【正文】 要盡量減 少占用 PLC 的 I/O 點。 本次選用和利時 PLC 下 G3 系列小型一體化產(chǎn)品，其具有豐富的 PLC 擴展模塊 I/O 和擴展專用功能模塊，擴展 I/O 模塊有包括數(shù)字量擴展模塊和模擬量擴展模塊，專用功能模塊包括 ProfibusDP 從占模塊、以太網(wǎng)模塊等。在機型選擇時，首先要考慮是否具有智能 I/O 模塊的能力，智能 I/O 模塊可方便的解決高速計數(shù)，閉環(huán)控制等特殊的控制要求。 CPU 模塊負(fù)責(zé)執(zhí)行“讀入輸入數(shù)據(jù)－＞程序執(zhí)行－＞處理通訊請求－＞自診斷－＞寫輸出－＞讀入輸入數(shù)據(jù)??”的工作循環(huán)處理，同時控制擴展總線來完成對擴展模塊的數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)輸出?？傊?， CPU的能力是一種綜合的性能指標(biāo)，需要要根據(jù)實際需求進(jìn)行選擇，以滿足工作應(yīng)用的要求。其應(yīng)用范圍廣泛適用于多種領(lǐng)域。其只要特點表現(xiàn)如下： （ 1）小巧緊湊額設(shè)計；（ 2）功能強大的指令集；（ 3）簡單可靠的安裝；（ 4）獨特的掉電保護(hù)；（ 5）豐富的模塊種類；（ 6）實用的離線仿真；（ 7）強大的模擬量處理；（ 8）標(biāo)準(zhǔn)的編程語言。 PLC 控制方式可分為獨立式、集中式和分布式等，而在本次信號燈設(shè)計中采用的是集中式控制方式。整體式每一個I/O點的平均價格比模塊式的便宜，小型控制系統(tǒng)一般使用整體是可編程控制器。 交通信號燈的控制時序 交通信號燈的控制時序如圖 22 所示，按照信號燈置 1 與置 0 兩種狀態(tài)繪制的時序圖，置 1 表示信號燈點亮，置 0 表示信號燈熄滅。南北方向綠燈閃爍，黃燈和紅燈熄滅。然后按下 SB1 啟動信號等系統(tǒng)。按下 SB2 系統(tǒng)停止。東西方向綠燈閃爍，黃燈和紅燈熄滅。 按下“東西急行燈 ” 按鈕。 按下 SB2 停止。 榆林學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計（論文） 5 （ 2）東西紅燈亮維持 30s，南北綠燈亮維持 25s，然后閃爍 3 秒熄滅后南北黃燈亮 2 秒，熄滅后南北紅燈亮，東西綠燈亮。 （ 1）南北紅燈亮維持 25s，在南北紅燈亮的同時東西綠燈亮，維持 20s 后，綠燈閃爍 3 秒熄滅緊接著黃燈亮 2 秒，黃燈熄滅后紅燈亮。 在本次設(shè)計中，僅以機動車信號燈和人行橫道信號燈為例通過仿真軟件模擬其控制要求。交通信號燈分為機動車信號燈、非機動車信號燈、人行橫道信號燈、車道信號燈、方向指示信號燈、閃光警告信號等、道路與鐵路平面交叉道 口信號燈。 交通信號燈由紅燈、綠燈、黃燈組成。然而，交通信號燈不合理的使用或設(shè)置，也會影響交通的通暢。 CPU速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它決定 PLC 的工作速度， I/O 數(shù)量及軟件容量等 [5]。運算器在控制器指揮下用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運算。 CPU 主要由運算器、控制器、寄存器實現(xiàn)它們之間的數(shù)據(jù)通訊。系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放系統(tǒng)程序，包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序；用戶程序存儲區(qū)存放用戶編制的用戶程序；系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)包括 I/O 映象區(qū)，指對在輸入采樣階段讀入的輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)和 I/O 狀態(tài)進(jìn)行存放，另外系統(tǒng)軟設(shè)備存儲區(qū)包括如邏輯線圈、計時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等的存儲區(qū) [4][5]。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 是一種專用于工業(yè)控制的計算機，分為固定式和組合式（模塊式）兩種：固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等；模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架 [3][5]。 （ 2）在用戶執(zhí)行階段， PLC 自上而下，從左到右的順序依次掃描編寫的梯形圖程序，并對觸點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運算，然后根據(jù)運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)的狀態(tài)；或確定 該輸出線圈在 I/O 映像區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖規(guī)定的特殊功能指令 [6]。 （ 1）在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式讀入所有的輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映像區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。一個掃描周期分為輸入采樣，程序榆林學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計（論文） 3 執(zhí)行，輸出刷新 [2]。 PLC 采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式。專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計制造的計算機。 PLC 概述與結(jié)構(gòu) 可編程控制器（ PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種通用的工業(yè)自動化控制裝置。利用模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能控制技術(shù)進(jìn)行交叉口信號燈控制和網(wǎng)絡(luò)通信，今后的單個交叉口信號燈控制將成為信號燈 的主要研究方向。 [1] 未來交通燈應(yīng)該擁有自動調(diào)整亮燈時間長短的功能，同時使一個城市的交通燈互相能夠網(wǎng)絡(luò)通信。但我國的實際情況決定了需要對這些引進(jìn)的系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，例如：需要完善信號的控制，現(xiàn)有的信號 控制系統(tǒng)還存在一定的局限性。 SCOOT 是為方案生成的控制系統(tǒng)，是通過安裝在交叉路口的每條進(jìn)口車道上，檢測器所采集的車輛信息，然后進(jìn)行聯(lián)機處理，從而形成控制方案，并能連續(xù)實時調(diào)整系統(tǒng)周期、通信比和相位差來控制不同的交通流，使得交通的通暢、便捷 [2]。其結(jié)構(gòu)易于修改，控制方案較易更換。地區(qū)主控制器用于分析路段控制器送來的車流數(shù)據(jù)，確定控制策略，并對本區(qū)域路口進(jìn)行實時系統(tǒng)控制。如：澳大利亞的 SCAT 系統(tǒng)，采取分層遞階式控制結(jié)構(gòu)。 隨著計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，交通系統(tǒng)理論的不斷發(fā)展和完善，基于 PLC 的交通指揮信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計 2 交通運輸組織 和優(yōu)化理論、技術(shù)的不斷提高，國內(nèi)外逐漸形成一批有效的城市道路交通管理系統(tǒng)。電氣啟動的紅綠燈最早出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成， 1914 年開始安裝在紐約市的一座高塔上。他由紅綠旋轉(zhuǎn)方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。 1858 年，在英國倫敦的主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機械扳手式信號 燈，用以指揮馬車通行，這是世界上最早的交通信號燈。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 現(xiàn)如今，紅綠燈已安裝在各個十字路口上，成為疏導(dǎo)交通車輛最常見并且也是最有效的方式。熟悉交通信號燈的基本原理，不但增長和拓寬了專業(yè)知識還提高了思維創(chuàng)新能力和動手能力。通過對 PLC 知識的應(yīng)用和學(xué)習(xí)，能使本人了解關(guān)于可編程控制器的控制原理。 隨著電氣工業(yè)的發(fā)展， PLC 制造價格的不斷降低和用戶需求量的不斷擴大，越來越多的中小設(shè)備開始采用 PLC 進(jìn)行系統(tǒng)控制。如何采用合適的控制方法，如何最大限度利用城市高速道路，如何緩解主干道與匝道、城市同周邊 地區(qū)交通的擁堵狀況，現(xiàn)已成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門需要解決的主要問題。人、車、路三者相互關(guān)系的協(xié)調(diào)，成為交通管理部門必須解決的問題。 Simulation 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） IV 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................ II ABSTRACT .......................................................................................................................III 1 緒論 ................................................................................................................................ 1 設(shè) 計的意義 ............................................................................................................ 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ..................................................................................................... 1 PLC 概述與結(jié)構(gòu) ...................................................................................................... 2 2 交通指揮信號燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 ................................................................................... 4 交通信號燈的控制要求 ........................................................................................... 4 交通信號燈的控制時序 ........................................................................................... 5 PLC 的選擇 ............................................................................................................. 5 輸入 /輸出分配表 ..................................................................................................... 7 硬件電路的連接設(shè)計 ............................................................................................... 7 3． PLC 信號燈控制程序設(shè)計 ............................................................................................... 9 PLC 運行流程圖 ............................................................................