【正文】 專業(yè)化的復雜功能有專門模塊來完成，主機單元僅僅通過通信設備向各模塊發(fā)布命令和測試狀態(tài)這使 PLC 系統(tǒng)進一步增強，控制系統(tǒng)設計進一步簡化。小型 PLC 由整體式結(jié)構(gòu)向小型模塊結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，操作使用十分便捷。 最新發(fā)展趨勢PLC 總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。（4）數(shù)據(jù)處理：目前，大多數(shù) PLC 都配置有不同數(shù)量的數(shù)據(jù)處理指令，具有算數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可以采集、分析和處理數(shù)據(jù)。當每個軸移動時，通過位置控制模板保持適當?shù)乃俣然蚣铀俣龋_保運動平衡。（2）運動控制：很多 PLC 生產(chǎn)商提供了拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模板。特別是在發(fā)達的工業(yè)國家，PLC 已經(jīng)廣泛應用于所有的工業(yè)部門，隨著性價比的提高，PLC 的應用領域還會不斷擴大。主要總結(jié)如下： 的應用領域作為一種新型通用控制器，PLC 可以應用與所有的工業(yè)領域。同時 PLC 的聯(lián)網(wǎng)通信功能有利于實現(xiàn)分散控制、遠程控制、集中管理等功能，與同等規(guī)模或成本的繼電器控制系統(tǒng)相比，無論其功能和性能，都具有無可比擬的優(yōu)勢。一臺小型 PLC 所具備的元件數(shù)量就可達成百上千個，相當于過去一個大規(guī)模甚至超大規(guī)模的繼電器控制系統(tǒng)。，性價比高。，能耗低；由軟件實現(xiàn)的邏輯控制，可以大量減少繼電器、定時器的數(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、標準化及良好的擴展性和聯(lián)網(wǎng)性能，在大多數(shù)情況下，PLC 系統(tǒng)是一個比較好的選擇。，控制系統(tǒng)具有良好的柔性；當生產(chǎn)工藝和流程進行局部的調(diào)整和改動時，通常只需對 PLC 的程序進行改動，或者配合以外圍電路的局部調(diào)整即可實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的改造。 PLC 的特點，抗干擾能力強傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，采用了大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設計、安裝、接線工作量大大減少。這時輸出鎖存器的內(nèi)容要等到下一個掃描周期的輸出階段的到來才會被刷新。程序執(zhí)行階段的特點是依次順序執(zhí)行指令。PLC 執(zhí)行指令程序時，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，直至下一個循環(huán)才會被重新刷新，所以當輸入采樣階段結(jié)束后，如果輸入設備的狀態(tài)發(fā)生變化，也只能夠在下一個周期才能被傳送到 PLC。 PLC 的工作原理PLC 的工作原理既不同于公用計算機，也不同于繼電器控制系統(tǒng)。(3）存儲設備：有存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器，用于永久性的存儲用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如 EPROM、EEPROM 寫入器等。(2）監(jiān)控設備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。外部設備是 PLC 系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類：(1)編程設備：有簡易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對系統(tǒng)做一些設定、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，和計算機一樣具有 RS232 接口，通過雙絞線、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)絡在自動化集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出“網(wǎng)絡就是控制器”的觀點說法。人機界面：最簡單的人機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用越來越廣泛，有計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面非常普遍。 系統(tǒng)的其他設備編程設備：編程器是 PLC 開發(fā)應用、監(jiān)控運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程并對系統(tǒng)做一些設定、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)場控制運行。輸入模塊將電信號轉(zhuǎn)換進入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。如果沒有一個良好的可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對電源的設計和制造也十分重視，一般交流電壓波動在+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的工作原理其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域：系統(tǒng)程序存儲區(qū)； 系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)包括 I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設備等。EPROM Erasable Programmable Read Only Memory，這是一種可擦除的只讀存儲器，在斷電情況下存儲器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內(nèi)容。 中央處理單元（CPU）編程器輸出電路輸入電路系統(tǒng)程序存儲器 系統(tǒng)程序存儲器 電源圖 21 PLC 基本結(jié)構(gòu)圖存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器，存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。在使用者看來，不必要詳細分析 CPU 的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU 主要由運算器、控制器、寄存器及實現(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 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)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。當 PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(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器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(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)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行直到停止運行。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不可拆卸的整體。于 1977 年開始工業(yè)應用。1973 年，西歐國家也研制出它們的第一臺 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家的高度重視。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可行性高，使用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領域推廣應用。2. PLC 的由來 早期工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的電氣自動控制系統(tǒng)是繼電器接觸器控制系統(tǒng)，簡稱繼電器控制系統(tǒng)，隨著 20 世紀工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場競爭越來越激烈，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，美國通用汽車公司在 1969 年公開招標，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標指標，也就是就是著名的“GM10 條” ，即： （1）編程方便，現(xiàn)場可修改程序；（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)可直接送入管理計算機；（6）成本可與繼電器控制裝置競爭；（7）輸入可以是交流 115V；（8）輸出為交流 115V，2A 以上，能直接驅(qū)動電磁閥，接觸器等； （9）在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更； （10）用戶程序存儲器容量至少能擴展到 4KB。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力。可編程控制器及其有關外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。以后國際電工委員會（IEC）又先后頒布了 PLC 標準的草案第一稿，第二稿，并在 1987 年 2 月通過了對它的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計時，計數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機械或工作程序。 PLC 問世以來，盡管時間不長，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，簡稱 PC。第二章 可編程程序控制器（PLC）的概要 PLC 的定義及由來 1. PLC 的定義 可編程控制器 Programmable Controller 是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。以交通信號監(jiān)控系統(tǒng)為整套設計方案的中心，提出一套可行性方案。由于現(xiàn)代社會城市化速度越來越快、國民經(jīng)濟的高速增長、全球經(jīng)濟的一體化進程加快、個人旅行與休閑時間的不斷增加以及人們對交通需求越來越高，智能交通便成為現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的客觀要求，又由于 PLC 技術(shù)相較于單片機技術(shù)和繼電器技術(shù)有如下優(yōu)點：功能強、性價比高、硬件配備齊全、易操作、適應性強、可靠性高、編程調(diào)試簡單、體積小、能耗小、維修方便等等。把先進的智能控制技術(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，代表著城市交通信號控制系統(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問題。 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)換時間間隔的控制方法。即使是經(jīng)過長期運行、較適用的方案，仍然會發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊等候通過。傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車流量的調(diào)查，運用統(tǒng)計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預先設置好。但是隨著社會、經(jīng)濟的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。90 年代中以來，開始研究部門 ITS 發(fā)展戰(zhàn)略和 GIS、GPS、EDI 在交通中的應用等，重視交通信息網(wǎng)絡的建設，公路和橋梁管理用基礎數(shù)據(jù)庫、道路