【正文】 C 的功能強(qiáng)弱。 PLC 常用的編程語(yǔ)言有梯形圖、語(yǔ)言表、流程圖等。各 PLC 廠家為了縮小延遲采取了很多措施，編程人員應(yīng)對(duì)所使用型號(hào)的 PLC的延遲時(shí)間的長(zhǎng)短很清楚，它是進(jìn)行 PLC 選型時(shí)的重要指標(biāo)。由于輸出映像寄存器的值可以作為程序執(zhí)行的條件，所以程序的下一個(gè)掃描周期的集中輸出結(jié)果是與編程順序有關(guān)的，即最后一次的修改決定了下一個(gè)周期的輸出值，這是編程人員要注意的問(wèn)題。此時(shí)的修改不會(huì)影響輸出鎖存器的現(xiàn)在輸出值，這是與輸入映像寄存器完全不同的。 ⑵ 輸入映像寄存器的內(nèi)容是設(shè)備驅(qū)動(dòng)的，在程序執(zhí)行過(guò)程中的一個(gè)工作周期內(nèi)輸入映像寄存器的值保持不變， CPU 采用集中輸入的控制思想，只能使用輸入映像積存的值來(lái)控制程序的執(zhí)行。同樣，輸出鎖存 器會(huì)鎖定輸出映像寄存器，通過(guò)輸出電路，這一結(jié)果會(huì)被輸出。緊接著轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行階段， CPU 按照先左后右、先上后下的順序?qū)γ織l指令進(jìn)行掃描， PLC 在執(zhí)行用戶程序時(shí)會(huì)事先參考輸入映像寄存器和輸出映像寄存器，最后將結(jié)果傳送到輸出映像寄存器中。這一過(guò)程的好處是，可以有效的節(jié)約I/O 端口的掃描時(shí)間，提高效率。未來(lái)滿足現(xiàn)場(chǎng)施工和運(yùn)作的要求，PLC 支持 I/O 接口可受用戶控制的特點(diǎn)。輸入映像寄存器控制輸入值，而輸出映像寄存器則保存運(yùn)算的結(jié) 智能交通燈設(shè)計(jì) 9 果。如果 CPU 要處理程序，它不從及既不從輸入點(diǎn)讀取，也不直接送到輸出點(diǎn)。同樣，只要機(jī)器是正常運(yùn)行的，這一過(guò)程貫穿于整個(gè)掃描過(guò)程。掃描過(guò)程 的時(shí)間與用戶程序的長(zhǎng)短有著密切的關(guān)系。只要機(jī)器是正常運(yùn)行的，那么，該掃描過(guò)程會(huì)移植存在。 PLC 與 PLC 之間以及 PLC 與計(jì)算機(jī)之間可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)寬帶來(lái)進(jìn)行通信。 。當(dāng)一個(gè)掃描周期開始時(shí)， PLC 中的硬件計(jì)時(shí)器會(huì)自動(dòng)的更新。 PLC 的自監(jiān)視過(guò)程不僅可以保障設(shè) 備還可以實(shí)時(shí)的反映故障。即使用戶程序不執(zhí)行，掃描周期也在繼續(xù)，只是這一過(guò)程不再包含用戶程序、輸入、輸出這三個(gè)方面。再硬件系統(tǒng)滿足要求，軟件系統(tǒng)已經(jīng)編制好的情況下，它會(huì)不斷的執(zhí)行軟件系統(tǒng)以及預(yù)設(shè)好的指令代碼。它的過(guò)程如圖 22 所示。一個(gè)掃描的周期包括輸入、執(zhí)行、處理、自診斷、輸出等過(guò)程。易于建立工廠的自動(dòng)化辦公網(wǎng)絡(luò)。 。 。 。 。 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。 安裝簡(jiǎn)單，維修方便 PLC 不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。 PLC 的各個(gè)部件，包括 CPU，電源， I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送 器；電磁線圈；控制閥等直接連接。 （ 7）大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng) ,使可靠性更進(jìn)一步提高。 （ 5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 外 設(shè) 接 口 輸 入 接 口 CPU 電源I/O 擴(kuò) 展 接 口 輸 出 接 口 編程器 I/O 擴(kuò)展 單元 指 示燈 電磁線圈 ...... 電磁閥 按鈕觸點(diǎn) ...... 行程開關(guān) 存儲(chǔ)器 系統(tǒng) 用戶 數(shù) 程序 程序 據(jù) 智能交通燈設(shè)計(jì) 7 （ 2）各輸入端均采用 RC 濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為 10~20ms. （ 3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射 干擾。 PLC 還包含有一些其他的外部設(shè)備，如合適磁帶機(jī)、打印機(jī)、 EPROM 寫入器等。 現(xiàn)在，很多 PLC 都可以用計(jì)算機(jī)作為編程工具，在計(jì)算機(jī)上直接生成和編輯梯形圖或指令表，并可以實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)換。它的體積小，價(jià)格便宜，一般用來(lái)給小型的 PLC 編程，或者用與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)。 編程器用來(lái)生成用戶程序，一般分為手持式編程器和圖形編程器。小型 PLC 的電源往往和 CPU 單元合為一體，大中型PLC 都有專門的外部電源部件，驅(qū)動(dòng) PLC 負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供不同等級(jí)的直流電源。 PLC 配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源，用來(lái)將外部供電電源轉(zhuǎn)換成供 PLC 內(nèi)部的 CPU、存儲(chǔ)器和 I/O 接口等電路工作所需的直流電源。輸入模塊用來(lái)接收和采集輸 入信號(hào)，輸出模塊用來(lái)送出 PLC 運(yùn)算后得出的控制信息，并通過(guò)機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各類控制。PLC 的對(duì)外功能，主要是通過(guò)各種 I/O 接口模塊與外界聯(lián)系的，按 I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。常用的存儲(chǔ)器類型有 CMOS RAM、 EPROM、 PLC 系統(tǒng)，用戶不能直接存儲(chǔ)，因此 PLC 產(chǎn)品中所說(shuō)的存儲(chǔ)類型及其容量，是指 用戶程序存儲(chǔ)器而言。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的是系統(tǒng)程序，它是由廠家開發(fā)固化好了的，用戶不能更改， PLC 要在系統(tǒng)程序的管理下運(yùn)行。檔次越高， PLC 的位次也越多，運(yùn)行的速度越快，功能也會(huì)更強(qiáng)大。 PLC 中采用的 CPU 一般有三大類：通用處理器、單片機(jī)芯片和微處理器。它 的主要功能如下： ⑴ 接受和儲(chǔ)存用戶程序和數(shù)據(jù) ⑵ 掃描現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，存入數(shù)據(jù)區(qū) ⑶ 檢測(cè)和診斷電源， PLC 內(nèi)部電路工作狀態(tài)和程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤 ⑷ 從存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)指令解釋后，去開啟或關(guān)閉相關(guān)控 智能交通燈設(shè)計(jì) 5 制電路，完成相關(guān)的邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制 。 ” 總之，可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算 ,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn) 過(guò)程。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行 PC之功能著，亦被視為 PC，但不包括鼓式或類似的機(jī)械式順序控制器。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì) NEMA（ National Electrical Manufactory Association）經(jīng)過(guò)四年的調(diào)查工作，于 1984 年首先將其正式命名為 PC（ Programmable Controller），并給 PC 作了如下定義： “PC 是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲(chǔ)存指令。實(shí)現(xiàn)對(duì)城市十字路口的合理控制與監(jiān)控。設(shè)計(jì)中采用 S7200 編程軟件進(jìn)行編程。 本設(shè)計(jì)的 上位機(jī)采用 PC 機(jī)，通過(guò)安裝在十字路口的監(jiān)控設(shè)備以及移動(dòng)電子監(jiān)控設(shè)備，對(duì)各個(gè)十字路口的安全狀況進(jìn)行監(jiān)控。 本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)利用 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的控制與監(jiān)控。并且在此基礎(chǔ)之上，若交通燈路口遇到特殊車輛或者緊急情況，該系統(tǒng)也能切換到人工控制模式，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)通控制，從而保證路面交通的正常運(yùn)行。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)的交通燈基礎(chǔ)之上，通過(guò) PLC 進(jìn)行編程，設(shè)計(jì)出一款能夠根據(jù)車流量的變化來(lái)智能化調(diào)整交通燈讀秒時(shí)間的交通燈控制系統(tǒng)。 70 年代中至 80 年代初，主要是進(jìn)行城市交通信號(hào)控制試驗(yàn)研究， 80 年代中至 90 年代初，在一些大城市引進(jìn)和消化 城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一些（高速）公路監(jiān)控系統(tǒng)、高等級(jí)公路電子收費(fèi)系統(tǒng)和路邊信息服務(wù)系統(tǒng)。日本政府主導(dǎo)的先進(jìn)安全汽車 ASV 項(xiàng)目已于 2021 年取得初步實(shí)用化成果。 美國(guó)是當(dāng)今世界在 ITS 開發(fā)領(lǐng)域發(fā)展最快的國(guó)家，它從上個(gè)世紀(jì) 80 年代開始，先后開展了與智能汽車技術(shù)相關(guān)的 PATH、 IVI、 VII 和 CVHAS 等國(guó)家項(xiàng)目1995 年 3 月美國(guó)交通部正是出版了“國(guó)家智能交通系統(tǒng)項(xiàng)目規(guī)劃”，明確規(guī)定了智能交通系統(tǒng)的 7 大領(lǐng)域和 29 個(gè)用戶服務(wù)功能目前 7 大領(lǐng)域包括：出行和交通關(guān)系系統(tǒng)、出行需求管理系統(tǒng)、公 共交通運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)、商用車輛運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、應(yīng)急管理系統(tǒng)、先進(jìn)的車輛控制和安全系統(tǒng)。之后，之后，歐洲、日本等也相繼加入了這一行列。 1991 年美國(guó)通過(guò) “ 地面交通效率法 ” （ ISTEA），俗稱 “ 冰茶法案 ” ，從此美國(guó) 的 IVHS 研究開始進(jìn)入宏觀運(yùn)作階段。在這樣的背景下，本次論文設(shè)計(jì)的任務(wù)主要是設(shè)計(jì)一款能根據(jù)路面車流量的變化，進(jìn)而調(diào)整交通燈讀秒時(shí)間的交通燈系統(tǒng)，從而改善路面交通壓力，同時(shí)也可以節(jié)約交通資源。交通燈的使用大大緩解了交通壓力，使得城市的擁堵 顯現(xiàn)得到了一定程度的緩解，使人們的出行現(xiàn)狀得到了改善。紅燈停，紅燈車道的車輛不準(zhǔn)超過(guò)人行道。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)交通燈的各種意義做出了明確的規(guī)定 ， 綠燈行，綠燈車道的車輛可直行可左拐可右拐，如果前面有禁止標(biāo)志的則除外。盜了1914 年左右，交通燈又重新出現(xiàn)了， 美國(guó)的克利夫蘭 制造了一款由電力驅(qū)動(dòng)的交通 燈，它被安裝在了紐約和芝加哥等地，這種交通燈的概念已經(jīng)和現(xiàn)在大致相同。各種交通工具的大量使用使得人們的出行更加方便，但隨之而來(lái)的是交通的壓力越來(lái)越大，各個(gè)路口對(duì)于對(duì)于交通指揮系統(tǒng)的需求大量增加。所以，改善與提高現(xiàn)有的交通系統(tǒng)的工作效率，加強(qiáng)交通路口的信號(hào)燈控制和安全狀況的 監(jiān)控是非常重要的。 33 智能交通燈設(shè)計(jì) 1 第一章 緒 論 引言 目前，我國(guó)許多大中城市的交通壓力都非常大。 32 致謝 31 參考 文獻(xiàn) 30 第四章 總結(jié)與展望 19 運(yùn)行與調(diào)試 18 主程序的設(shè)計(jì) 17 交通燈各種情況的時(shí)序分析 14 I/O 地址的分配 12 光電計(jì)數(shù)器的鋪設(shè) 9 第三章 基于 PLC 的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 4 PLC 的基本概念和基本結(jié)構(gòu) 2 第二章 PLC 的功能介紹 1 智能交通燈國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1 引言 同時(shí)， PLC 本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。由于 PLC 具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，可對(duì)目前普遍使用的 “ 漸進(jìn)式 ” 信號(hào)燈進(jìn)行精確控制，特別對(duì)多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。 二○一 一 屆學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 存檔編號(hào)： __________ 煙臺(tái)大學(xué)文經(jīng)學(xué)院 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)） 論 文 題 目 基于 PLC 的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) (英 文 ) the design of intelligent traffic lights 學(xué) 院： 煙臺(tái)大學(xué)文經(jīng)學(xué)院 專 業(yè)： 車輛工程 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2021 年 05 月 日 智能交通燈設(shè)計(jì) I 摘 要 PLC 可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過(guò)程和位置的自動(dòng)控制中。專家認(rèn)為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重 要的基礎(chǔ)設(shè)備之一， PLC、機(jī)器人、 CAD/CAM 將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。因此現(xiàn)在越來(lái)越多地將 PLC 應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。 關(guān)鍵字： 交通燈 PLC 通訊 科學(xué)管理 漸進(jìn)式 交通燈 梯形圖 智能交通燈設(shè)計(jì) II Abstract The programmable preface in PLC controller is a kind of new industry controls the device,it regard microprocessor as the foundation, synthesizing the calculator technique, automatic control technique to develop with the munic