【正文】 從圖中可以看出，對(duì)于共陽極的顯示器，當(dāng)輸入低電平時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光；對(duì)于共陰極的顯示器，當(dāng)輸入高電平時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光。由此可知，系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)為 1，輸出點(diǎn)數(shù)為 24，全部是開關(guān)量。此外，還需要譯碼器與 LED 數(shù)碼管連接，進(jìn)行譯碼節(jié)省輸出端口。xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共 39 頁 第 13 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第四章 控制方案設(shè)計(jì) 技術(shù)控制要求城市交通指揮系統(tǒng)中的許多設(shè)備也需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，PLC 在其中的應(yīng)用也越來越多。6. 計(jì)數(shù)器指令增計(jì)數(shù)器指令 CTU：其指令格式為：CTU Cx, PV。10. 模擬量輸入映像寄存器（AI）和模擬量輸出映像寄存器（ AQ）11. 高速計(jì)數(shù)器（HC）12. 累加器（AC） 基本指令S7200 系列 PLC 的基本指令包括常用指令、堆棧操作指令、計(jì)數(shù)指令、定時(shí)器指令、比較指令和程序控制指令等[1]。(10) 被 0 除標(biāo)志位。內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器位存取的地址編號(hào)為 ~，共 32個(gè)字節(jié)。4. 通信擴(kuò)展模塊EM277 JPROFIBUDP 模塊是常用的通信擴(kuò)展模塊，它用于 PLC 現(xiàn)場總線通信連接。在 CPU 模塊內(nèi)部的超級(jí)電容和電池模塊用于長時(shí)間的保存數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)可通過主機(jī)的超級(jí)電容存儲(chǔ)若干天。它主要用于點(diǎn)數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量較小，適用于少點(diǎn)的控制系統(tǒng)。此時(shí)，輸入元件映像寄存器被刷新，接著進(jìn)入用戶程序執(zhí)行階段。(2)用戶存儲(chǔ)器用戶存儲(chǔ)器由用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩部分組成，其主要任務(wù)作用是用來存放用戶針對(duì)具體控制任務(wù)用規(guī)定的 PLC 編程語言編寫的各種用戶程序。PLC 專為工業(yè)現(xiàn)場而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要由 CPU、電源、存儲(chǔ)器和專門設(shè)計(jì)的輸入/輸出接口電路等組成。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。在硬件方面，除了保留原有的開發(fā)模塊外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊、各種特殊功能模塊。準(zhǔn)動(dòng)態(tài)多段配時(shí)控制是一閉環(huán)控制系統(tǒng)。這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為現(xiàn)實(shí)的需要是能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。1918 年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。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。 traffic lights。1968 年，聯(lián)合國《道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定》對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。 課題主要研究工作城市交通系統(tǒng)是一種非線性的、時(shí)變的、滯后的大系統(tǒng)，以往的交通控制研究多是基于啟發(fā)式的考慮，而不是基于控制理論的方法。詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程，包括程序流程圖、交通燈和倒計(jì)時(shí)模塊的梯形圖及語句表，同時(shí)做出相應(yīng)解釋。 世界上生產(chǎn) PLC 產(chǎn)品的廠家多達(dá) 200 多個(gè)，其中比較著名的有美國的AB、通用 (GE)，日本的三菱 (MITSBISHI)、 歐姆龍(OMRON)、松下，德國的西門子(SIEMENS) ，韓國的三星(SUMSUNG)、 LG 等。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。CPU 的主要任務(wù)如下： (1) 按 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器輸入用戶程序和數(shù)據(jù)。(2)通信接口的作用是通過這些通信接口可以與監(jiān)視器打印機(jī)和其他的，PLC 或計(jì)算機(jī)相連xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共 39 頁 第 6 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊從而實(shí)現(xiàn)“人機(jī)”或“機(jī)機(jī)”之間的對(duì)話。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果在存入元件映像寄存器中?？梢赃M(jìn)行一定模擬量的控制和 2 個(gè)模塊的擴(kuò)展，因此是應(yīng)用更廣泛全功能控制器。(1)PPI 方式：通過 PPI 方式，S7200 系列 PLC 與計(jì)算機(jī)之間或者是 PLC 相互之間可通過普通的兩芯屏蔽雙絞電纜進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。(4)模擬量輸入擴(kuò)展模塊 EM231，每個(gè) EM231 可擴(kuò)展 3 路模擬量輸入通道，A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)間25uS，分辨率為 12 位。軟元件是 PLC 內(nèi)部具有一定功能的器件，這些器件實(shí)際上都是由電子電路、寄存器及存儲(chǔ)單元等組成的。 始終為 1 狀態(tài)。區(qū)別在于局部變量存儲(chǔ)器用來存放局部變量，而不存儲(chǔ)全局變量。指令格式為：A 常開觸點(diǎn)串聯(lián)：AN 常閉觸點(diǎn)串聯(lián)。x 為計(jì)數(shù)器編號(hào)。表 交通信號(hào)燈的具體控制要求信 號(hào) 紅燈亮 綠燈亮綠燈閃爍黃燈亮南 北時(shí) 間 25s 20s 3s 2s信 號(hào) 綠燈亮綠燈閃爍黃燈亮 紅燈亮東 西時(shí) 間 20s 3s 2s 25s根據(jù)表 可知。PLC 作為工業(yè)控制單元,應(yīng)用于各種控制環(huán)境,內(nèi)部電路、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)極為精良,所用器件均選用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級(jí)產(chǎn)品,其使用壽命一般可保證在十年以上。xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共 39 頁 第 18 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊圖 （a） S7200CPU226 外形圖圖 （b） EM222 外形圖倒計(jì)時(shí)采用 PLC 輸出 BCD 碼，由譯碼器譯碼后傳給七段數(shù)碼管。輸入/輸出端口接線見附錄。七段顯示碼被送到七段顯示器顯示。 方案的選擇依據(jù)使用西門子 S7200 PLC 可編程控制器，其編程方法簡單易學(xué)，且功能強(qiáng)大，工業(yè)控制能力較為強(qiáng)大，一臺(tái)小型的 PLC 內(nèi)有成百上千個(gè)可以為用戶提供使用的變成元件，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制能力，就控制能力而言較普通的單片機(jī)要強(qiáng)一些，具有很高的性能價(jià)格比，故而本系統(tǒng)選擇西門子 S7200 PLC 作為本設(shè)計(jì)的主控制器。至此，結(jié)束一個(gè)工作循環(huán)。x 為定時(shí)器編號(hào)。復(fù)位指令的格式為：R bit N。并且每個(gè)定時(shí)器可提供無數(shù)對(duì)常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)供編程使用。(5) 掃描時(shí)鐘，一個(gè)掃描周期 ON，另一個(gè)為 OFF，循環(huán)交替。輸入繼電器位存取的地址編號(hào)范圍為 ~，輸入繼電器的數(shù)據(jù)存取可采用位、字節(jié)、字或雙字來存取。2. 模擬量擴(kuò)展模塊(1)EM231 4 模擬輸入點(diǎn)，2W，12 位。(5)2 路脈沖輸出由于控制步進(jìn)電機(jī)，或伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位任務(wù)。(4)CPU226。xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共 39 頁 第 7 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第三章 西門子 S7200 系列 PLC 的硬件單元 主機(jī)S7200 CPU22*系列的 CPU 模塊主要包括一個(gè)中央處理器、電源、通信口及 I/O 接口。1. PLC 的 3 個(gè)工作階段當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段三個(gè)階段完成。2. 存儲(chǔ)器PLC 的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩個(gè)部分。6. 體積小，維護(hù)操作方便PLC 體積小，質(zhì)量輕，便于安裝，不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。 在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施。 a. 早期的 PLC早期的 PLC 稱為可編程邏輯控制器。因此研究靜態(tài)多段配時(shí)控制，將其作為其他控制策略的“參照系”，或?yàn)樗鼈兲峁俺踔迪到y(tǒng)”還是很有意義的。但是隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止” ，綠色表示“注意” 。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 I┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊畢 業(yè) 論 文課 題 名 稱 十字路口交通信號(hào)燈控制分 院/專 業(yè) 班 級(jí)學(xué) 號(hào)學(xué) 生 姓 名指導(dǎo)教師： 2022 年 5 月 31 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 II┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘 要自從交通燈誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)。1868 年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。 課題研究目的及意義在十字路口設(shè)置交通燈可以對(duì)交通進(jìn)行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強(qiáng)有力的保障。但就城市某一區(qū)域而言，每日的交通狀況畢竟表現(xiàn)出相當(dāng)程度的重復(fù)性，車流的運(yùn)動(dòng)變化仍有一定的規(guī)律可循。隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模、集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC 也迅速發(fā)展其發(fā)展過程大致可以分為三個(gè)階段 [1]。在硬件上采用隔離、濾波、屏蔽、接地等抗干擾措施。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更換有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸入映像寄存器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出、制表、打印或數(shù)據(jù)通信等控制。 PLC 的工作原理PLC 在程序運(yùn)行方式、輸入輸出操作、特殊功能模塊等方面做了特別的考慮。2. PLC 對(duì)輸入/輸出的處理規(guī)則PLC 對(duì)輸入/輸出的處理規(guī)則如下：輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸入端子板上各輸入點(diǎn)在上有個(gè)刷新期間的通/斷狀。它具有更強(qiáng)的模擬量處理能力，是 S7200 系列產(chǎn)品中使用最多的。(4)具有 4 到 6 個(gè)高數(shù)計(jì)數(shù)器（30KHZ） 。(3)EM223 數(shù)字量混合模板，24V 。當(dāng)外部開關(guān)信號(hào)閉合，則輸入繼電器的線圈得電，在程序中的常開觸點(diǎn)閉合，常觸點(diǎn)斷開，這些觸點(diǎn)可以在編程時(shí)任意使用，不受次數(shù)限制。當(dāng) PLC 處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)， 產(chǎn)生周期為1min 的時(shí)鐘脈沖， 產(chǎn)生周期為 1S 的時(shí)鐘脈沖。其設(shè)定時(shí)間由程序設(shè)置。3. 置位，復(fù)位指令xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共 39 頁 第 12 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊置位指令的格式為：S bit, N。有記憶接通延時(shí)指令 TONR：其指令格式為： TOR Tx, PT。? 南北方向綠燈熄滅時(shí)，南北黃燈亮維持 2 秒后熄滅；同時(shí)南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮。本十字路口交通燈的 PLC 控制系統(tǒng)，比之原有的交通燈控制系統(tǒng)，控制更加的靈活，功能更加的豐富。根據(jù)字形的需要，確定 a、b、c、d、e 、f 、g 各段應(yīng)加什么電平，就得到兩種代碼對(duì)應(yīng)的編碼表。根據(jù)控制要求：啟動(dòng)按鈕 SB1 接于 輸入端，南北方向的綠燈接于 輸出端，南北方向黃燈接于 輸出端，南北方向紅燈接于 輸出端，東西方向綠燈接于 輸出端，東西方向黃燈接于 輸出端，東西方向紅燈接于 輸出端。 常用譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中，常常需要將運(yùn)算結(jié)果用人們習(xí)慣的十進(jìn)制顯示出來，這就要用到顯示譯碼器。因此，PLC 的這種特點(diǎn)可以使十字路口交通燈的 PLC控制系統(tǒng)正常運(yùn)行較長時(shí)間。xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共 39 頁 第 14 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊? 東西方向綠燈和南北方向綠燈不能同時(shí)亮。7. 定時(shí)器指令接通延時(shí)指令 TON：其指令格式為： TON Tx, PT。 (3)觸點(diǎn)并聯(lián)指令。局部變量存儲(chǔ)器位存取的地址編號(hào)范圍為 ~，它可以按位、字節(jié)、字、雙字直接尋址。當(dāng) PLC 運(yùn)行時(shí)可以利用其觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出繼電器，在外部顯示程序是否處于運(yùn)行狀態(tài)。它的特點(diǎn)是；它具有繼電器的特性，但它沒有機(jī)械性的特點(diǎn)，它的最大的優(yōu)點(diǎn)是其觸點(diǎn)可以無限次使用，并且它們的壽命長。(5)模擬量輸入擴(kuò)展模塊 EM235，每個(gè) EM235 可同時(shí)擴(kuò)展 3 路模擬輸入和 1 路模擬量輸出通道，其中 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)間 25uS，D/A 轉(zhuǎn)換時(shí)間 100uS，分辨率均為 12 位。(2)MPI 方式：通過 MPI 方式，S7200 可以通過內(nèi)置接口連接到 MPI 網(wǎng)絡(luò)上，它可以與 S7300/S74