【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，成為了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要的、應(yīng)用最多的控制設(shè)備，并已躍居工業(yè)自動(dòng)化三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）的首位。近年來PLC的應(yīng)用更為廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，十字路口的交通燈控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此使用PLC控制交通燈系統(tǒng)勢(shì)在必行。當(dāng)前，組態(tài)控制技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域逐漸興起，成為一種新型的軟件開發(fā)技術(shù)。只要利用組態(tài)軟件包中的工具，通過硬件組態(tài)、數(shù)據(jù)組態(tài)、畫面組態(tài)等工作即可完成所需應(yīng)用軟件的開發(fā)工，可以作實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、過程控制等功能。而當(dāng)前很多自動(dòng)控制系統(tǒng)中，常常選用可編程序控制器(PLC)作為控制設(shè)備，用于數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)判別和輸出控制。在PLC 與計(jì)算機(jī)通訊的基礎(chǔ)上，通過組態(tài)軟件可以對(duì)PLC的當(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行全方位的監(jiān)控，進(jìn)一步對(duì)控制對(duì)象的工作過程進(jìn)行全程模擬仿真，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。因其充分利用了計(jì)算機(jī)和PLC 的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)而得到廣泛應(yīng)用。本文利用計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，利用MCGS組態(tài)軟件作為程序開發(fā)平臺(tái)，下位機(jī)采用三菱系列可編程序控制器，組成一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的十字路口交通燈控制系統(tǒng)，以解決路口人行橫道中行人闖紅燈而引起的交通安全問題。第二章 PLC的基本介紹 可編程控制器的定義 通用叫法中文名稱為可編程控制器或可編程序控制器；英文名稱為Programmable Controller，簡(jiǎn)稱PC；為避免和個(gè)人電腦的簡(jiǎn)稱混淆，一般將可編程序控制器簡(jiǎn)稱為PLC（Programmable Logic Controller）。 什么是PLC可編程序控制器，它是一個(gè)以微處理器作為核心的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)以及算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式以及模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械生產(chǎn)過程?？删幊踢壿嬁刂破魍度脒\(yùn)行后，其工作過程可分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出三個(gè)階段。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)繼電接觸控制技術(shù)互相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)之中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作和維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不涉及專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖作為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的程序的編制工作，就可方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。 PLC的主要特點(diǎn)采用光耦隔離，設(shè)置多種濾波電路，內(nèi)部采用電磁屏蔽，采用開關(guān)穩(wěn)壓電源，可采用雙CPU冗余系統(tǒng)。 功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣。PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制，模擬量輸入/輸出等功能，既可控制開關(guān)量，也可控制模擬量,可進(jìn)行單機(jī)控制、生產(chǎn)線控制、生產(chǎn)過程控制以及聯(lián)網(wǎng)控制。通用性強(qiáng)，、模塊化，用戶可方便地配置出滿足不同控制規(guī)模的系統(tǒng)。編程語言簡(jiǎn)單易學(xué)，程序易修改。LC采用梯形圖語言，與繼電器線路相似。安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，維修方便。PLC內(nèi)部不需接線，安裝工作量小I/O配有LED指示燈，調(diào)試維修方便，模塊更換方便。體積小、能耗低、重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。PLC體積小，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，因此很容易安裝在機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是機(jī)電一體化設(shè)備中較為理想的控制裝置。 PLC硬件系統(tǒng)組成微處理器（CPU）接收并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)；診斷電源、PLC工作狀態(tài)及編程的語法錯(cuò)誤；接收輸入信號(hào)，送入數(shù)據(jù)寄存器并保存；運(yùn)行時(shí)順序讀取、解釋、執(zhí)行用戶程序，完成用戶程序的各種操作；將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。 系統(tǒng)存儲(chǔ)器——系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器+系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)工作程序（監(jiān)控程序）；存放模塊化應(yīng)用功能子程序；存放命令解釋程序；存放功能子程序的調(diào)用管理程序；存放存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)。用戶存儲(chǔ)器——RAM/EPROM/EEPROM存放用戶工作程序；存放工作數(shù)據(jù)。輸入單元——帶光電隔離電路。多種輔助電源類型：AC電源DC24V輸入；DC電源DC24V輸入；DC電源DC12V輸入。接收開關(guān)量及數(shù)字量信號(hào)（數(shù)字量輸入單元）；接收模擬量信號(hào)（模擬量輸入單元）；接收按鈕或開關(guān)命令（數(shù)字量輸入單元）；接收傳感器輸出信號(hào)。輸出單元——帶光電隔離器及濾波器。多種輸出方式：1晶體管2晶閘管3繼電器，驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載（繼電器輸出單元）；驅(qū)動(dòng)頻繁動(dòng)作的交/直流負(fù)載（晶閘管輸出單元）。通訊及編程接口——采用RS485或RS422串行總線，連接專用編程器（FX20P、FX10P）；連接個(gè)人電腦（PC），實(shí)現(xiàn)編程及在線監(jiān)控；連接工控機(jī)，實(shí)現(xiàn)編程及在線監(jiān)控；接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如調(diào)制解調(diào)器），實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊；連接打印機(jī)等計(jì)算機(jī)外設(shè)。I/O擴(kuò)展接口——采用并行通訊方式。擴(kuò)展I/O模塊；擴(kuò)展位置控制模塊（如F230GM）；擴(kuò)展通訊模塊（如FX232AW等）；擴(kuò)展模擬量控制模塊（如FX2DA、FX4AD等）。電源：PLC配有開關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。對(duì)電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值177。15%的范圍內(nèi)波動(dòng)。許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器供電。編程裝置：編程裝置的作用是用于編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。它是開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC不可缺少的工具。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：專用編程器是由PLC廠家生產(chǎn)，專供該廠家生產(chǎn)的某些PLC產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成。專用編程器有簡(jiǎn)易編程器和智能編程器兩類。智能接口模塊：智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它具有獨(dú)立的CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器以及與PLC系統(tǒng)總線相連的接口。它作為PLC系統(tǒng)的一個(gè)模塊，通過總線與PLC相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在PLC的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作。PLC的智能接口模塊種類很多，如：高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊和中斷控制模塊等。其它外部設(shè)備：除了以上所述的部件和設(shè)備外，PLC還有許多外部設(shè)備，如EPROM寫入器、外存儲(chǔ)器、人/機(jī)接口裝置等。 PLC的工作原理 工作原理PLC的工作過程是一個(gè)不斷循環(huán)掃描的過程。CPU從第一條指令開始，按順序逐條執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令重新開始。每一次掃描過程有輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新3個(gè)階段。 PLC的掃描工作原理 當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，是通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來完成控制任務(wù)的，需要執(zhí)行眾多的操作，但CPU不可能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作，它只能按分時(shí)操作（串行工作）方式，每一次執(zhí)行一個(gè)操作，按順序逐個(gè)執(zhí)行。由于CPU的運(yùn)算處理速度很快，所以從宏觀上來看，PLC外部出現(xiàn)的結(jié)果似乎是同時(shí)（并行）完成的。這種串行工作過程稱為PLC的掃描工作方式。，從這兩張圖，我們能夠清晰的知道PLC的原理。電源ON輸入處理停機(jī)處理內(nèi)部處理輸出處理程序執(zhí)行通信服務(wù)自診斷CUP
運(yùn)行方式停機(jī)？正常？NYYNRUN內(nèi)部處理通信服務(wù)輸入處理程序執(zhí)行輸出刷新STOP 簡(jiǎn)化后的掃描程序