【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)的電刷等通過電磁耦合產(chǎn)生的工頻干擾等，都會(huì)影響 PLC的正常工作 [ 8]。 盡管 PLC 是專門在現(xiàn)場(chǎng)使用的控制裝置，在設(shè)計(jì)制造時(shí)已采取了很多措施，使它對(duì)工業(yè)環(huán)境比較適應(yīng)，但是為了確保整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定 可靠 ，還是應(yīng)當(dāng)盡量使 PLC有良好的工作環(huán)境條件 ， 并采取必要的抗干擾措施。 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù) [9]的發(fā)展，使得電氣控制元件和控制系統(tǒng)有了極大的改觀，繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯可由邏輯函數(shù)表達(dá)式描述，該邏輯函數(shù)表達(dá)式描述的控制邏輯也可用軟件程序來實(shí)現(xiàn)， 可 編程序控制器運(yùn)行軟件程序，即 可完成繼電器控制系統(tǒng)硬件邏輯的控制功能。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)的可編程序控制器（ PLC）不僅解決了分立元件故障率的問題，也解決了固定控制邏輯的問題，同時(shí)，為與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)和遠(yuǎn)程控制提供了可能性，兩類系統(tǒng)之間的關(guān)系通過邏輯函數(shù)聯(lián)系起來，兩者均能完成相同要求的控制功能。 可編程序控制器（ PLC）實(shí)際上是工業(yè)專用控制計(jì)算機(jī)，也稱工控機(jī)?？删幊绦蚩刂破鳎?PLC）具有以下特點(diǎn)： (1） 具有很高的工作可靠性和抗干擾能力 ，通常的平均無故障時(shí)間都在 30萬以上 ； (2） 編程能力強(qiáng)且 編程簡(jiǎn)單， 擴(kuò)充方便，組合靈活 ， 控制功能豐富， 可以將各種控制方便的使用軟件來實(shí)現(xiàn) [10]； (3） 可將運(yùn)行數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行； (4） 抗干擾能力強(qiáng)，目前空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定，我們選擇能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的 PLC[11]； (5） 近年來 PLC 的性能價(jià)格比有較大幅度的提高， 使得實(shí)際應(yīng)用成為可能。 這些特點(diǎn)使得可編程序控制器（ PLC）在設(shè)備電氣控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用 。 可編程序控制器是以微處理器為核心的電子設(shè)備，它由中央處理單元（微處理器）、存儲(chǔ)器輸入輸出接口電路和其他一些電路 組成，使用時(shí)可把它看作是由定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、繼電器組成的一個(gè)基本控制系統(tǒng)，用以取代常規(guī)的電磁繼電器控制電路完成某種工藝要求。 PC 內(nèi)部等效于繼電器，具有等效于觸頭通斷功能。這些繼電器稱為軟繼電器或內(nèi)部繼電器，它與普通電磁繼電器的結(jié)構(gòu)有本質(zhì)的區(qū)別，即一般的電磁式繼電器有鐵芯、線圈、動(dòng)斷觸頭、動(dòng)合觸頭，屬于硬件和硬件連線邏輯； PC 內(nèi)的軟繼電器是靠軟件實(shí) 5 現(xiàn)的，即編程邏輯，以程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，而用存儲(chǔ)器存貯對(duì)應(yīng)軟繼電器的接通或斷開狀態(tài)，進(jìn)行類似硬件繼電器的控制。其工作原理如下： 輸入接口電路是用于接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制信號(hào)的通 道?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信號(hào)包括操作按鈕、限位開關(guān)、傳感器信號(hào)，這些輸入信號(hào)通過輸入接口電路送進(jìn) PC，傳送的工作過程是：由輸入電路把開關(guān)量或模擬量信號(hào)通過模數(shù)變換，變成中央處理單元能夠接受和能夠作出相應(yīng)處理的數(shù)字信號(hào)。為了提高抗干擾能力，輸入接口電路一般由光電耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路組成，而減少了由于輸入信號(hào)之間電信號(hào)直接聯(lián)系帶來的強(qiáng)電干擾問題 [12]。 交通燈控制系統(tǒng)硬件部分主要包括：可編程序控制器、 壓軸式 傳感器。 目前 可編程序控制器 國(guó)內(nèi)外供貨廠商較多， 產(chǎn)品型號(hào)也很多，例如歐姆龍系列、西門子系列、三菱系列。 各種可 編程序控制器配備的基本編程語(yǔ)言并被廣泛 使用的 主要有三種形式：指令編程語(yǔ)言（ instruction）、 梯形圖編程語(yǔ)言 (ladder instruction)、順序功能圖編 程語(yǔ)言 (sequential function chart)[8]。三菱 FX小型 PLC 在基本邏輯指令之外增加了兩條步進(jìn) 順控指令，同 時(shí)輔之以大量狀態(tài)元件，可以采用 SFC 語(yǔ)言的狀態(tài)轉(zhuǎn)移 圖 2 FX1n40MR001控制器 圖 方式編程 [13]。 三菱系列中的 FX1N系列 [2]是功能很強(qiáng)大的微 型 PLC，可擴(kuò)展到 128I/O 點(diǎn)，并且能增加特殊功 能模塊 或擴(kuò)展板。通信和數(shù)據(jù)鏈接功能選項(xiàng)使得 FX1N在體積、通信和特殊功能模塊和能源控制等重要的應(yīng)用方面非常完美。 根據(jù) 設(shè)計(jì)的交通燈控制系統(tǒng) 需要所需要元器件的精度、壓力，溫度等指標(biāo)以及 PLC 自身的一些功能特點(diǎn)，這次設(shè)計(jì) 中選用三菱公司生產(chǎn)的 FX1N 系列可編程序控制器 。 圖 2 所示為交流電源、 24V 直流輸入類FX1n40MR001可編程序控制器。 FX1n40MR001 可編程序控制器 有 40 個(gè) I/O 接口、 24 個(gè)漏型輸入接口、 16個(gè)繼電器 或 晶體管輸 出 接口、尺寸 130*75*90 或 **。 其它功能 主要有 : 1. 內(nèi)置式 24V 直流電源： 24V、 400mA 直流電源可用于外圍設(shè)備，如傳感器或其它元件； 2. 時(shí)鐘功能和小時(shí)表功能：在所有的 FX1N型號(hào)的 PLC 中都有實(shí)時(shí)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間設(shè)置和比較指令易于操作。小時(shí)表功能對(duì)過程跟蹤和機(jī)器維護(hù)提供 了 有價(jià)值的信息； 3. 持續(xù)掃描功能：為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時(shí)間定義操作周期； 4. 輸入濾波器調(diào)節(jié)：可以用輸入濾波器平整輸入信號(hào)（在基本單元中 X000 到 X017） ； 5. 元件注解記錄功能：元件注解可以記錄在程序寄存器中； 6. 在線程序編輯：在線改變程序不會(huì)損失工作時(shí)間或停止生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)； 7. RUN/STOP 開關(guān)：面板上運(yùn)行 /停止開關(guān)易于操作； 6 8. 遠(yuǎn)程維護(hù)：遠(yuǎn)處的編程軟件可以通過調(diào)制解調(diào)器通信來監(jiān)測(cè)、上載或卸載程序和數(shù)據(jù)； 9. 密碼保護(hù)：使用一個(gè)八位數(shù)字密碼保護(hù)您的程序； 10. 交流電源、 24V 直流輸入類型； 11. 定位和脈沖輸出功能 :一個(gè) PLC 單元中每相能同時(shí)輸出 2點(diǎn) 100KHz 脈沖。 PLC配備有 7條特殊的定位指令，包括零返回、絕對(duì)或相對(duì)地址表達(dá)方式及特殊脈沖輸出控制 ； 12. 通過擴(kuò)展板或顯示模塊升級(jí)系統(tǒng) :可 以使用擴(kuò)展板增加通信功能， 如 RRS232, RS422,RS485 或增加模擬電位器。顯示模塊能監(jiān)控 /編輯定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)寄存器并能和擴(kuò)展板連接 ； 13. 網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信功能 :通過連接擴(kuò)展板或特殊適配器能實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接 。 交通燈系統(tǒng)傳感器的選擇 傳感器的種類繁多，不勝枚舉。以被測(cè)物理量命名的 傳感器有 磁電式傳感器、位移傳感器、溫度傳感器 [14]等等，但就本系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)方案的需要，選 用壓 軸 式傳感器 [4]。 由于我們所需要的傳感器信號(hào)只要表征車輛在一定的位置上停留的時(shí)間長(zhǎng)度， 壓 軸傳感 器是 交通專用傳感器 中 的一種， 可用來獲取車型分類信息（包括軸數(shù)、軸距、輪距、單雙輪胎）、高速動(dòng)態(tài)穩(wěn)重（ WIM）、車速監(jiān)測(cè)、收費(fèi)站地磅、闖紅燈拍照、停車區(qū)域監(jiān)控、交通數(shù)據(jù)信息采集（道路監(jiān)控）及機(jī)場(chǎng)滑行道等。 (一 )技術(shù)參數(shù) ： 1. 芯線： 16線，扁平，編織鍍銀銅線 ； 2. 壓電材料：高壓縮性壓電共聚物， P（ VDFTRFE） ； 3. 外層護(hù)套： 厚的銅管， CDA260， ASTMB58788； 4. 成品尺寸： 寬 厚； 177。 ； 5. 芯線與屏蔽層之間的絕緣電阻：＞ 500Mohm； 6. 壓電系數(shù)： ≥20pC/N 標(biāo)稱值 ； 7. 無源信號(hào)電纜：采用地下 /直埋外層護(hù)套的 RG58 型。電纜外徑 ，額定電容為 89pF/m； 8. 輸出一致性：傳感器長(zhǎng)度方向的輸出一致性在用于動(dòng)態(tài)稱重（ WIM）時(shí)為 177。7% ； 9. 工作溫度： 40℃ ～ 80℃ ； 10. 溫度靈敏度： %/℃ （取決于封灌材料） ； 11. 輸出信號(hào)大： 200 公斤輪載，以時(shí)速 88 公里行駛時(shí)，輸出最小 2