【導(dǎo)讀】自動(dòng)控制裝置的先進(jìn)程度是體現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一。用內(nèi)部編程“軟元件”取代繼電器邏。序控制,則是PLC的主要功能之一。制在使用中的作用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控。系統(tǒng)中最重要的組成部分。

　　

【正文】 （ 4）只有在活動(dòng)步的命令和操作被執(zhí)行，對(duì)活動(dòng)步后的轉(zhuǎn)換進(jìn)行掃描，因此整個(gè)程序的掃描時(shí)間 較其他程序編制的程序掃描時(shí)間要短得多。 功能表圖來(lái)源于佩特利 (Petri)網(wǎng)，由于它具有圖形表達(dá)方式，能比較簡(jiǎn)單清楚地描述并發(fā)系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)的所有現(xiàn)象，并能對(duì)系統(tǒng)中存在的象死鎖、不安全等反?，F(xiàn)象進(jìn)行分析和建模，在模型的基礎(chǔ)上可以直接編程，因此得到了廣泛的應(yīng)用。近幾年推出的可編程控制 器和 小型 集散 控制 系統(tǒng) 中也 已提 供了采 用功 能表 圖描 述 語(yǔ)言進(jìn)行編程的軟件。 功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 功能 模塊 圖程 序設(shè) 計(jì)語(yǔ) 言是 采用 功能 模塊 來(lái)表 示模 塊所 具 有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。它有若干個(gè)輸入端和輸出端，通過(guò)軟連 接的方式，分別連接到所需的其它端子，完成所需的控制運(yùn)算或控制功能。功能模塊可以分為不同的類型，在同一種類型中，也可能因功能參數(shù)的不同而使功能或應(yīng)用范圍有所差別，例如，輸入端的數(shù)量、輸入信號(hào)的類型等的不同使它的使用范圍不同。由于采 用軟 連接 的方 式進(jìn) 行功 能模 塊之 間及功 能模 塊與 外部 端 子的連接，因此控制方案的更改、信號(hào)連接的替換等操作可以很方便實(shí)現(xiàn)。功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)是 : （ 1） 以功能模塊為單位，從控制功能入手，使控制方案的分析和 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 理解變得容易 。 （ 2） 功能模塊是用圖形化的方法描述功能，它的直觀性大大方便了 設(shè)計(jì)人員的編程和組態(tài)，有較好的易操作性 。 （ 3） 對(duì)控制規(guī)模較大、控制關(guān)系較復(fù)錄的系統(tǒng)，由于控制功能的關(guān)系可以較清楚地表達(dá)出來(lái)，因此，編程和組態(tài)時(shí)間可以縮短，調(diào)試時(shí)間也能減少 。 （ 4） 由于每種功能模塊需要占用一定的程序內(nèi)存，對(duì)功能模塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時(shí)間，因此，這種設(shè)計(jì)語(yǔ)言在大中型 P LC 和集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)中才被采用 。 結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 結(jié)構(gòu) 化語(yǔ) 句描 述程 序設(shè) 計(jì)語(yǔ) 言是 用結(jié) 構(gòu)化 的描 述語(yǔ) 句來(lái) 描 述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它是一種類似于高級(jí)語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。在大中型的可編程序控制器 系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)描述控制系統(tǒng)中各個(gè)變量的關(guān)系。它也被用于集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)。 結(jié)構(gòu) 化語(yǔ)句 描述 程序 設(shè)計(jì) 語(yǔ)言 采用 計(jì)算 機(jī)的描 述語(yǔ) 句來(lái) 描 述系統(tǒng)中各種變量之間的運(yùn)算關(guān)系，完成所需的功能或操作。大多數(shù)制造廠商采用的語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與 B AS IC 語(yǔ)言、 PASC A L語(yǔ)言或 C 語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言相類似，但為了應(yīng)用方便，在語(yǔ)句的表達(dá)方法及語(yǔ)句的種類等方面都進(jìn)行了簡(jiǎn)化。 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言具有下列特點(diǎn) : （ 1）采用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算 。 （ 2）需要有一定的計(jì)算機(jī)高級(jí) 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的知識(shí)和編程技巧，對(duì)編程人員的技能要求較高，普通電氣人員難以完成。 （ 3）直觀性和易操作性等較差 。 （ 4） 常被用于采用功能模塊等其他語(yǔ)言較難實(shí)現(xiàn)的一些控制功能的實(shí)施。 交通燈程序的設(shè)計(jì) 程序編寫通過(guò)對(duì)流程圖和時(shí)序圖的整體認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)局布設(shè)計(jì)，在進(jìn)行對(duì) PL C 整體進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，完成整個(gè)設(shè)計(jì)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 急通車道的設(shè)計(jì) 急通車道屬于順序控制中的半自動(dòng)控制，半自動(dòng)控制是一旦系統(tǒng)人工啟動(dòng)，系統(tǒng)工作，其過(guò)程的展開(kāi)是自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，無(wú)需人工干預(yù)。但過(guò)程結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)停止。若再使系統(tǒng)工作，還 需人工啟動(dòng)。 交通燈交替順序控制設(shè)計(jì) 基于 P LC 的交通燈順序控制的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容便是程序的設(shè)計(jì)，順序控制是指，是系統(tǒng)的狀態(tài)與行為按所希望的順序變化，而加給系統(tǒng)的一系列作用。這一系列作用則多是邏輯量。用 P LC 進(jìn)行順序控制是 PLC 的優(yōu)勢(shì)，也是 PLC 最基本的應(yīng)用。 此處的設(shè)計(jì)為順序控制中的自動(dòng)順序控制，自動(dòng)順序控制是PLC 順序控制最為常見(jiàn)的一種。圖 44 為交通燈交替設(shè)計(jì)程序 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 44 交通燈順序點(diǎn)亮的程序 倒計(jì)時(shí)程序的設(shè)計(jì) PLC 采用循環(huán)周期掃描工作方式，指令的執(zhí)行由上至下，有左至右 ，前面的結(jié)果將影響后面；前一個(gè)周期的結(jié)果影響下一周期。PLC 邏輯設(shè)計(jì)同步化就是設(shè)法實(shí)現(xiàn)：用脈沖信號(hào)控制輸出及內(nèi)部狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，有脈沖作用的周期，執(zhí)行指令才有效果；而且在脈沖信號(hào)起作用的這周期中，前面指令的執(zhí)行結(jié)果，不改變后面指令的執(zhí)行條件 [4]。同步化處理的方法很多，在圖 2 中是通過(guò)合理安排指令的先后順序來(lái)實(shí)現(xiàn)同步的。 系統(tǒng)上電，高速定時(shí)器開(kāi)始定時(shí)，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，即 T0 輸出一個(gè)脈沖，寬度為一個(gè)掃描周期。第一個(gè)脈沖到了 ， 置位，成為前一行的指令執(zhí)行條件，但這時(shí)它的指令已經(jīng)執(zhí)行完畢，故在此脈沖作用期間 ，也不會(huì)有什么變化。 依 此 類 推 ，第 四 個(gè) 脈 沖 之 后 ， 11. 07 置位， 11. 06 復(fù) 位 ，成 為 工 作 寄 存 器 輸 出 的 條 件 ， 第 五 個(gè) 脈 沖 到 來(lái) ， 11. 07 復(fù) 位 ， 梯 形 圖 又 回 到 初 始狀態(tài)， 如 此 反 復(fù) 。如圖 45： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 45 動(dòng)態(tài)掃描程序 采用 MO VD 指 令 ， 將 要 顯 示 的 內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) DM 區(qū) 中 的 一 個(gè) 字 通 過(guò) 通 道 11顯示出 來(lái) 。 如圖 46 所 示 ： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 46 程序顯示的程序 本章小結(jié) “工欲善其事，必先利其器”把 P LC 編程比喻成這個(gè)“事”，編程軟件就是這個(gè)“器”。要編程程序，必須對(duì)編程軟件了解，學(xué)習(xí)它的組成、功能以及如何運(yùn)用。 除了弄清楚 P LC 編程軟件，接著要明白編程語(yǔ)言的種類，方法，優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槌绦虻木幊叹蜎Q定于編程的語(yǔ)言。本章的目的只是為程序的編程建立基礎(chǔ)。 本章交通燈的軟件設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，通過(guò)對(duì)交通 PLC 的程序編寫，了解順序控制的實(shí)際應(yīng)用，如邏輯量用于順序控制 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第 5 章 交通燈的整機(jī)調(diào)試 為保證設(shè)計(jì)的交通燈能夠正常的按照預(yù)期的功能進(jìn)行運(yùn)行，必須要進(jìn)過(guò)調(diào)試才能保證硬件軟件的設(shè)計(jì)無(wú)誤。本章通過(guò)對(duì)交通燈的整機(jī)調(diào)試的方法和要點(diǎn)，來(lái)達(dá)確保達(dá)到交通燈功能預(yù)期運(yùn)行。 硬件的調(diào)試 對(duì)于硬件電路的調(diào)試，是為保證 PLC 能在現(xiàn)場(chǎng)中正確運(yùn)行程序。主要是檢查在 PLC 的額定電壓，額定電流（因?yàn)槭褂玫氖?PLC的內(nèi)部電源，所產(chǎn)生直流電壓為 24V，電流 3A，輸出點(diǎn)的電壓為直流 24V，電流 以下），能順利通過(guò)硬件電路板。出于保護(hù) PLC的考慮，測(cè)試硬件電路板先要連接在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行調(diào)試，測(cè)試輸出端的電流電壓。 測(cè)試方法：先用萬(wàn)用表先測(cè)試各路之間有無(wú)短路，如果存在短路，檢查短路位置并進(jìn)行修改，在進(jìn)行短路檢測(cè)，直到無(wú)短路現(xiàn)象。沒(méi)有短路后，進(jìn)行各個(gè)器件的測(cè)試，交通燈用發(fā)光二極管代替，通過(guò)的電流一點(diǎn)那個(gè)要低于 100mA 要加繼電器或電阻 限流（節(jié)約成本的考慮下使用的電阻） ,當(dāng)導(dǎo)通時(shí)交通燈會(huì)發(fā)光。由于數(shù)碼管是接在 CD4511 上， CD4511 的最大驅(qū)動(dòng)電壓為 5V（此處也可以使用電阻降壓，同時(shí)可起到限流作用），到 CD4511 導(dǎo)通后，鎖存端導(dǎo)通時(shí)對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管亮，數(shù)碼管的亮的數(shù)字與 CD4511 的 A、 B、 C、 D 的導(dǎo)通有關(guān)。當(dāng)鎖存端導(dǎo)通變?yōu)椴粚?dǎo)通時(shí)，會(huì)保存住最后一次導(dǎo)通時(shí)的數(shù)字。 通過(guò)以上對(duì)硬件的檢查，修改無(wú)誤后，便可以與 PLC 對(duì)應(yīng)的輸入輸出點(diǎn)連接。 程序設(shè)計(jì)的調(diào)試 PLC 程序設(shè)計(jì)調(diào)試，英文稱 Debug，找“蟲(chóng)子”。其含義就是測(cè)試程序、查 找程序、直到程序合乎要求，能圓滿地實(shí)現(xiàn)程序功能為止。 程序調(diào)試的內(nèi)容有：語(yǔ)法檢查，語(yǔ)義檢查，輸入、輸出檢查， 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 邏輯效果檢查及各個(gè)功能測(cè)試。 程序調(diào)試的方法：脫機(jī)調(diào)試、仿真調(diào)試、聯(lián)機(jī)調(diào)試及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。這里使用到的調(diào)試方法是：脫機(jī)調(diào)試、聯(lián)機(jī)調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。 語(yǔ)法檢查直接可在脫機(jī)調(diào)試中進(jìn)行檢查。語(yǔ)義檢查 對(duì)他的測(cè)試可按指令類型類分組進(jìn)行，以確保所使用的指令及其操作數(shù)能達(dá)到預(yù)期的目的。 PLC 聯(lián)機(jī)調(diào)試，實(shí)際是程序錄入到 PLC 中，但 PLC 不予其余硬件部分連接，通過(guò) PLC 的通用指示燈，來(lái)進(jìn)行對(duì) PLC 的輸入、 輸出點(diǎn)的程序檢查。 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，是 PLC 程序是否真正好用的最后檢查，在硬件連接無(wú)誤的情況下，通對(duì)程序的邏輯效果檢查及各個(gè)功能測(cè)試的最后調(diào)試達(dá)到預(yù)期的目的 。 本章小結(jié) 本章 是對(duì) 整個(gè) 設(shè)計(jì) 的測(cè) 試 ，通 軟件 和硬 件的 單獨(dú) 和 聯(lián)合 測(cè) 試后，來(lái)完成整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。雖然在調(diào)試中會(huì)與但很多問(wèn)題，但是只要逐步對(duì)應(yīng)的更改修正，這些問(wèn)題也就很容易化解。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 結(jié) 論 交通燈的數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)是這次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，最好能達(dá)到兩條路都能顯示的效果，也就是一路要有個(gè)位十位數(shù)碼管兩個(gè)，兩條路要用四個(gè)的數(shù)碼管。使用的是 OMRON CPM1 A 40 點(diǎn)的 P LC 也就是說(shuō)， P LC 的輸入點(diǎn)有 24 個(gè)輸出點(diǎn)有 16 個(gè)，如果 P LC 直接連接數(shù)碼管，一個(gè)數(shù)碼管至少要連接 7 個(gè)輸出點(diǎn)。除去交通燈方面必須占用的 6 個(gè)輸出點(diǎn)，還有十個(gè)出點(diǎn)可以使用，這樣遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能供給四個(gè)數(shù)碼管的需求。后來(lái)想到使用帶所存的數(shù)碼管，這樣一個(gè)除了 7 個(gè)公用的輸出口，其他的都接各自的鎖存端，這樣確實(shí)減少了不少。但是這樣要顯示四條路的數(shù)碼管也就需要 11 個(gè)輸出點(diǎn)。基于這個(gè)利用鎖存動(dòng)態(tài)顯示理論上的思考，后面想到添加數(shù)碼顯示至關(guān)重要的一步，加入 CD4511 譯碼。雖然 P LC 的將 B CD 碼譯碼功能，不能使用但是這樣能大大節(jié)省輸出點(diǎn)，四個(gè)數(shù)碼管的獨(dú)立顯示只需要八個(gè)輸出點(diǎn)。這也是整個(gè)設(shè)計(jì)的最大突破點(diǎn)。 整個(gè)程序連接后的調(diào)試，也為整個(gè)設(shè)計(jì)的完成帶來(lái)不少問(wèn)題，由于粗心的緣故，導(dǎo)致電路的數(shù)碼顯示沒(méi)有產(chǎn)生，這中間的不斷檢查修改，也讓我學(xué)到了更多的知識(shí)。 這次設(shè)計(jì)讓我明白，知識(shí)重要性，知識(shí)之間的聯(lián)系，理論上的知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用時(shí)的差別，完成一項(xiàng)工作的耐心和信心是不能缺少的，這些不斷的學(xué)習(xí)都是在實(shí)踐重在總結(jié)出來(lái)的。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 致 謝 值此論文完成之際，謹(jǐn)向我的導(dǎo)師 李辰 老師表示衷心的感謝！本文是在導(dǎo)師 李 老師的悉心 指導(dǎo)下完成的。在本文的研究過(guò)程中，從論文的選題、提綱的編寫、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、研究方法的確定等多個(gè)方面， 李 老師都精心地給予指導(dǎo)和幫助。 李 老師在擔(dān)任本人導(dǎo)師期間，盡管工作十分繁忙，但 他 對(duì)待我們這些學(xué)生卻從來(lái)不辭勞苦。李 老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、科學(xué)的工作方法和勤懇的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象 。沒(méi)有李老師的指導(dǎo)與幫助，我將無(wú)法順利完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 在此，我向 李辰 老師表示深深的謝意！ 同時(shí) 感謝 系領(lǐng) 導(dǎo)及 各 實(shí)驗(yàn) 室的 老師 給予 我 們很 大的 支持 和 幫助。為我們投入了大量財(cái)力、物力和實(shí)驗(yàn)設(shè)施，也感謝那些曾經(jīng)幫助過(guò)我的老師和朋友，特別感謝 他們對(duì)我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)提供無(wú)償?shù)膸椭?。他們不惜犧牲個(gè)人時(shí)間幫助我調(diào)試電路，為我解決了許多疑難問(wèn)題，并提出寶貴意見(jiàn)和建議。 因?yàn)橛懈魑焕蠋煹募?xì)心指導(dǎo)，才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利完成。再次感謝各位老師的幫助 ， 謝謝！各位老師您們辛苦了。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 參考文獻(xiàn) [1]. 戴一平 主編 .可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用 . 機(jī)械工業(yè)出版社 . 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