【正文】 硬件接線圖根據(jù)系統(tǒng)控制要求及I/O分配表，繪制出用PLC控制交通燈系統(tǒng)的PLC硬件接線圖，如圖32所示。根據(jù)上述所列輸入/輸出設(shè)備繪制出用PLC控制該系統(tǒng)的I/O分配表，如表31所示。以上南北，東西信號燈周而復(fù)始的交替工作狀態(tài)，指揮著十字路口的交通。南北綠燈亮維持25S，然后閃亮3S后熄滅。同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。在南北紅燈塔亮的同時東西綠燈也亮，并維持20S。 2．南北綠燈和東西綠燈不能同時亮，如果同時亮應(yīng)關(guān)閉信號燈系統(tǒng)，并立即報警。 本章小節(jié)本章介紹了可編程控制器的特點、基本構(gòu)成及其工作原理，重點研究了它的梯形圖編程語言和I/O地址，為可編程控制器在交通燈控制系統(tǒng)中的應(yīng)用做好準備。（7）PLC運行時是按照梯形圖符號排列順序自上而下，從左向右執(zhí)行程序的，即PLC是按照掃描方式順序執(zhí)行梯形圖程序的。（6）在梯形圖程序中，繼電器線圈一般情況下只能出現(xiàn)一次。所以，梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點，不會出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。內(nèi)部繼電器包括輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、寄存器等，它們所對應(yīng)的映像存儲器中信號狀態(tài)（“1”或“0”），只可在編程中供梯形圖內(nèi)部使用，不能用作輸出控制。梯形圖中的繼電器又分為輸出繼電器和內(nèi)部繼電器。（4）梯形圖中的繼電器線圈不是繼電控制電路中的物理繼電器，而是與內(nèi)存映像區(qū)中的某一位相對應(yīng)的，因此稱之為“軟繼電器”。每條支路又有若干個編程符號串聯(lián)組成。（3）梯形圖由若干“梯層”組成。而只是假想在梯形圖中有“電流”流動，我們稱之為“概念電流”。每一條邏輯行都起始于左母線，終止于繼電器線圈，右母線通常可以省略不畫。梯形圖雖與繼電器線路很相似，但梯形圖在實際應(yīng)用中仍有其嚴格的規(guī)定，具體規(guī)定可有如下幾點：（1）梯形圖按自上而下，從左到右的順序進行排列。梯形圖程序所表達的控制邏輯關(guān)系是和繼電器線路基本一致的，梯形圖中的符號 　　 ， ， 分別代表控制線路中的常開觸點（或常開按鈕），常閉觸點（或常閉按鈕）和繼電器線圈，每一個觸點和線圈均給出一個對應(yīng)的編號。圖23 電氣控制線路圖與梯形從圖中可看出，兩種圖表示思想基本是一致的，具體表達方式有一定區(qū)別。因此，這種編程語言為廣大電氣技術(shù)人員所熟知，是應(yīng)用最廣泛的PLC的編程語言，是PLC的第一編程語言[6]。梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達符號的基礎(chǔ)上演變而來的。PLC編程語言是多種多樣的，對于不同生產(chǎn)廠家、不同系列的PLC產(chǎn)品采用的編程語言的表達方式也不相同，但基本上可歸納兩種類型：一是采用字符表達方式的編程語言，如語句表等；二是采用圖形符號表達方式編程語言，如梯形圖等[5]。在PLC的應(yīng)用中，最重要的是用PLC的編程語言來編寫用戶程序，以實現(xiàn)控制目的。PLC的掃描工作方式示意圖如圖22所示。 PLC的工作原理PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的，即在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存放于用戶程序存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。軟件系統(tǒng)是指管理、控制、使用PLC，并確保PLC正常工作的一整套程序。PLC的基本組成可分為兩大部分：硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。多種編程語言的并存、互補與發(fā)展是PLC進步的一種趨勢。因此，PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。（3）增強外部故障的檢測與處理能力，編程語言多樣化根據(jù)統(tǒng)計資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設(shè)備占45%，輸出設(shè)備占30%，線路占5%。（2）PLC大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)通信能力為滿足各種自動化控制系統(tǒng)的要求，近年不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程I/O模塊、通信和人機接口模塊等。在存儲容量方面，有的PLC最高可達幾十兆字節(jié)。目前。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片，這樣使得PLC 軟硬件功能發(fā)生了巨大變化。美國、日本、德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元(CPU)，這樣使PLC 的功能大大增強，在軟件方面除了保持其原有的邏輯運算計時、計數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運算數(shù)據(jù)處理和傳送通訊自診斷等功能；在硬件方面除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊，各種特殊功能模塊，并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC 的應(yīng)用范圍得以擴大。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器；另外還采取了一些措施以提高其抗干擾的能力；在軟件編程上采用廣大電工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式—梯形圖[4]。（4）通信聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)代PLC一般都有通信功能，PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計算機、PLC與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計算機可直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。（3）模擬量控制PLC中配置有A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊。大多數(shù)PLC都有拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。從應(yīng)用類型看，PLC的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個方面：（1）開關(guān)量邏輯控制和動力控制PLC具有強大的邏輯運算功能，可以實現(xiàn)各種簡單和復(fù)雜的邏輯控制。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。3．系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受?，F(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 PLC的特點1．可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。第2章 可編程控制器的基礎(chǔ)知識 PLC概述 PLC的定義可編程控制器，英文全稱Programmable logic Controller，簡稱PLC。PLC仿真軟件可以仿多種型號的PLC，提供一個低成本的虛擬環(huán)境。仿真軟件用于教育和訓練是其應(yīng)用的一個重要方向。當PLC控制系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)問題時，可使用仿真軟件模擬現(xiàn)場的情況，仔細分析，找出原因。能通過操作該仿真系統(tǒng)來檢驗系統(tǒng)設(shè)計的合理性和PLC程序設(shè)計的正確性、可靠性。仿真軟件提供了一些極為有效的調(diào)試手段和工具，例如，可以單步運行、塊運行、單周期運行，可在程序中設(shè)置斷點。另外，用戶面對實際工程，在沒有PLC的情況下，使用仿真軟件可以提前介入，及早完成程序設(shè)計與調(diào)試，這樣，縮短了開發(fā)時間，加快工程進度。使用PLC仿真軟件后，用戶程序的設(shè)計與調(diào)試在購買PLC之前就可完成。有了PLC仿真軟件，即使手頭上沒有PLC硬件，照樣可以進行程序的設(shè)計與調(diào)試。 PLC仿真的意義PLC仿真可看作為軟PLC技術(shù)的核心內(nèi)容，其意義主要表現(xiàn)在以下幾方面：1．為PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)提供了一種有效的輔助手段，具有經(jīng)濟、靈活、高效等優(yōu)點。計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，使小型PLC可編程控制器的指令功能日趨強大。目前大多品牌的PLC內(nèi)部均配有實時時鐘，通過編程控制可對信號燈實施全天候無人化管理。 基于人工智能的交通控制方法作為一個理想的城市區(qū)域自適應(yīng)交通信號控制系統(tǒng)，人們希望它具有如下功能：(1)對交通條件的變化如偶發(fā)性擁擠、事件、事故及交通需求的增加等具有自適應(yīng)性，也就是說系統(tǒng)能夠在線優(yōu)化配時方案并進行實時控制；(2)能夠利用動態(tài)交通分配進行信號控制；(3)能夠?qū)崿F(xiàn)特定線路上的公交或特種車輛優(yōu)先控制。綠波帶控制基于這樣一個樸素的思想：對干線上一批相鄰交叉路口的交通信號進行協(xié)調(diào)配時，使得進入干線的車隊按某一車速行駛時，能不遇或少遇紅燈，從而使干線上的車輛延誤最小。然而，感應(yīng)控制方法仍然存在缺陷：感應(yīng)控制只能檢測是否有車輛到達而不關(guān)心