【正文】 提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模板。特別 是在發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家，PLC 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于所有的工 業(yè)部門，隨著性價(jià)比的提高，PLC 的應(yīng)用領(lǐng) 域還會(huì)不斷 擴(kuò)大。主要總結(jié) 如下： 的應(yīng)用 領(lǐng)域 作為一種新型通用控制器，PLC 可以應(yīng)用與所有的工業(yè)領(lǐng)域。同時(shí) PLC 的聯(lián)網(wǎng)通信功能有利于實(shí)現(xiàn)分散控制、遠(yuǎn)程控制、集中管理等功能，與同等規(guī)?；虺杀镜睦^電器控制系統(tǒng)相比，無(wú)論其功能和性能，都具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。一臺(tái)小型 PLC 所具備的元件數(shù)量就可達(dá)成百上千個(gè)，相當(dāng)于過(guò)去一個(gè)大 規(guī)模甚至超大規(guī)模的繼電器控制系統(tǒng)。，性價(jià)比高。，能耗低；由軟件實(shí)現(xiàn)的邏輯控制，可以大量減少繼電器、定 時(shí)器的數(shù)量。；PLC 有完善的故障 診斷功能，可以根據(jù)裝置上的 發(fā)光二極管和軟件提供的故障信息，方便的查明故障源。，開發(fā)工作量小，周期短；由于 PLC 的系列化、模 塊 化、標(biāo)準(zhǔn)化及良好的擴(kuò)展性和 聯(lián)網(wǎng)性能，在大多數(shù)情況下，PLC 系統(tǒng)是一個(gè)比 較好的 選擇。，控制系統(tǒng)具有良好的柔性；當(dāng)生產(chǎn)工藝和流程進(jìn)行局部的調(diào)整和改動(dòng)時(shí)，通常只需對(duì) PLC 的程序進(jìn)行改動(dòng)，或者配合以外圍電路的局部調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的改造。 PLC 的特點(diǎn)，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，采用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、 計(jì)數(shù)器等器件，使 控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。 這時(shí)輸出鎖存器的內(nèi)容要等到下一個(gè)掃描周期的輸出階段的到來(lái)才會(huì)被刷新。程序執(zhí)行階段的特點(diǎn)是依次順序執(zhí)行指令。PLC 執(zhí)行指令程序 時(shí) ，要 讀入輸入映像寄存器的狀 態(tài)（ON 或 OFF，即 1 或 0）和其他編程元件的狀態(tài)，除輸入繼電 器外，一些 編程元件的狀 態(tài)隨著指令的執(zhí)行不斷更新。輸入映像寄存器的狀態(tài)被刷新后，將一直保存，直至下一個(gè)循環(huán)才會(huì)被重新刷新，所以當(dāng)輸入采樣階段結(jié)束后，如果輸入設(shè)備的狀態(tài)發(fā)生變化，也只能夠在下一個(gè)周期才能被傳送到 PLC。 PLC 的工作原理PLC 的工作原理既不同于公用計(jì)算機(jī)，也不同于 繼電器控制系統(tǒng)。(3）存儲(chǔ)設(shè)備 ：有存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)磁帶、 軟磁盤或只讀存 儲(chǔ)器，用于永久性的存 儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如 EPROM、EEPROM 寫入器等。(2）監(jiān)控 設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。 外部設(shè)備是 PLC 系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類：(1)編程設(shè)備：有 簡(jiǎn)易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對(duì)系統(tǒng)做一些設(shè)定、監(jiān)控PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng) 的工作狀況?，F(xiàn)在幾乎所有的 PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，和 計(jì)算機(jī)一樣具有 RS232 接口，通過(guò)雙絞線、同軸電纜或光纜可以在幾公里甚至幾十公里范圍內(nèi)交換信息。因此，網(wǎng) 絡(luò)在自動(dòng)化集成工程中的重要性越來(lái)越顯著，甚至有人提出“ 網(wǎng)絡(luò)就是控制器”的觀點(diǎn)說(shuō)法。人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏式）的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，有 計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普遍。 系統(tǒng)的其他 設(shè)備編程設(shè)備：編程器是 PLC 開發(fā)應(yīng)用、 監(jiān)控運(yùn)行、 檢查維護(hù) 不可缺少的器件，用于編程并對(duì)系統(tǒng)做一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系 統(tǒng)的工作狀況，但它不參與 現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。 輸入模塊將電信號(hào)轉(zhuǎn)換進(jìn)入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。如果沒(méi)有一個(gè)良好的可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此 PLC 的制造商對(duì)電源的 設(shè)計(jì)和制造也十分重視，一般交流 電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍 內(nèi)可以不采取其他措施，而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。 PLC 存儲(chǔ)空間 的分配雖然各種 PLC 的 CPU 的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)PLC 的工作原理其存 儲(chǔ)空 間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)； 系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)包括 I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等。EPROM Erasable Programmable Read Only Memory，這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器，在斷電情況下存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變?cè)谧贤饩€連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容。 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。寄存器參與運(yùn)算，并存 儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮 下工作。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。在使用者看來(lái)，不必要詳細(xì)分析 CPU 的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)制 還是應(yīng)有足夠的理解。 CPU 主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀 態(tài)總線構(gòu)成， CPU 單 元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。 CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC 至少有一個(gè) CPU，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同 時(shí)，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別 存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后，按指令的 規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶程序執(zhí)行完 畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各 輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行直到停止運(yùn)行。其結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、 電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。于 1977 年開始工業(yè)應(yīng) 用。1973 年，西歐國(guó)家也研制出它們 的第一臺(tái) PLC。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國(guó)家的高度重視。這種新型的工業(yè)控制裝置以其 簡(jiǎn)單易懂，操作方便，可行性高，使用靈活，體積小，使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國(guó)其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。2. PLC 的由來(lái) 早期工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)是繼電器接觸器控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱繼電器控制系統(tǒng)，隨著 20 世紀(jì) 工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，工 業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日趨縮短，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)， 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)難以滿足現(xiàn)代社會(huì)小批量、多品種、低成本、高質(zhì)量生產(chǎn)方式的生產(chǎn)控制要求， 為 了改變這一現(xiàn)狀，美國(guó)通用汽車公司 在 1969 年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，也就是就是著名的“GM10 條” ，即： （1）編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；（2）維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；（3）可靠性高于繼電器控制裝置；（4）體積小于繼電器控制裝置； （5）數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；（6）成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)；（7）輸入可以是交流 115V；（8）輸出為交流 115V，2A 以上，能直接 驅(qū)動(dòng)電磁閥 ，接觸器等； （9）在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更； （10）用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到 4KB。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力?？删?程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。以后國(guó)際電 工委員會(huì)（IEC）又先后頒 布了 PLC 標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿，并在 1987 年 2 月通過(guò) 了對(duì)它的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為 在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而 設(shè)計(jì)的。用來(lái)執(zhí)行諸如邏輯， 順序，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過(guò) 數(shù)字或類似的輸入/輸出模 塊，以控制各種機(jī)械或工作程序。 PLC 問(wèn)世以來(lái)，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器， 簡(jiǎn)稱 PC。第二章 可編程程序控制器（ PLC）的概要 PLC 的定 義及由來(lái) 1. PLC 的定 義 可編程控制器 Programmable Controller 是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。以交通信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)為整套設(shè)計(jì)方案的中心，提出一套可行性方案。由于 現(xiàn)代社會(huì)城市化速度越來(lái)越快、國(guó)民 經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)、全球 經(jīng)濟(jì)的一體化進(jìn)程加快、個(gè)人旅行與休閑時(shí)間的不斷增加以及人們對(duì)交通需求越來(lái)越高，智能交通便成為現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀要求，又由于 PLC 技術(shù)相較于 單片機(jī)技術(shù)和繼電器技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：功能強(qiáng)、性價(jià)比高、硬件配備齊全、易操作、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、編程調(diào)試簡(jiǎn)單、體積小、能耗小、維修方便等等。把先進(jìn)的智能控制技術(shù)、信息融合技術(shù)、智能信息處理技術(shù)與交通管理技術(shù)結(jié)合起來(lái)，代表著城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)發(fā)展的方向。交通控制系統(tǒng)是 ITS 研究的一個(gè)重要方面。 為此，需要一種新型的控制方法才能較好地解決這個(gè)問(wèn)題。 目前，大部分城市中十字路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔的控制方法。即使是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行、較適用的方案，仍然會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒(méi)有什么車輛，而紅燈方向卻排著長(zhǎng)隊(duì)等候通過(guò)。 傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過(guò)車流量的調(diào)查，運(yùn)用 統(tǒng)計(jì)的方法將兩個(gè)方向紅綠燈的延時(shí)預(yù)先設(shè)置好。但是隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。90 年代中以來(lái)，開始研究部門 ITS 發(fā)展戰(zhàn)略和 GIS、GPS、EDI 在交通中的應(yīng)用等，重視交通信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，公路和橋梁管理用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、道路交通量和氣象數(shù)據(jù)采集等經(jīng)過(guò)多年的努力，也已取得明顯的進(jìn)展。 我國(guó) ITS 的發(fā)展起步較晚，70 年代以來(lái)，從國(guó)外引進(jìn)、消化了一些項(xiàng)目，并進(jìn)行了一些 ITS 或類 ITS 基礎(chǔ)項(xiàng)目的研究和應(yīng)用。日本于上個(gè)世 紀(jì) 90 年代初就制定了大力發(fā)展智能交通系統(tǒng)的國(guó)家戰(zhàn)略，其中智能汽車作為智能交通的重要組成部分，也得到了深入研究。經(jīng)過(guò) 30 年的發(fā)展，美國(guó)、歐洲、日本成為世界 ITS 研究的三大基地。1994 年，美國(guó)將 IVHS 更名為 ITS。智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，最早可以追溯到 20 世紀(jì)七八十年代的一系列車輛導(dǎo)流系統(tǒng)新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。 智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的簡(jiǎn)介 智能交通系統(tǒng)的出現(xiàn)大大改變了我國(guó)緊張的交通形勢(shì)，它能夠根據(jù)車流量的變化自動(dòng)調(diào)整紅綠燈的時(shí)間長(zhǎng)度，不會(huì)出現(xiàn)空道占時(shí)的情形，最大限度的減少十字路口的車輛滯留現(xiàn)象，有效地緩減交通擁擠 ，實(shí)現(xiàn)交通控制的最優(yōu) 控制，大大的提高了交通系 統(tǒng)的效率。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門待解決的主要問(wèn)題。然而，隨著交通量的快速增長(zhǎng)和缺乏對(duì)高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒(méi)有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，許多大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況。人、 車、路 三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。并制定了《道路交通安全法實(shí)施條例》第三十八條明確規(guī)定：綠燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車輛通行，但轉(zhuǎn)彎的車輛不得妨礙被放行的直行車輛、行人通