【正文】 數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。在掃 描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線(xiàn)路，并按先左后 8 右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線(xiàn)路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線(xiàn)圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線(xiàn)圈在 I/O 映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在整個(gè)運(yùn)行期間， PLC 的 CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。 考慮到繼電器控制裝置各類(lèi)觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在 100ms 以上，而 PLC 掃描用戶(hù)程序的時(shí)間一般均小于 100ms，因此， PLC 采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式 掃描技術(shù)。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)， 首先它以?huà)呙璧姆绞浇邮宅F(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(hù)程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)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(hù)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。 在我國(guó)，一般按 I/O 點(diǎn)數(shù)將 PLC 分為以下級(jí)別（但不絕對(duì)，國(guó)外分類(lèi)有些區(qū)別）： 微型： 32 I/O 小型： 256 I/O 中型： 1024 I/O 大型： 4096 I/O 巨型： 8192 I/O 在我國(guó)應(yīng)用的 PLC 系統(tǒng)中， I/O64 點(diǎn)以下 PLC 銷(xiāo)售額占整個(gè) PLC 的 47%， 64 點(diǎn) ~256點(diǎn)的占 31%，合計(jì)占整個(gè) PLC 銷(xiāo)售額的 78%。 PLC 與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成 “集中管理、分散控制 ”的分布式控制系統(tǒng)。 （ 4）數(shù)據(jù)處理 在機(jī)械加工中， PLC 作為主要的控制和管理系統(tǒng)用于 CNC 和 NC 系 6 統(tǒng)中，可以完成大量的數(shù)據(jù)處理工作。 PID 模塊提供了使 PLC 具有閉環(huán)控制的功能，即一個(gè)具有 PID 控制能力的 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(xiàn)、電鍍流水線(xiàn)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(chē)、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?？删幊绦蚩刂破餍袠I(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(mén)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 5 頭到高爐、軋鋼、鋼管等整個(gè)鋼鐵冶煉以及加工生產(chǎn)線(xiàn)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(xiàn)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，為工廠(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chēng)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(chē)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(chē)公司的自動(dòng)裝配線(xiàn)上試用，取得很好的效果。 1968 年美國(guó)通用汽車(chē)公司（ ）為了適應(yīng)汽車(chē)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(xiàn)，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(mǎn)足 穩(wěn)定可靠的 交通控制系統(tǒng) 需求 。西門(mén)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(mén)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(mǎn)足當(dāng)前高度自動(dòng)化的需要。為此，采用不依賴(lài)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(chē)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(chē)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(chē)輛不能越過(guò)停車(chē)線(xiàn)，但車(chē)輛已 十 分接近停車(chē)線(xiàn)而不能安全停車(chē)時(shí)可以進(jìn)入交叉路口 。左右 轉(zhuǎn)彎車(chē)輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車(chē)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(chē)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(chē)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(mén)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 摘要 自從交通燈誕生以來(lái)，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(mén)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 improved. Also began to design methods varied, so that traffic lights bee more intelligent. The PLC with microprocessor as the core, widely adopt ladder diagram language base on the relay contactor control system electrical schematic in programming, so that they are easy to program , to expand the functions and to amend, they have simple structure and strong antiinterference ability .Siemens PLC rich instruction, can take a variety of exports、 imports expanded, the analog input devices and munications equipment is more in line with the traffic light control system with the characteristics, to facilitate working and munications. This paper chooses Siemens PLC S7200 as the main ponents, focus on the hardware interface design , make use of the ladder diagram and the sentence form to carry out a programming , the realization of the traffic lights at the crossroads automation control system. Keywords: