【文章內(nèi)容簡介】 形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。 PLC 的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試， 輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過 PLC 上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)少得多。 編程方法簡單 梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學易懂，熟悉繼電器電路圖 和單片機的電氣技術(shù)人員只要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。 梯形圖語言實際上是一種面向用戶的一種高級語言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時，用解釋程序?qū)?它 “ 翻譯 ” 成匯編語言后再去執(zhí)行。 維修工作量少，維修方便 PLC 的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。 PLC 或外部的輸入裝置和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù) PLC 上的發(fā)光二極管或編程器提供的住處迅速的查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。 這些都是繼電器和單片機無法比擬的。 體積小，能耗低 對于復雜的控制系統(tǒng)，使用 PLC 后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型 PLC 的體積相當于幾個繼電器大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的確1/21/10。 PLC 的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線要少得多 ，故可以省下大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時，可以減少大量費用。 將 PLC 用于對交通信號燈的控制，主要是考慮其具有對使用環(huán)境適應性強的特性，同時其內(nèi)部定時器資源十分豐富，可對目前普遍使用的 “ 漸進式 ” 信號燈進行精確控制，特別對多岔路口的控制可方便的實現(xiàn)。目前大多品牌的 PLC 內(nèi)部均配有實時時鐘，通過編程控制可對信號燈實施全天候無人化管理。由于 PLC 本身具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號燈組成一局域網(wǎng)進行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時間，實現(xiàn)科學化管理。 綜合以上優(yōu)點，所以，本設(shè)計采用 可編程序控制 器控制 系統(tǒng)。 咸寧學院學士學位論文 6 3 系統(tǒng)硬件 設(shè)計 系統(tǒng)的組成框圖 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 所示 圖 交通燈控制系統(tǒng) 交通燈的控制過程 信號燈受啟動及停止按鈕的控制，當按下啟動按鈕時，信號燈系統(tǒng)開始工作，并周而復始地循環(huán)工作，當按下停止按鈕時，系統(tǒng)將停止在初始狀態(tài)，所有信號燈都熄滅。 交通燈示意圖如圖 所示，在東西南北兩個方向均安裝信號燈，兩個方向各 6個燈，分為三個方向紅、黃、綠三種顏色。 控制要求： 南北主干道 左轉(zhuǎn)綠 10S 直行綠 30S 綠閃 3S 黃 2S 紅 45S 右行紅 10S 綠 78S 東西人行道 綠 27S 綠閃 3S 紅 60S 東西主干道 紅 45S 右行紅 10S 綠 78S 左轉(zhuǎn)綠 10S 直行綠 30S 綠閃 3S 黃 2S 南北人行道 紅 60S 綠 27S 綠閃 3S 正常循環(huán)控制方式 交通燈變化順序表（單循環(huán)周期 90 秒） （ 1）南北向（列）和東西向（行）主干道均設(shè)有左行綠燈 10S，直行綠燈 30S，綠燈閃亮 3S，黃燈 2S 和紅燈 45S。當南北主干道紅燈點亮時，東西主干道應依次點亮03 系統(tǒng)硬件設(shè)計 7 左行綠燈，直行綠燈，綠燈閃亮和黃燈；反之，當東西主干道紅燈點亮時，南北主干道依次點亮左行綠燈，直行綠燈，綠燈閃亮 和黃燈。 （ 2）南北向和東西向人行道均設(shè)有通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應在南北向主干道直行綠燈點亮 3S 后才允許點亮，然后接 3S 綠閃，其他時間為紅燈；同樣，東西人行道通行綠燈于東西向主干道直行綠燈點亮 3S 后才允許點亮，然后接 3S綠閃，其它時間為紅燈。 急車強通控制方式 （ 1）急車強通信號受急車強通開關(guān)控制。無急車時，按正常循環(huán)時序控制，有急車來時，將急車強通開關(guān)接通，不管原來信號狀態(tài)如何，一律強制讓急車來車方向的綠燈亮，直到急車通過為止，將急車強通開關(guān)斷開，信號的狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為急車放行方向的綠燈閃亮 3 次。隨后按正常時序控制。 （ 2）急車強通信號只能響應一路方向的來車，若兩個方向先后來急車，則響應先來的一方，隨后再響應另一方。 圖 交通燈示意圖 PLC 的選型 根據(jù)設(shè)計要求，本設(shè)計共需要 I/O 點數(shù)為 4 輸入 /22 輸出。具體需要的輸入輸出點數(shù)如表 和表 所示。 咸寧學院學士學位論文 8 表 輸入點數(shù)分配 序號 輸入信號名稱 電氣符號 1 啟動按鈕 SB1 2 停止按鈕 SB2 3 急車強通按鈕 1 SB3 4 急車強通按鈕 2 SB4 表 輸出點數(shù)分配 序號 輸出信號名稱 電氣符號 1 南北左轉(zhuǎn)綠 HL2 2 南北左轉(zhuǎn)黃 HL11 3 南北左轉(zhuǎn)紅 HL13 4 東西左轉(zhuǎn)綠 HL16 5 東西左轉(zhuǎn)黃 HL19 6 東西左轉(zhuǎn)紅 HL6 7 南北直行綠 HL9 8 南北直行黃 HL14 9 南北直行紅 HL3 10 東西直行綠 HL18 11 東西直行黃 HL22 12 東西直行紅 HL7 13 南北右行綠 HL10 14 南北右行黃 HL21 15 南北右行紅 HL4 03 系統(tǒng)硬件設(shè)計 9 16 東西右行綠 HL8 17 東西右行黃 HL15 18 東西右行紅 HL17 19 南 北人行綠 HL12 20 南北人行紅 HL5 21 東西人行綠 HL1 22 東西人行紅 HL20 根據(jù)表 和表 可以確定 PLC 以及擴展模塊的選型。 對于這種中小型自動控制中，應用德國西門子公司生產(chǎn)的 S7200 系列 PLC 無疑是十分明智的選擇。在主機模塊中，常用的主機有 CPU222， CPU224， CPU226 三種。 方案一：若選擇 CPU222 作為主機，由于 CPU222 有 8 輸入 /6 輸出，與此設(shè)計的 4輸入 /22 輸出相差 16 點數(shù)字量輸出。還需要擴展 16 點數(shù)字量輸出。 方案二：若選擇 CPU224 作 為主機，仍然缺少 8 點數(shù)字量輸出，和前者相比， CPU224的存儲容量增大了一倍，它可以有 7 個擴展模塊，并且有內(nèi)置時鐘，有更強的模擬量和高速計數(shù)處理能力。是使用的相對較多的 S7200 產(chǎn)品。 方案三：如果選用 CPU226 作為主機， CPU226 主機為 24 輸入 /16 輸出，與 4 輸入/22 輸出較為接近，只需擴展一片 8 點數(shù)字量輸出的擴展模塊即可。和 CPU224 相比，CPU226 增加了通訊口的數(shù)量，使得它的通信能力大大增強，可以用于點數(shù)較多，要求較高的小型或者中型控制系統(tǒng)。 經(jīng)過價格、性能、擴展模塊的數(shù)量的比較，以及設(shè)計的 要求等多方面的考慮，選擇 CPU226 作為主機是最合理的。 如圖 所示為 CPU226 的端子連接圖。 L+接 24VDC， M 接地。上部分 到 為 16 點輸出端子，下部分 到 為 24 點輸入端子。 咸寧學院學士學位論文 10 圖 CPU226 端子連接圖 擴展模塊的選擇 擴展模塊的選擇 S7200 系列 CPU 提供一定數(shù)量的主機數(shù)字量 I/O 點，但在主機 I/O 點數(shù)不夠的情況下，就必須使用擴展模塊的 I/O 點。由于本設(shè)計的輸入點很少，只 PLC 主 圖 EM222數(shù)字輸出 8X24 VDC端子連接圖 03 系統(tǒng)硬件設(shè)計 11 機的 輸入點足以滿足要求。需要擴展 6 點輸出， EM222 是 8DC 輸出，這樣擴展一個EM222 就滿足系統(tǒng)要求，且比較經(jīng)濟合理，所以，選擇 EM222 作為輸出擴展模塊。 EM222 的端子連線圖 如圖 所示， L+接 24VDC， M 接地。上下兩部分其他 8 個端子均為數(shù)字量輸出端子。 擴展模塊與主機的連接形式 主機和擴展模塊上均有一個連接口，用專用的連線將兩個接線口連通即可。如圖 所示。 圖 CPU226與 EM222的連接圖 I/O 分配 如表 、表 所示，優(yōu)先分配主機 CPU226 的地址 ， 后分 配 擴展模 塊 EM222（ 8輸出數(shù)字量模塊） 的地址。 表 輸入點分配 序號 輸入信號名稱 按扭 電氣符號 1 啟動按鈕 SB1 2 停止按鈕 SB2 3 急車強通按鈕 1 SB3 4 急車強通按鈕 2 SB4 咸寧學院學士學位論文 12 輸出點分配 序號 輸出信號名稱 按扭 電氣符號 1 南北左轉(zhuǎn)綠 HL2 2 南北左轉(zhuǎn)黃 HL11 3 南北左轉(zhuǎn)紅 HL13 4 東西左轉(zhuǎn)綠 HL16 5 東西左轉(zhuǎn)黃 HL19 6 東西左 轉(zhuǎn)紅 HL6 7 南北直行綠 HL9 8 南北直行黃 HL14 9 南北直行紅 HL3 10 東西直行綠 HL18 11 東西直行黃 HL22 12 東西直行紅 HL7 13 南北右行綠 HL10 14 南北右行黃 HL21 15 南北右行紅 HL4 16 東西右行綠 HL8 17 東西右行黃 HL15 18 東西右行紅 HL17 19 南北人行綠 HL12 20 南北人行紅 HL5 21 東西人行綠 HL1 22 東西人行紅 HL20 03 系統(tǒng)硬件設(shè)計 13 PLC 主機與擴展模塊以及交通燈的硬件連接圖 如圖 所示，主機和擴展模塊的輸入 /輸出都分別接在一起。 1M0.10.20.30.40.50.60.71.01.11.21.31.42M1.51.61.72.02.12.22.32.42.52.62