【正文】 的 PLC 可用于過(guò)程控制。每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)奈恢煤图铀俣龋_保運(yùn)動(dòng)平滑。例如：注 塑機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等。它用來(lái)取代傳統(tǒng)的 繼電器順序控制。目前 PLC 在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、 石油 、化工、 電力 、 機(jī)械制造 、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂(lè)等行業(yè)。 PLC 的應(yīng)用 1 PLC 的 應(yīng)用領(lǐng)域 PLC 的初期由于其價(jià)格高于繼電器控制裝置，使得其應(yīng)用受到限制。可編程序控制器行業(yè)協(xié)會(huì)在政府和企事業(yè)之間起到了橋梁作用，溝通了情況，為做出決策提供了依據(jù)。許多部門和單位相繼引進(jìn)可編程序控制器并自己設(shè)計(jì)組成控制系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍也 擴(kuò)大到建材、輕工、煤炭、水處理、食品、制藥、造紙、橡膠和精細(xì)化工等工業(yè)領(lǐng)域。正是在成套設(shè)備引進(jìn)過(guò)程中，我們打開(kāi)了眼界，了解認(rèn)識(shí)了可編程序控制器，這也促進(jìn)了可編程序控制器在我國(guó)的發(fā)展。這些可編程序控制器用于原料碼頭到高爐、軋鋼、鋼管等整個(gè)鋼鐵冶煉以及加工生產(chǎn)線上，取代了傳統(tǒng)的繼電器邏輯系統(tǒng)，并部分取代了模擬量控制和小型 DDC 系統(tǒng)。 可編程序控制器在我國(guó)的發(fā)展 狀況如下： (1) 我國(guó)可編程序控制器的發(fā)展與國(guó)際上的發(fā)展有所不同，國(guó)際上可編程序控制器的發(fā)展是從研制、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)到應(yīng)用，而我國(guó)則是從成套設(shè)備引進(jìn)、可編程序控 制器引進(jìn)應(yīng)用、消化移植、合資生產(chǎn)到廣泛應(yīng)用。 ②性能的提高。電子產(chǎn)品體積的小型化是微電子技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。 PLC 的發(fā)展 趨勢(shì) 從當(dāng)前產(chǎn)品技術(shù)性能來(lái)看， PLC 發(fā)展趨勢(shì)仍然主要體現(xiàn)在體積的縮小與性能的提高兩大方面。與此同時(shí)， PLC 的網(wǎng)絡(luò)與通信功能得到迅速發(fā)展， PLC 不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通入 /輸出設(shè)備，還可以通過(guò)各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，為工廠自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。在本階段，為了 適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工廠自動(dòng)化的需要， PLC 的各種功能不斷進(jìn)步。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有 FX小型 PLC 系列產(chǎn)品， AIS/A2US/Q2A 系列中，大型 PLC 系列產(chǎn)品等。在這一階段，隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，PLC 的功能日益增強(qiáng)， PLC 的 CPU 運(yùn)算速度大幅度上升、位數(shù)不斷增加，使得適用于各種特殊控制的功能模塊不斷被開(kāi)發(fā)， PLC 的應(yīng)用范圍由單一的順序控制向現(xiàn)場(chǎng)控制拓展。比如三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有 小型 PLC 系列產(chǎn)品 ,K/A 系列中、大型 PLC 產(chǎn)品等。各 PLC 生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的價(jià)格 .品種開(kāi)始系列化，并且形成了固定I/O 點(diǎn)型、基本單元加擴(kuò)展塊型、模塊化結(jié)構(gòu)型這三種延續(xù)至今的基本結(jié)構(gòu)模型。 1980— 1990 年： PLC 的普及階段。最終以微處理器為核心的 現(xiàn)有 PLC 結(jié)構(gòu)形成，取得了市場(chǎng)的認(rèn)可，得以迅速發(fā)展 .推廣。 PLC 的發(fā)展過(guò)程大致可以分為如下幾個(gè)階段： 4 1970— 1980 年： PLC 的結(jié)構(gòu)定型階段。 20 世紀(jì) 80 年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展， 16位和 32 位微處理器應(yīng)用 于 PLC 中，使 PLC 得到迅速發(fā)展。 早期的可編程控制器僅有邏輯運(yùn)算 、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，只是用來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制 ,通常稱為可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller ）。 1969 年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）根據(jù)美國(guó)通用汽車公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺(tái)可編程控制器，并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用，取得很好的效果。 1968 年美國(guó)通用汽車公司（ ）為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控 制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。 PLC 的發(fā)展 歷程 在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。 可編程序控制器在我國(guó)的發(fā)展與應(yīng)用已有 30 多年的歷史，現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平和技術(shù)能力的重要設(shè)備和 強(qiáng)大支柱。 PLC 從 1969 年問(wèn)世以來(lái)，雖然至今還不到 40 年，但由于其具有通用靈活的控制性能 .簡(jiǎn)單方便的使用性能，可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性，因此在工業(yè)自動(dòng)化各領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。 3 第 2 章 可編程程序控制器 （ PLC） PLC 概述 可編程序控制器 （ Programmabie Logic Controller,縮寫(xiě) PLC） 是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動(dòng)控制技術(shù)而開(kāi)發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置。 第三章，結(jié)合交通燈控制系統(tǒng)的要求，進(jìn)行硬件、程序設(shè)計(jì)，從主要部件的選擇、流程的分析、程序思路的產(chǎn)生來(lái)完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)。 本文的主要工作 第一章， 回顧交通燈的歷史， 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 交通管制的要求越來(lái)越高， 采用可編程程序控制器來(lái)代替中間繼電器和過(guò)程控制的微型機(jī)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了 交通燈 控制系統(tǒng)，才會(huì)滿足 穩(wěn)定可靠的 交通控制系統(tǒng) 需求 。西門子 可編程控制器指令 豐富，可以接各種輸出、輸入擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。 本系統(tǒng)采用 PLC 是基于以下四個(gè)原因： ① PLC 具有很高的可靠性，通常的平均無(wú)故障時(shí)間都在 30 萬(wàn)小時(shí)以上； ② 編程能力強(qiáng)，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)； ③ 抗干擾能力強(qiáng)，目前空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的 PLC； 根據(jù) 交通 信號(hào) 燈 系統(tǒng)的 要求與特點(diǎn)，我們采用了 德國(guó)西門子 公司 S7200 型 PLC。 可編程控制器交通燈 控制 系統(tǒng)的特點(diǎn) ： ① 脫機(jī)手動(dòng)工作； ②聯(lián)機(jī)自動(dòng) 就地工作； ③ 上機(jī)控制的 單周期運(yùn)行 方式； ④ 由上位機(jī)通過(guò)串口向下位機(jī)送入設(shè)定配方參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制； ⑤ 自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)停機(jī)控制方式 。 隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，原有的 交通燈 裝置遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 不能滿足當(dāng)前高度自動(dòng)化的需要。為此，采用不依賴數(shù)學(xué)模型的模糊控制方法設(shè)計(jì)交通燈控制器，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)車輛流量的調(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。黃燈是警告信號(hào)，面對(duì)黃燈的車輛不能越過(guò)停車線，但車輛已 十 分接近停車線而不能安全停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口 。左右 轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過(guò)人行橫道的行人優(yōu)先通行。 1968 年，聯(lián)合國(guó)《道路交通和道路標(biāo)志信號(hào)協(xié)定》對(duì)各種信號(hào)燈的含義作了規(guī)定。紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長(zhǎng)一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力 探測(cè)器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來(lái)啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅燈亮表示 “停止 ”，綠燈亮表示 “通行 ”。 1914 年，電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示 “停止 ”，綠色表示 “注意 ”。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。 本文 選擇 西門子可編程控制器 S7200 為 核心部件 ，著重進(jìn)行硬件接口設(shè)計(jì)，利用梯形圖和語(yǔ)句表進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了十字路口交通燈控制系統(tǒng)的自動(dòng)化。 可編程控制器 (PLC)以微處理器為核心，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)， 編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活 ,而且 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。 I，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn) 。 設(shè)計(jì)方法也開(kāi)始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。 西門子 可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備 更 是 符合交通燈 控制 系統(tǒng)的 要求與特點(diǎn)，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。 關(guān)鍵詞 PLC；交通控制 ； 自動(dòng)化 II Abstract Since the birth of traffic lights, its internal control system have continually been improv