【正文】 條數(shù)和綜合性指標能夠反映出該 PLC 的功能強弱。 PLC 常用的編程語言有梯形圖、語言表、流程圖等。各 PLC 廠家為了縮小延遲采取了很多措施，編程人員應對所使用型號的 PLC的延遲時間的長短很清楚，它是進行 PLC 選型時的重要指標。由于輸出映像寄存器的值可以作為程序執(zhí)行的條件，所以程序的下一個掃描周期的集中輸出結果是與編程順序有關的，即最后一次的修改決定了下一個周期的輸出值，這是編程人員要注意的問題。此時的修改不會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容是設備驅動的，在程序執(zhí)行過程中的一個工作周期內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控制程序的執(zhí)行。同樣，輸出鎖存 器會鎖定輸出映像寄存器，通過輸出電路，這一結果會被輸出。緊接著轉入用戶程序執(zhí)行階段， CPU 按照先左后右、先上后下的順序對每條指令進行掃描， PLC 在執(zhí)行用戶程序時會事先參考輸入映像寄存器和輸出映像寄存器，最后將結果傳送到輸出映像寄存器中。這一過程的好處是，可以有效的節(jié)約I/O 端口的掃描時間，提高效率。未來滿足現(xiàn)場施工和運作的要求，PLC 支持 I/O 接口可受用戶控制的特點。輸入映像寄存器控制輸入值，而輸出映像寄存器則保存運算的結 智能交通燈設計 9 果。如果 CPU 要處理程序，它不從及既不從輸入點讀取，也不直接送到輸出點。同樣，只要機器是正常運行的，這一過程貫穿于整個掃描過程。掃描過程 的時間與用戶程序的長短有著密切的關系。只要機器是正常運行的，那么，該掃描過程會移植存在。 PLC 與 PLC 之間以及 PLC 與計算機之間可以通過網(wǎng)絡寬帶來進行通信。 。當一個掃描周期開始時， PLC 中的硬件計時器會自動的更新。 PLC 的自監(jiān)視過程不僅可以保障設 備還可以實時的反映故障。即使用戶程序不執(zhí)行，掃描周期也在繼續(xù)，只是這一過程不再包含用戶程序、輸入、輸出這三個方面。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，它會不斷的執(zhí)行軟件系統(tǒng)以及預設好的指令代碼。它的過程如圖 22 所示。一個掃描的周期包括輸入、執(zhí)行、處理、自診斷、輸出等過程。易于建立工廠的自動化辦公網(wǎng)絡。 。 。 。 。 PLC 的應用領域 。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。 安裝簡單，維修方便 PLC 不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。 PLC 的各個部件，包括 CPU，電源， I/O 等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，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，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。有相應的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備，如：按鈕；行程開關；接近開關；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 構成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構成表決系統(tǒng) ,使可靠性更進一步提高。 （ 5）對采用的器件進行嚴格的篩選。 外 設 接 口 輸 入 接 口 CPU 電源I/O 擴 展 接 口 輸 出 接 口 編程器 I/O 擴展 單元 指示燈 電磁線圈 ...... 電磁閥 按鈕觸點 ...... 行程開關 存儲器 系統(tǒng) 用戶 數(shù) 程序 程序 據(jù) 智能交通燈設計 7 （ 2）各輸入端均采用 RC 濾波器，其濾波時間常數(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備，如合適磁帶機、打印機、 EPROM 寫入器等。 現(xiàn)在，很多 PLC 都可以用計算機作為編程工具，在計算機上直接生成和編輯梯形圖或指令表，并可以實現(xiàn)其轉換。它的體積小，價格便宜，一般用來給小型的 PLC 編程，或者用與現(xiàn)場調試和維護。 編程器用來生成用戶程序，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，驅動 PLC 負載的直流電源一般由用戶提供。內部的開關電源為各模塊提供不同等級的直流電源。 PLC 配有開關式穩(wěn)壓電源，用來將外部供電電源轉換成供 PLC 內部的 CPU、存儲器和 I/O 接口等電路工作所需的直流電源。輸入模塊用來接收和采集輸 入信號，輸出模塊用來送出 PLC 運算后得出的控制信息，并通過機外的執(zhí)行機構完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。PLC 的對外功能，主要是通過各種 I/O 接口模塊與外界聯(lián)系的，按 I/O 點數(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架槽數(shù)限制。常用的存儲器類型有 CMOS RAM、 EPROM、 PLC 系統(tǒng)，用戶不能直接存儲，因此 PLC 產(chǎn)品中所說的存儲類型及其容量，是指 用戶程序存儲器而言。系統(tǒng)存儲器存儲的是系統(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)程序的管理下運行。檔次越高， PLC 的位次也越多，運行的速度越快，功能也會更強大。 PLC 中采用的 CPU 一般有三大類：通用處理器、單片機芯片和微處理器。它 的主要功能如下： ⑴ 接受和儲存用戶程序和數(shù)據(jù) ⑵ 掃描現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，存入數(shù)據(jù)區(qū) ⑶ 檢測和診斷電源， PLC 內部電路工作狀態(tài)和程序中的語法錯誤 ⑷ 從存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過指令解釋后，去開啟或關閉相關控 智能交通燈設計 5 制電路，完成相關的邏輯運算和算術運算。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應用，在實際應用時，其硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進行設計編制 。 ” 總之，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算 ,順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn) 過程。一部數(shù)字電子計算機若是從事執(zhí)行 PC之功能著，亦被視為 PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標準化，美國電氣制造商協(xié)會 NEMA（ National Electrical Manufactory Association）經(jīng)過四年的調查工作，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 是一個數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。實現(xiàn)對城市十字路口的合理控制與監(jiān)控。設計中采用 S7200 編程軟件進行編程。 本設計的 上位機采用 PC 機，通過安裝在十字路口的監(jiān)控設備以及移動電子監(jiān)控設備，對各個十字路口的安全狀況進行監(jiān)控。 本設計主要設計利用 PLC 來實現(xiàn)十字路口交通燈的控制與監(jiān)控。并且在此基礎之上，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，實現(xiàn)強通控制，從而保證路面交通的正常運行。 本課題的主要研究內容 此次設計的主要內容是在傳統(tǒng)的交通燈基礎之上，通過 PLC 進行編程，設計出一款能夠根據(jù)車流量的變化來智能化調整交通燈讀秒時間的交通燈控制系統(tǒng)。 70 年代中至 80 年代初，主要是進行城市交通信號控制試驗研究， 80 年代中至 90 年代初，在一些大城市引進和消化 城市交通信號控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了一些（高速）公路監(jiān)控系統(tǒng)、高等級公路電子收費系統(tǒng)和路邊信息服務系統(tǒng)。日本政府主導的先進安全汽車 ASV 項目已于 2022 年取得初步實用化成果。 美國是當今世界在 ITS 開發(fā)領域發(fā)展最快的國家，它從上個世紀 80 年代開始，先后開展了與智能汽車技術相關的 PATH、 IVI、 VII 和 CVHAS 等國家項目1995 年 3 月美國交通部正是出版了“國家智能交通系統(tǒng)項目規(guī)劃”，明確規(guī)定了智能交通系統(tǒng)的 7 大領域和 29 個用戶服務功能目前 7 大領域包括：出行和交通關系系統(tǒng)、出行需求管理系統(tǒng)、公 共交通運營系統(tǒng)、商用車輛運營系統(tǒng)、電子收費系統(tǒng)、應急管理系統(tǒng)、先進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 年美國通過 “ 地面交通效率法 ” （ ISTEA），俗稱 “ 冰茶法案 ” ，從此美國 的 IVHS 研究開始進入宏觀運作階段。在這樣的背景下，本次論文設計的任務主要是設計一款能根據(jù)路面車流量的變化，進而調整交通燈讀秒時間的交通燈系統(tǒng)，從而改善路面交通壓力，同時也可以節(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超過人行道。1968 年，聯(lián)合國《道路交通和道路標志信號協(xié)定》 對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，如果前面有禁止標志的則除外。盜了1914 年左右，交通燈又重新出現(xiàn)了， 美國的克利夫蘭 制造了一款由電力驅動的交通 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，但隨之而來的是交通的壓力越來越大，各個路口對于對于交通指揮系統(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，加強交通路口的信號燈控制和安全狀況的 監(jiān)控是非常重要的。 33 智能交通燈設計 1 第一章 緒 論 引言 目前，我國許多大中城市的交通壓力都非常大。 32 致謝 31 參考 文獻 30 第四章 總結與展望 19 運行與調試 18 主程序的設計 17 交通燈各種情況的時序分析 14 I/O 地址的分配 12 光電計數(shù)器的鋪設 9 第三章 基于 PLC 的智能交通燈控制系統(tǒng)設計 7 4 PLC 的基本概念和基本結構 2 第二章 PLC 的功能介紹 1 智能交通燈國內外發(fā)展狀況 1 引言 同時， PLC 本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號燈組成一局域網(wǎng)進行統(tǒng)一調度管理，可縮短車輛通行等候時間，實現(xiàn)科學化管理。由于 PLC 具有對使用環(huán)境適應性強的特性，同時其內部定時器資源十分豐富，可對目前普遍使用的 “ 漸進式 ” 信號燈進行精確控制，特別對多岔路口的控制可方便地實現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計，可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應用最多的一種設備。 二○一 一 屆學生畢業(yè)論文（設計） 存檔編號： __________ 煙臺大學文經(jīng)學院 畢 業(yè) 論 文（設計） 論 文 題 目 基于 PLC 的智能交通燈控制系統(tǒng)設計 (英 文 ) the design of intelligent traffic lights 學 院： 煙臺大學文經(jīng)學院 專 業(yè)： 車輛工程 姓 名： 學 號： 指導教師： 2022 年 05 月 日 智能交通燈設計 I 摘 要 PLC 可編程序控制器是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結構簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。專家認為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重 要的基礎設備之一， PLC、機器人、 CAD/CAM 將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。因此現(xiàn)在越來越多地將 PLC 應用于交通燈系統(tǒng)中。 關鍵字： 交通燈 PLC 通訊 科學管理 漸進式 交通燈 梯形圖 智能交通燈設計 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 develo