(精品)畢業(yè)精品-PLC在交通燈中的應(yīng)用(2013年優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì))

摘 要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控重要的組成部分。 隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，自80年代后期,許多大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好城市高速道路，緩解交通擁堵?tīng)顩r，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問(wèn)題。傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈控制一般采用電子線路和繼電器實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，故障率高,較難實(shí)現(xiàn)功能的變更。而可編程控制器(PLC)以微處理器為核心，具有可靠性高，控制功能強(qiáng)，使用靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。特別是由PLC實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)，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)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，可方便地設(shè)置定時(shí)時(shí)問(wèn)，編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活等，并且有完善的自診斷和顯示功能，維修工作極為簡(jiǎn)單。本文就是基于可變成控制通過(guò)調(diào)試完成對(duì)交通信號(hào)燈的控制設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：可編程控制器；交通燈；設(shè)計(jì)；AbstractAlong with the development of the society economy, the city transportation problem causes peoples concern more and more. The coordination of the person, car, and the road threes relation, have become one of the important problems that the transportation management section demand resolve. The city transportation control system is the calculator that used for the city transportation data monitor, the transportation signal beacon control and transportation to appease comprehensive management system, it is in the modern city transportation supervision conductor system to constitute part most importantly. Because of the features including visual procedures, good readability, easy to modify parameters etc .But programmable preface controller PLC is proved that this control system has many advantages such as reliable operation and small maintenance workload after putting into operation. And it also realized the automatic and scientific operations. It has high reference value. Therefore, I choose to use PLC to carry out the design of the system function, completion originally time the lesson establish of topic.Key words: Programmable Logic Controller; Transportation light; Design; 目 錄1緒 論41.1 交通信號(hào)燈的作用與研究意義41.2 PLC的產(chǎn)生及發(fā)展51.3 PLC的定義及結(jié)構(gòu)61.3.1 PLC的定義61.3.2 PLC的結(jié)構(gòu)分類71.4 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域111.4.1 PLC的特點(diǎn)：111.4.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域：121.5 PLC在我國(guó)的應(yīng)用131.6 PLC的發(fā)展趨勢(shì)：162 十字路口交通控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)182.1十字交通燈的設(shè)計(jì)原理及外部界線圖182.2 S7-200系統(tǒng)的擴(kuò)展單元的擴(kuò)展類型203 軟件設(shè)計(jì)233.1 編程語(yǔ)言的形式233.2 S7-200的程序控制作業(yè)253.3 STEP7程序的使用263.4 時(shí)序流程圖和梯形圖274 注意事項(xiàng)295 總結(jié)315.1設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)分析315.2 調(diào)試錯(cuò)誤與修改方法325.3 PLC智能化控制交通燈的方法32參考文獻(xiàn)35致 謝361緒 論交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。為了實(shí)現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進(jìn)性、科學(xué)化。用可編程控制器實(shí)現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)方法，實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問(wèn)題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實(shí)際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的城市交通燈控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)方案。可編程序控制器在工業(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價(jià)格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。1.1 交通信號(hào)燈的作用與研究意義城市交通與人民群眾生產(chǎn)生活息息相關(guān)。目前我市發(fā)展迅速，經(jīng)濟(jì)收入逐年增長(zhǎng)，人民群眾生活條件越來(lái)越好，私人轎車越來(lái)越多，城區(qū)道路交通壓力與日俱增，許多路段已經(jīng)超出道路設(shè)計(jì)負(fù)荷，經(jīng)常發(fā)生堵車、交通事故等現(xiàn)象；雖然政府有關(guān)部門積極采取相應(yīng)措施進(jìn)行緩解，但效果不太明顯；特別在節(jié)假日、上、下班高峰時(shí)間，堵車現(xiàn)象更為嚴(yán)重，而交通路段中十字路口處的車輛暢通與否尤顯重要。在加上80年代后期，我國(guó)許多大城市如北京上海等地紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長(zhǎng)和缺乏對(duì)高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒(méi)有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點(diǎn)，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。這些都給市民的正常出行造成了困擾。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問(wèn)題。道路交通信號(hào)燈是為了加強(qiáng)道路交通管理，減少交通事故的發(fā)生，提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具，指導(dǎo)車輛和行人安全有序地通行。它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控重要的組成部分。 1.2 PLC的產(chǎn)生及發(fā)展可編程控制器（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(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(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(guò)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(jiǎn)稱PLC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。在60年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。當(dāng)時(shí)汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號(hào)更新的周期愈來(lái)愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝，十分費(fèi)時(shí)，費(fèi)工，費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國(guó)通用汽車公司在1969年公開(kāi)招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即： 1、編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；2、維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；3、可靠性高于繼電器控制裝置；4、體積小于繼電器控制裝置；5、數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；6、成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)；7、輸入可以是交流115V；8、輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等；9、在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更；10、用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K。 1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺(tái)PLC，在美國(guó)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(jiǎn)單易懂，操作方便，可行性高，通用靈活，體積小，使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國(guó)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(guó)家的高度重視。1971日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái)PLC。1973年，西歐國(guó)家也研制出它們的第一臺(tái)PLC。我國(guó)從1974年開(kāi)始研制。于1977年開(kāi)始工業(yè)應(yīng)用1.3 PLC的定義及結(jié)構(gòu)1.3.1 PLC的定義可編程控制器，簡(jiǎn)稱PLC（Programmable logic Controller）,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?.3.2 PLC的結(jié)構(gòu)分類PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將PLC分為整體式模塊式和混合式。整體式又叫做單元式或箱體式，它的體積小，價(jià)格低，小型的PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)它包括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；大中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)，它包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 如圖1.1所示：圖1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)1、中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞，它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲(chǔ)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(yǔ)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(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O 映像區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，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 映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O 映像區(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。為了進(jìn)一步提高PLC 的可靠性近年來(lái)對(duì)大型PLC 還采用雙CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或采用三CPU 的表決式系統(tǒng)，這樣即使某個(gè)CPU 出現(xiàn)故障整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。 CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。 在使用者看來(lái)，不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。 CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模2、 存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器；存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。PLC 常用的存儲(chǔ)器類型（1） RAM (Random Assess Memory)，這是一種讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器) ，其存取速度最快，由鋰電池支持。（2） EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)，這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器，在斷電情況下存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容)。（3） EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)，這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器，使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。3、 電源PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的可靠得電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此PLC 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視，一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)可以不采取其它措施，而將PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。4、 I/O 模塊PLC與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開(kāi)關(guān)量輸入（DI），開(kāi)關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。常用的I/O分類如下： （1） 開(kāi)關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 （2） 模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。 （3） 除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、等模塊。 （4）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。 5、 PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備 編程設(shè)備：編程器是PLC開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。 人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。 6 PLC的通信聯(lián)網(wǎng) 依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來(lái)越顯著，甚至有人提出網(wǎng)絡(luò)就是控制器的觀點(diǎn)說(shuō)法。 PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制?，F(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計(jì)算機(jī)一樣具有RS-232接口，通過(guò)雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。 當(dāng)然，PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，PLC與計(jì)算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機(jī)型的PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)。 7 外部設(shè)備外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類 ：1. 編程設(shè)備：有簡(jiǎn)易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。 2.監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過(guò)畫(huà)面監(jiān)視數(shù)據(jù)。 3.存儲(chǔ)設(shè)備：有存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)磁帶、軟磁盤或只讀存儲(chǔ)器，用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如EPROM、EEPROM寫(xiě)入器等。 4.入輸出設(shè)備：用于接收信號(hào)或輸出信號(hào)，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。 了解了PLC的基本結(jié)構(gòu)，我們?cè)谫?gòu)買程控器時(shí)就有了一個(gè)基本配置的概念，做到既經(jīng)濟(jì)又合理，盡可能發(fā)揮PLC所提供的最佳 1.4 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域1.4.1 PLC的特點(diǎn)：（1）編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)（2）功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高（3）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)（4）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)（5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少（6）維修工作量小，維修方便（7）體積小，耗能低1.4.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域：（1）開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。（2）模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 （3）運(yùn)動(dòng)控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 （4）過(guò)程控制 過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 （5）數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 （6）通信及聯(lián)網(wǎng) PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 1.5 PLC在我國(guó)的應(yīng)用自1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺(tái)PLC起，PLC一直表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力和高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)我國(guó)工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化程度普遍較低，我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開(kāi)放開(kāi)始的，最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無(wú)錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國(guó)比較著名的PLC生產(chǎn)廠家。中國(guó)PLC市場(chǎng)的95以上被國(guó)外產(chǎn)品占領(lǐng)。國(guó)內(nèi)曾有研究單位開(kāi)發(fā)PLC產(chǎn)品，后因種種原因沒(méi)有發(fā)展起來(lái)。盡管國(guó)產(chǎn)PLC在中國(guó)PLC市場(chǎng)所占份額很小，但只要國(guó)內(nèi)有實(shí)力的廠商下定決心，仔細(xì)分析自身的劣勢(shì)和優(yōu)勢(shì)，充分利用各方有利資源，踏踏實(shí)實(shí)、有針對(duì)性地做好各項(xiàng)工作，國(guó)內(nèi)PLC廠商一定能夠在PLC領(lǐng)域有所作為。，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，中國(guó)加入WTO后越來(lái)越多的國(guó)際公司把其制造基地轉(zhuǎn)移到中國(guó)。中國(guó)的國(guó)有企業(yè)和民營(yíng)企業(yè)也在利用難得的歷史機(jī)遇大力發(fā)展制造業(yè)。中國(guó)正在努力成為世界新的制造業(yè)基地。而我國(guó)在“十五”規(guī)劃中已明確提出了“用信息化帶動(dòng)工業(yè)化”的發(fā)展計(jì)劃，大量傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化改造將為PLC的應(yīng)用提供巨大的發(fā)展空間。我國(guó)將迎來(lái)一個(gè)PLC市場(chǎng)高速增長(zhǎng)的時(shí)期。PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。目前中國(guó)PLC市場(chǎng)主要廠商為Siemens、Mitsubishi、Omron、Rockwell、Schneider、GE-Fanuc等國(guó)際大公司。 德國(guó)西門子公司：它有S5系列的產(chǎn)品。有S595U、100U、115U、135U及155U。日本OMRON公司：它有CPM1A型機(jī)，P型機(jī)，H型機(jī)，CQM1、CVM、CV型機(jī)，Ha型、F型機(jī)等日本三菱公司的PLC也是較早推到我國(guó)來(lái)的。其小型機(jī)F1前期在國(guó)內(nèi)用得很多，后又推出FX2機(jī)，性能有很大提高。它的中、大型機(jī)為A系列、AIS、AZC、A3A等。 日本日立公司也生產(chǎn)PLC，其E系列為箱體式的?；鞠潴w有E-20、E-28、E40、E64。 日本東芝公司也生產(chǎn)PLC，其EX小型機(jī)及EXPLUS小型機(jī)在國(guó)內(nèi)也用得很多。另外，還有EX100系列模塊式PLC，點(diǎn)數(shù)較多，也是用梯形圖語(yǔ)言編程。 日本松下公司也生產(chǎn)PLC。FP1系列為小型機(jī)，結(jié)構(gòu)也是箱體式的，尺寸緊湊。FP3為模塊式的，控制規(guī)模也較大，工作速度也很快，執(zhí)行基本指令僅0l微秒。 日本富士公司也有PLC。其NB系列為箱體式的，小型機(jī)。NS系列為模塊式。美國(guó)GE公司、日本FANAC合資的GEFANAC的9070機(jī)也是很吸引人的。據(jù)介紹。它具有25個(gè)特點(diǎn)。諸如，用軟設(shè)定代硬設(shè)定，結(jié)構(gòu)化編程，多種編程語(yǔ)言，等等。它有914、781782、771772、731732等多種型號(hào)。另外，還有中型機(jī)9030系列，其型號(hào)有344、331、323、321多種；還有9020系列小型機(jī)，型號(hào)為211。 美國(guó)施奈德公司(莫迪康)的984機(jī)也是很有名的。其中E984785可安31個(gè)遠(yuǎn)程站點(diǎn)，總控制規(guī)?？蛇_(dá)63535點(diǎn)。小的為緊湊型的，如984-120，控制點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)，在最大與最小之間，共20多個(gè)型號(hào)。最近又推出Twido系列PLC，有10、16、20、24、40點(diǎn)幾種規(guī)格。 美國(guó)AB（AlienBradley）公司創(chuàng)建于1903年，在世界各地有20多個(gè)附屬機(jī)構(gòu)，10多個(gè)生產(chǎn)基地?？删幊炭刂破饕彩撬闹匾a(chǎn)品。它的PLC5系列是很有名的，其下有PLC5/10，PLC5/11，PLC5/250多種型號(hào)。另外，它也有微型PLC，有ControLgix系列和SLC500系列。有三種配置，20、30及40I/O配置選擇，I/O點(diǎn)數(shù)分別為12/8、18/12及24/16三種。 美國(guó)IPM公司的IP1612系列機(jī)，由于自帶模擬量控制功能，自帶通訊口，集成度又非常之高，雖點(diǎn)數(shù)不多，僅16入，12出，但性價(jià)比還是高的，很適合于系統(tǒng)不大，但又有模擬量需控制的場(chǎng)合。新出的lP3416機(jī)，I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)大到34入、12出，而且還自帶一個(gè)簡(jiǎn)易小編程器，性能又有改進(jìn)。 中國(guó)大陸PLC廠商的市場(chǎng)份額幾乎可以忽略。我國(guó)比較有影響的有：深圳德維森、深圳艾默生、無(wú)錫光洋、無(wú)錫信捷、北京和利時(shí)、北京凱迪恩、北京安控、黃石科威、洛陽(yáng)易達(dá)、浙大中控、浙大中自、南京冠德等。1.6 PLC的發(fā)展趨勢(shì)：1、向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。目前，有的PLC的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。在存儲(chǔ)容量方面，有的PLC最高可達(dá)幾十兆字節(jié)。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤。2、 向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展當(dāng)前中小型PLC比較多，為了適應(yīng)市場(chǎng)的多種需要，今后PLC要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個(gè)方向發(fā)展。現(xiàn)已有I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲(chǔ)器，功能強(qiáng)。小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場(chǎng)需要已開(kāi)發(fā)了各種簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)的超小型微型PLC，最小配置的I/O點(diǎn)數(shù)為816點(diǎn)，以適應(yīng)單機(jī)及小型自動(dòng)控制的需要，如三菱公司系列PLC。3、 PLC大力開(kāi)發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力為滿足各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，近年來(lái)不斷開(kāi)發(fā)出許多功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。這些帶CPU和存儲(chǔ)器的智能I/O模塊，既擴(kuò)展了PLC功能，又使用靈活方便，擴(kuò)大了PLC應(yīng)用范圍。加強(qiáng)PLC聯(lián)網(wǎng)通信的能力，是PLC技術(shù)進(jìn)步的潮流。PLC的聯(lián)網(wǎng)通信有兩類：一類是PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各PLC生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段；另一類是PLC與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通信，一般PLC都有專用通信模塊與計(jì)算機(jī)通信。為了加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力，PLC生產(chǎn)廠家之間也在協(xié)商制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，PLC已成為集散控制系統(tǒng)（DCS）不可缺少的重要組成部分。4、增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設(shè)備占45%，輸出設(shè)備占30%，線路占5%。前二項(xiàng)共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通過(guò)PLC本身的軟、硬件實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、處理；而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。因此，PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測(cè)外部故障的專用智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。5、 編程語(yǔ)言多樣化在PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí)，PLC的編程語(yǔ)言也越來(lái)越豐富，功能也不斷提高。除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖語(yǔ)言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進(jìn)編程語(yǔ)言、面向過(guò)程控制的流程圖語(yǔ)言、與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語(yǔ)言（BASIC、C語(yǔ)言等）等。多種編程語(yǔ)言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是PLC進(jìn)步的一種趨勢(shì)。2 十字路口交通控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1十字交通燈的設(shè)計(jì)原理及外部界線圖在PLC交通燈模擬模塊中，主干道東西南北每面都有3個(gè)控制燈，為： 禁止通行燈 （亮?xí)r為紅色） 準(zhǔn)備禁止通行燈 （亮?xí)r為黃色） 直通燈 （亮?xí)r為綠色） 開(kāi)關(guān)合上后，東西綠燈亮4S后閃2S滅，黃燈亮2S后滅，紅燈亮8S后滅，對(duì)應(yīng)的東西綠黃燈亮?xí)r，南北紅燈亮8S，接著綠燈亮4S后閃2S滅，黃燈亮2S滅，紅燈再亮8秒，依次循環(huán)。下圖為交通燈簡(jiǎn)況圖(圖2.1)、信號(hào)燈控制編程元件表(表2.2)及S7-200的外部接線圖(圖2.3)。北圖2.1 交通燈簡(jiǎn)況圖表2.2 信號(hào)燈控制編程元件表輸 入輸 出機(jī) 內(nèi) 器 件交通燈工作開(kāi)關(guān)I0.0報(bào)警燈：Q0.0T33：南北紅燈工作8S南北紅燈：Q0.1T97：東西紅燈工作8S東西綠燈：Q0.2T99：東西綠燈工作4S東西黃燈：Q0.3T100：東西綠燈閃爍2S東西紅燈：Q0.4T98：東西黃燈工作2S南北綠燈：Q0.5T34：南北綠燈工作4S南北黃燈：Q0.6T35：南北綠燈閃爍2ST36：南北黃燈工作2S圖2.3 西門子200的 外部接線圖2.2 S7-200系統(tǒng)的擴(kuò)展單元的擴(kuò)展類型 S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號(hào)的擴(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲(chǔ)卡、寫(xiě)入器、文本顯示器等。1、基本單元S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號(hào)的8種CPU供選擇使用，其輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配見(jiàn)表2.4：表2.4 S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元型 號(hào)輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)可帶擴(kuò)展模塊數(shù)S7-200CPU22164S7-200CPU222862個(gè)擴(kuò)展模塊78路數(shù)字量I/O點(diǎn)或10路模擬量I/O點(diǎn)S7-200CPU22414107個(gè)擴(kuò)展模塊168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)S7-200CPU22624162個(gè)擴(kuò)展模塊248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)S7-200CPU226XM24162個(gè)擴(kuò)展模塊248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)2、編程器PLC在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。編程器主要用來(lái)進(jìn)行用戶程序的編制、存儲(chǔ)和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調(diào)試過(guò)程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測(cè)。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡(jiǎn)易型和智能型。簡(jiǎn)易型編程器是袖珍型的，簡(jiǎn)單實(shí)用，價(jià)格低廉，是一種很好的現(xiàn)場(chǎng)編程及監(jiān)測(cè)工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程操作，將專用的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)，可直接采用梯形圖語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，非常直觀，且功能強(qiáng)大，S7-200系列PLC的專用編程軟件為STEP7-Micro/WIN。3、程序存儲(chǔ)卡為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型PLC設(shè)有外接EEPROM卡盒接口，通過(guò)該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫(xiě)入PLC，也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲(chǔ)卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。4、寫(xiě)入器寫(xiě)入器的功能是實(shí)現(xiàn)PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區(qū)的程序通過(guò)寫(xiě)入器固化到程序存儲(chǔ)卡中。5、文本顯示器文本顯示器TD200不僅是一個(gè)用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對(duì)某個(gè)量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認(rèn)的方法，最多可顯示80條信息，每條信息最多4個(gè)變量的狀態(tài)。過(guò)程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時(shí)修改。TD200面板上的8個(gè)可編程序的功能鍵，每個(gè)都分配了一個(gè)存儲(chǔ)器位，這些功能鍵在啟動(dòng)和測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和診斷。3 軟件設(shè)計(jì)3.1 編程語(yǔ)言的形式最常用的兩種編程語(yǔ)言，一是梯形圖，二是助記符語(yǔ)言表。采用梯形圖編程，因?yàn)樗庇^易懂，但需要一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的編程軟件；采用助記符形式便于實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗恍枰慌_(tái)簡(jiǎn)易編程器，而不必用昂貴的圖形編程器或計(jì)算機(jī)來(lái)編程。 雖然一些高檔的PLC還具有與計(jì)算機(jī)兼容的C語(yǔ)言、BASIC語(yǔ)言、專用的高級(jí)語(yǔ)言（如西門子公司的GRAPH5、三菱公司的MELSAP），還有用布爾邏輯語(yǔ)言、通用計(jì)算機(jī)兼容的匯編語(yǔ)言等。不管怎么樣，各廠家的編程語(yǔ)言都只能適用于本廠的產(chǎn)品。 1、編程指令：指令是PLC被告知要做什么，以及怎樣去做的代碼或符號(hào)。從本質(zhì)上講，指令只是一些二進(jìn)制代碼，這點(diǎn)PLC與普通的計(jì)算機(jī)是完全相同的。同時(shí)PLC也有編譯系統(tǒng)，它可以把一些文字符號(hào)或圖形符號(hào)編譯成機(jī)器碼，所以用戶看到的PLC指令一般不是機(jī)器碼而是文字代碼，或圖形符號(hào)。常用的助記符語(yǔ)句用英文文字（可用多國(guó)文字）的縮寫(xiě)及數(shù)字代表各相應(yīng)指令。常用的圖形符號(hào)即梯形圖，它類似于電氣原理圖是符號(hào)，易為電氣工作人員所接受。 指令系統(tǒng)：一個(gè)PLC所具有的指令的全體稱為該P(yáng)LC的指令系統(tǒng)。它包含著指令的多少，各指令都能干什么事，代表著PLC的功能和性能。一般講，功能強(qiáng)、性能好的PLC，其指令系統(tǒng)必然豐富，所能干的事也就多。我們?cè)诰幊讨氨仨毰錚LC的指令系統(tǒng) 。PLC的指令繁多，但主要的有這么幾種類型： 基本邏輯指令，用于處理邏輯關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)邏輯控制。這類指令不管什么樣的PLC都總是有的。 數(shù)據(jù)處理指令，用于處理數(shù)據(jù)，如譯碼，編碼，傳送、移位等等。 數(shù)據(jù)運(yùn)算指令，用于進(jìn)數(shù)據(jù)的運(yùn)算，如十、一、X、/等，可進(jìn)行整形數(shù)計(jì)算，有的還可浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算；也可進(jìn)行邏輯量運(yùn)算，等等。 流程控制指令，用以控制程序運(yùn)行流程。PLC的用戶程序一般是從零地址的指令開(kāi)始執(zhí)行，按順序推進(jìn)。但遇到流程控制指令也可作相應(yīng)改變。流程控制指令也較多，運(yùn)用得好，可使程序簡(jiǎn)練，并便于調(diào)試與閱讀。 狀態(tài)監(jiān)控指令，用以監(jiān)視及記錄PLC及其控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對(duì)提高PLC控制系統(tǒng)的工作可靠性大有幫助。 當(dāng)然，并不是所有的PLC都有上述那么多類的指令，也不是有的PLC僅有上述幾類指令。以上只是指出幾個(gè)例子，說(shuō)明要從哪幾個(gè)方面了解PLC指令，從中也可大致看出指令的多少及功能將怎樣影響PLC的性能。 除了指令，為進(jìn)行通訊，PLC還有相應(yīng)的協(xié)議與通訊指令或命令，這些也反映了PLC的性能。 2、程序：PLC指令的有序集合，PLC運(yùn)行它，可進(jìn)行相應(yīng)的工作，當(dāng)然，這里的程序是指PLC的用戶程序。用戶程序一般由用戶設(shè)計(jì)，PLC的廠家或代銷商不提供。用語(yǔ)句表達(dá)的程序不大直觀，可讀性差，特別是較復(fù)雜的程序，更難讀，所以多數(shù)程序用梯形圖表達(dá)。 3、梯形圖：梯形圖是通過(guò)連線把PLC指令的梯形圖符號(hào)連接在一起的連通圖，用以表達(dá)所使用的PLC指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似。它的連線有兩種：一為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。內(nèi)部橫豎線把一個(gè)個(gè)梯形圖符號(hào)指令連成一個(gè)指令組，這個(gè)指令組一般總是從裝載（LD）指令開(kāi)始，必要時(shí)再繼以若干個(gè)輸入指令（含LD指令），以建立邏輯條件。最后為輸出類指令，實(shí)現(xiàn)輸出控制，或?yàn)閿?shù)據(jù)控制、流程控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令，以進(jìn)行相應(yīng)的工作。母線是用來(lái)連接指令組3.2 S7-200的程序控制作業(yè)本設(shè)計(jì)鎮(zhèn)南關(guān)運(yùn)用的是S7-200編程軟件STEP 7 - Micro/WIN3.2。 S7-200在程序的控制邏輯中不斷循環(huán)，讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)。當(dāng)您將程序下載至PLC并將PLC放置在RUN（運(yùn)行）模式時(shí)，PLC的中央處 理器（CPU）按下列順序執(zhí)行程序：1、 S7-200讀取輸入狀態(tài)。2、 存儲(chǔ)在S7-200中的程序使用這些輸入評(píng)估（或執(zhí)行）控制邏輯。3、 當(dāng)程序經(jīng)過(guò)評(píng)估，S7-200將程序邏輯結(jié)果存儲(chǔ)在稱作進(jìn)程圖像輸出寄存器的輸出內(nèi)存區(qū)中。4、 在程序結(jié)束時(shí)，S7-200將數(shù)據(jù)從進(jìn)程圖像輸出寄存器寫(xiě)入至域輸出。5、 重復(fù)任務(wù)循環(huán)。以下是顯示電中繼圖形與S7-200關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。在該范例中，啟動(dòng)馬達(dá)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)與其他輸入的狀態(tài)相結(jié)合。因此，這些狀態(tài)的計(jì)算決定進(jìn)入啟動(dòng)馬達(dá)的傳動(dòng)裝置的輸出狀態(tài)。S7-200反復(fù)執(zhí)行一系列任務(wù)。該循環(huán)執(zhí)行任務(wù)被稱作掃描循環(huán)。如下所示，S7-200在掃描循環(huán)過(guò)程中執(zhí)行大多數(shù)或全部下列任務(wù)：1、 讀取輸入：S7-200將實(shí)際輸入狀態(tài)復(fù)制至進(jìn)程圖像輸入寄存器。2、 在程序中執(zhí)行控制邏輯：S7-200執(zhí)行程序的指令，并將數(shù)值存儲(chǔ)在不同的內(nèi)存區(qū)。3、 處理所有通訊請(qǐng)求：S7-200執(zhí)行點(diǎn)至點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)通訊要求的所有任務(wù)。4 、執(zhí)行CPU自測(cè)試診斷程序：S7-200保證固件、程序內(nèi)存和所有擴(kuò)充模塊均正常作業(yè)。5 、向輸出寫(xiě)入：存儲(chǔ)在進(jìn)程圖像輸出寄存器中數(shù)值被寫(xiě)入實(shí)際輸出。掃描循環(huán)的執(zhí)行取決于S7-200是位于STOP（停止）模式還是RUN（運(yùn)行）模式。在RUN（運(yùn)行）模式中，程序被執(zhí)行；在STOP（停止）模式中，程序不被執(zhí)行。在程序執(zhí)行過(guò)程中，使用進(jìn)程圖像寄存器，而不直接存取輸入或輸出。使用圖像寄存器共同掃描開(kāi)始的所有輸入取樣會(huì)使掃描循環(huán)的程序執(zhí)行階段的輸入數(shù)值同步化，并凍結(jié)這些數(shù)值。3.3 STEP7程序的使用1、 創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目就像一個(gè)文件夾，所有數(shù)據(jù)都以分層的結(jié)構(gòu)存在于其中，任何時(shí)候你都可以使用。在創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目之后，所有其他任務(wù)都在這個(gè)項(xiàng)目下執(zhí)行。 2 、組態(tài)一個(gè)站，即要使用的可編程控制器，例如S7300、S7400等。 3 、組態(tài)硬件，組態(tài)硬件就是在組態(tài)表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用戶程序中以什么樣的地址來(lái)訪問(wèn)這些模板，地址一般不用修改由程序自動(dòng)生成。模板的特性也可以用參數(shù)進(jìn)行賦值。 4 、組態(tài)網(wǎng)絡(luò)和通訊連接，通訊的基礎(chǔ)是預(yù)先組態(tài)網(wǎng)絡(luò)，也就是要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)滿足你的控制方案的子網(wǎng)，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)特性、設(shè)置網(wǎng)絡(luò)連接特性以及任何聯(lián)網(wǎng)的站所需要的連接。網(wǎng)絡(luò)地址也是程序自動(dòng)生成如果沒(méi)有更改經(jīng)驗(yàn)一定不要修改。 5、 定義符號(hào)，可以在符號(hào)表中定義局部或共享符號(hào)，在用戶程序中用這些更具描述性的符號(hào)名替代絕對(duì)地址。符號(hào)的命名一般用字母編寫(xiě)不超過(guò)8個(gè)字節(jié)，最好不要使用很長(zhǎng)的漢字進(jìn)行描述，否則對(duì)程序的執(zhí)行有很大的影響。 6、 創(chuàng)建程序，用梯形圖編程語(yǔ)言創(chuàng)建一個(gè)與模板相連結(jié)或與模板無(wú)關(guān)的程序并存儲(chǔ)。創(chuàng)建程序是我們控制工程的重要工作之一，一般可以采用線形編程（基于一個(gè)塊內(nèi)，OB1）、分布編程（編寫(xiě)功能塊FB,OB1組織調(diào)用）、結(jié)構(gòu)化編程（編寫(xiě)通用塊）。我們最常采用的是結(jié)構(gòu)化編程和分布編程配合使用，很少采用線形編程。 7 、下載程序到可編程控制器，完成所有的組態(tài)、參數(shù)賦值和編程任務(wù)之后，可以下載整個(gè)用戶程序到可編程控制器。在下載程序時(shí)可編程控制器必須在允許下載的工作模式下（STOP或RUN-P）,RUN-P模式表示，這個(gè)程序?qū)⒁淮蜗螺d一個(gè)塊，如果重寫(xiě)一個(gè)舊的CPU程序就可能出現(xiàn)沖突，所以一般在下載前將CPU切換到STOP模式。3.4 時(shí)序流程圖和梯形圖用Pro/D經(jīng)過(guò)調(diào)試得出時(shí)序流程圖和梯形圖，以下為程序調(diào)試后的時(shí)序流程圖（圖3.1）和梯形圖（圖3.2）：圖3.1 時(shí)序流程圖圖3.2 梯形圖4 注意事項(xiàng)PLC是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制的設(shè)備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗干擾能力較強(qiáng)，但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行，要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面要求設(shè)計(jì)、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問(wèn)題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中就其工作環(huán)境應(yīng)注意以下問(wèn)題：1、 溫度PLC要求環(huán)境溫度在055oC，安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。2、 濕度為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對(duì)濕度應(yīng)小于85%（無(wú)凝露）。3、 震動(dòng)應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為1055Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施，如采用減震膠等。4、 空氣避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對(duì)于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。5、 電源PLC對(duì)于電源線帶來(lái)的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中，可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸入端，當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯(cuò)誤信息。6、 絕緣 S7-200 AC的交流電線路電源界限和I/O界限為1500VAC。這些絕緣界限經(jīng)過(guò)檢查和核準(zhǔn)，可在交流電線路和低壓線路之間提供雙倍安全絕緣保障。所有與S7-200連接的低壓線路（例如24V電源）均需由經(jīng)核準(zhǔn)提供安全絕緣的交流電線路和其他高壓線路供電。此類來(lái)源包括在國(guó)際電氣安全標(biāo)準(zhǔn)中定義的雙重絕緣，并配有根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)為SELV、PELV、二類或有限電壓的輸出。5 總結(jié)城市交通燈控制采用PLC比傳統(tǒng)的采用電子線路和繼電器具有可靠性高、維護(hù)方便、使用簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，PLC還可以聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)實(shí)測(cè)各十字路口之間的距離、車流量和車速等，合理確定各路口信號(hào)燈之間的時(shí)差，把N臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)到一臺(tái)控制電腦上，以方便操作、管理和監(jiān)控，從而極大地提高城市道路交通管理能力。5.1設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)分析本程序在設(shè)計(jì)過(guò)程遇到了一些難點(diǎn)我把它整理了一下發(fā)現(xiàn)有以下幾個(gè)問(wèn)題。1、行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對(duì)應(yīng)關(guān)系因?yàn)閷?shí)際的紅綠燈控制中行人道的紅綠燈和主干道的紅綠燈是有這一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系的，所以在編程前一定要理清它們，這樣有利于在編程時(shí)簡(jiǎn)化程序、減少PLC不必要的運(yùn)算 。2、盲人脈沖按鍵按下時(shí)要實(shí)現(xiàn)功能的同時(shí)不影響和它沒(méi)關(guān)系的主干道盲人在東西南北的行人道同時(shí)通過(guò)十字路口的情況不會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)，可以說(shuō)是非少的，如果我們要把盲人脈沖分開(kāi)東西控制和南北控制使他不影響和它沒(méi)關(guān)系的主干道就可以使車輛行走更加通順減少車輛堵塞的情況。要實(shí)現(xiàn)這樣的功能就要在脈沖按鍵按下時(shí)不影響他們的計(jì)時(shí)程序只在對(duì)應(yīng)的主干道紅綠燈輸出程序上進(jìn)行插入常閉繼電器以此把輸出程序斷開(kāi)3、手動(dòng)車流控制按鍵的控制方式手動(dòng)車流控制按鍵是對(duì)相應(yīng)的主干道綠燈延長(zhǎng)的進(jìn)行控制，但不能使它在按下時(shí)使改變當(dāng)時(shí)的紅綠燈顯示情況，如現(xiàn)在是南北紅燈東西綠燈時(shí)按下南北綠燈延長(zhǎng)按鍵就不能使它變成南北綠燈東西紅燈。這就涉及到了一個(gè)請(qǐng)求和響應(yīng)的關(guān)系。4、交通燈的閃亮交通燈綠燈在實(shí)際運(yùn)行中是要經(jīng)過(guò)閃爍的，所以在設(shè)計(jì)程序中也要加入這個(gè)