【導(dǎo)讀】可編程序控制器在工業(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。業(yè)中的應(yīng)用更加突出。城市交通燈控制采用的可編程制器具有可靠性高、維護(hù)方便，用。明可編程控制器硬件、軟件的設(shè)計(jì)。解決好公路交通燈控制問題將是保障交通有序、安。全、快捷運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。但現(xiàn)在有的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)都是單一的固定時(shí)序控制，不能夠根據(jù)實(shí)際交通狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。三菱系列的可編程序控制器和傳感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。對(duì)交通燈的智能信號(hào)控制?？捎萌缦路桨竵砜刂平煌窙r:制作傳感器探測(cè)車輛數(shù)量來控。車經(jīng)過時(shí)就會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，環(huán)狀絕緣電線的電感開始減少，即可檢測(cè)出汽車的通過，一定控制規(guī)律自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)長。關(guān)鍵詞：PLC;三菱FX2N;傳感器探測(cè);交通燈。

　　

【正文】 ID 模擬調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)開、閉環(huán)控制。而現(xiàn)在完全可以采用 PLC 控制系統(tǒng)，選用模擬量控制模塊，其功能由軟件完成，系統(tǒng)的精度由位數(shù)決定，不受元件影響，因而可靠性更高， 21 容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制和先進(jìn)的控制方法，可以同時(shí)控制多個(gè)控制回路和多個(gè)控制參數(shù)。例如生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力、速度 等。 功能說明： （ 1） 邏輯控制功能 邏輯控制功能實(shí)際上就是位處理功能，是 PLC 的最基本功能之一。 PLC 設(shè)置有“與”（ AND）、“或”（ OR）、“非”（ NOT）等邏輯指令，根據(jù)外部現(xiàn)場(chǎng)（開關(guān)、按鈕或其它傳感器）的狀態(tài)，根據(jù)指定的邏輯進(jìn)行運(yùn)算處理后，將結(jié)果輸出到現(xiàn)場(chǎng)的被控對(duì)象（電磁閥、電機(jī)等）。因此， PLC 可代替繼電器進(jìn)行開關(guān)控制，完成接點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)、并串聯(lián)等各種連接。另外，在 PLC 中一個(gè)邏輯位的狀態(tài)可以無限次的使用，邏輯關(guān)系的修改和變更也十分方便。 （ 2） 定時(shí)控制功能 定時(shí)控制功能是 PLC 的最 基本功能之一。 PLC 中有許多可供用戶使用的定時(shí)器，其功能類似于繼電器線路中的時(shí)間繼電器。定時(shí)器的設(shè)定值（定時(shí)時(shí)間）可以在編程時(shí)設(shè)定，也可以在運(yùn)行過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改，使用方便靈活。程序執(zhí)行時(shí)， PLC 將根據(jù)用戶用定時(shí)器指令指定的定時(shí)器對(duì)某個(gè)操作進(jìn)行限時(shí)或延時(shí)控制，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。 （ 3） 計(jì)數(shù)控制功能 計(jì)數(shù)控制功能是 PLC 的基本功能之一。 PLC 為用戶提供了許多計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器記到某一個(gè)數(shù)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號(hào)，利用該狀態(tài)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)操作的計(jì)數(shù)控制。計(jì)數(shù)器的設(shè)定值可以在編程時(shí)設(shè)定，也可以在運(yùn)行過程中進(jìn)行 修改。程序執(zhí)行時(shí)， PLC 將根據(jù)用戶用計(jì)數(shù)器指令指定的計(jì)數(shù)器對(duì)某個(gè)控制信號(hào)的狀態(tài)改變次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以完成對(duì)某個(gè)計(jì)數(shù)過程的計(jì)數(shù)控制。 （ 4）步進(jìn)控制功能 PLC 為用戶提供了若干個(gè)移位寄存器，可以實(shí)現(xiàn)由時(shí)間、計(jì)數(shù)或其他指定邏輯信號(hào)為轉(zhuǎn)步條件的步進(jìn)控制。即在一道工序完成以后，在轉(zhuǎn)步條件控制下，自動(dòng)進(jìn)行下一道工序。有些 PLC 還專門設(shè)置了用于步進(jìn)控制的步進(jìn)指令和鼓形控制器操作指令，編程和使用都極為方便。 （ 5）數(shù)據(jù)處理功能 PLC 大部分都具有數(shù)據(jù)處理功能，可以實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳 22 送、數(shù)據(jù)移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、譯碼 編碼等操作。中、大型 PLC 數(shù)據(jù)處理功能更加齊全，可完成開方、 PID 運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算等操作，還可以和 CRT、打印機(jī)相聯(lián)、實(shí)現(xiàn)程序、數(shù)據(jù)的顯示的打印。 （ 6）回路控制功能 有些 PLC 具有 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換功能，可以方便的完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)。 （ 7）通訊聯(lián)網(wǎng)功能 有些 PLC 采用通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程 I/O 控制、多臺(tái) PLC 之間的同位鏈接、PLC 與計(jì)算機(jī)之間的通訊等。 （ 8）監(jiān)控功能 PLC 設(shè)置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能，利用編程器或監(jiān)視器，操作人員對(duì) PLC 有關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。利用編程器可以調(diào)整定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè) 定值和當(dāng)前值，并可以根據(jù)需要改變 PLC 內(nèi)部邏輯信號(hào)的狀態(tài)及數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。 （ 9）停電記憶功能 PLC 內(nèi)部的部分存儲(chǔ)器所使用的 RAM 設(shè)置了停電保持器件（如備用電池等），以保證存儲(chǔ)器中信息能夠長期保存。利用某些記憶指令，可以對(duì)工作狀態(tài)進(jìn)行記憶，以保持 PLC 斷電后的數(shù)據(jù)內(nèi)容不變。 PLC 電源恢復(fù)后，可以在原工作基礎(chǔ)上繼續(xù)工作。 （ 10）故障診斷功能 PLC 可以對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成、某些硬件狀態(tài)、指令的合法性等進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報(bào)警并顯示錯(cuò)誤類型，如屬嚴(yán)重錯(cuò)誤則自動(dòng)終止運(yùn)行。 PLC 的故障自診斷功能大大提高了 PLC 控制系統(tǒng)的安全性和可維護(hù)性。 可編程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化愈來愈高的需求，可編程控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。僅僅將 PLC 理解為開關(guān)量控制的時(shí)代己經(jīng)過去， PLC 不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生產(chǎn)的廣泛需要，而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體，其功能也日趨完善。今后， PLC 將主要朝著以下兩個(gè)方向發(fā)展 :一個(gè)是向超小型專用化和低價(jià)格方向發(fā)展 。另一個(gè)是向高速多功能和 23 分布式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展?？偟内厔?shì)如下階： 準(zhǔn)化 在工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品繁花似錦的今天，各生產(chǎn)廠商既互相競(jìng)爭(zhēng)又互相合作。一種自動(dòng)化產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力除表現(xiàn)在其技術(shù)上的個(gè)性外，更重要的還在于其滿足國際標(biāo)準(zhǔn)化的程度和水平。標(biāo)準(zhǔn)化一方面保證了產(chǎn)品的出廠質(zhì)量，另一方面也保證了各個(gè)廠家產(chǎn)品的互相兼容。出廠檢驗(yàn)時(shí)各可編程控制產(chǎn)品的廠家都有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作依據(jù)。按照這些標(biāo)準(zhǔn)，各種型號(hào)的 PLC 產(chǎn)品對(duì)工業(yè)應(yīng)用環(huán)境、抗干擾性等條目都給出了明確的規(guī)定。但是，這些標(biāo)準(zhǔn)目前只能是統(tǒng)一區(qū)域性的產(chǎn)品，而不能實(shí)現(xiàn)全球的統(tǒng)一性。為了使各廠家的產(chǎn)品有一個(gè)共同的參考平面，制定了國際標(biāo)準(zhǔn)。 2. CPU 處理速度進(jìn)一步加快 目前 PLC 的 CPU 與微型計(jì)算機(jī)的 CPU 相比，還處在比較落后的地步，最高的 也僅僅處在 80486 一級(jí)。將來會(huì)全部使用 64 位 RISC 芯片，實(shí)現(xiàn)多 CPU 并行處理 或分時(shí)處理或分任務(wù)處理，實(shí)現(xiàn)各種模塊智能化，且部分系統(tǒng)程序用門陣列電路 固化。這樣 PLC 執(zhí)行指令的速度將達(dá)到納秒級(jí)。 提高一個(gè)系統(tǒng)的智能程度不僅提高系統(tǒng)的品質(zhì)，在某種意義上也提高了系統(tǒng)的可靠性。 開放性和兼容性是不可分割的而且是相輔相成的概念。一方面是某一產(chǎn)品和第 三家同類產(chǎn)品在通信上的兼容程度，另一方面是指某系統(tǒng)尤其是軟件上的開發(fā)平臺(tái)對(duì)使用者有多大的開放程度。當(dāng)今可編程控制產(chǎn)品種類繁多，加上自動(dòng)化項(xiàng)目越來越大，致使常常在一個(gè)工程項(xiàng)目中出現(xiàn)不同廠家的產(chǎn)品做主從站的現(xiàn)象，這就要求每一廠家的產(chǎn)品族中，都要考慮到和其他廠家產(chǎn)品的兼容性問題 。另一方面，可編程控制器與工業(yè)控制機(jī)等其他裝置的通信難易也體現(xiàn)了開放性的特點(diǎn)。除此之外，同一廠家產(chǎn)品族中的各系列產(chǎn)品兼容性也代表了可編程控制產(chǎn)品的水平。 24 可編程控制產(chǎn)品是通用的。但是工業(yè)的每一領(lǐng)域都有其自己 的特點(diǎn)。怎樣才能使一個(gè)系統(tǒng)既具有通用性又具備專業(yè)化呢 ?硬件系統(tǒng)的模塊化便是解決這一矛盾的鑰匙。這樣，適合于某個(gè)行業(yè)或某些特殊問題的專用模塊就可以很容易地集成到通用系統(tǒng)中去。常用的專用模塊包括 :定位模塊、溫度測(cè)量模塊、高速采樣模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊等。 隨著 PLC 進(jìn)入過程控制的領(lǐng)域，對(duì) PLC 可靠性的要求進(jìn)一步提高。硬件冗余的容錯(cuò)技術(shù)將進(jìn)一步得到應(yīng)用，不僅會(huì)有 CPU 單元冗余、通信單元冗余、電源單元冗余、 I/0 單元冗余、而且整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)實(shí)現(xiàn)冗余。但從根本上來講，系統(tǒng)的可靠性取決于系統(tǒng)單元的可靠 程度。要保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，首先要求系統(tǒng)各單元的質(zhì)量要得到保證。 MTBF(平均無故障時(shí)間 )是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)?？v觀各著名廠商，其 PLC 產(chǎn)品都有不同程度的冗余功能，而且發(fā)展越來越完善。 根據(jù)分散控制、集中管理的原則， PLC 控制系統(tǒng)的 I/0 模塊將直接安裝在控制現(xiàn)場(chǎng)，通過通信電纜或光纖與主 CPU 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。這樣使控制更有效，系統(tǒng)更可靠。 為了滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的控制與管理的需要， PLC 將廣泛采用計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)，使 PLC 系統(tǒng)的生產(chǎn)控制功能和信息管理功能融為一體。 綜上所述，我們不難得出下面幾個(gè)結(jié)論 : 、計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)及 PLC 正在走著一條相互融合的道路。 。 ，因此系統(tǒng)的分析運(yùn)算能力將越來越強(qiáng)。 。 、高度專業(yè)化的融合是可編程控制系統(tǒng)的新特征。 25 第 3 章 交通燈控制電路的設(shè)計(jì) 十字路口交通燈控制 在十字路口，要求東西方向和南北方向各通行 35 秒鐘，并周而復(fù)始。在南北方向通行時(shí)，東西方向的紅燈亮 35 秒，而南北方向的綠燈先亮 30 秒后再閃 3 秒（ 秒暗， 秒亮）后黃燈亮 2 秒。在東西方向通行時(shí)，南北方向的紅燈亮 35 秒，而東西方向的綠燈先亮 30 秒后再閃 3 秒（ 秒暗， 秒亮）后黃燈亮 2 秒。 十字路口的交通燈布置如圖 445 所示： 圖 445 十字路口交通燈示意圖 圖 446 十字路口交通燈時(shí)間圖 紅燈 綠燈 綠閃 黃燈綠燈 綠閃 黃燈 紅燈 30秒33秒35秒30秒33秒35秒東西方向南北方向交通燈工作狀態(tài)圖Y27Y17Y7Y6Y6Y4 Y4 Y5 26 圖 4 45 十字路口交通燈示意圖 綠綠黃紅黃紅(a) 交通燈控制梯形圖Y17M8013Y17T2T1T2Y17ENDY4Y6Y7Y27Y5Y17T2Y17T0Y17T0K330T2K300T1K350T0T0T2T1T0綠黃紅綠黃紅Y4Y6Y7Y27Y5Y17南北通行 東西通行(b) 時(shí)序圖 27 運(yùn)行效果 本系統(tǒng)具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。 PLC 還具有功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣的特點(diǎn)，現(xiàn)代 PLC 不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順控等功能，數(shù)值運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理等功能。今天的 PLC 已經(jīng)開始用于閉環(huán)控制，不僅如此，隨著其擴(kuò)展能力和通信能 力的發(fā)展，它也越來越多地應(yīng)用到了復(fù)雜的分布式控制系統(tǒng)中。從而受到了大家的認(rèn)可。 第 4 章 總結(jié) 在設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就是心里老想著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。 我趁著做課程設(shè)計(jì)的同時(shí)也對(duì)課本知識(shí)有了鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。 經(jīng)過兩個(gè)星期的設(shè)計(jì)里，過程曲折可謂一語難盡 。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時(shí)的滿富激情到后來汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無不令我回味無長。 通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。 28 參考文 獻(xiàn) 1. 廖常初 :PLC 基礎(chǔ)及應(yīng)用 ,北京機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020 :可編程序控制器原理 *應(yīng)用 *實(shí)驗(yàn) ,北京機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020 田 :電子電路實(shí)用抗干擾技術(shù) ,北京人民郵電出版社 ,1994 ：電氣可編程控制原理與應(yīng)用《第二版》，清華大學(xué)出版社， 2020