【導(dǎo)讀】自動控制裝置的先進程度是體現(xiàn)工業(yè)自動化水平的重要標志。為工業(yè)控制的標準設(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。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(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、交通信號燈控。系統(tǒng)中最重要的組成部分。

　　

【正文】 （ 4）只有在活動步的命令和操作被執(zhí)行，對活動步后的轉(zhuǎn)換進行掃描，因此整個程序的掃描時間 較其他程序編制的程序掃描時間要短得多。 功能表圖來源于佩特利 (Petri)網(wǎng)，由于它具有圖形表達方式，能比較簡單清楚地描述并發(fā)系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)的所有現(xiàn)象，并能對系統(tǒng)中存在的象死鎖、不安全等反常現(xiàn)象進行分析和建模，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 語言進行編程的軟件。 功能模塊圖程序設(shè)計語言 功能 模塊 圖程 序設(shè) 計語 言是 采用 功能 模塊 來表 示模 塊所 具 有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。它有若干個輸入端和輸出端，通過軟連 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 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、信號連接的替換等操作可以很方便實現(xiàn)。功能模塊圖程序設(shè)計語言的特點是 : （ 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（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)計人員的編程和組態(tài)，有較好的易操作性 。 （ 3） 對控制規(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出來，因此，編程和組態(tài)時間可以縮短，調(diào)試時間也能減少 。 （ 4） 由于每種功能模塊需要占用一定的程序內(nèi)存，對功能模塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時間，因此，這種設(shè)計語言在大中型 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)化語句描述程序設(shè)計語言 結(jié)構(gòu) 化語 句描 述程 序設(shè) 計語 言是 用結(jié) 構(gòu)化 的描 述語 句來 描 述程序的一種程序設(shè)計語言。它是一種類似于高級語言的程序設(shè)計語言。在大中型的可編程序控制器 系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計語言來描述控制系統(tǒng)中各個變量的關(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) 化語句 描述 程序 設(shè)計 語言 采用 計算 機的描 述語 句來 描 述系統(tǒng)中各種變量之間的運算關(guān)系，完成所需的功能或操作。大多數(shù)制造廠商采用的語句描述程序設(shè)計語言與 B AS IC 語言、 PASC A L語言或 C 語言等高級語言相類似，但為了應(yīng)用方便，在語句的表達方法及語句的種類等方面都進行了簡化。 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言具有下列特點 : （ 1）采用高級語言進行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運算 。 （ 2）需要有一定的計算機高級 程序設(shè)計語言的知識和編程技巧，對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言較難實現(xiàn)的一些控制功能的實施。 交通燈程序的設(shè)計 程序編寫通過對流程圖和時序圖的整體認識的基礎(chǔ)上，通過局布設(shè)計，在進行對 PL C 整體進行總體設(shè)計，完成整個設(shè)計。 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（論文） 24 急通車道的設(shè)計 急通車道屬于順序控制中的半自動控制，半自動控制是一旦系統(tǒng)人工啟動，系統(tǒng)工作，其過程的展開是自動實現(xiàn)的，無需人工干預(yù)。但過程結(jié)束時，系統(tǒng)將自動停止。若再使系統(tǒng)工作，還 需人工啟動。 交通燈交替順序控制設(shè)計 基于 P LC 的交通燈順序控制的主要設(shè)計內(nèi)容便是程序的設(shè)計，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 進行順序控制是 PLC 的優(yōu)勢，也是 PLC 最基本的應(yīng)用。 此處的設(shè)計為順序控制中的自動順序控制，自動順序控制是PLC 順序控制最為常見的一種。圖 44 為交通燈交替設(shè)計程序 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（論文） 25 圖 44 交通燈順序點亮的程序 倒計時程序的設(shè)計 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；前一個周期的結(jié)果影響下一周期。PLC 邏輯設(shè)計同步化就是設(shè)法實現(xiàn)：用脈沖信號控制輸出及內(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 中是通過合理安排指令的先后順序來實現(xiàn)同步的。 系統(tǒng)上電，高速定時器開始定時，其常閉觸點斷開，即 T0 輸出一個脈沖，寬度為一個掃描周期。第一個脈沖到了 ， 置位，成為前一行的指令執(zhí)行條件，但這時它的指令已經(jīng)執(zhí)行完畢，故在此脈沖作用期間 ，也不會有什么變化。 依 此 類 推 ，第 四 個 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 脈 沖 到 來 ， 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（論文） 26 圖 45 動態(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 字 通 過 通 道 11顯示出 來 。 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（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“事”，編程軟件就是這個“器”。要編程程序，必須對編程軟件了解，學(xué)習(xí)它的組成、功能以及如何運用。 除了弄清楚 P LC 編程軟件，接著要明白編程語言的種類，方法，優(yōu)點，因為程序的編程就決定于編程的語言。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)計是整個設(shè)計的重點，通過對交通 PLC 的程序編寫，了解順序控制的實際應(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（論文） 28 第 5 章 交通燈的整機調(diào)試 為保證設(shè)計的交通燈能夠正常的按照預(yù)期的功能進行運行，必須要進過調(diào)試才能保證硬件軟件的設(shè)計無誤。本章通過對交通燈的整機調(diào)試的方法和要點，來達確保達到交通燈功能預(yù)期運行。 硬件的調(diào)試 對于硬件電路的調(diào)試，是為保證 PLC 能在現(xiàn)場中正確運行程序。主要是檢查在 PLC 的額定電壓，額定電流（因為使用的是 PLC的內(nèi)部電源，所產(chǎn)生直流電壓為 24V，電流 3A，輸出點的電壓為直流 24V，電流 以下），能順利通過硬件電路板。出于保護 PLC的考慮，測試硬件電路板先要連接在實驗臺上進行調(diào)試，測試輸出端的電流電壓。 測試方法：先用萬用表先測試各路之間有無短路，如果存在短路，檢查短路位置并進行修改，在進行短路檢測，直到無短路現(xiàn)象。沒有短路后，進行各個器件的測試，交通燈用發(fā)光二極管代替，通過的電流一點那個要低于 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） ,當導(dǎo)通時交通燈會發(fā)光。由于數(shù)碼管是接在 CD4511 上， CD4511 的最大驅(qū)動電壓為 5V（此處也可以使用電阻降壓，同時可起到限流作用），到 CD4511 導(dǎo)通后，鎖存端導(dǎo)通時對應(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)。當鎖存端導(dǎo)通變?yōu)椴粚?dǎo)通時，會保存住最后一次導(dǎo)通時的數(shù)字。 通過以上對硬件的檢查，修改無誤后，便可以與 PLC 對應(yīng)的輸入輸出點連接。 程序設(shè)計的調(diào)試 PLC 程序設(shè)計調(diào)試，英文稱 Debug，找“蟲子”。其含義就是測試程序、查 找程序、直到程序合乎要求，能圓滿地實現(xiàn)程序功能為止。 程序調(diào)試的內(nèi)容有：語法檢查，語義檢查，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（論文） 29 邏輯效果檢查及各個功能測試。 程序調(diào)試的方法：脫機調(diào)試、仿真調(diào)試、聯(lián)機調(diào)試及現(xiàn)場調(diào)試。這里使用到的調(diào)試方法是：脫機調(diào)試、聯(lián)機調(diào)試、現(xiàn)場調(diào)試。 語法檢查直接可在脫機調(diào)試中進行檢查。語義檢查 對他的測試可按指令類型類分組進行，以確保所使用的指令及其操作數(shù)能達到預(yù)期的目的。 PLC 聯(lián)機調(diào)試，實際是程序錄入到 PLC 中，但 PLC 不予其余硬件部分連接，通過 PLC 的通用指示燈，來進行對 PLC 的輸入、 輸出點的程序檢查。 現(xiàn)場調(diào)試，是 PLC 程序是否真正好用的最后檢查，在硬件連接無誤的情況下，通對程序的邏輯效果檢查及各個功能測試的最后調(diào)試達到預(yù)期的目的 。 本章小結(jié) 本章 是對 整個 設(shè)計 的測 試 ，通 軟件 和硬 件的 單獨 和 聯(lián)合 測 試后，來完成整個設(shè)計過程。雖然在調(diào)試中會與但很多問題，但是只要逐步對應(yīng)的更改修正，這些問題也就很容易化解。 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（論文） 30 結(jié) 論 交通燈的數(shù)碼管顯示設(shè)計是這次設(shè)計的難點，最好能達到兩條路都能顯示的效果，也就是一路要有個位十位數(shù)碼管兩個，兩條路要用四個的數(shù)碼管。使用的是 OMRON CPM1 A 40 點的 P LC 也就是說， P LC 的輸入點有 24 個輸出點有 16 個，如果 P LC 直接連接數(shù)碼管，一個數(shù)碼管至少要連接 7 個輸出點。除去交通燈方面必須占用的 6 個輸出點，還有十個出點可以使用，這樣遠遠不能供給四個數(shù)碼管的需求。后來想到使用帶所存的數(shù)碼管，這樣一個除了 7 個公用的輸出口，其他的都接各自的鎖存端，這樣確實減少了不少。但是這樣要顯示四條路的數(shù)碼管也就需要 11 個輸出點?；谶@個利用鎖存動態(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，四個數(shù)碼管的獨立顯示只需要八個輸出點。這也是整個設(shè)計的最大突破點。 整個程序連接后的調(diào)試，也為整個設(shè)計的完成帶來不少問題，由于粗心的緣故，導(dǎo)致電路的數(shù)碼顯示沒有產(chǎn)生，這中間的不斷檢查修改，也讓我學(xué)到了更多的知識。 這次設(shè)計讓我明白，知識重要性，知識之間的聯(lián)系，理論上的知識與實際應(yīng)用時的差別，完成一項工作的耐心和信心是不能缺少的，這些不斷的學(xué)習(xí)都是在實踐重在總結(jié)出來的。 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（論文） 31 致 謝 值此論文完成之際，謹向我的導(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。在本文的研究過程中，從論文的選題、提綱的編寫、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、研究方法的確定等多個方面， 李 老師都精心地給予指導(dǎo)和幫助。 李 老師在擔任本人導(dǎo)師期間，盡管工作十分繁忙，但 他 對待我們這些學(xué)生卻從來不辭勞苦。李 老師嚴謹?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 。沒有李老師的指導(dǎo)與幫助，我將無法順利完成此次畢業(yè)設(shè)計， 在此，我向 李辰 老師表示深深的謝意！ 同時 感謝 系領(lǐng) 導(dǎo)及 各 實驗 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力、物力和實驗設(shè)施，也感謝那些曾經(jīng)幫助過我的老師和朋友，特別感謝 他們對我這次畢業(yè)設(shè)計提供無償?shù)膸椭?。他們不惜犧牲個人時間幫助我調(diào)試電路，為我解決了許多疑難問題，并提出寶貴意見和建議。 因為有各位老師的細心指導(dǎo)，才使我的畢業(yè)設(shè)計能順利完成。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（論文） 32 參考文獻 [1]. 戴一平 主編 .可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用 . 機械工業(yè)出版社 . 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