基于PLC的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

書目摘要 1關(guān)鍵詞 1Abstract. 1Keywords 1引言 21交通燈概述 31.1課題背景 31.2探討目的和意義 31.3本文的主要工作 42可編程程序限制器（PLC） 52.1PLC概述 52.1.1PLC的發(fā)展歷程 52.1.2PLC的發(fā)展趨勢 62.1.3PLC的應(yīng)用 72.2PLC的硬件結(jié)構(gòu) 72.3PLC的工作原理 82.4本章小結(jié) 93帶人行橫道過馬路懇求的交通燈限制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 103.1交通燈限制設(shè)計(jì)方案分析 103.2交通燈限制系統(tǒng)的工作方式 10帶人行橫道過馬路懇求的工作方式 11帶流量檢測的十字路口設(shè)計(jì) 123.3車流量檢測設(shè)計(jì) 133.4硬件設(shè)計(jì) 143.4.1PLC的選型 14PLC的地址安排 14PLC的外部接線 153.5系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 15系統(tǒng)的梯形圖 15系統(tǒng)程序分析 193.6本章小結(jié) 194系統(tǒng)檢測與調(diào)試 204.1檢測與調(diào)試 204.2本章小結(jié) 21參考文獻(xiàn) 22致謝 23

基于PLC的智能交通燈限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生張清路指導(dǎo)老師王秀摘要：自從交通燈誕生以來，其內(nèi)部的電路限制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)。設(shè)計(jì)方法也起先多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。在一些特殊的十字路口，假如利用一般十字路口的交通燈限制方式，會(huì)出現(xiàn)以下狀況：一個(gè)方向上綠燈但是沒有車要經(jīng)過，同時(shí)另一個(gè)方向上是紅燈卻有車要經(jīng)過。這樣就降低了道路運(yùn)用率，奢侈很多時(shí)間，因此對待特殊的十字路口要實(shí)行特殊的限制方式。選擇西門子可編程限制器S7-200為核心部件，著重進(jìn)行硬件接口設(shè)計(jì)，利用梯形圖進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了特殊十字路口交通燈限制系統(tǒng)的自動(dòng)化。關(guān)鍵詞：PLC；交通限制；自動(dòng)化DesignofIntelligentTrafficLightControlSystembaseingonPLCStudentmajoringinAutomationZhangQingluTutorWangxiuAbstract：Sincetheinceptionoftrafficlights,theirinternalcircuitcontrolsystemisconstantlybeingimproved.Anddesignbecomesvarioussothatthetrafficlightsaremoreintelligent.Insomespecialcrossroads,iftheordinarytrafficlightscontrolmethodisused,thefollowingsituationwilloccur:whenthereisnovehiclepassinginonedirection,butthetrafficlightisgreen.Whilethereisvehicle,butthetrafficlightisred,resultinginthereducingoftheroadusageandwastingalotoftime.Therefore,thespecialcontrolmodeisneededonthespecialintersection.ItistochoosetheSiemensS7-200PLCasthecorecomponents,andfocusonthehardwareinterfacedesignandusetheladderdiagramtoprogram.Andbydoingso,theautomationoftrafficlightcontrolsystemonspecialintersectioncouldbeachieved.Keywords:PLC；Trafficcontrol；Automation引言據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國城市里的十字路口交通系統(tǒng)大都采納定時(shí)來限制(不解除繁忙路段或高峰時(shí)段用交警來取代交通燈的狀況)，這樣必定產(chǎn)生如下弊端:當(dāng)某些特殊交匯路段（如主干道和次干道）的車流量很大時(shí)卻要等待紅燈，而此時(shí)另一條是空道或車流量相對少得多的道卻長時(shí)間亮的是綠燈，這種多等少的尷尬現(xiàn)象是未對實(shí)際狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控所造成的，不僅讓司機(jī)乘客怨聲載道，而且對人力和物力資源也是一種奢侈。

智能限制交通系統(tǒng)是目前探討的方向，也已經(jīng)取得不少成果，在少數(shù)幾個(gè)先進(jìn)國家已采納智能方式來限制交通信號，其中主要運(yùn)用GPS全球定位系統(tǒng)等。出于便捷和效果的綜合考慮，我們可用如下方案來限制交通路況:在車流量少的路口安裝行人按鈕和制作傳感器探測車輛數(shù)量來限制交通燈的變更。具體如下：在車流量少的路口的兩個(gè)方向安裝行人按鈕紅外線車流量檢測器，當(dāng)行人要過馬路時(shí)，按下按鈕即可檢測到行人要經(jīng)過，當(dāng)汽車經(jīng)過光電開關(guān)時(shí)就會(huì)阻礙或者反射，經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換，即可檢測出汽車的通過，并將這一信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號作為可編程限制器的限制輸入，并用PLC計(jì)數(shù)，按這些要求自動(dòng)調(diào)整紅綠燈的變更。

比較傳統(tǒng)的定時(shí)交通燈限制與智能交通燈限制，可知后者的最大優(yōu)點(diǎn)在于減緩滯流現(xiàn)象，也不會(huì)出現(xiàn)空道占時(shí)的情形，提高了馬路交通通行率，較全球定位系統(tǒng)而言成本更低。1交通燈概述1.1課題背景1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅、藍(lán)兩色的機(jī)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。1868年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩色旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“留意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914年，電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶限制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶限制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動(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。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行實(shí)力、削減交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標(biāo)記信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)記禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必需讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必需在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已特別接近停車線而不能平安停車時(shí)可以進(jìn)入交叉路口。1.2探討目的和意義在十字路口設(shè)置交通燈可以對交通進(jìn)行有效的疏通，并為交通參加者的平安供應(yīng)了強(qiáng)有力的保障。但是隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原先的交通燈限制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈限制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為探討的課題。傳統(tǒng)的十字路口交通限制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流量的調(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。然而，事實(shí)上車輛流量的變更往往是不確定的，有的路口在不同的時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運(yùn)行、較適用的方案，仍舊會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊(duì)等候通過。這種流量變更的偶然性是無法建立精確模型的，統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為現(xiàn)實(shí)的須要是能有一種能夠依據(jù)流量變更狀況自適應(yīng)限制的交通燈目前，大部分城市中十字路口交通燈的限制普遍采納固定轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔的限制方法。由于十字路口不同時(shí)刻車輛的流量是困難的、隨機(jī)的和不確定的，采納固定時(shí)間的限制方法，常常造成道路有效利用時(shí)間的奢侈，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。為此，采納不依靠數(shù)學(xué)模型的模糊限制方法設(shè)計(jì)交通燈限制器，能較好地解決這個(gè)問題。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空中各種電磁干擾日益嚴(yán)峻，為保證交通限制的牢靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC是必要的。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來越高，原有的交通燈裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿意當(dāng)前高度自動(dòng)化的須要?？删幊滔拗破鹘煌粝拗葡到y(tǒng)集成自動(dòng)限制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、限制管理和分散限制；充分汲取了分散式限制系統(tǒng)和集中限制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采納標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置敏捷、組態(tài)便利?？删幊滔拗破鹘煌粝拗葡到y(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)限制的單周期運(yùn)行方式；④由上位機(jī)通過串口向下位機(jī)送入設(shè)定配方參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)限制；⑤自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)停機(jī)限制方式。近年來PLC的性能價(jià)格比有較大幅度的提高，使得實(shí)際應(yīng)用成為可能。本系統(tǒng)采納PLC是基于以下四個(gè)緣由：①PLC具有很高的牢靠性，通常的平均無故障時(shí)間都在30萬小時(shí)以上；②編程實(shí)力強(qiáng)，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都便利地用軟件來實(shí)現(xiàn)；③抗干擾實(shí)力強(qiáng)，目前空中各種電磁干擾日益嚴(yán)峻，為了保證交通限制的牢靠穩(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；依據(jù)交通信號燈系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)，我們采納了德國西門子公司S7-200型PLC。西門子PLC有小型化、高速度、高性能等特點(diǎn)，是S7-200系列中最高檔次的超小型程序裝置。西門子可編程限制器指令豐富，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，能夠便利地聯(lián)網(wǎng)通信。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序限制器(PLC)對十字路口交通限制燈實(shí)現(xiàn)限制[1]。1.3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越高，采納可編程程序限制器來代替中間繼電器和過程限制的微型機(jī)，設(shè)計(jì)開發(fā)了交通燈限制系統(tǒng)，才會(huì)滿意穩(wěn)定牢靠的交通限制系統(tǒng)需求。其次章，敘述了可編程程序限制器的產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用的歷程，通過論述可編程程序限制器的各種優(yōu)點(diǎn)、卓越性能、結(jié)構(gòu)、原理，有一個(gè)感性的總體相識。為完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)打下基礎(chǔ)。第三章，結(jié)合交通燈限制系統(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，主要功能的實(shí)現(xiàn)和各種特殊功能的設(shè)計(jì)等方面來完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)。第四章，最終對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和檢測，通過對系統(tǒng)的調(diào)試和檢測，再進(jìn)行系統(tǒng)性梳理，將隱藏的不足之處加以修正和完善，以使主要功能和特殊功能得以完全實(shí)現(xiàn)，確保順當(dāng)應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)中。2可編程程序限制器（PLC）2.1PLC概述可編程序限制器（ProgrammableLogicController,縮寫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)限制技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)限制裝置?？删幊绦蛳拗破魇请S著技術(shù)的進(jìn)步與現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，為適應(yīng)多品種小批量生產(chǎn)的須要，生產(chǎn)、發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)限制裝置。PLC從1969年問世以來，雖然至今還不到40年，但由于其具有通用敏捷的限制性能、簡潔便利的運(yùn)用性能，可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的牢靠性，因此在工業(yè)自動(dòng)化各領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。有人將它與數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)工業(yè)機(jī)械人技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的四大支柱[1]。可編程序限制器在我國的發(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)實(shí)力的重要設(shè)備和強(qiáng)大支柱。隨著全球一體化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，努力發(fā)展可編程序限制器在我國的大規(guī)模應(yīng)用，形成具有自主學(xué)問產(chǎn)權(quán)的可編程序限制器技術(shù)，應(yīng)當(dāng)是廣闊技術(shù)人員努力的方向。2.1.1PLC的發(fā)展歷程在可編程限制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣限制領(lǐng)域中，繼電器限制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。但是電器限制系統(tǒng)存在體積大、牢靠性低、查找和解除故障困難等缺點(diǎn)，特殊是其接線困難、不易更改，對生產(chǎn)工藝變更的適應(yīng)性差。1968年美國通用汽車公司（G.M）為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變更的須要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)限制器，它能做到盡可能削減重新設(shè)計(jì)和更換電器限制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。于是就設(shè)想將計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、敏捷、通用性好等優(yōu)點(diǎn)與電器限制系統(tǒng)簡潔易懂、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，制成一種通用限制裝置，而且這種裝置采納面對限制過程、面對問題的“自然語言”進(jìn)行編程，使不熟識計(jì)算機(jī)的人也能很快駕馭運(yùn)用。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）依據(jù)美國通用汽車公司的這種要求，研制勝利了世界上第一臺可編程限制器，并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用，取得很好的效果。從今這項(xiàng)技術(shù)快速發(fā)展起來。早期的可編程限制器僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等依次限制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器限制,通常稱為可編程邏輯限制器（ProgrammableLogicController）。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)70年頭中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使PLC不僅具有邏輯限制功能，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。20世紀(jì)80年頭以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的快速發(fā)展，16位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中，使PLC得到快速發(fā)展。PLC不僅限制功能增加，同時(shí)牢靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加敏捷便利，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使PLC真正成為具有邏輯限制、過程限制、運(yùn)動(dòng)限制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實(shí)的多功能限制器。PLC的發(fā)展過程大致可以分為如下幾個(gè)階段：1970—1980年：PLC的結(jié)構(gòu)定型階段。在這一階段，由于PLC剛誕生，各種類型的依次限制器不斷出現(xiàn)（如邏輯電路型、1位機(jī)型、通用計(jì)算機(jī)型、單板機(jī)型等），但快速被淘汰。最終以微處理器為核心的現(xiàn)有PLC結(jié)構(gòu)形成，取得了市場的認(rèn)可，得以快速發(fā)展.推廣。PLC的原理、結(jié)構(gòu)、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與成熟，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域由最初的小范圍、有選擇運(yùn)用、逐步向機(jī)床、生產(chǎn)線擴(kuò)展。1980—1990年：PLC的普及階段。在這一階段，PLC的生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，價(jià)格不斷下降，PLC被快速普及。各PLC生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的價(jià)格.品種起先系列化，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)型這三種持續(xù)至今的基本結(jié)構(gòu)模型。PLC的應(yīng)用范圍起先向依次限制的全部領(lǐng)域擴(kuò)展。比如三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有F.F1.F2小型PLC系列產(chǎn)品,K/A系列中、大型PLC產(chǎn)品等。1990—2000年，PLC的高性能與小型化階段。在這一階段，隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，PLC的功能日益增加，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限制的功能模塊不斷被開發(fā)，PLC的應(yīng)用范圍由單一的依次限制向現(xiàn)場限制拓展。此外，PLC的體積大幅度縮小，出現(xiàn)了各類微型化PLC。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。2000年至今：PLC的高性能與網(wǎng)絡(luò)化階段。在本階段，為了適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工廠自動(dòng)化的須要，PLC的各種功能不斷進(jìn)步。一方面，PLC在接著提高CPU運(yùn)算速度，位數(shù)的同時(shí)，開發(fā)了適用于過程限制，運(yùn)動(dòng)限制的特殊功能與模塊，使PLC的應(yīng)用范圍起先涉及工業(yè)自動(dòng)化的全部領(lǐng)域。與此同時(shí)，PLC的網(wǎng)絡(luò)與通信功能得到快速發(fā)展，PLC不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通入/輸出設(shè)備，還可以通過各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，為工廠自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有FX小型PLC系列產(chǎn)品（包括最新的FX3u系列產(chǎn)品），Qn,QnPH系列中，大型PLC系列產(chǎn)品等[2]。2.1.2PLC的發(fā)展趨勢從當(dāng)前產(chǎn)品技術(shù)性能來看，PLC發(fā)展趨勢仍舊主要體現(xiàn)在體積的縮小與性能的提高兩大方面。①體積小型化。電子產(chǎn)品體積的小型化是微電子技術(shù)發(fā)展的必定結(jié)果?，F(xiàn)代PLC無論從內(nèi)部元件組成還是硬件、軟件結(jié)構(gòu)都已經(jīng)與早期的PLC有了很大的不同，PLC體積被大幅度縮小。②性能的提高。PLC的性能主要包括CPU性能與I/O性能兩大方面?？删幊绦蛳拗破髟谖覈陌l(fā)展?fàn)顩r如下：(1)我國可編程序限制器的發(fā)展與國際上的發(fā)展有所不同，國際上可編程序限制器的發(fā)展是從研制、開發(fā)、生產(chǎn)到應(yīng)用，而我國則是從成套設(shè)備引進(jìn)、可編程序限制器引進(jìn)應(yīng)用、消化移植、合資生產(chǎn)到廣泛應(yīng)用。大致可劃分為下述三個(gè)階段：①可編程序限制器的初級相識階段（70年頭后期到80年頭初期）國際上可編程序限制器的發(fā)展，首先引起了國內(nèi)工程技術(shù)界的極大愛好，所以我國對可編程序限制器的相識始于70年頭后期到80年頭初期的成套設(shè)備引進(jìn)中，當(dāng)時(shí)的上海寶鋼一期工程中有多項(xiàng)工程引進(jìn)了十幾種機(jī)型約200多臺可編程序限制器。這些可編程序限制器用于原料碼頭到高爐、軋鋼、鋼管等整個(gè)鋼鐵冶煉以及加工生產(chǎn)線上，取代了傳統(tǒng)的繼電器邏輯系統(tǒng)，并部分取代了模擬量限制和小型DDC系統(tǒng)。繼寶鋼一期工程后，國內(nèi)很多廠家接連引進(jìn)的設(shè)備和生產(chǎn)線大都配備了可編程序限制器，其應(yīng)用范圍包括電站、石油化工、汽車制造、港口和碼頭等各領(lǐng)域。正是在成套設(shè)備引進(jìn)過程中，我們打開了眼界，了解相識了可編程序限制器，這也促進(jìn)了可編程序限制器在我國的發(fā)展。②可編程序限制器的引進(jìn)應(yīng)用和消化移植階段（80年頭初期到90年頭初期）80年頭初期起先，隨著我國改革開放的不斷深化，在成套設(shè)備引進(jìn)的同時(shí)，國外原裝的可編程序限制器起先涌入國內(nèi)市場。很多部門和單位相繼引進(jìn)可編程序限制器并自己設(shè)計(jì)組成限制系統(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。③可編程序限制器的廣泛發(fā)展階段（90年頭初期到現(xiàn)在）進(jìn)入90年頭，我國的可編程序限制器進(jìn)入了廣泛發(fā)展階段，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(2)政府重視可編程序限制器的發(fā)展得到了政府的高度重視，在當(dāng)時(shí)機(jī)械電子工業(yè)部的領(lǐng)導(dǎo)下，于1991年成立了可編程序限制器行業(yè)協(xié)會(huì)?？删幊绦蛳拗破餍袠I(yè)協(xié)會(huì)在政府和企事業(yè)之間起到了橋梁作用，溝通了狀況，為做出決策供應(yīng)了依據(jù)。同時(shí)可編程序限制器的標(biāo)準(zhǔn)化工作也受到了有關(guān)部門的重視，于1993年成立了可編程序限制器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，為我國可編程序限制器的進(jìn)一步發(fā)展打下了基礎(chǔ)。2.1.3PLC的應(yīng)用PLC的初期由于其價(jià)格高于繼電器限制裝置，使得其應(yīng)用受到限制。但最近十多年來，PLC的應(yīng)用面越來越廣，其主要緣由是：一方面由于微處理器芯片幾有關(guān)元件的價(jià)格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增加，它也能解決困難的計(jì)算和通信問題。目前PLC在國內(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、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和消遣等行業(yè)。PLC的應(yīng)用范圍通?？煞殖梢韵?種類型：（1）依次限制這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，也是最適合PLC運(yùn)用的領(lǐng)域。它用來取代傳統(tǒng)的繼電器依次限制。PLC應(yīng)用于單機(jī)限制、多機(jī)群控、生產(chǎn)自動(dòng)線限制等。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、電鍍流水線及電梯限制等。(2)運(yùn)動(dòng)限制PLC制造商目前已供應(yīng)了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置限制模塊，在多數(shù)狀況下，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，其輸出移動(dòng)一軸或數(shù)據(jù)到目標(biāo)位置。每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置限制模塊保持適當(dāng)?shù)奈恢煤图铀俣?，確保運(yùn)動(dòng)平滑。（3）過程限制PLC還能限制大量的過程參數(shù)，例如：溫度、流量、壓力、液位和速度。PID模塊供應(yīng)了使PLC具有閉環(huán)限制的功能，即一個(gè)具有PID限制實(shí)力的PLC可用于過程限制。當(dāng)過程限制中某個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí)，PID限制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出，把變量保持在設(shè)定值上。（4）數(shù)據(jù)處理在機(jī)械加工中，PLC作為主要的限制和管理系統(tǒng)用于CNC和NC系統(tǒng)中，可以完成大量的數(shù)據(jù)處理工作。（5）通信網(wǎng)絡(luò)PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O之間的通信、多臺PLC之間的通信、PLC和其他智能限制設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。PLC與其他智能限制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散限制”的分布式限制系統(tǒng)[3]。2PLC在我國的應(yīng)用

雖然我國在PLC生產(chǎn)方面比較弱，但在PLC應(yīng)用方面，我國是很活躍的，近年來每年約新投入10萬臺套PLC產(chǎn)品，年銷售額30多億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。

在我國，一般按I/O點(diǎn)數(shù)將PLC分為以下級別（但不確定，國外分類有些區(qū)分）：

微型：32I/O小型：256I/O中型：1024I/O大型：4096I/O巨型：8192I/O

在我國應(yīng)用的PLC系統(tǒng)中，I/O64點(diǎn)以下PLC銷售額占整個(gè)PLC的47%，64點(diǎn)~256點(diǎn)的占31%，合計(jì)占整個(gè)PLC銷售額的78%。2.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)限制的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)從結(jié)構(gòu)上分，PLC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，這些元素組合成一個(gè)不行拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以依據(jù)確定規(guī)則組合配置。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。輸出輸出電路輸入電路中心處理單元中心處理單元（CPU）系統(tǒng)程序存儲器系統(tǒng)程序存儲器系統(tǒng)程序存儲器電源編輯器圖2-1PLC的結(jié)構(gòu)圖中心處理單元(CPU)是PLC的限制中樞，它依據(jù)PLC系統(tǒng)程序賜予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲器I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過吩咐說明后，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)，等全部的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最終將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[4]。2.3PLC的工作原理PLC的CPU則采納依次邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，即假如一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的全部觸點(diǎn)(包括其常開或常閉觸點(diǎn))不會(huì)馬上動(dòng)作，必需等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作?？紤]到繼電器限制裝置各類觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于100ms，因此，PLC采納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)。這樣在對于I/O響應(yīng)要求不高的場合，PLC與繼電器限制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)分了。當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以確定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。1輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入全部輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變更，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)變更。因此，假如輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必需大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何狀況下，該輸入均能被讀入。2用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的依次依次地掃描用戶程序(梯形圖)。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)成的限制線路，并按先左后右、先上后下的依次對由觸點(diǎn)構(gòu)成的限制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后依據(jù)邏輯運(yùn)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)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。3輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU依據(jù)I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新全部的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)[5]。PLC的掃描工作過程如圖2-2所示用戶輸出設(shè)備輸出端子輸出鎖存用戶輸出設(shè)備輸出端子輸出鎖存器輸出映像寄存器程序執(zhí)行輸入映像寄存器輸入鎖存器輸入端子用戶輸入設(shè)備圖2-2PLC的掃描工作過程2.4本章小結(jié)PLC作為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，雖然生產(chǎn)廠家眾多，產(chǎn)品種類眾多；但它們都具有相同的工作原理，運(yùn)用方法也大同小異。本章從多個(gè)層面介紹和講解了有關(guān)PLC的基本概念。PLC是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電接觸式限制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。牢靠性高，運(yùn)用便利，應(yīng)用廣泛。PLC功能的不斷增加，使PLC的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大和延長，應(yīng)用方式也更加豐富。PLC可以在任何工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域運(yùn)用，但最適合的地方還是以開關(guān)量為主的單機(jī)限制系統(tǒng)和制造業(yè)自動(dòng)化限制系統(tǒng)。PLC最顯著的特點(diǎn)是抗干擾實(shí)力強(qiáng)、牢靠性高、運(yùn)用簡潔、系統(tǒng)柔性大和功能強(qiáng)。PLC的組成部件主要有中心處理單元（CPU）、存儲器、輸入/輸出（I/O）接口和電源等。PLC按集中采樣、集中輸出，按依次周期性循環(huán)掃描用戶程序的方式工作。當(dāng)PLC處于正常運(yùn)行時(shí)，它將不斷重復(fù)掃描過程，其工作過程的中心內(nèi)容由輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段組成。PLC有多種編程語言，大家可以依據(jù)須要運(yùn)用；但最常用的梯形圖、SFC，過去一般得PLC都不供應(yīng)ST編程語言。PLC編程語言的國際標(biāo)準(zhǔn)是IEC61131-33帶人行橫道過馬路懇求的交通燈限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1交通燈限制設(shè)計(jì)方案分析帶人行橫道過馬路懇求的十字馬路交通燈限制系統(tǒng)，應(yīng)用于主干道是快速車道而次道是一般車道的十字路口，次道主要用于少量行人、非機(jī)動(dòng)車輛以及一些機(jī)動(dòng)車輛。鑒于當(dāng)前實(shí)際中，一般在主干道是快速車道而次道是人行橫道和一些非機(jī)動(dòng)車通行的十字路口的交通燈仍舊采納固定通行的一般的交通燈系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)，不利于提高道路的利用率，也不利于主要車道的通行，在沒有行人須要通過人行橫道的時(shí)候，主要車道上的行人也必需在停止線以外停車侯本車道綠燈亮[7]。本文的提出了一種全新的思路來解決此類問題，在有行人懇求或者是次道有滿意要求的車要穿過的狀況下才會(huì)使得主要車道的紅燈點(diǎn)亮，禁止機(jī)動(dòng)車通行。而平常則主干道上始終綠燈亮，允許車輛通行，次道始終紅燈亮，禁止車輛通行。這樣可以大大提高主干道是行車道而此道是人行道和一些非機(jī)動(dòng)車通行的十字路口的利用率。十字馬路交通燈示意如圖3-1所示，其主干道是行車道而次道是人行橫道和一些非機(jī)動(dòng)車通行，在馬路通行及人行橫道通行方向均有紅、黃、綠交通燈，依據(jù)交通狀況依次點(diǎn)亮交通信號燈。十字路口如圖所示：人行橫道人行橫道次干道主干道圖3-1十字路口示意圖3.2交通燈限制系統(tǒng)的工作方式帶人行橫道過馬路懇求的交通燈限制系統(tǒng)的簡潔工作方式說明如下：（1）次道不滿意要求過馬路時(shí)，主干道交通始終通行，次道始終禁止通行；（2）當(dāng)有行人懇求過馬路時(shí)，按下按鈕，才能得到通行許可。（3）當(dāng)次道有確定數(shù)量的車輛要經(jīng)過時(shí)，次道放行，主干道禁止通行。（4）當(dāng)次道有車輛要經(jīng)過但未達(dá)到要求數(shù)量時(shí)，需等待確定時(shí)間才可放行。交通燈工作方式流程圖如下所示： 主道始終綠燈主道始終綠燈次道始終紅燈啟動(dòng)啟動(dòng)次道有無要次道有無要求過馬路？啟動(dòng)YN圖3-2十字路口主流程圖依據(jù)限制要就進(jìn)行十字路口的交通燈限制依據(jù)限制要就進(jìn)行十字路口的交通燈限制帶人行橫道過馬路懇求的工作方式本文所設(shè)計(jì)的交通燈系統(tǒng)是適用于比較特殊的十字路口，一般狀況下，主道路是快速穿過的機(jī)動(dòng)車輛，此道路一般很少有車輛或行人經(jīng)過，而某一段時(shí)間內(nèi)也會(huì)有行人或車輛要經(jīng)過，比如下班。為了提高道路利用率，我們在路口安放行人按鈕，供須要穿過主道路的行人適用，從解決了這個(gè)十字路口等待時(shí)間過長的問題，按下啟動(dòng)按鈕，主道點(diǎn)亮綠燈，次道點(diǎn)亮紅燈，當(dāng)次道不滿意放行的要求時(shí)，即次道沒行人按按鈕或者規(guī)定時(shí)間等待車輛未達(dá)到確定數(shù)量，主道始終綠燈，準(zhǔn)許車輛通過，而次道始終紅燈，禁止車輛通過。當(dāng)次道有行人要通過時(shí)，按下懇求按鈕，等待一段時(shí)間后，主道綠燈閃耀3s，黃燈點(diǎn)亮2s，在這期間次道始終紅燈。之后主道紅燈點(diǎn)亮，次道綠燈點(diǎn)亮25s，接著次道綠燈閃耀3s，次道黃燈點(diǎn)亮2s。完成之后若無行人按下按鈕則復(fù)原原狀，即主道綠燈始終亮，次道紅燈始終亮。此工作方式的流程圖如下圖3-3所示：有行人按下按鈕？有行人按下按鈕？主道綠燈亮，次道紅燈亮主道綠燈亮，次道紅燈亮啟動(dòng)等待10s，主次道狀態(tài)不變等待10s，主次道狀態(tài)不變主道主道綠燈閃3s，次道紅燈主道黃燈亮2s，次道紅燈主道黃燈亮2s，次道紅燈次道綠燈亮25s，主道紅燈次道綠燈亮25s，主道紅燈次道綠燈閃3s，主道紅燈次道綠燈閃3s，主道紅燈次道黃燈2s，主道紅燈次道黃燈2s，主道紅燈NNY結(jié)束結(jié)束圖3-3帶人行橫道過馬路懇求方式流程圖帶流量檢測的十字路口設(shè)計(jì)按下啟動(dòng)按鈕，主道點(diǎn)亮綠燈，次道點(diǎn)亮紅燈。在次道距離路口處100m安裝車流量監(jiān)測裝置，當(dāng)次道有車通過時(shí)，車流量監(jiān)測裝置給PLC一個(gè)信號，PLC起先計(jì)時(shí)并且計(jì)數(shù)，當(dāng)次道等候的車輛超過確定數(shù)量，或者車輛等待到確定時(shí)間，次道放行。主道綠燈閃耀3s，黃燈點(diǎn)亮2s，在這期間次道始終紅燈。之后主道紅燈點(diǎn)亮，次道綠燈點(diǎn)亮25s，接著次道綠燈閃耀3s，次道黃燈點(diǎn)亮2s。完成之后即復(fù)原主道綠燈，次道紅燈。待下一次滿意要求時(shí)再重復(fù)上述過程。此工作方式的流程圖如下圖3-4所示：次道有車輛經(jīng)過？次道有車輛經(jīng)過？主道綠燈亮，次道紅燈亮主道綠燈亮，次道紅燈亮啟動(dòng)次道黃燈2s，主道紅燈次道黃燈2s，主道紅燈NNY主道綠燈閃3s，次道紅燈主道黃燈亮2s，次道紅燈次道綠燈亮25s，主道紅燈次道綠燈閃3s，主道紅燈結(jié)束結(jié)束圖3-4帶流量檢測的十字路口設(shè)計(jì)流程圖3.3車流量檢測設(shè)計(jì)利用紅外線車輛檢測器。紅外線車輛檢測器是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，通過同步回路檢測物體有無。物體不限于金屬，全部能反射光線的物體均可被檢測。光電開關(guān)將輸入電流在放射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再依據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對目標(biāo)物體進(jìn)行探測。主道車輛無需檢測，所以只在次道距離十字路口100m處安裝光電開光，每當(dāng)有車輛經(jīng)過都會(huì)給PLC一個(gè)脈沖。而當(dāng)次道綠燈亮的時(shí)候光電開關(guān)的工作原理如圖：圖3-5光電開關(guān)工作原理簡圖發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)放射光束，放射的光束一般來于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外放射二極管。光束不間斷地放射，或者變更脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。在這里選擇光電開關(guān)PNP型，高電平輸出有效。每當(dāng)有車輛經(jīng)過的時(shí)候，光電開關(guān)會(huì)輸送一個(gè)脈沖給PLC，PLC起先計(jì)時(shí)，并起先計(jì)數(shù)，計(jì)時(shí)10分鐘。在這10分鐘之內(nèi)任何時(shí)刻假如經(jīng)過光電開關(guān)的車輛超過5輛，則次道放行，并且綠燈亮?xí)rPLC停止計(jì)數(shù)也停止計(jì)時(shí)。當(dāng)?shù)却囕v小于5輛時(shí)，只要計(jì)時(shí)到10分鐘也會(huì)放行。3.4硬件設(shè)計(jì)3.4.1PLC的選型從上面的分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn)4個(gè)，開關(guān)量輸出點(diǎn)7個(gè)，假如選用CPU222/PLC，也須要擴(kuò)展單元PLC，參照西門子S7-200系列特性（見附錄），選用主機(jī)為CPU224（14輸入/10繼電器輸出）。其外形圖如3-6所示：圖3-6CPU224外形圖輸入電路采納了雙向光電耦合器，24VDC極性可隨意選擇，1M、2M為輸入端子的公共端。1L、2L為輸出公共端。CPU224另有24V、280mA電源供PLC輸入點(diǎn)運(yùn)用[8]。PLC的地址安排列出交通信號燈PLC的輸入/輸出點(diǎn)安排表，見表3-2。計(jì)數(shù)器：CTUCTUDCTD計(jì)數(shù)器的編號用計(jì)數(shù)器名稱和數(shù)字（0-255）組成。定時(shí)器T=PT×S;定時(shí)實(shí)際時(shí)間=設(shè)定值×精度1ms:T32,T9610ms:T33～T36,T97～T100100ms:T37～T63,T101～T255表3-5PLC輸入輸出端口安排輸入信號定時(shí)/計(jì)數(shù)元件輸出信號名稱代號輸入點(diǎn)編號名稱代號輸出點(diǎn)編號工作按鈕SB1I0.0T33：主道紅燈工作30s報(bào)警燈L0Q0.0T97：主道綠燈閃耀3s主道綠燈L1Q0.1T98:次道綠燈工作25s次道綠燈L2Q0.2T99：次道綠燈閃耀3s主道黃燈L3Q0.3T100：次道黃燈工作2s次道黃燈L4Q0.4T34：主道黃燈工作2s主道紅燈L5Q0.5次道紅燈L6Q0.6行人按鈕SB2I0.1T35:延時(shí)10s行人按鈕SB3I0.2T36：延遲10s檢測觸點(diǎn)SB4I0.3T37:計(jì)時(shí)10minC20：次道車流量計(jì)數(shù)檢測觸點(diǎn)SB5I0.4T38:計(jì)時(shí)10minC21：次道車流量計(jì)數(shù)PLC的外部接線如圖3-6所示： 圖3-6PLC的接線圖端口I0.0為接入系統(tǒng)開關(guān)的傳送信號，端口Q0.0接起報(bào)警作用的信號燈，端口Q0.1接主道綠燈，端口Q0.2接次道綠燈，端口Q0.3接主道黃燈，端口Q0.4接次道黃燈，端口Q0.5接主道紅燈，端口Q0.6接次道紅黃燈。端口I0.1、I0.2為接入人行橫道懇求開關(guān)的傳送信號。端口I0.3、I0.4為接入車流量檢測信號，外接光電開關(guān)，每當(dāng)有車輛經(jīng)過時(shí)，光電開關(guān)會(huì)放射一個(gè)脈沖給端口I0.3或I0.4，PLC接受到后會(huì)起先計(jì)數(shù)并起先計(jì)時(shí)[9]3.5系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)的梯形圖系統(tǒng)程序分析當(dāng)開關(guān)SB1合上時(shí)，I0.0觸點(diǎn)接通，Q0.1線圈得電，主道綠燈亮，Q0.6線圈得電，次道紅燈亮，在次道沒有行人按按鈕或者沒有車輛等待要經(jīng)過的狀況下，始終保持主道綠燈，次道紅燈，提高道路利用率。當(dāng)次道有行人經(jīng)過的時(shí)候，按下按鈕SB2或者SB3，I0.1或者I0.2觸點(diǎn)接通，協(xié)助線圈M0.2得電，M0.2觸點(diǎn)閉合，定時(shí)器T35得電起先計(jì)時(shí)，10S之后T35觸點(diǎn)接通，同時(shí)Q0.1線圈得電，主道綠燈亮，在定時(shí)器T32的作用下，主道綠燈閃耀，T97計(jì)時(shí)3S，3S過后T97的觸點(diǎn)接通，Q0.3線圈得電，即主道黃燈亮，定時(shí)器T34計(jì)時(shí)2S,2S過后，定時(shí)器T33得電起先計(jì)時(shí)，同時(shí)Q0.5線圈得電，即主道紅燈亮。主道紅燈亮的同時(shí)線圈Q0.2得電，即次道綠燈亮。定時(shí)器T98定時(shí)25S，同時(shí)T99也起先計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)3S，在定時(shí)器T32的作用下Q0.2線圈間歇得電，即次道綠燈閃3S。3S之后定時(shí)器T100得電起先計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)2S,同時(shí)線圈Q0.4得電，即次道黃燈亮2S。之后主道綠燈亮，次道紅燈亮，在沒有行人按下懇求按鈕的狀況下，始終保持這種狀態(tài)。當(dāng)次道有車經(jīng)過時(shí)，車流量檢測器會(huì)給PLC一個(gè)脈沖，即I0.3或者I0.4接通，計(jì)數(shù)器C20或者C21起先計(jì)數(shù)，每當(dāng)過去一輛車計(jì)數(shù)器增加1，在這同時(shí)，定時(shí)器T38或者T37起先計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)10min，當(dāng)車輛超過5亮或者計(jì)時(shí)到10min時(shí)，次道會(huì)放行，即協(xié)助線圈M0.2得電，M0.2觸點(diǎn)閉合，定時(shí)器T35得電起先計(jì)時(shí)，10S之后T35觸點(diǎn)接通，同時(shí)Q0.1線圈得電，主道綠燈亮，在定時(shí)器T32的作用下，主道綠燈閃耀，T97計(jì)時(shí)3S，3S過后T97的觸點(diǎn)接通，Q0.3線圈得電，即主道黃燈亮，定時(shí)器T34計(jì)時(shí)2S,2S過后，定時(shí)器T33得電起先計(jì)時(shí)，同時(shí)Q0.5線圈得電，即主道紅燈亮。主道紅燈亮的同時(shí)線圈Q0.2得電，即次道綠燈亮。定時(shí)器T98定時(shí)25S，同時(shí)T99也起先計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)3S，在定時(shí)器T32的作用下Q0.2線圈間歇得電，即次道綠燈閃3S。3S之后定時(shí)器T100得電起先計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)2S,同時(shí)線圈Q0.4得電，即次道黃燈亮2S。之后主道綠燈亮，次到紅燈亮，在沒有車輛經(jīng)過的狀況下，始終保持這種狀態(tài)。1S的時(shí)鐘脈沖是通過兩個(gè)定時(shí)器產(chǎn)生的，當(dāng)定時(shí)器T32得電的狀況下，起先計(jì)時(shí)0.5S，T32的常開觸點(diǎn)與定時(shí)器T96串聯(lián)，T96的常閉觸點(diǎn)與T32串聯(lián)，當(dāng)T32定時(shí)0.5S時(shí)，T32的常開觸點(diǎn)閉合，T96得電起先計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)0.5S后，T96的常閉觸點(diǎn)斷開使得T32復(fù)位，同時(shí)T32的常開觸點(diǎn)斷開使得T96也復(fù)位，從而產(chǎn)生1S時(shí)鐘脈沖[10]3.6本章小結(jié)本章介紹S7-200系列PLC交通燈限制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),關(guān)鍵是系統(tǒng)總體設(shè)計(jì),核心則是限制程序設(shè)計(jì)。重點(diǎn)要駕馭PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和設(shè)計(jì)的一般流程,要有一個(gè)整體的概念。在滿意限制要求、環(huán)境要求和性價(jià)比等條件下，合理選擇PLC的機(jī)型和硬件配置，正確地進(jìn)行估算，合理選擇輸入/輸出模塊，完成PLC的硬件與軟件的設(shè)計(jì)。通過這次可編程限制器的課程設(shè)計(jì)，讓我對PLC有了一個(gè)全新的相識，充分體會(huì)到PLC作為限制器的強(qiáng)大功能，同時(shí)也溫習(xí)了以前學(xué)的PLC學(xué)問，對PLC的應(yīng)用更加得心應(yīng)手。更加體會(huì)到PLC的牢靠性高，抗干擾實(shí)力強(qiáng)，通用性強(qiáng)，限制程序可變，運(yùn)用便利等優(yōu)點(diǎn)；更加熟識了西門子編程軟件運(yùn)用方法與各種基本指令。4系統(tǒng)檢測與調(diào)試4.1檢測與調(diào)試PLC程序的調(diào)試可以分為模擬調(diào)試和現(xiàn)場調(diào)試兩個(gè)調(diào)試過程，在此之前，首先要對PLC外部接線作細(xì)致檢查，這一個(gè)環(huán)節(jié)很重要。外部接線確定要精確無誤。也可以用事先編寫好的試驗(yàn)程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查來查找接線故障。不過為了平安考慮，最好將主電路斷開。當(dāng)確認(rèn)接線無誤后再連接主電路，將模擬調(diào)試好的程序送入用戶存儲器進(jìn)行調(diào)試，直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)一樣地完成整體的限制功能為止。1.程序的模擬調(diào)試將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭隤LC后，首先逐條細(xì)致檢查，并改正寫入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。用戶程序一般現(xiàn)在試驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通/斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接PLC實(shí)際的負(fù)載（如接觸器、電磁閥等）。可以依據(jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或按鈕來模擬實(shí)際的反饋信號，如限位開關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開。對于依次限制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)時(shí)，是否發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的正確變更，即該轉(zhuǎn)換全部的前級步是否變?yōu)椴换顒?dòng)步，全部的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步，以及各步被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變更。在調(diào)試時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮各種可能的狀況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、用選擇序列的功能表圖中的每條支路、各種可能的進(jìn)展路途，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)覺問題后應(yīng)當(dāng)剛好修改梯形圖和PLC中的程序，直到各種可能的狀況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。假如程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時(shí)間，可以在調(diào)試時(shí)將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實(shí)際設(shè)定值。在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí)，可以設(shè)計(jì)。制作限制臺或限制柜，PLC之外的其他硬件的安裝、接線工作也同時(shí)進(jìn)行。2.程序的現(xiàn)場調(diào)試完成上述工作后，將PLC安裝在限制現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，在調(diào)試過程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)中的問題，應(yīng)對出現(xiàn)的問題剛好加以解決。假如調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對相應(yīng)軟件和硬件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需修改程序就可能達(dá)到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過后，經(jīng)過一段時(shí)間的考驗(yàn)，系統(tǒng)就可以投入實(shí)際的運(yùn)行了PLC現(xiàn)場調(diào)試是指全部設(shè)備都安裝好后，全部連接線都接好后的實(shí)際調(diào)試。也是PLC程序的最終調(diào)試?，F(xiàn)場調(diào)試的具體過程大體是：（1）要查接線、核對地址。要逐點(diǎn)進(jìn)行，要確保正確無誤?？刹粠щ姾藢Γ蔷褪遣榫€，較麻煩。也可帶電查，加上信號后，看電控系統(tǒng)的動(dòng)作狀況是否符合設(shè)計(jì)的目的（2）檢查模擬量輸入輸出。看輸入輸出模塊是否正確，工作是否正常。必要時(shí)還可用標(biāo)準(zhǔn)儀器檢查輸入輸出的精度。（3）檢查與測試指示燈。限制面板上如有指示燈，應(yīng)先對應(yīng)指示燈的顯示進(jìn)行檢查。一方面，查看燈壞了沒有，另一方面檢查邏輯關(guān)系是否正確。指示燈是反映、系統(tǒng)工作的一面鏡子，先調(diào)試好它，將對進(jìn)一步調(diào)試供應(yīng)便利。（4）檢查手動(dòng)動(dòng)作及手動(dòng)限制邏輯關(guān)系。完成了以上調(diào)試，繼而可進(jìn)行手動(dòng)動(dòng)作及手動(dòng)限制邏輯關(guān)系調(diào)試。要查看各個(gè)手動(dòng)限制的輸出點(diǎn)，是否有相應(yīng)的輸出以及輸出對應(yīng)的動(dòng)作，然后再看，各個(gè)手動(dòng)限制是否能夠?qū)崿F(xiàn)。如有問題，馬上解決。（5）半自動(dòng)工作。如系統(tǒng)可自動(dòng)工作，那先調(diào)半自動(dòng)工作能否實(shí)現(xiàn)。調(diào)試可一步步推動(dòng)直至完成整個(gè)限制周期。哪個(gè)步驟或者環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就著手解決哪個(gè)步驟或、環(huán)節(jié)的問題。（6）自動(dòng)工作。在完成半自動(dòng)調(diào)試后，可進(jìn)一步調(diào)試自動(dòng)工作，要多視察幾個(gè)工作循環(huán)，以確保系統(tǒng)能正確無誤的連續(xù)工作。（7）模擬量調(diào)試、參數(shù)確定。以上調(diào)試的都是邏輯限制的項(xiàng)目。這是系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，首先要通電。這些調(diào)試基本完成后，可著手調(diào)試模擬量、