【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 80年代初，主要是進(jìn)行城市交通信號(hào)控制試驗(yàn)研究， 80年代中至 90年代初，在一些大城市引進(jìn)和消化城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一些（高速）公路監(jiān)控系統(tǒng)、高等級(jí)公路電子收費(fèi)系統(tǒng)和路邊信息服務(wù)系 統(tǒng)。 90年代中以來，開始研究部門 ITS發(fā)展戰(zhàn)略和 GIS、 GPS、 EDI在交通中的應(yīng)用等，重視交通信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，公路和橋梁管理用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和道路交通量和氣象數(shù)據(jù)采集等經(jīng)過多年的努力，也已取得明顯的進(jìn)展。 此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)的交通燈基礎(chǔ)之上，通過 PLC進(jìn)行編程，設(shè)計(jì)出一款能夠根據(jù)車流量的變化來智能化調(diào)整交通燈讀秒時(shí)間的交通燈控制系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的的初期設(shè)想是在十字路口東西南北各個(gè)方向上安裝光電計(jì)數(shù)器，以此來統(tǒng)計(jì)各個(gè)路口的車流量，再將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中央控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)經(jīng)行分析 ，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)，智能化的判斷各個(gè)交通路口的擁堵情況，從而通過 PLC控制系統(tǒng)來適當(dāng)?shù)恼{(diào)整紅綠燈的讀秒時(shí)間。并且在此基礎(chǔ)之上，若交通燈路口遇到特殊車輛或者緊急情況，該系統(tǒng)也能切換到人工控制模式，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)通控制，從而保證路面交通的正常運(yùn)行。此系統(tǒng)不僅成本低，維護(hù)方便，而且能在最大程度上緩解交通壓力，節(jié)約交通資源。 3 2 PLC的基本概念和基本結(jié)構(gòu) PLC的基本概念 早期的可編程控制器主要是用來代替繼電器控制系統(tǒng)的，因此功能較為簡(jiǎn)單，只能進(jìn)行開關(guān)邏輯控制，稱為可編程控制器（ programmable logic controller） ,簡(jiǎn)稱 PLC。隨著微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通行技術(shù)的快速發(fā)展， 20世紀(jì) 70 年代后期微處理器被用作可編程控制器的中央處理器，從而較大的擴(kuò)展了可編程控制器的功能，可編程控制器有開關(guān)邏輯，模擬量控制，高速計(jì)數(shù)， PID賄賂調(diào)節(jié)，遠(yuǎn)程 I/O和網(wǎng)絡(luò)通信等功能。 1980年，美國(guó)電氣制造協(xié)會(huì)正式將其命名為可編程控制器，簡(jiǎn)稱 PC。 1987年 2月，國(guó)際電工委會(huì)對(duì) PLC的具體含義做出了明確的定義：在工業(yè)環(huán)境的背景之下，一種常用來做數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。它既可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制，也可以進(jìn)行定 時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)學(xué)運(yùn)算等操作。雖然它中間的運(yùn)算是采用的數(shù)字模式，但是它的輸入和輸出還是采用模擬的信號(hào)。這種可編程的控制器，可以控制各類生產(chǎn)的過程。 PLC的基本結(jié)構(gòu) （ CPU） CPU是 PLC的核心部件， CPU模塊在 PLC中相當(dāng)于大腦和心臟，是整個(gè) PLC控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。它的主要功能如下： ⑴ 接受和儲(chǔ)存用戶程序和數(shù)據(jù) ⑵ 掃描現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，存入數(shù)據(jù)區(qū) ⑶ 檢測(cè)和診斷電源， PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和程序中的語法錯(cuò)誤 ⑷ 從存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過指令解釋后，去開啟或關(guān)閉相 關(guān)控制電路，完成相關(guān)的邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算。 ⑸ 根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，刷新相關(guān)標(biāo)識(shí)位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器表的內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)輸出控制，制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。 PLC中采用的 CPU一般有三大類：通用處理器、單片機(jī)芯片和微處理器。其中小中型 PLC一般采用微處理器或單片機(jī)，而大型的 PLC大多采用高速位片式處理器。檔次越高， PLC的位次也越多，運(yùn)行的速度越快，功能也會(huì)更強(qiáng)大。 （ I/O）模塊 輸入模塊和輸出模塊簡(jiǎn)稱 I/O模塊，他是聯(lián)系外部設(shè)備和 CPU模塊的橋梁。 PLC的對(duì)外功能，主要是通過各種 I/O接口 模塊與外界聯(lián)系的，按 I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了 PLC的 I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊用來接收和采集輸入信號(hào)，輸出模塊用來送出 PLC運(yùn)算后得出的控制信息，并通過機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各類控制。 PLC有多重 I/O模塊，常見的有數(shù)字 I/O模塊、模擬量 I/O模塊、快速響應(yīng)模塊，高速計(jì)數(shù)模塊和 PID控制模塊等。 PLC 的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域 PLC的特點(diǎn) 。 PLC采用一種面向控制過程、面向問題的梯形圖語言。梯形圖和繼電器原理圖相似，易學(xué)易懂，一般工程師或者工藝人員都可以在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)。 、適應(yīng)性強(qiáng)。 PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、 A/D轉(zhuǎn)化、網(wǎng)絡(luò)通信和生產(chǎn)監(jiān)控等功能。若工藝條件發(fā)生改變，修改相應(yīng)的用戶程序既可滿足要求。 4 、設(shè)計(jì)、調(diào)試的工作量少。大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器的使用使得安裝、設(shè)計(jì)、接線的工作大大減少。并且 PLC具有完善的自診斷和顯示功能，故障率很低。 、抗干擾能力強(qiáng)。由于采用微電子技術(shù)和大量的無觸點(diǎn)半導(dǎo)體電路來控制開關(guān)動(dòng)作，其可靠性比使用機(jī)械觸電的繼電器高很多。 PLC的輸入輸出部分采用了光電隔離，有效的隔離了 PLC內(nèi)部的電路和輸入、輸出間的電關(guān)系。有效避免了干擾信號(hào)引起的誤操作。并且PLC還具有防治空間電磁干擾的功能。 、重量輕、功率低、性價(jià)比高。大量的使用半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路，這個(gè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、功率低。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比， PLC具有很高的性價(jià)比，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。 PLC的工作原理 PLC由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分組成。再硬件系統(tǒng)滿足要求，軟件系統(tǒng)已經(jīng)編制好的情況下，它會(huì)不斷的執(zhí)行軟件系統(tǒng)以及預(yù)設(shè)好的指令代碼。掃描周期和用戶程序不是一個(gè)概念，掃描周期包括用戶程序。即使用戶程序不執(zhí)行，掃描周期也在繼續(xù)，只是這一過程不再包含用戶程序、輸入、輸出這三個(gè)方面。 。 PLC的自監(jiān)視過程不僅可以保障設(shè)備還可以實(shí)時(shí)的反映故障。時(shí)間監(jiān)視器完成這種自監(jiān)視。當(dāng)一個(gè)掃描周期開始時(shí)， PLC中的硬件計(jì)時(shí)器會(huì)自動(dòng)的更新。而用戶可以根據(jù)自己的需要來修改 WDT，它的數(shù)值在 100到 200，而且設(shè)計(jì)人員可以通過 標(biāo)志位來處理錯(cuò)誤的結(jié)果。 。大型有網(wǎng)絡(luò)的 PLC有網(wǎng)絡(luò)掃描過程，而小型的 PLC則沒有這種掃描過程。 PLC與 PLC之間以及 PLC與計(jì)算機(jī)之間可以通過網(wǎng)絡(luò)寬帶來進(jìn)行通信。 。只要機(jī)器是正常運(yùn)行的，那么，該掃描過程會(huì)移植存在。用戶可以通過軟件來根據(jù)自己的需要來有目的的控制這一過程。掃描過程的時(shí)間與用戶程序的長(zhǎng)短有著密切的關(guān)系。 下圖描述了信號(hào)從輸入端子到輸出端子的傳遞過程： 輸入 讀 輸出 采樣 讀 刷新 輸出 寫 圖 22 PLC的掃描工作過程 在讀輸入階段， CPU對(duì)各個(gè)輸入端子進(jìn)行掃描，通過輸入電路將各輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入輸入映像寄存器中。緊接著轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行階段， CPU按照先左后右、先上后下的順序?qū)γ織l指令進(jìn)行掃描， PLC在執(zhí)行用戶程序時(shí)會(huì)事先參考輸入映像寄存器和輸出映像寄存器，最后將結(jié)果傳送到輸出映像寄存器中。就算輸入子端變化，這一個(gè)工作周期，輸入寄存器也不會(huì)改變，同樣，輸出鎖存器會(huì)鎖定輸出映像寄存