。每個(gè)掃描周期又分為幾個(gè)工作階段，每個(gè)工作階段完成不同的任務(wù)。 電源部分 PLC 中一般配有開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電。 （ 3）繼電器輸出單元 繼電器輸出單元的電路如圖 所示。虛線(xiàn)框內(nèi)是 PLC 內(nèi)部的輸出電路，框外右側(cè)為外部用戶(hù)接線(xiàn)。當(dāng) CPU 訪(fǎng)問(wèn)該路信號(hào)時(shí)，將該輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器狀態(tài)置 1；當(dāng) S 斷開(kāi)時(shí)光電耦合器不導(dǎo)通， LED 不亮，表示輸入開(kāi)關(guān) S 處于斷開(kāi)狀態(tài)。 在工作數(shù)據(jù)區(qū)中開(kāi)辟有元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表。當(dāng) PLC 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后， CPU 根據(jù)用戶(hù)程序存放的先后順序，逐條讀取，解釋和執(zhí)行程序，完成用戶(hù)程序中規(guī)定的各種操作，并將程序執(zhí)行的結(jié)果送至輸出端，以驅(qū)動(dòng) PLC 外部的負(fù)載。 整體式結(jié) 構(gòu)的 PLC 是將中央處理單元（ CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、電源、通信端口、 I/O 擴(kuò)展端口等組裝在一個(gè)箱體內(nèi)構(gòu)成主機(jī)。 70 年代中期，歐美及日本的一些生產(chǎn)廠(chǎng)家，其 PLC 產(chǎn)品中多以微處理器及大規(guī)模集成電路芯片為其核心部件，使 PLC 的功能進(jìn)一步擴(kuò)展，并且有了自診斷功能，可靠 性得到進(jìn)一步提高。早期的可編程控制器只能進(jìn)行計(jì)數(shù)、定時(shí)以及對(duì)開(kāi)關(guān)量的邏輯控制。 不同的城市有不同城市的問(wèn)題，但共性就是混合交通流問(wèn)題。所以，改善與提高現(xiàn)有的交通系統(tǒng)的工作效率，加強(qiáng)交通路口的信號(hào)燈控制和安全狀況的監(jiān)控是非常重要的。 由于交通路口的形狀和規(guī)模不一，所采用的信號(hào)燈的數(shù)量、控制要求不一，控制的復(fù)雜程度也就不一樣，為此、有關(guān)部門(mén)愈來(lái)愈多的注重在交通管理中引進(jìn)自動(dòng)化、智能化技術(shù)，比如“電子警察”、自 動(dòng) 適應(yīng)交通 信號(hào)燈以及耗資巨大的交通指揮控制系統(tǒng)等。傳統(tǒng)的繼電器控制對(duì)頻繁變動(dòng)的生產(chǎn)線(xiàn)很不適應(yīng)。 我國(guó)從 70 年代中期開(kāi)始研制 PLC。 中央處理單元（ CPU） CPU 是 PLC 的核心部件，它類(lèi)似人的大腦，能指揮 PLC 按照預(yù)先編好的系統(tǒng)程序完成各種任務(wù)。根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程或工藝的要求，用戶(hù)程序經(jīng)常需要改動(dòng)，所以用戶(hù)程序存儲(chǔ)器必須可讀寫(xiě)。 （ 1）直流輸入單元 直流輸入單元的電路如圖 所示，外接的直流電源極性可任意。這里光電耦合器中是兩個(gè)反向并聯(lián)的發(fā)光二極管，任意一個(gè)二極管發(fā)光都可以使光電三極管導(dǎo)通。虛線(xiàn)框內(nèi)是 PLC 內(nèi)部的輸出電路，框外右側(cè)為外部用戶(hù)接線(xiàn)。當(dāng)對(duì)應(yīng)于 J 的內(nèi)部繼電器狀態(tài)為 0 時(shí)， J 失電，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，負(fù)載失電。 PLC 的編程語(yǔ)言 —— 梯形圖編程語(yǔ)言 現(xiàn)代的 PLC 一般備有多種編程語(yǔ)言用戶(hù)選用 .不同廠(chǎng)家的 PLC 的編程語(yǔ)言有較大的區(qū)蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 別 ,用戶(hù)不得不學(xué)習(xí)多種編程語(yǔ)言和查找故障的方法 .吸收了最終用戶(hù)、廠(chǎng)家和學(xué)者的意見(jiàn) ,IEC(國(guó)際電工委員會(huì) )1994 年 5 月公布了 PLC 標(biāo)準(zhǔn) (IEC61131).該標(biāo)準(zhǔn)由以下 5 部分組成 :通用信息、設(shè)備與測(cè)試要求、 PLC 的編程語(yǔ)言、用戶(hù)指南和通信 .其中的三部分是 PLC的語(yǔ)言編程標(biāo)準(zhǔn) .IEC611313 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)廠(chǎng)家和用戶(hù)都是有好處的 ,用戶(hù)在使用新的控制系統(tǒng)時(shí) ,可以減少培訓(xùn)的時(shí)間 .對(duì)于廠(chǎng)家 ,使用標(biāo)準(zhǔn) 可以減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間 ,因此可以投入更多的精力去滿(mǎn)足用戶(hù)的特殊要求 .IEC611313 詳細(xì)地說(shuō)明了句法、語(yǔ)義和下述 5 種 PLC 編程語(yǔ)言的表達(dá)方式 : （ 1） 順序功能圖 。 CPU 從輸入映像寄存器和元件映像寄存器中讀取各繼電器當(dāng)前的狀態(tài)，根據(jù)用戶(hù)程序給出的邏輯關(guān)系進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再寫(xiě)入元件映像寄存器中。其二，將所有輸出繼電器的元件映像寄存器的狀態(tài)傳送到相應(yīng)的輸出鎖存電路中，再經(jīng)輸出電路的隔離和功率放大部分傳送到 PLC 的輸出端，驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行元件動(dòng)作。也有的 PLC 用存放用 戶(hù)程序的指令條數(shù)來(lái)表示容量。蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 第三章 三菱 FX2N 系列 PLC 三菱 FX2N 系列可編程序控制器的基本組成 三菱公司是日本生產(chǎn) PLC 的主要廠(chǎng)家之一。這些地址號(hào)使用八進(jìn)制蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 數(shù)，因此不存在 9 這用的數(shù)值。 (5) 定時(shí)器 定時(shí)器相當(dāng)于繼電器系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器，可在程序中用于延時(shí)控制。如果有兩個(gè)以上的觸點(diǎn)并聯(lián)連接，并將這種并聯(lián)回路 塊與其他回路串聯(lián)連接時(shí)，要采用后述的 ANB 指令。 表 310 STL、 RET 指令 助記符，名稱(chēng) 功能 回路表示和可用軟元件 程序步 SET置位 動(dòng)作保持 Y ,M :1 S , 特殊 M:2 T , C :2 D , V , Z :3 RET復(fù)位 清除動(dòng)作保持，當(dāng)前值及寄存器清零 NOP、 END 指令 NOP 為空操作指令。 (6) 在中斷程序與子程 序內(nèi)部能采用 STL 指令。由 PLC 的輸出信號(hào)控制各指示燈的亮、滅。 同時(shí)，考慮到 PLC的投資與系統(tǒng)的適應(yīng)性等問(wèn)題，本系統(tǒng)采用小型 PLC為主控制器 。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 附錄 交通燈程序梯形圖 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 42 。 通路口的智能控制 。在滿(mǎn)足控制要 求的前提下，應(yīng)盡量減少占用 PLC 的 I/O 點(diǎn)。 (4) 定時(shí)器線(xiàn)圈與輸出線(xiàn)圈一樣，也可以在不同狀態(tài)間對(duì)同一定時(shí)器軟元件編程，但是，響鈴狀態(tài)下對(duì)同一定時(shí)器編程時(shí)，則狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)定時(shí)器線(xiàn)圈不斷開(kāi)，當(dāng)前值不能復(fù)位，因此需要注意在相鄰狀態(tài)不要對(duì)同一定時(shí)器編程。 表 38 MC、 MCR 指令 助記符，名稱(chēng) 功能 回路表示和可用軟元件 程序步 MC 主控 公共串聯(lián)觸點(diǎn)的連接 3 MCR 主控復(fù)位 公共串聯(lián)觸點(diǎn)的清除 2 PLS、 PLF 指令 使用 PLS 指令時(shí)，僅在驅(qū)動(dòng)輸入為 ON 的一個(gè)掃描周期內(nèi)，軟元件 Y、 M 動(dòng)作，使用 PLF指令時(shí)，僅在驅(qū)動(dòng)輸入為 OFF 的一個(gè)掃描周期內(nèi)，軟元件 Y、 M 動(dòng)作。蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 對(duì)定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的線(xiàn)圈，使用 OUT 指令 后，必須設(shè)置常數(shù)，可通過(guò)常數(shù) K 直接指定或用數(shù)據(jù)寄存器編號(hào)間接指定。供信號(hào)報(bào)警器用的狀態(tài)器也屬于停電保持型，它還可以作為診斷外部故障用的輸出。 PLC 外部輸出用觸點(diǎn)，按照輸出用軟元件的響應(yīng)滯后時(shí)間動(dòng)作。智能單元種類(lèi)的多少和 功能的強(qiáng)弱是衡量 PLC 產(chǎn)品水平高低的一個(gè)重要指標(biāo)。每 1024 個(gè)字為 1K 字。自此輸入映像寄存器就與外界隔離，無(wú)論輸入點(diǎn)的狀態(tài)怎樣變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容都保持不變，一直到下一個(gè)掃描周期的 I/O 刷新階段，才會(huì)寫(xiě)進(jìn)新內(nèi)容。公共處理階段所用的時(shí)間一般是固定的，不同機(jī)型的 PLC 有所差異。通過(guò)外設(shè)端口， PLC 可與外部設(shè)備相連接。 其工作原理為：當(dāng)對(duì)應(yīng)于 J 的內(nèi)部件電器狀態(tài)為 1 時(shí)， J 得電吸合，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，負(fù)載得電。 晶體管為無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，所以晶體管輸出單元使用壽命長(zhǎng)，響應(yīng)速度快。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 交流輸入電路 圖中，電容 C 為隔直電容，對(duì)交流相當(dāng)于短路。輸出單元將經(jīng)過(guò) CPU 處理的微弱電信號(hào)通過(guò)光電隔離、功率放大等處理，轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強(qiáng)點(diǎn)信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等。根據(jù)控制要求而編制的應(yīng)用程序稱(chēng)為用戶(hù)程序。中、大型機(jī)常采用組合式。 目前，世界上一些著名電器生產(chǎn)廠(chǎng)家?guī)缀醵荚谏a(chǎn) PLC，產(chǎn)品功能日趨完善、換代周期越來(lái)越短。 [1] PLC 的產(chǎn)生與發(fā)展 PLC 是生產(chǎn)力發(fā)展的必然產(chǎn)物。 于是，舊的交通控制系統(tǒng)的弊病和人們?cè)絹?lái)越高的要求激化了矛盾，使原來(lái)不太突出的交通問(wèn)題被提上了日程。 目前，我國(guó)許多大中城市的交通壓力都非常大。同時(shí)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，隨著城市機(jī)動(dòng)車(chē)量的不斷增 加，人民的生活水平日漸提高，越來(lái)越多的汽車(chē)進(jìn)入尋常老百姓的家庭。后來(lái)，可編程控制器采用微處理器作為其控制核心，它的功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)邏輯控制的范圍，于是人們又將其稱(chēng)為 Programmable Controller，簡(jiǎn)稱(chēng) PC。到 90 年代中期之后， PLC 幾乎完全計(jì)算機(jī)化，其速度更快、功能更強(qiáng)， PLC 的各種智能化模塊不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)，一些廠(chǎng)家還推出了 PLC 的計(jì)算機(jī)輔助編程軟件，許多小型 PLC 的性能也不可小視。整體式 PLC 的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，小型機(jī)常采用這種結(jié)構(gòu)。診斷電源、 PLC 內(nèi)部電路的故障，根據(jù)故障或錯(cuò)誤的類(lèi)型，通過(guò)顯示蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 器顯示出相應(yīng)的信息，以提示用戶(hù)及時(shí)排除故障或糾正錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)表用來(lái)存放各種數(shù)據(jù)，它存儲(chǔ)用戶(hù)程序執(zhí)行時(shí)的某些可變參數(shù)值及 A/D 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量和數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果等。當(dāng) CPU訪(fǎng)問(wèn)該路信號(hào)時(shí)，將該輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器狀態(tài)置 0。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 晶體管輸出電路 圖中， T 1 是光電耦合器， LED 指示輸出點(diǎn)的狀態(tài)； T2 為輸出晶體管， D 為保護(hù)二極管， FU 為熔斷器，防止負(fù)載短路時(shí)損壞 PLC。圖中只畫(huà)出對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸出點(diǎn)的輸出電路，各輸出點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸出電路均相同。有的 PLC 能向外部提供 24V 的直流電源，可給輸入單元所連接的外部開(kāi)關(guān)或傳感器供電。一次循環(huán)掃描過(guò)程可歸納分五個(gè)工作階段。例如，有的用戶(hù)程序中安排了跳轉(zhuǎn)指令，當(dāng)條件滿(mǎn)足時(shí)某段 程序被掃描并執(zhí)行，否則不對(duì)其掃描并且跳過(guò)該段程序區(qū)執(zhí)行下面的程序；有的用戶(hù)程序使用了子程序調(diào)用指令，當(dāng)條件滿(mǎn)足時(shí)就停止執(zhí)行當(dāng)前程序去執(zhí)行預(yù)先編排的子程序，當(dāng)條件不滿(mǎn)足時(shí)就不掃描子程序；有的用戶(hù)程序安排了中斷控制程序，當(dāng)有中斷申請(qǐng)信號(hào)時(shí)就轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷處理子程序，否則就不掃描中斷處理子程序，等等。在 PLC 術(shù)語(yǔ)中，字也稱(chēng)為通道。 5. 內(nèi)部器件的種類(lèi)和數(shù)量 內(nèi)部器件包括各種繼電器、計(jì)算器 /定時(shí)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等。 三菱 FX2N 系列 可編程序控制器主要變成元件 1． 編程元件的功能和作用 (1) 數(shù)值的處理 FX2N 系列 PLC 根據(jù)不同的用途和目的，使用 5 種類(lèi)型的數(shù)值，其作用和功能如下： 1 十進(jìn)制數(shù) (K) 2 十六進(jìn)制數(shù) (H) 3 二進(jìn)制數(shù) (B) 4 八進(jìn)制數(shù) (O) 5 BCD 碼 (2) 輸入輸出繼電器 輸入端子時(shí) PLC 從外部開(kāi)關(guān)接受信號(hào)的窗口。其中存在驅(qū)動(dòng)是有效和 END 指令執(zhí)行后有效兩種。 (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)。 MRD 指令時(shí)讀出最上端所存數(shù)據(jù)的專(zhuān)用指令，堆棧內(nèi)的數(shù)據(jù)不發(fā)生移動(dòng)。 允許