基于PLC交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 基于PLC的交通燈控制系統(tǒng)課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告實(shí)習(xí)名稱： 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 2015年6月25日 評閱意見： 評閱教師 日期 報(bào)告成績： 摘要隨著社會的發(fā)展，人們的消費(fèi)水平不斷的提高，私人車輛不斷的增加。人多、車多道路少的道路交通狀況已經(jīng)很明顯了。所以采用有效的方法控制交通燈是勢在必行的。單片機(jī)也可以控制交通燈系統(tǒng)，由于單片機(jī)電子元件的可靠性沒有PLC可靠性高，容易出現(xiàn)系統(tǒng)的錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生一些不便，甚至事故，所以為保證交通的暢行，十字路口的交通燈的控制顯得尤為重要，不能有差錯(cuò)，在正常工作中，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性一般選用PLC來控

2、制交通燈?？删幊炭刂破魇且晕⑻幚砥鳛榛A(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置。它將傳統(tǒng)繼電器技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息處理兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，成為了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要的、應(yīng)用最多的控制設(shè)備，并已躍居工業(yè)自動(dòng)化三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）的首位。近年來PLC的應(yīng)用更為廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，對使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，十字路口的交通燈控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此使用PLC控制交通燈系統(tǒng)勢在必行。關(guān)鍵詞：PLC 交通燈 目錄1、 設(shè)計(jì)要求.42、 設(shè)計(jì)方案.43、 硬件電路設(shè)計(jì)及描述.44、 畫出完整的電路圖.

3、115、 程序設(shè)計(jì).116、 設(shè)計(jì)心得.157、 致謝.158、 參考文.159、 附錄1.17第一章 PLC基礎(chǔ)知識1.1 PLC的概述可編程控制器（簡稱PLC）是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，集計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)及通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置。PLC改變原傳統(tǒng)的“硬”接線程序控制方式為存儲程序控制方式，即通過運(yùn)行事先編好，并存于程序存儲器中的用戶程序來完成控制的功能。而控制要求改變時(shí)只需修改存儲器中用戶程序的部分語句即可?？删幊炭刂破饕云淇煽啃愿?，組合靈活，編程簡單，維護(hù)方便等獨(dú)特優(yōu)勢被日趨廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)控制領(lǐng)域，它的應(yīng)用

4、深度和廣度已成為一個(gè)國家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志。1.2 PLC的由來 早期工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的電器自動(dòng)控制系統(tǒng)是繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，簡稱繼電器控制系統(tǒng)，隨著20世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場競爭越來越激烈，工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日趨縮短，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)難以滿足現(xiàn)代社會小批量、多品種、低成本、高質(zhì)量生產(chǎn)方式的生產(chǎn)控制要求，為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并從用戶角度提出了招標(biāo)研制新一代工業(yè)控制器（可編程序邏輯控制器）的十條要求，即： 1、編程方便，現(xiàn)場可修改程序，可迅速重新設(shè)計(jì)；2、可靠性高于繼電器控制裝置，對

5、環(huán)境的適應(yīng)性高；3、維修簡單，采用模塊化結(jié)構(gòu)；4、體積小于繼電器控制裝置，能量消耗小；5、能與中央處理系統(tǒng)進(jìn)行通信，以便監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和情況；6、系統(tǒng)能接受按鈕及限位開關(guān)的信號流；7、輸出信號能直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器及電磁閥線圈；8、在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更，并在很短時(shí)間內(nèi)變更完畢；9、成本可與繼電器控制系統(tǒng)競爭；10、用戶程序存儲器容量至少能擴(kuò)展到4000個(gè)存儲字節(jié)或存儲單元。 這就是著名的GM10條，1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺PLC，在美國通用汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可行性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等

6、一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。1971日本從美國引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974年開始研制。于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。1.3 PLC的定義可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器

7、實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC可編程控制器一直在迅速發(fā)展中，因此到目前為止，尚未對其下最后的定義。國際電工委員會（IEC）又先后頒布了PLC 標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿，并在1987 年2 月通過了對它的如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，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，并通過數(shù)字或模

8、擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系 統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。”總之，可編程控制器是一臺計(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)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(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。1.4 PLC的工作原理和過程PLC雖然以微處理器為核心，具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同，危機(jī)一般采用等待命令和中斷的工作方式，而PLC則是采用“順序掃描、不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。當(dāng)P

9、LC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編寫好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束，然后重返回第一條指令，開始下一輪掃描。每次完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作，如此周而復(fù)始。PLC工作過程大體分三個(gè)階段：輸入刷新階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段。1 輸入刷新階段PLC在此階段首先以掃描方式按順序從輸入鎖存器中讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)，并將其存入內(nèi)存中各對應(yīng)的輸入狀態(tài)映像寄存器中，這一過程稱為輸入刷新。隨后關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行階段，即使輸入端狀態(tài)有變化，輸入狀態(tài)映像寄

10、存器中的內(nèi)容也不發(fā)生變化。變化了的輸入信號狀態(tài)只能在下一周期的輸入刷新階段被讀入。2 程序執(zhí)行階段PLC在程序執(zhí)行階段，按用戶程序順序掃描執(zhí)行每條命令，所需的執(zhí)行條件可以從輸入映像寄存器中和元件狀態(tài)寄存器中讀入，經(jīng)過相應(yīng)的運(yùn)算處理后，將結(jié)果再寫入元件映像寄存器中，因此對于每一個(gè)元件來說，元件映像寄存器中所存的內(nèi)容會隨著程序的執(zhí)行進(jìn)程而改變。3 輸出刷新階段當(dāng)程序所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)映像寄存器的通斷狀態(tài)在CPU的控制之下被一次集中送至輸出鎖存器中，并通過一定輸出方式，推動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作。1.5 PLC的結(jié)構(gòu)PLC是以微處理器為核心的電子系統(tǒng)，索然廠家品種繁多，功能和指令系統(tǒng)存在差異，

11、但其結(jié)構(gòu)和工作原理大同小異，它一般由中央處理單元CPU、存儲器、輸入/輸出接口、電源、I/O擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口、編程器等幾個(gè)主要部分構(gòu)成。中央處理單元CPU CPU作為整個(gè)PLC的核心起著總指揮的作用，是PLC運(yùn)算和控制的中心，主要任務(wù)是1、診斷電源，內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯(cuò)誤。2、用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并存入寄存器中。3、運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，按用戶程序中存放的先后順序逐條讀取指令，經(jīng)編譯后，按指令規(guī)定的任務(wù)完成各種運(yùn)算和操作，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果存儲相應(yīng)數(shù)據(jù)，并更新所有標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內(nèi)容。4、將存于數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)處理結(jié)果和輸出映像寄存器的內(nèi)容送

12、至輸出電路。5、按照PLC中系統(tǒng)程序所賦予的功能按接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，響應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請求。存儲器PLC內(nèi)部存儲器有兩類：一類是系統(tǒng)程序存儲器，用以存放系統(tǒng)程序（包括系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序以及對用戶程序做編譯處理的編譯解釋程序等）。一類是用戶存儲器，包括用戶存儲區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。其中用戶程序存儲區(qū)主要存放用戶已編制好或正在調(diào)試的應(yīng)用程序；工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)則包括存儲各種輸入端狀態(tài)采樣結(jié)果和各輸出狀態(tài)運(yùn)算結(jié)果的輸入/輸出映像寄存器區(qū)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的設(shè)定值和經(jīng)過值存儲區(qū)、各種內(nèi)部編程元件狀態(tài)及特殊標(biāo)志位存儲區(qū)，存放暫存數(shù)據(jù)和中間運(yùn)算結(jié)果的數(shù)據(jù)寄存器區(qū)

13、等等。輸入/輸出接口輸入/輸出接口是將PLC與現(xiàn)場各種輸入、輸出設(shè)備連接起來的部件。輸入接口通過PLC的輸入端子接受現(xiàn)場輸入設(shè)備（如限位開關(guān)、操作按鈕、光電開關(guān)、溫度開關(guān)等）的控制信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號。輸出接口則相反，它將CPU處理過的輸出數(shù)字信號傳送給輸出端的電路元件，以控制其接通或斷開，從而驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥、指示燈等輸出設(shè)備獲得或是去工作所需的電壓或電流。電源PLC的電源是指將外部輸入的交流經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換為滿足PLC的CPU、存儲器、輸入輸出接口等內(nèi)部電子電路工作需要的直流電源電路或電源模塊。輸入、輸出接口電路的電源彼此相互獨(dú)立，以避免

14、或減小電源間的干擾。現(xiàn)在許多PLC的直流電源采用直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，這種電源穩(wěn)壓性能好、抗干擾能力強(qiáng)，不僅可提供多路獨(dú)立的電壓供內(nèi)部電路使用，而且可以為輸入設(shè)備或輸出設(shè)備的傳感器提供標(biāo)準(zhǔn)電源。編程器編程器是人與PLC聯(lián)系和對話的工具，是PLC最重要的外圍設(shè)備。用戶可以利用編程器來輸入，讀出、檢查、修改、調(diào)試用戶程序，也可以用它監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)、顯示錯(cuò)誤代碼或修改系統(tǒng)寄存器的參數(shù)設(shè)置。I/O擴(kuò)展接口若主機(jī)（基本單元）的I/O接口不能滿足 輸入輸出設(shè)備點(diǎn)數(shù)需要時(shí)，可以通過此接口用扁平電纜線將I/O擴(kuò)展單元與基本單元相連，以增加I/O點(diǎn)數(shù)。外部設(shè)備接口外部設(shè)備接口可將編程器、上位計(jì)算機(jī)、圖形監(jiān)控系

15、統(tǒng)、打印機(jī)、條碼判讀器等外部設(shè)備與主機(jī)CPU連接，以完成相應(yīng)操作。1.6 PLC的主要技術(shù)性能PLC的主要技術(shù)性能，通?？梢杂靡韵赂鞣N指標(biāo)進(jìn)行描述。1、 I/O總點(diǎn)數(shù)I/O總點(diǎn)數(shù)是衡量PLC可以接收輸入信號（I）和輸出信號（O）的數(shù)量。PLC輸入輸出有開關(guān)量和模擬量兩種，其中開關(guān)量用最大I/O點(diǎn)數(shù)表示，模擬量用最大I/O通道數(shù)表示。2、 用戶程序存儲容量用戶程序存儲量是衡量可存儲用戶應(yīng)用程序多少的指標(biāo)，通常以字或K字為單位，PLC中通常以字為單位來存儲指令和數(shù)據(jù)，一般的邏輯操作指令每條占一個(gè)字，定時(shí)/計(jì)數(shù)、移位等指令占2個(gè)字，而數(shù)據(jù)指令占2-4個(gè)字。3、 編程語言編程語言一般有梯形圖、語句表、

16、控制系統(tǒng)程序流圖等幾種，因PLC不同而不同。4、 編程手段手持編程器、CRT編程器、計(jì)算機(jī)編程分為小型、中型及大型PLC的編程裝置。5、 指令執(zhí)行時(shí)間指令執(zhí)行時(shí)間是指CPU執(zhí)行基本指令所需要的時(shí)間，一般每步幾至幾十微秒。6、 掃描速度掃描速度是指掃描1K字用戶程序所需的時(shí)間，一般以ms/K字為單位。7、 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)的指令種類和數(shù)量是衡量PLC的軟件功能強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。PLC的指令一般分為基本指令和高級指令兩部分。8、 內(nèi)部繼電器的種類和數(shù)量PLC內(nèi)部繼電器是指內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、移位寄存器、特殊功能繼電器等，其數(shù)量多少關(guān)系到編程是否靈活方便。9、其它除以上基本性能外，不同的P

17、LC還有一些其他指標(biāo)，如輸入/輸出方式、特殊功能模塊種類、自診斷、通訊聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程I/O、監(jiān)控、主要硬件型號、工作環(huán)境及電源等級等。第二章 模擬交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求2.1 十字路口交通燈控制設(shè)計(jì)要求描述1、按下開關(guān)S1后，交通燈白天模式工作，南北紅燈亮10s，同時(shí)東西綠燈先平光亮5s，再閃爍亮3s，然后東西黃燈亮2s；總共10s結(jié)束后，東西紅燈亮10s，同時(shí)南北綠燈平光亮5s，再閃爍亮3s，然后南北黃燈亮2s，依次循環(huán)下去，在此過程中，數(shù)碼管跟隨紅燈亮的10s開始顯示時(shí)間的減少，一直的循環(huán)。2、白天時(shí)，按下開關(guān)S3，提前進(jìn)入夜間模式，當(dāng)此時(shí)按S2時(shí)，交通燈控制系統(tǒng)可以關(guān)斷，但夜間模式時(shí)按S4鍵

18、進(jìn)入不了強(qiáng)制通行狀態(tài)，因夜間一般不會出現(xiàn)強(qiáng)制通行的任務(wù)。3、白天模式時(shí)、按下S4，交通燈進(jìn)入強(qiáng)制通行狀態(tài)，交通燈所有紅燈亮，并且，數(shù)碼管顯示全為8，象征吉利，此時(shí)一般是有大的領(lǐng)導(dǎo)來的時(shí)候，要一路同行時(shí)使用。當(dāng)通行完畢后按S1即可恢復(fù)正常。4、當(dāng)過一段時(shí)間，白天模式進(jìn)行60s后，自動(dòng)進(jìn)入夜間模式，夜間模式持續(xù)30s時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)為白天模式，在夜間模式時(shí)，只能有黃燈閃爍，按任意按鈕都沒有作用，只要是PLC通電，夜間模式就能執(zhí)行。保證夜間不管是什么情況，總能保證夜間模式的執(zhí)行。白天正常工作時(shí)紅黃綠燈亮滅對應(yīng)時(shí)間如下：東西信號綠燈亮綠燈閃黃燈紅燈亮?xí)r間5s3s2s10s南北信號紅燈亮綠燈亮綠燈閃黃燈亮?xí)r間

19、10s5s3s2s數(shù)碼管顯示數(shù)字顯示由90遞減數(shù)字顯示由90遞減夜間模式只能黃色燈閃，不能關(guān)閉。30s后轉(zhuǎn)為白天模式，再60s轉(zhuǎn)為夜間模式強(qiáng)制通行強(qiáng)制所有紅燈亮，同時(shí)數(shù)碼管顯示8.按X0恢復(fù)正常。2.2十字路口交通燈的路況畫出模擬圖北 南東西2.1交通指揮燈示意圖綠 黃紅綠黃紅紅黃綠綠紅黃 第3章 交通燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 PLC機(jī)型和容量的選擇步驟與原則隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。PLC的選擇主

20、要應(yīng)從PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。 PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)：1、合理的結(jié)構(gòu)型式PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。 整體式PLC的每一個(gè)IO點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對較小 一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便在IO點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、IO模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。2、安裝方式的選擇 PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程IO式以及多臺PLC

21、聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程IO硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程IO式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程IO可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程IO電源；多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。3、相應(yīng)的功能要求 一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。 對于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶AD和DA轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。 對于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)

22、等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。4、響應(yīng)速度要求 PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速IO處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。5、系統(tǒng)可靠性的要求 對于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。6、機(jī)型盡量統(tǒng)一 主要考慮到以下三方面問題： 1)機(jī)型統(tǒng)一，其

23、模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。 2)機(jī)型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。 3)機(jī)型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級分布式控制系統(tǒng)。3.2 PLC容量的選擇步驟與原則 PLC的容量包括IO點(diǎn)數(shù)和用戶存儲容量兩個(gè)方面。1、IO點(diǎn)數(shù)的選擇 PLC平均的IO點(diǎn)的價(jià)格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的IO點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的IO點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。 通常IO點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入、輸出信號的實(shí)際需要，再加上10%15%的裕量來確定。2、存儲容量的選擇 用戶程序所需的存儲容量大小不

24、僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時(shí)，其程序量可能相差25%之多，所以對于初學(xué)者應(yīng)該在存儲容量估算時(shí)多留裕量。 PLC的IO點(diǎn)數(shù)的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在IO點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲容量后，再加20%30%的裕量。 存儲容量(字節(jié))開關(guān)量IO點(diǎn)數(shù)×10模擬量IO通道數(shù)×1003.3 本系統(tǒng)選擇的PLC本次交通燈設(shè)計(jì)用的是FP-1C40可編程控制器。由于實(shí)驗(yàn)室的PLC是松下FP-1C40可編程控制器，所以為了方便演示而選擇的。3.4可編程控制器I/O端口分

25、配根據(jù)對交通指揮信號燈系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)分析，系統(tǒng)采用自動(dòng)控制方式，輸入有系統(tǒng)白天模式按鈕，白天關(guān)閉系統(tǒng)按鈕，夜間模式按鈕，白天強(qiáng)制通行按鈕，輸出有東西方向、南北方向各兩組指示信號。由于每一個(gè)方向的兩組指示燈中，同種顏色的指示燈同時(shí)工作，為了節(jié)省輸出點(diǎn)數(shù)，可采用并聯(lián)輸出方法。當(dāng)夜間模式時(shí)有顯示正處于夜間模式的指示燈，當(dāng)處于白天模式時(shí)有處于白天模式的指示燈，當(dāng)處于強(qiáng)制通行時(shí)，有處于強(qiáng)制通行模式的指示燈。由此可知，該系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)為4，輸出點(diǎn)數(shù)為16。全部是開關(guān)量，則可將I/O分配用表3-1和表3-2表示表3-1 輸入口地址分配表輸入口地址分配表白天工作開按鈕S1X0白天工作關(guān)按鈕S2X1夜間模式按

26、鈕S3X2強(qiáng)制通行按鈕S4X4表3-2輸出口地址分配表輸出口地址分配表東西紅燈Y0數(shù)碼管a段Y8東西黃燈Y1數(shù)碼管b段Y9東西綠燈Y2數(shù)碼管c段YA南北紅燈Y3數(shù)碼管d段YB南北黃燈Y4數(shù)碼管e段YC南北綠燈Y5數(shù)碼管d段YD顯示強(qiáng)制通行Y6數(shù)碼管f段YE顯示夜間模式Y(jié)7顯示白天工作YF3.3 PLC外部接線圖 Y0X0 Y1X1 X2 Y2X3 Y3COM Y4Y8 Y9 Y5YA Y6YB YC Y7 YD YFYE COM1AGBCDEF東西紅燈東西綠燈東西黃燈南北紅燈南北綠燈南北黃燈強(qiáng)制同行夜間顯示白天顯示電源數(shù)碼管端口白天開S1白天關(guān)S2夜間開S3強(qiáng)制通行S4圖3-1,PLC外部接線

27、圖第四章 模擬交通燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 時(shí)序圖交通等正常白天工作時(shí)，對指揮燈的控制要求按一定時(shí)序進(jìn)行，如下：啟動(dòng)/南北紅燈東西綠燈東西黃燈東西紅燈南北綠燈南北黃燈圖3.2 交通信號燈時(shí)序狀態(tài)示意圖夜間模式時(shí)，只有每個(gè)路口的黃燈交替閃爍。4.2 繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、寄存器功能分配表如附件4所示。4.3 流程圖根據(jù)交通燈工作的實(shí)際控制情況，可得出其流程圖如圖附5所示,。4.4 程序梯形圖根據(jù)對交通信號燈的控制要求及PLC控制系統(tǒng)的I/O分配的定義，可對PLC進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，其梯形圖如附件6所示。下面對所設(shè)計(jì)的梯形圖作幾點(diǎn)說明：(1) 當(dāng)按下S1按鈕，白天模式指示燈YF亮，Y0接通10s

28、，東西紅燈亮10s，數(shù)碼管由9每秒遞減至0， 同時(shí)Y5接通亮，南北綠燈亮5s，閃爍3s，之后Y4接通南北黃燈亮2s。之后，南北黃燈滅，數(shù)碼管由9每秒遞減至0， Y3接通，南北紅燈亮10s，同時(shí)，Y2接通，東西紅燈變?yōu)榫G燈亮5s，閃3s，然后，Y1接通。東西黃燈亮2s。(2) 白天時(shí)，按下S3，進(jìn)入強(qiáng)制通行狀態(tài)，Y0和Y3保持接通，東西南北紅燈一直亮。(3) 白天時(shí)，按下S2，可以進(jìn)入夜間模式，Y1和Y4同時(shí)間隔通電，南北黃燈閃爍，再按其他鍵可以返回其他狀態(tài)。(4) 白天時(shí)，按下S1，關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)，但時(shí)間照樣走(5) 夜間時(shí)執(zhí)行夜間模式，Y1和Y4同時(shí)間隔通電，東西南北黃燈閃爍，同時(shí)按其它鍵都沒

29、有關(guān)閉或更換模式的功能。 第五章 系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試5.1、硬件調(diào)試接通電源，檢查松下FP-1C40型可編程控制器是否可以正常工作，接頭是否接觸良好，然后把其與電腦的通信口連接。電腦與PLC連接正確之后，再連接交通燈的外接電路，將數(shù)碼管和模擬交通連接，并連上電源線。通過下載程序，調(diào)試電路是否正確。5.2、軟件調(diào)試打開FPSOFT軟件，按要求輸入梯形圖，看軟件是否與PLC可編程控制器正常連接，下載此梯形圖到PLC可編程控制器，進(jìn)行下一步的運(yùn)行調(diào)試。5.3、運(yùn)行調(diào)試在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試的基礎(chǔ)上，運(yùn)行此程序并進(jìn)行調(diào)試直至程序可以按照系統(tǒng)要求運(yùn)行。參考文獻(xiàn)和資料1、吳建強(qiáng)、姜三勇編著可編程控制器原理及其應(yīng)用，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1998年9月。2、常斗南主編，可編程控制器原理應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，機(jī)械工業(yè)出版社，1998年7月。3、李俊秀、趙黎明主編，編程控制器應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)，化學(xué)工業(yè)出版社，2004年1月。4、中國期刊網(wǎng)附件:附件1 輸入口地址分配表輸入口地址分配表白天工作開按鈕S1X0白天工作關(guān)按鈕S2X1夜間模式按鈕S3X2強(qiáng)制通行按鈕S4X4附件2 輸出口地址分配表輸出口地址分配表東西紅燈Y0數(shù)碼管a段Y8東西黃燈Y1數(shù)碼管b段Y9東西綠燈Y2數(shù)碼管c段YA南北紅燈Y3數(shù)碼管d段YB南北黃燈Y4數(shù)碼管e段