【正文】 00CPU 進(jìn)行通信。(3)CPU224 具有 14 個(gè)輸入點(diǎn)和 10 個(gè)輸出點(diǎn)，共計(jì) 24 個(gè) I/O 點(diǎn)。對元件映像來說，每一個(gè)元件的狀態(tài)會(huì)隨程序的執(zhí)行過程而變化。5. 電源部分PLC 一般使用 220 交流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源位 PLC 的中央處理器、存儲(chǔ)器等。 (2) 用掃描方式接收現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)與數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)寄存器。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。PLC 具有以下主要特點(diǎn)：1. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共 39 頁 第 3 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第二章 PLC 的基礎(chǔ) PLC 的基礎(chǔ)和特點(diǎn)PLC 即可編程控制器（Programmable logic Controller） ，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。近多年來，隨著眾多研究控制理論出身的學(xué)者的加盟，使得城市交通自動(dòng)控制領(lǐng)域的研究出現(xiàn)了新的思路、新的方法。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。 control?？删幊炭刂破?PLC)以微處理器為核心，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活,而且結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)。紅燈亮表示“停止” ，綠燈亮表示“通行” 。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。被劃分成的若干個(gè)交通狀況分別配以不同的優(yōu)化配時(shí)。b. 中期的 PLC這時(shí) PLC 產(chǎn)品已使用了 16 位、32 位高性能微處理器，而且實(shí)現(xiàn)了多處理器的多通道處理，通信技術(shù)是 PLC 的應(yīng)用得到了進(jìn)一步的發(fā)展。3. 編程方便，易于使用PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。用 PLC 實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入/輸出轉(zhuǎn)換，并將這個(gè)轉(zhuǎn)換給予物理實(shí)現(xiàn)，并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。其主要內(nèi)容包括 3 個(gè)部分：系統(tǒng)管理程序、 用戶指令解釋程序和標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)試。在輸入采樣階段，先掃描所以輸入端子并將各輸入端子狀態(tài)存入對應(yīng)的輸入元件映像寄存器。有 4 路高速計(jì)數(shù)器（30KHZ） ，2 路高速脈沖輸出，1 個(gè) RS485 通信/編程口，2 個(gè)獨(dú)立的輸入端，可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接 2 個(gè)相位差為 90 度的 A/B 相增量編碼器。有 6 路高速計(jì)數(shù)器（30KHZ） ，2 路高速脈沖輸出，2 個(gè) RS485 通信/編程口。同時(shí)，S7200 系列 PLC 的 CPU 模塊支持可選的 EEPROM 存儲(chǔ)器卡。其功率損失為 ，15 位加符號(hào)位，WM231 AI4 熱電偶有 4 模擬量輸入點(diǎn)， EM231 AI2 熱電阻有 2 模擬量輸入點(diǎn)。內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器可采用位、字節(jié)、字或雙字來存取。(9) 負(fù)數(shù)標(biāo)志位，運(yùn)算結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí)，該位置 1。計(jì)數(shù)器的地址編號(hào)范圍為 C0~C255。邏輯讀棧 LRD 的功能是用于 LPS 開始的分支電路邏輯塊中第二條邏輯塊，本身不進(jìn)行任何進(jìn)棧和出棧操作。子程序調(diào)用指令又有 2 條指令：子程序調(diào)用指令 CALL 和子程序條件返回指令 CRET。倒計(jì)時(shí)每一個(gè)方向需要兩個(gè)數(shù)碼管分別表示十位和個(gè)位，一共八個(gè)。倒計(jì)時(shí)模塊使用譯碼器減少 PLC 的輸出，東西方向和南北方向的兩組數(shù)碼管均可采用并聯(lián)。七段顯示器分共陰極和共陽極兩種形式，它的外形結(jié)構(gòu)如圖 所示。與之相應(yīng)的譯碼器的輸出也分低電平有效和高電平有效兩種。根據(jù)以上分析，可以選用西門子公司的 S7200 系列 PLC。xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共 39 頁 第 15 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 總體方案確定 方案的原理本方案所要實(shí)現(xiàn)的是模擬十字路口交通燈的運(yùn)行，并利用 PLC 對十字路口交通燈進(jìn)行控制：總共有 2 個(gè)輸入點(diǎn)和 16 個(gè)輸出點(diǎn)，兩個(gè)輸入是系統(tǒng)的開和關(guān)，用代替交通燈的發(fā)光二極管的亮、滅和閃爍作為信號(hào)的輸出，把燈分為東西兩組，南北兩組，各有紅、黃、綠三種，分別用來指示左轉(zhuǎn)彎和直行，另外，還有四組人行道上的紅綠燈。以交通指揮信號(hào)燈的控制為例，它用于維持城市交通道路十字路口的交通秩序，在每個(gè)方向都有紅、黃、綠三種指揮燈，信號(hào)燈受一個(gè)啟動(dòng)開關(guān)控制，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，直至按下停止按鈕開關(guān)，系統(tǒng)停止工作。x 為計(jì)數(shù)器編號(hào)。1. 觸點(diǎn)指令觸點(diǎn)指令包括邏輯取和線圈驅(qū)動(dòng)指令，它有兩種連接形式，即串聯(lián)和并聯(lián)。5. 變量存儲(chǔ)器（V）變量存儲(chǔ)器主要用于存儲(chǔ)變量。4. 特殊繼電器（ SM） 特殊繼電器是指用來存儲(chǔ)系統(tǒng)的狀態(tài)變量有關(guān)的控制參數(shù)和信息的具有特殊功能的輔助繼電器。其波特變化范圍為 9600~11500 波特。 擴(kuò)展單元當(dāng) CPU 需要進(jìn)行某種特殊的功能控制或其 I/O 的擴(kuò)展，通常 I/O 擴(kuò)展包括 I/O 的點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展和功能模塊的擴(kuò)展兩類。(5)CPU226XM。(2)CPU222 具有 8 個(gè)輸入點(diǎn)和 6 個(gè)輸出點(diǎn)，共計(jì) 14 個(gè) I/O 點(diǎn)。在用戶程序執(zhí)行階段或輸出階段，輸入元件映像寄存器與外界隔離，無論輸入端子信號(hào)如何變化，輸入元件映像積存器始終保持不變，直到下個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才將輸入端子的新內(nèi)容重新寫入。 PLC 使用的存儲(chǔ)器有 3 種類型：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)和可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPRO)。xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共 39 頁 第 5 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1. 中央處理器(CPU)中央處理器(CPU)一般由控制器運(yùn)算器和寄存器組成。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。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使 PLC 的范圍更大。由于反饋的引入，所以系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能比靜態(tài)多時(shí)段控制有明顯改善，但是又由于它的控制方式仍屬于方案選擇式，所以系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的改善又十分有限，故稱之為準(zhǔn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。目前，大部分城市中十字路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔的控制方法。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，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。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。 PLC。信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為保證交通控制的可靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的 PLC 是必要的。并給出了具體的控制方案，以及時(shí)序圖。為了提高 PLC 的處理速度，各制造廠商還研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。用戶程序和數(shù)據(jù)事先存入存儲(chǔ)器中，當(dāng) PLC 處于運(yùn)行方式時(shí)， CPU 按循環(huán)掃描方式執(zhí)行用戶程序。 4. 擴(kuò)展接口和通信接口PLC 具有擴(kuò)展接口和通信接口的能力，其作用如下：(1)擴(kuò)展接口的作用是將擴(kuò)展單元和功能模塊與基本單元相連，是 PLC 的配置更加靈活以滿足不同控制的系統(tǒng)需求。當(dāng)指令中涉及輸入/輸出時(shí)，PLC 從輸入映像寄存器中讀入上一階段采入的對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器讀入對應(yīng)輸出映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。有 4 路高速計(jì)數(shù)器（30KHZ） ，2 路高速脈沖輸出，1 個(gè) RS485 通信/編程口，2 個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接 2 個(gè)相位差為 90 度的 A/B 相增量編碼器。 CPU 的主要特點(diǎn)1. 內(nèi)部集成的具有強(qiáng)勁的通信能力的 PPI 接口是 S7200 的用戶口，CPU 接口物理特性為RS485，可在三種方式下工作。(3)數(shù)字量輸入和輸出混合擴(kuò)展模板 EM223（8I/O，16I/O，24I/O） 。各個(gè)軟元件的功能不同，都有其固定的地址。常用的特殊存儲(chǔ)器的用途如下：(1) 運(yùn)行監(jiān)視。6. 局部變量存儲(chǔ)器（L） 局部變量存儲(chǔ)器和變量存儲(chǔ)器十分相似，都是用來存儲(chǔ)變量的存儲(chǔ)器。 (2)觸點(diǎn)串聯(lián)指令。增減計(jì)數(shù)器指令 CTUD：其指令格式為： CTUD Cx, PV。圖 路口交通信號(hào)燈示意圖在交通指揮信號(hào)燈控制系統(tǒng)工作時(shí)，對指揮燈的控制按一定的時(shí)序要求進(jìn)行，如表 所示。使用壽命長：從目前反饋情況看,目前控制電路的使用壽命大部分均不足五年這與其電路設(shè)計(jì)、元器件選型、工作環(huán)境及控制方式等因素有關(guān),是其本身無法克服的固有缺點(diǎn)。所學(xué)過的課程中只有 EM222 的 8 點(diǎn)輸出產(chǎn)品可用（見圖 （b））。圖 外 形 結(jié) 構(gòu) 圖 電氣接線圖根據(jù)信號(hào)燈的控制要求，本模塊所有的器件有：啟動(dòng)按鈕 SB1，紅黃綠色信號(hào)燈各四只，CD4511 譯碼器四塊，七段數(shù)碼管 8 個(gè)。圖 為 CD4511 芯片引腳圖，各引腳說明見表 .，真值表見表 。xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共 39 頁 第 16 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第五章 I/O 分配及元器件選型 輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)的地址分配該控制器輸入/。兩個(gè)方向的信號(hào)燈，應(yīng)按上面的要求周而復(fù)始地進(jìn)行工作。8. 結(jié)束及暫停指令結(jié)束指令可分為有條件結(jié)束指令 END 和無條件結(jié)束指令 MEND。4. 取反指令其格式為：NOT。定時(shí)器的定時(shí)精度分別為 1ms、10ms 和 100ms 三種，CPU22CPU224 及 CPU226 的定時(shí)器地址編號(hào)范圍為 T0~T255，它們的分辨率、定時(shí)范圍并不相同，用戶根據(jù)所用 CPU 型號(hào)及時(shí)基，正確選用定時(shí)器的編號(hào)。(6) 改造方式開關(guān)位置指示，開關(guān)放置在 RUN 位置時(shí)為 1。2. 輸出繼電器（Q）它是用來將輸出信號(hào)傳送到負(fù)載的接口，每一個(gè)輸出繼電器線圈都與相應(yīng)的 PLC 輸出端相連，并有無數(shù)對常開和常閉觸點(diǎn)供編程時(shí)使用。(2)EM232 2 模擬輸入點(diǎn)，2W，12 位。3. 豐富的擴(kuò)展模塊對數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊可方便選用。具有 24 個(gè)輸入點(diǎn)和 16 個(gè)輸出點(diǎn)，共計(jì) 40 個(gè) I/O 點(diǎn)。它的主要作用有：執(zhí)行程序；從現(xiàn)場設(shè)備中采集信號(hào)；輸出控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。上述 3 個(gè)階段即為一個(gè)周期。(1)系統(tǒng)存儲(chǔ)器 系統(tǒng)存儲(chǔ)器是指用來存放 PLC 的系統(tǒng)程序的存儲(chǔ)器。使用時(shí)只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，即可投入運(yùn)行。以上這些使 PLC 具有較高的抗干擾能力。這時(shí)，PLC 主要功能只是執(zhí)行原先由繼器完成的順序控制、定時(shí)等。這種方法簡便易行，尤其適用于穩(wěn)態(tài)交通環(huán)境，頗受交通工程人員歡迎。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。1869 年 1 月 2 日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。設(shè)計(jì)方法也開始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。黃燈是警告信號(hào)，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。它沒有考慮交通需求的隨機(jī)波動(dòng)，沒有考慮城市道路交通流的實(shí)時(shí)進(jìn)化過程，其控制能力和抗干擾能力非常有限?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)上對、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。完成用戶程序中規(guī)定的邏輯運(yùn)算或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)。7. 其他部件有些 PLC 還可以有 ERROM 寫入器、存儲(chǔ)器卡等其他外部設(shè)備，用于增強(qiáng) PLC 的存儲(chǔ)容量和擴(kuò)展功能。對于小型PLC，I/O 點(diǎn)數(shù)較少，用戶程序較短，用集中采樣集中輸出的工作方式，雖然在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。有 6 路高速計(jì)數(shù)器（30KHZ） ，2 路高速脈沖輸出，1 個(gè) RS485 通信/編程口，有 7 個(gè)擴(kuò)展模塊。(3)中斷輸入，允許以極高的速度對過程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。(2)EM222 數(shù)字量輸出模板，24V ，8 輸出。1. 輸入繼電器（I） 它是 PLC 用來接收用戶設(shè)備輸入信號(hào)的接口。(4) 、 占空比為 50%的時(shí)鐘脈沖。8. 定時(shí)器（T）它是累計(jì)時(shí)間增量的內(nèi)部器件，作用相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器。串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令其格式為：OLD；并聯(lián)電路