【正文】 整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。1輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。3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)。 在PLC的存儲器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映象寄存器和輸出映象寄存器。PLC梯形圖中別的編程元件也有對應(yīng)的映象存儲區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映象寄存器。PLC的掃描工作過程如圖2圖23所示 用戶輸出設(shè)備輸入端子輸入鎖存器輸入映象寄存器輸出映象寄存器輸出鎖存器輸出端子程序執(zhí)行用戶輸入設(shè)備寫讀讀圖22 PLC的掃描工作過程圖輸入刷新 程序執(zhí)行輸出刷新一個(gè)掃描周期輸入刷新圖23 PLC的掃描周期圖本章介紹的是PLC的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用，通過這些基礎(chǔ)知識，希望能給PLC初學(xué)者經(jīng)常會遇到的疑惑有一些幫助，更好地理解PLC的控制，基于PLC在交通燈控制系統(tǒng)上應(yīng)用這一范疇，使下一步PLC的程序設(shè)計(jì)開發(fā)和實(shí)際需要有機(jī)地融合在一起。第3章 多工作方式交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)信號燈受一個(gè)啟動(dòng)開頭的控制，當(dāng)啟動(dòng)開頭接通時(shí)，信號燈系統(tǒng)開始工作，且南北紅燈亮，東西綠燈亮，當(dāng)啟動(dòng)開頭斷開時(shí)，所有信號燈都熄滅。南北紅燈亮維持25S，東西綠燈亮維持20秒，到20秒時(shí)，東西綠燈閃爍，，閃爍3秒后熄滅，在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持2秒，到2秒時(shí)，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時(shí)，南北紅燈熄滅，綠燈亮，東西紅燈亮維持25秒，南北綠燈亮，維持20秒，然后閃爍3秒（，）后熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持2秒后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮，周而復(fù)始?？刂埔螅合到y(tǒng)有三種工作方式，即單周，手動(dòng)和自動(dòng)循環(huán)，每種工作方式都可以單獨(dú)運(yùn)行，可以相互切換。合理安排PLC的I/O地址，畫出端子圖。設(shè)計(jì)PLC的梯形圖，使之完全符合系統(tǒng)的控制要求?？己艘螅涸O(shè)計(jì)思路清晰。PLC指令使用正確。I/O地址表完整，正確。設(shè)計(jì)的程序符合系統(tǒng)控制要求（用三菱PLC編程語言設(shè)計(jì)）按照交通燈系統(tǒng)控制要求下，結(jié)合三菱FX2n系列可編程控制器的特性（見附錄），選擇適合的型號。設(shè)計(jì)思想分析如下：采用步進(jìn)梯形指令雙流程編程實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用并聯(lián)分支結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，利用M8002開機(jī)脈沖自動(dòng)進(jìn)入XO狀態(tài)，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖給一個(gè)總啟動(dòng)的輸入信號，要配合一個(gè)SB0的按鈕，當(dāng)SB0啟動(dòng)按鈕動(dòng)作，系統(tǒng)工作處于初始狀態(tài)，初始狀態(tài)為東西綠燈亮，南北紅燈亮。首先，要設(shè)置自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行方式。當(dāng)總啟動(dòng)輸入信號開關(guān)閉合后，再給一個(gè)自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行開關(guān)SB1，當(dāng)SB1通電時(shí)，此時(shí)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)過程中，南北紅燈亮25S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)25秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮，當(dāng)南北綠燈亮20秒后，再轉(zhuǎn)入南北綠燈閃爍，此時(shí)需要震蕩器或脈沖源才能使綠燈閃爍，當(dāng)綠燈閃爍3次后，再南北方向轉(zhuǎn)入下一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)南北黃燈亮2秒；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，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮，此時(shí)設(shè)定時(shí)間為25S。在時(shí)間到達(dá)之前，東西紅燈亮，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與禁止通行轉(zhuǎn)換狀態(tài)，如此循環(huán)下去，則實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行方式。其次，設(shè)置單周運(yùn)行方式，設(shè)置單周運(yùn)行開關(guān)SB2，當(dāng)SB2按鈕接通后，系統(tǒng)能從自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行方式，跳入單周運(yùn)行方式，此時(shí)，南北方向只能紅燈亮，東西方向只能綠燈亮，要實(shí)現(xiàn)此運(yùn)行方式，可采取置位與復(fù)位指令，當(dāng)總啟動(dòng)輸入信號開關(guān)閉合后，再給一個(gè)單周運(yùn)行開關(guān)SB2，當(dāng)SB2通電時(shí)，此時(shí)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)過程中，南北紅燈亮25S,需計(jì)時(shí)器設(shè)定延時(shí)25秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮，當(dāng)南北綠燈亮20秒后，再轉(zhuǎn)入南北綠燈閃爍，此時(shí)需要震蕩器或脈沖源才能使綠燈閃爍，當(dāng)綠燈閃爍3次后，再南北方向轉(zhuǎn)入下一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)南北黃燈亮2秒；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，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮，此時(shí)設(shè)定時(shí)間為25S。在時(shí)間到達(dá)之前，東西紅燈亮，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與禁止通行轉(zhuǎn)換狀態(tài)，當(dāng)運(yùn)行完畢后，則停止運(yùn)行。再次，要實(shí)現(xiàn)手動(dòng)運(yùn)行方式，可在東西方向設(shè)置按鈕SB3，當(dāng)SB3接通時(shí)，南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮，此時(shí)南北方向禁止通行，東西方向允許通行，定時(shí)20S以后，再轉(zhuǎn)到自動(dòng)循環(huán)；為實(shí)現(xiàn)手動(dòng)工作方式，同時(shí)可在南北方向設(shè)置按鈕SB4，當(dāng)SB4通電時(shí)，SB3自動(dòng)斷開，此時(shí)南北方向綠燈點(diǎn)亮，東西方向紅燈點(diǎn)亮，此時(shí)，南北方向允許通行，東西方向禁止通行，定時(shí)10S后，轉(zhuǎn)回到自動(dòng)循環(huán)。綜上所述，可編程控制器要滿足三種工作方式，五個(gè)信號輸入（其中四個(gè)做工作方式控制開關(guān)用，一個(gè)做總開關(guān)用），六個(gè)信號輸出，十字路口有12個(gè)交通信號燈，但南北、東西兩個(gè)為一組用一個(gè)輸出信號控制。通過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，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)分析表南北方向交通燈狀 態(tài)紅燈亮25S綠燈亮20S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25S十字路口交通燈狀態(tài)的分析：十字路口交通燈如下圖31所示，將12個(gè)交通燈進(jìn)行編號這12個(gè)交通燈共有四個(gè)狀態(tài)：圖31 十字路口交通燈狀態(tài)圖狀態(tài)1：南北紅燈（7）亮，東西綠燈（12）亮狀態(tài)2：南北紅燈（7）繼續(xù)亮，東西綠燈（12）閃。狀態(tài)3：南北紅燈（7）繼續(xù)亮，東西黃燈（11）亮。狀態(tài)4：東西紅燈（10）亮，南北綠燈（9）亮。狀態(tài)5：東西紅燈（10）繼續(xù)亮，南北綠燈（9）閃。狀態(tài)6：東西紅燈（7）繼續(xù)亮，南北黃燈（8）亮。啟動(dòng)?xùn)|西綠東西黃東西紅南北綠南北黃20S3S2S20S3S2S25S20S3S2SONOFF圖33 十字路口交通燈時(shí)序圖25S南北紅：（如下圖)單周自動(dòng)循環(huán)東西東西南 北東西南 北南 北X1X2T3T10T4T12T14T13T11T8T8Y0綠閃Y4綠閃Y2紅Y1黃Y5黃T14 K200T13 K200T12 K200T11 K200T4K20 T10K250 T7K20 T2K30 T6K30 T1K200 T5K200 Y0綠 X3X4T7T6T5T2T1T0T0K250 Y3紅 S50S40S266S37S27S366S31S32S33S34S21S22S23S24Y3紅 Y0綠 X1X0S20M8002S0Y4綠表32 交通信號燈PLC的輸入/輸出點(diǎn)分配表輸入信號定時(shí)元件輸出信號名稱代號輸入點(diǎn)編號T0:南北紅燈工作25S名稱代號輸出點(diǎn)編號總啟動(dòng)按鈕SB0X0T5:東西紅燈工作20S南北紅燈L3Y3自動(dòng)運(yùn)行按鈕SB1X1T6:東西綠燈閃爍3S東西綠燈L0Y0單周運(yùn)行按鈕SB2X2T7:東西黃燈工作2S東西黃燈L1Y1手動(dòng)按鈕SB3X3T10:東西黃燈工作20S東西紅燈L2Y2手動(dòng)按鈕SB4X4T1:南北綠燈工作20S南北綠燈L4Y4T2:南北綠燈閃爍3S南北黃燈L5Y5T3:南北黃燈工作2S PLC的接線形式 如圖35所示X0SB4SB0SB1SB2SB2Y0X4X3X2 X1COMY1Y2Y3Y4Y5COML0L1L2L3L4L5PLC 軟件設(shè)計(jì)初次上電有效X0 總啟停按鈕初始狀態(tài)東西綠燈亮南北紅燈亮南北紅燈亮東西綠燈亮南北紅燈亮秒脈沖， ，東西黃燈亮2S南北黃燈亮2S東西紅燈亮25S單周期運(yùn)行開關(guān)南北綠燈滅南北黃燈滅東西黃燈滅南北紅燈、東西綠燈手動(dòng)啟動(dòng)按鈕東西紅燈滅東西黃燈滅東西綠燈滅南北綠燈滅南北黃燈滅南北紅燈亮20S時(shí)間到，轉(zhuǎn)到自動(dòng)循環(huán)東西綠燈亮20S南北綠燈，東西紅燈手動(dòng)啟動(dòng)按鈕時(shí)間到，轉(zhuǎn)到自動(dòng)循環(huán)東西黃燈滅南北紅燈滅南北黃燈滅東西綠燈滅南北綠燈亮10S時(shí)間到，轉(zhuǎn)到自動(dòng)循環(huán)東西紅燈亮10S時(shí)間到，轉(zhuǎn)到自動(dòng)循環(huán)當(dāng)X1按下，自動(dòng)循環(huán)當(dāng)X2按下，單周運(yùn)行返回指令結(jié)束指令 本章小結(jié)本章介紹三菱FX2n系列PLC交通燈控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),關(guān)鍵是系統(tǒng)總體設(shè)計(jì),核心則是控制程序設(shè)計(jì)。重點(diǎn)要掌握PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和設(shè)計(jì)的一般流程,要有一個(gè)整體的概念。在滿足控制要求、環(huán)境要求和性價(jià)比等條件下，合理選擇PLC的機(jī)型和硬件配置，正確地進(jìn)行估算，合理選擇輸入/輸出模塊，完成PLC的硬件與軟件的設(shè)計(jì)。通過這次可編程控制器的課程設(shè)計(jì)，終于發(fā)現(xiàn)腦海里有了工程的思想。以前單方面的學(xué)習(xí)了電子硬件知識和軟件知識。有人說只懂硬件，那是一個(gè)技術(shù)員，只懂軟件的，那是程序員。系統(tǒng)結(jié)合，要軟硬兼施，才能具備一個(gè)工程師綜合素質(zhì)。第4章 系統(tǒng)檢測與調(diào)試大體思路流程如下：硬件調(diào)試：硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測試儀器（萬用表、示波器等），檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。①靜態(tài)調(diào)試 靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種硬件檢測。 第一步：目測。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點(diǎn)。 第二步：用萬用表測試。先用萬用表復(fù)核目測中有疑問的連接點(diǎn)，再檢測各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。 第三步：加電檢測。給板加電，檢測所有的插座或是器件的電源端是否符合要求的值 第四步：是聯(lián)機(jī)檢查。因?yàn)橹挥杏每删幊炭刂破鏖_發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調(diào)試。 ②動(dòng)態(tài)調(diào)試 動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的