【正文】 參考文獻(xiàn)[1]何衍慶.《可編程控制器原理及應(yīng)用技巧》[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2022[2]陳金華.《可編程控制器（PC）應(yīng)用技術(shù)》[J].北京：電子工業(yè)出版社，1995[3]郭和偉.《基于 PLC 的交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計》[J].北京：公路交通技術(shù)，2022[4]易銘，李秀忠.《PLC 控制的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計》[J].北京：工業(yè)控制計算機(jī)，2022[5]吳中俊,黃永紅.《可編程序控制器原理及應(yīng)用》[J].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022 [6]劉洪濤，黃海.《PLC 應(yīng)用開發(fā)從基礎(chǔ)到實(shí)踐》[J].北京：電子工業(yè)出版社 [7]張萬忠.《可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例》[J].北京：中國電力出版社, 2022 附件：程序和監(jiān)控畫面（改進(jìn)版） 圖 附件1 組態(tài)流程圖改進(jìn)版程序和畫面：增加了一些手動按鈕，可以進(jìn)行手動控制各個方向的燈亮和滅，主要是為了在特殊情況下可以進(jìn)行人工控制交通燈，一邊交通更加人性化，有便于交通更加通暢，人們生活更加方便，心情更加愉悅。四年生活在同一屋檐下，感謝我們一起經(jīng)歷的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。 感謝王超，最黑暗的日子我們一起走過，為了夢想，我們永不放棄，總有一天，我們會在夢想的天堂再次相遇。 感謝夏寒飛，安農(nóng)禮堂里揮汗如雨，日月湖畔閑庭信步，綠蔭場上把酒言歡……最難忘的記憶里都有你身影。感謝所有教授過我課程的湖北工業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院的老師們，是你們誨人不倦才有了現(xiàn)在的我。我要在這里對他們表示深深的謝意！ 感謝我的指導(dǎo)老師——權(quán)軼老師，沒有您的悉心指導(dǎo)就沒有這篇論文的順利完成。目前一般品牌的IST內(nèi)部均配有實(shí)時時鐘, 通過編程控制可對信號燈實(shí)施全天候無人化管理。 必須特別指出，在確定控制方式之后和進(jìn)行 I 佃地址分配之前，必須進(jìn)行外圍電路的設(shè)計；在確定存儲器容量之后和選擇 I／O 模塊之前必須進(jìn)行選擇外圍設(shè)備的工作；在選擇 I／O 模塊之后和進(jìn)行控制回路設(shè)計之前．必須進(jìn)行控制盤／柜的設(shè)計：這些工作可在上述適當(dāng)?shù)臅r候穿插進(jìn)行，但在整個設(shè)計過程中，這是必不可少的工作。為了安全可靠起見，常常將主電路斷開，進(jìn)行預(yù)調(diào)，當(dāng)確認(rèn)接線無誤再接主電路，將模擬調(diào)試好的程序送人用戶存儲器進(jìn)行調(diào)試，直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)一致成為一個完整的整體控制為止。 首先對可編程序控制器外部接線作仔細(xì)檢查，外部接線一定要準(zhǔn)確、無誤。在配置過程中，用戶需選擇 I/O 設(shè)備的生產(chǎn)廠家、設(shè)備型號、連接方式，為設(shè)備指定一個邏輯設(shè)備名，設(shè)定設(shè)備地址（FX 系列 PLC 在使用編程口進(jìn)行通訊時，不需要設(shè)備地址） 5 總裝統(tǒng)調(diào) 這是可編程序控制器構(gòu)成控制系統(tǒng)的最后一個設(shè)計步驟=用戶程序在總裝統(tǒng)調(diào)前需進(jìn)行模擬調(diào)試。一旦PLC 加電，其接口 DTR 為高電平，當(dāng) PLC 掉電或通訊故障時，微機(jī)一端的 DSR信號即低，讀出通訊狀態(tài)，狀態(tài)低字節(jié)的第五位正用來檢查接口的 DSR 狀態(tài)的。除此之外，三菱通訊協(xié)議中還提供了另一種校碼方式，從通訊協(xié)議中可以看到有二位校碼，該碼是將各信元的二進(jìn)制數(shù)逐位異或，分別取結(jié)果高低八位值的十六進(jìn)制數(shù)而成。原因是點(diǎn)對點(diǎn)的通訊格式中，不含有校碼，而校碼是檢查通訊是否正確的重要手段。點(diǎn)對點(diǎn)的通訊格式與多 PLC 的通訊格式相似，只有缺少地址和校碼。命令兩個字節(jié)，有兩個級別共 44 條命令，包括對 PLC 的讀寫和設(shè)定各方面，報文的內(nèi)容根據(jù)命令而定。 圖 41 十字路口交通燈狀態(tài)圖 三菱 PLC 和觸摸屏通訊 圖 42 PLC 和觸摸屏的通訊圖 通訊時首先從上位機(jī)向下位機(jī) PLC 發(fā)出指令，PLC 接受命令執(zhí)行后，向上位機(jī)發(fā)出回應(yīng)信號和數(shù)據(jù)。無協(xié)議通訊不適合上、下位機(jī)的通訊，而且一般PLC 廠家都提有協(xié)議的通訊模塊，以三菱為例，它與上位機(jī)通訊是利用 PS432 口，使用 HOSTLINK 通訊協(xié)議，用三菱 PLC 構(gòu)成上，下位機(jī)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)分為兩類：一類使系統(tǒng)僅由一臺 PLC 和一臺微機(jī)組成，及點(diǎn)對點(diǎn)通訊。首先介紹一下 PLC 與 PC 的通訊。上位機(jī)與下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊一般使用 RS232C 或 RS485 接口。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，組態(tài)軟件的出現(xiàn)彌補(bǔ)了 PLC 控制系統(tǒng)的不足，在工業(yè)現(xiàn)場大量使用以組態(tài)軟件為開發(fā)平臺的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)在計算機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)中的上位機(jī)，下位機(jī)通常都是使用工業(yè)級的設(shè)備，如各種 PLC 作為下位機(jī)，下位機(jī)用來如完成如數(shù)據(jù)采集，警報邏輯判斷，控制輸出等任務(wù)。 4 PLC 與觸摸屏的在線模擬PLC 是專門為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它使用了可以編程的記憶單元來存儲指令，執(zhí)行數(shù)學(xué)的和邏輯的運(yùn)算，并通過數(shù)字輸入輸出實(shí)現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的控制，它以高可靠性，易操作性，靈活性廣泛應(yīng)用在工業(yè)自動化領(lǐng)域。東西紅燈亮的同時東西馬路等亮綠燈，時間為 33s。 5》南北紅燈亮 33s 后熄滅。 3》東西紅燈亮 33s 后熄滅，東西綠燈亮，時間設(shè)定為 30s，同時南北紅燈亮，時間為 30s?？刂撇襟E：1》按下啟動按鈕，南北綠燈開始亮，設(shè)定時間為 30s，同時東西紅燈亮 30s。 3 交通燈信號燈控制系統(tǒng) 設(shè)計步驟 更具控制任務(wù)要求，可以算出 I/O 點(diǎn)數(shù)。模擬量點(diǎn)數(shù)l 50。一般來說，對仞學(xué)者應(yīng)為內(nèi)存多留一些余量，而對有經(jīng)驗(yàn)的編程者可少留一些余量。 4 程序編寫質(zhì)量 用戶程序優(yōu)劣對程序長短和運(yùn)行時間都有較大影響。 在只有模擬量輸入的系統(tǒng)中，一般要對模擬量進(jìn)行讀入、數(shù)字濾波編成子程序使用，這樣會使所占內(nèi)存大大減少，特別是在模擬量路數(shù)比較多時，每一路模擬量所需的內(nèi)存數(shù)會明顯減少。這方面的經(jīng)驗(yàn)公式是根據(jù)開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出的總點(diǎn)數(shù)給出的。 可編程序控制器開關(guān)量輸入輸出總點(diǎn)數(shù)是計算所需內(nèi)存存儲器容量的重要根據(jù)。同樣的程序可以減少內(nèi)存量，從而降低內(nèi)存投資。我們把一個程序段中的接點(diǎn)數(shù)與存放該程序段所代表的機(jī)器語言所需的內(nèi)存字?jǐn)?shù)的比值稱為內(nèi)存利用率。 用戶程序通過編程器鍵入主機(jī)內(nèi)，最后是以機(jī)器語言的形式存放在內(nèi)存中。輸出模塊的電流值必須大于負(fù)載電流的額定值。繼電器輸出模塊優(yōu)點(diǎn)是適用電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降損失小，價格便宜，缺點(diǎn)是壽命較短，響應(yīng)速度較慢。輸出模塊的任務(wù)是將機(jī)器內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換為外部過程的控制信號。一般來講，同時接通點(diǎn)數(shù)不得超過 60％：為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定 l 哇，必須考慮門檻(接通電平與關(guān)斷電平之差)電平的大小。一般 124V 屬低電平，傳輸距離不宜太遠(yuǎn)，例如 5V 的輸入模塊最遠(yuǎn)不能超過 lOm，也就是說，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓的模塊比較可靠。 2．輸入輸出模塊的選擇 可編程序控制器輸入模塊是檢測并轉(zhuǎn)換來自現(xiàn)場設(shè)備(按鈕、限位開關(guān)、接近開關(guān)等)的高電平信號為機(jī)器內(nèi)部電平信號，模塊類型分直流 12660V 幾種；交流 115V 和 220V 兩種。I／0 點(diǎn)數(shù)是衡量可編程序控制器規(guī)模大小的重要指標(biāo)。軟元件序號 軟元件的控制功能M0M1M100M101M102M103M104M105M106Y000整個控制系統(tǒng)的運(yùn)行啟動按鈕整個控制系統(tǒng)的停止按鈕控制系統(tǒng)自動和手動切換按鈕南北綠燈手動按鈕東西紅燈、南北馬路燈手動按鈕南北黃燈手動按鈕南北紅燈、東西馬路燈手等按鈕東西綠燈手動按鈕東西黃燈手動按鈕作為啟動置位輸出Y001Y002Y003Y021Y022Y023Y031Y032Y033Y041Y042 Y043 Y51 Y52北方綠燈 輸出 北方黃燈輸出 北方紅燈輸出 東方綠燈輸出 東方黃燈輸出 東方紅燈輸出 南方綠燈輸出南方黃燈輸出 南方紅燈輸出西方綠燈輸出西方黃燈輸出西方紅燈輸出東西馬路燈輸出南北馬路燈輸出表 21 十字路口交通燈 PLC 控制系統(tǒng)的 PLC I\O 點(diǎn)分配確定 I／O 點(diǎn)數(shù)一般是必須說明的首要問題。表111 是典型傳動設(shè)備及電氣元件所需可編程序控制器 I/O 點(diǎn)數(shù)表?？删幊绦蚩刂破鞯妮敵鲋饕紤]速度指令信號正向 l～3 級、反向 1～3 級、允許合閘信號、抱閘打開信號等。 3)控制直流電動機(jī)所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)：晶閘管直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)足直流調(diào)速的主要形式，它采用晶閘管整流裝置對直流電動機(jī)供電?？刂埔慌_單向運(yùn)行的繞線轉(zhuǎn)子交流電動機(jī)，需 3 個輸入點(diǎn)及 4 個輸出點(diǎn)?？刂埔慌_可逆運(yùn)行的籠型電動機(jī)．需 5 個輸入點(diǎn)及 2 個輸出點(diǎn)。例如，用可編程序控制器控制一臺 Y─△起動的交流電動機(jī)，一般需占用可編程序控制器的 4 個輸入點(diǎn)及 3 個輸出點(diǎn)。 2)控制交流電動機(jī)所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)。 輸入／輸出的選擇 可編程序控制器控制系統(tǒng) I/O 點(diǎn)數(shù)估算 1)控制電磁閥等所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)。是否在線編程，應(yīng)根據(jù)被控設(shè)備工藝要求的不同來選擇。主機(jī)的 CPU 則是完成對現(xiàn)場的控制，并在一個掃描周期的末尾和編程器通信，編程器把編好或改好的程序發(fā)送給主機(jī)，在下一個掃描周期主機(jī)將按照新送人的程序控制現(xiàn)場，這就是所謂的“在線”編程：此類 PLC，由于增加了硬件和軟件，所以價格貴，但應(yīng)用領(lǐng)域較寬。中、小型 PLC：多采用離線編程。 PLC 的編程分為離線編程和在線編程兩種:離線編程的 PLC，其特點(diǎn)是主機(jī)和編程器共用一個 CPU，在編程器上有一個“編程／運(yùn)行”選擇開關(guān)或按鍵，選擇編程狀態(tài)時，CPU 將失去對現(xiàn)場的控制，只為編程器服務(wù)，這就是所謂的“離線”編程；程序編好后，如選擇運(yùn)行狀態(tài)，CPU 則去執(zhí)行程序而對現(xiàn)場進(jìn)行控制，這時，CPU 編程指令按步作出響應(yīng)。 4．是否在線編程 : PIC 的特點(diǎn)之一是使用靈活。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制、全 PLC 的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等。 對于以開關(guān)量為主、帶少量模擬量控制的工程項目，可選用帶 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)。具體應(yīng)考慮以下幾方面： 1．結(jié)構(gòu)合理 : 對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好(維修量較小)的場合，選用整體式結(jié)構(gòu) PLC 其他情況則選用模塊式結(jié)構(gòu) PLC。因此，合理選擇 PLC，對于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要的作用。 圖 12 交通燈控制系統(tǒng)流程圖 2 可編程序控制器的選擇隨著 PLC 的推廣普及，PLC 產(chǎn)品的種類越來越多，而且功能也目趨完善。這是南北紅燈亮，東西綠燈亮。（3） 東西紅燈亮維持 33s。在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持30s。（1） 南北紅燈不能同時亮：如果同時亮應(yīng)關(guān)閉信號燈系統(tǒng)，并立刻報警。 交通燈控制系統(tǒng)的控制要求和流程圖 圖 11 路口交通燈示意圖 控制要求信號燈手啟動開關(guān)控制，當(dāng)啟動開關(guān)接通時，信號燈系統(tǒng)開始工作，先南北紅燈亮，東西紅燈亮。（9）通信聯(lián)網(wǎng)功能通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過 PLC 之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC 與上位機(jī)的鏈接等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O 控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復(fù)雜控制。（7）擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能是指通過連接輸入輸出擴(kuò)展單元（即 I/O 擴(kuò)展單元）模塊來增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，也可通過附加各