【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即 I/O 指令則可以直接存取 I/O 點(diǎn)。即使用I/O 指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從 I/O 模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 (三 ) 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間， CPU 按照 I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是 PLC 的真正輸出。 PLC內(nèi)部運(yùn)作方式 炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 9 雖然 PLC 所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計(jì)時(shí)器與計(jì)數(shù)器等名稱，但 PLC 內(nèi)部并非 實(shí)體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機(jī)械裝置做實(shí)體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實(shí)際上 PLC 執(zhí)行階梯圖程式的運(yùn)作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入 CPU 中并最后執(zhí)行控制運(yùn)作。在整個(gè)的掃描過(guò)程包括三大步驟， “ 輸入狀態(tài)檢查 ” 、 “ 程式執(zhí)行 ” 、 “ 輸出狀態(tài)更新 ” 說(shuō)明如下： 步驟一 “ 輸入狀態(tài)檢查 ” ： PLC 首先檢查輸入端元件所連接之各點(diǎn)開(kāi)關(guān)或傳感器狀態(tài)（ 1 或 0 代表開(kāi)或關(guān)），并將其狀態(tài)寫入內(nèi)存中對(duì)應(yīng)之位置 Xn。步驟二“ 程式執(zhí)行 ” ：將階梯圖程式逐行取入 CPU 中運(yùn)算，若程式執(zhí)行中需要輸入接點(diǎn)狀態(tài)， CPU 直接自內(nèi)存中查詢?nèi)〕?。輸出線圈之運(yùn)算結(jié)果則存入內(nèi)存中對(duì)應(yīng)之位置，暫不反應(yīng)至輸出端 Yn。步驟三 “ 輸出狀態(tài)更新 ” ：將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至 PLC 輸出部接點(diǎn)，并且重回步驟一。 此三步驟稱為 PLC 之掃描周期，而完成所需的時(shí)間稱為 PLC 之反應(yīng)時(shí)間， PLC 輸入訊號(hào)之時(shí)間若小于此反應(yīng)時(shí)間，則有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會(huì)被更新一次，因此稱此種運(yùn)作方式為輸出輸入端 “ 程式結(jié)束再生 ” 。 2． 3 PLC 的主要特點(diǎn) (1) 可靠性高， 抗干擾能力強(qiáng) PLC 是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)，在硬件方面采用了電磁屏蔽、光電隔離、模擬量和數(shù)字量濾波、優(yōu)化電源等措施，并對(duì)元件進(jìn)行了嚴(yán)格的篩選，在軟件方面采用了警戒時(shí)鐘、故障診斷、自動(dòng)恢復(fù)等措施，利用后備電池對(duì)程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，因此， PLC 具有其他工業(yè)控制設(shè)備更高的可靠性。 (2)編程簡(jiǎn)單，使用方便 PLC 采用面向過(guò)程，面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程，比如梯形圖語(yǔ)言編程方式，非常直觀，易懂易編，容易推廣使用，現(xiàn)代的 PLC 已經(jīng)使用 IEC11313 作為編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，具有功能清晰、易于理解的特點(diǎn)正在被技術(shù)人員所接 納和采用。 (3)功能強(qiáng)大，應(yīng)用靈活 PLC 的基本功能包括數(shù)字和模擬量輸入 /輸出、算術(shù)和邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、步進(jìn)、移位、比較、代碼轉(zhuǎn)換等，還能完成 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換、以及通訊網(wǎng)絡(luò)、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等功能。 PLC 的配置、安裝、使用和維護(hù)都很簡(jiǎn)單，方便， PLC 標(biāo)準(zhǔn)的積木式結(jié)構(gòu)與模塊化的程序設(shè)計(jì)可以適應(yīng)大小不同、功能復(fù)雜的控制要求，并能適應(yīng)產(chǎn)品規(guī)格或者工藝要求的變化，從而可以節(jié)省大量的人力和物力 炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 10 PLC 的選用 plc目前的主要品牌 美國(guó) AB，和利時(shí)， ABB，松下，西門子，匯川，三菱，歐姆 龍，臺(tái)達(dá)，富士，施耐德，信捷 創(chuàng)研等。 西門子 PLC 西門子股份公司（ SIEMENS AG FWB： SIE, NYSE： SI）是世界最大的機(jī)電類公司之一， 1847 年由維爾納 馮 西門子建立。如今，它的國(guó)際總部位于德國(guó)慕尼黑。西門子股份公司是在法蘭克福證券交易所和紐約證券交易所上市的公司。西門子在電氣工程和電子領(lǐng)域擁有完善的業(yè)務(wù)組合。西門子的業(yè)務(wù)活動(dòng)受到各種地區(qū)和行業(yè)因素的影響 ,西門子的業(yè)務(wù)領(lǐng)域還能充分體現(xiàn)未來(lái)發(fā)展的大趨勢(shì)。目前，西門子正在研發(fā)新的方案，以迎接未來(lái)來(lái)自衛(wèi)生、能源、水處理、通信 、交通、安防、物流和自動(dòng)化領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。 西門子 SIAMTIC 模塊化控制器有著很大的優(yōu)勢(shì)，它可以即買即用，長(zhǎng)期兼容性和可用性，可以在惡劣環(huán)境下工作，模塊還可以擴(kuò)展和升級(jí)。西門子的產(chǎn)品十分的抗震動(dòng)，通過(guò)集中式和分布式 I/O 控制。所以西門子在最近的一些年內(nèi)能夠很有力的打進(jìn)中國(guó)的市場(chǎng)并能在中國(guó)的市場(chǎng)牢牢的扎根。這和西門子產(chǎn)品的質(zhì)量和性能有著十分大的關(guān)系 . 其中 西門子（ SIEMENS）公司的 PLC 產(chǎn)品包括 LOGO，S7200(CN)， S71200, S7300， S7400， 工業(yè)網(wǎng)絡(luò) ， HMI 人機(jī)界面， 工業(yè)軟件等 。 西門子 S7 系列 PLC 體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。 S7 系列 PLC 產(chǎn)品可分為微型 PLC（如 S7200），小規(guī)模性能要求的 PLC（如 S7300）和中、高性能要求的 PLC（如 S7400）等。 西門子 S7200 西門子 S7200 系列可編程控制器 S7200 系列 PLC 是西門子公司的產(chǎn)品， 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。 S7200 系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此 S7200 系列具有極高的性能 /價(jià)格比。 S7200 系列 PLC具有極高的可靠性、極豐富的指令集、豐富的內(nèi)置集成功能、實(shí)時(shí)特性、強(qiáng)勁的炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 11 通訊能力、豐富的擴(kuò)展模塊等特點(diǎn)，易于掌握，操作便捷。 S7200 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 等 。 炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 12 第 3 章 交通燈控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 第 節(jié) 系統(tǒng)的控制要求 （ 1）南北方向綠燈和東西方向的綠燈不能同時(shí)亮；如果同時(shí)亮，則應(yīng)自動(dòng)立即關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 （ 2）系統(tǒng)工作后，首先南北紅燈亮并維持 25s；與此同時(shí)，東西綠燈亮，并維持 20s時(shí)間，到 20s 時(shí)，東西綠燈閃亮，閃亮 3s 后熄滅。 （ 3）在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮并維持 2s，然后東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時(shí)南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。 （ 4）東西紅燈 亮并維持 30s；與此同時(shí)，南北綠燈亮并維持 25s；然后，南北綠燈閃亮 3s后熄滅。 （ 5）南北綠燈熄滅時(shí)，南北黃燈亮維持 2s 后熄滅；同時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮。至此，結(jié)束一個(gè)工作循環(huán)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案分析 按照交通燈系統(tǒng)控制要求下，結(jié)合西門子 S7200 系列可編程控制器的特性（見(jiàn)附錄），選擇適合的型號(hào)。設(shè)計(jì)思想分析如下：給一個(gè)啟動(dòng)的輸入信號(hào)，要配合一個(gè) SB1的按鈕，當(dāng) SB1 啟動(dòng)按鈕動(dòng)作，系統(tǒng)工作。 首先，南北方向道 路處于 禁止 通行的狀態(tài)， 東西方向道 路處于 允許 通行的狀態(tài) 。 南北方向道 路亮 紅 燈 狀態(tài)過(guò)程中 ， 南北紅燈亮 25S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 25 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮；同時(shí)，東西方向道 路 也一起 亮 綠 燈 20S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)20 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西綠燈閃爍 ； 東西綠燈閃爍 3S，需振蕩器或脈沖源（秒 /次）動(dòng)作使東西綠燈閃爍，還要需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 3 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮 ； 東西黃燈亮 2S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 2秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮。 其次，東西方向道 路處于 禁止 通行的狀態(tài)， 南北方向道 路處于 允許 通行的狀態(tài) 。 東西方向道 路亮 紅 燈 狀態(tài)過(guò)程中 ， 東西紅燈亮 30S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 30 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈亮；同時(shí)，南北方向道 路 也一起 亮 綠 燈 25S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)25 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北綠燈閃爍 ； 南北綠燈閃爍 3S，需振蕩器或脈沖源（秒 /次）動(dòng)作使南北綠燈閃爍，還要需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 3 秒，才會(huì)轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北黃燈亮 ； 南北黃燈亮 2S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí) 2秒，才會(huì)轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北紅燈亮。 如此循環(huán)下去。 炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 13 另外，當(dāng)斷開(kāi)系統(tǒng)，所有信號(hào)燈熄滅；需要按鈕 SB1 動(dòng)作斷開(kāi)系統(tǒng)，停此輸入信號(hào)入可編程控制器，而最快的方法，是使可編程控制器不動(dòng)作，那么肯定無(wú)信號(hào)輸出。而且 ，南北、東西綠燈同時(shí)亮，報(bào)警?？删幊炭刂破饕敵鲆粋€(gè)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)一個(gè)報(bào)警燈。 綜上所述，可編程控制器要滿足一個(gè)信號(hào)輸入（作系統(tǒng)接通、斷開(kāi)作用），七個(gè)信號(hào)輸出，十字路口有十二個(gè)交通信號(hào)燈，但南北、東西兩個(gè)為一組用一個(gè)輸出信號(hào)控制，再加上一個(gè)報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)的報(bào)警燈。通過(guò)如下的十字路口交通燈狀態(tài)分析表、 主流程圖、十字路口交通燈 時(shí)序圖一一展開(kāi)，將 十字路口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路逐漸脈絡(luò)清晰。 表 31 十字路口交通燈狀態(tài)分析表 十字路口交通燈的路況畫出模擬圖 結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實(shí)驗(yàn) 在 PLC交通燈模擬模塊中，主干道東西南北每面都有 3個(gè)控制燈，分別為： 禁止通行燈 （亮?xí)r為紅色） 準(zhǔn)備禁止通行燈 （亮?xí)r為黃色） 直通燈 （亮?xí)r為綠色） 南北方向 交通燈狀態(tài) 紅燈亮 25S 綠燈亮 25S 綠燈閃 3S 黃燈亮 2S 東西方向 交通燈 狀態(tài) 綠燈亮 20S 綠燈閃 3S 黃燈亮 2S 紅燈亮 30S 炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 14 另外行人道東西南北每面都有 2個(gè)控制燈 ,分別為： 禁止通行燈 （亮?xí)r為紅色） 直通燈 （亮?xí)r為綠色） 結(jié)合十字路口交通燈實(shí)際情況設(shè)計(jì)交通燈模擬控制系統(tǒng)如下： 當(dāng)南北主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r，東西 主 干道應(yīng)依次點(diǎn)亮綠燈，綠燈閃亮，黃燈，反之，當(dāng)東西主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r，南北主干道依次點(diǎn)亮綠燈，綠燈閃，黃燈。南北向和東西向行人道均設(shè)為通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應(yīng)在 南北 主干道綠燈點(diǎn)亮?xí)r點(diǎn)亮，當(dāng)南北主干道綠燈閃亮和黃燈點(diǎn)亮?xí)r南北行人道綠燈也要對(duì)應(yīng)閃亮，其它時(shí)間為紅燈。東西行人道通行綠燈于東西主干道綠燈點(diǎn)亮是點(diǎn)亮，當(dāng)東西主干道綠燈閃亮和黃燈點(diǎn)亮?xí)r東西行人道綠燈也要對(duì)應(yīng)閃亮，其它時(shí)間為紅燈。除 此之外還可以擁有其它功能，如使用 10 個(gè)脈沖開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)讓盲人可以方便通過(guò)十字路口和手動(dòng)控制車流量。其中 8個(gè)安裝在人行道的兩邊。當(dāng)東西方向行走的盲人要過(guò)馬路的時(shí)候，按下脈沖開(kāi)關(guān)東西向行人道綠燈亮起，南北向主干道紅燈閃亮，延遲 10 秒恢復(fù)原來(lái)的控制系統(tǒng)。南北向脈沖開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)東西向功能相同，另外兩個(gè)脈沖開(kāi)可以控制車流量，當(dāng)東西向主干道等待車量較多的時(shí)候，按下東西向控制脈沖開(kāi)關(guān)，東西向主干道延長(zhǎng)綠燈點(diǎn)亮?xí)r間到 15 秒。東西向行人道綠燈也要對(duì)應(yīng)延長(zhǎng)。南北向脈沖開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)東西向功能相同。 本系統(tǒng)增加了急車強(qiáng)通的功能。急車強(qiáng)通信號(hào)受 急車強(qiáng)通開(kāi)關(guān)的控制。有急車來(lái)時(shí)，將該方向急車強(qiáng)通開(kāi)關(guān)接通，無(wú)論原來(lái)信號(hào)燈的狀態(tài)如何，一律強(qiáng)制讓急車方向的綠燈亮，使急車放行，直至急車通過(guò)為止。急車一過(guò)，將急車強(qiáng)通開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，信號(hào)燈的狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為急車放行方向上的綠燈閃 3次，隨后按正常時(shí)序控制。急車強(qiáng)通信號(hào)只能響應(yīng)一路方向的急車，若兩個(gè)方向先后來(lái)急車，則響應(yīng)先來(lái)的一方，隨后再響應(yīng)另一方。 交通燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PLC 選擇 一、 PLC 機(jī)型和容量的選擇步驟與原則 隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展， PLC 產(chǎn)品的種類也越來(lái)越多。不同型號(hào)的 PLC，其結(jié)構(gòu)形 式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等也各有不同，適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選用 PLC，對(duì)于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。 PLC 的