畢業(yè)設(shè)計--基于plc的智能交通燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　螄莄莇薁膂莃蕿袆肈莂蟻蠆羄莁莁襖袀羈蒃蚇螆羇薅袃肅肆芅蚅羈肅莇袁袇肄蒀蚄螃肄螞蕆膂肅莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿肄膈蒁薁羀膈薃螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇膄芇襖羃膃荿蚆衿節(jié)蒁袂螅節(jié)薄蚅肅芁芃蕆聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄肆芇蒂蝿羂莆薅薂袈蒞芄螈螄莄莇薁膂莃蕿袆肈莂蟻蠆羄莁莁襖袀羈蒃蚇螆羇薅袃肅肆芅蚅羈肅莇袁袇肄蒀蚄螃肄螞蕆膂肅莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿肄膈蒁薁羀膈薃螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇

2、膄芇襖羃膃荿蚆衿節(jié)蒁袂螅節(jié)薄蚅肅芁芃蕆聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄肆芇蒂蝿羂莆薅薂袈蒞芄螈螄莄莇薁膂莃蕿袆肈莂蟻蠆羄莁莁襖袀羈蒃蚇螆羇薅袃肅肆芅蚅羈肅莇袁袇肄蒀蚄螃肄螞蕆膂肅莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿肄膈蒁薁羀膈薃螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇膄芇襖羃膃荿蚆衿節(jié)蒁袂螅節(jié)薄蚅肅芁芃蕆聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄肆芇蒂蝿羂莆薅薂袈蒞芄螈螄莄莇薁膂莃蕿袆肈莂蟻蠆羄莁莁襖袀羈蒃蚇螆羇薅袃肅肆芅蚅羈肅莇袁袇肄蒀蚄螃肄螞蕆膂肅莂螂肈

3、肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿肄膈蒁薁羀膈薃螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇膄芇襖羃膃荿蚆衿節(jié)蒁袂螅節(jié)薄蚅肅芁芃蕆聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄</p><p>　　基于PLC的智能交通燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　摘 要 目前，我國許多大中城市的交通壓力都非常大。部分交通路口的信號燈工作時間不合理，交通違章或肇事記錄不確切。所以，改善與提高現(xiàn)有的交通系統(tǒng)工作效率，加強交通路口的

4、信號燈控制和安全狀況的監(jiān)控是非常重要的。 本設(shè)計主要設(shè)計利用PLC來實現(xiàn)十字路口交通燈的控制與監(jiān)控。通過交通中心的主機根據(jù)具體城市各路口的需要控制各個十字路口的PLC，從而控制十字路口交通燈的變化，以及對各個路口的安全狀況進行監(jiān)控，監(jiān)控機動車是否違章、是否肇事，并把記錄的結(jié)果存儲、上傳和處理。 本設(shè)計的上位機采用PC機，使用VB高級語言做監(jiān)控界面。通過安裝在十字路口的監(jiān)控設(shè)備以及移動電子監(jiān)控設(shè)備，對各個十字路口的安全狀況進行

5、監(jiān)控。下位機采用德國西門子的S7-200系列的CPU226做主機，配以擴展模塊EM222。設(shè)計中采用S7-200編程軟件STEP 7 - Micro/WIN3.2進行編程。采用順序功能圖與梯形圖相結(jié)合的方法設(shè)計程序。實現(xiàn)對城市十字路口的合理控制與監(jiān)控。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；梯形圖；交通燈</p><p><b>　　目錄</b></p&g

6、t;<p>　　緒論........................................................................................................4</p><p>　　第1章 交通燈的發(fā)展現(xiàn)狀..............................................................

7、..5</p><p>　　1.1 交通燈監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計意義.......................................................5</p><p>　　1.2 PLC控制設(shè)計內(nèi)容及任務............................................................6</p><p>　

8、　第2章 交通燈系統(tǒng)總體方案論證....................................................6</p><p>　　2.1單片機系統(tǒng)控制 ...........................................................................6</p><p>　　2.2可編程序控制器控制

9、....................................................................9</p><p>　　2.3 繼電器接觸控制 ..........................................................................13</p><p>　　第3 章系統(tǒng)硬件設(shè)計..

10、.........................................................................13</p><p>　　3.1項目描述........................................................................................14</p><p>　　3.

11、2輸入和輸出點的分配表................................................................14</p><p>　　3.3 PLC接線圖及梯形圖…………....................................................15</p><p>　　3.4交通信號燈程序介紹.............

12、.......................................................16</p><p>　　第4章 設(shè)計總結(jié) .................................................................................18</p><p><b>　　引言</b>

13、;</p><p>　　可變程序控制器（PLC）是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。自60年代問世以來，PLC得到了突飛猛進的發(fā)展，尤其在數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡通信及與DCS等集散系統(tǒng)融合方面有了很大的進展，可變程序控制器已經(jīng)成為工業(yè)自動化強有力的工具，得到了廣泛的普及和推廣應用。</p><p>　　交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯

14、效果。為了實現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進性、科學化。用可編程控制器實現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計方法，實驗證明該系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟，能夠有效地疏導交通，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題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡單實用的城市交通燈控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計方案。可編程序控制器在工業(yè)自動化中的地位極為重要，廣泛的應用于各個行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器

15、的功能日益完善，加上小型化、價格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。</p><p>　　第一章 交通燈的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，城市的交通擁擠問題日趨嚴重，因此提高城市路網(wǎng)的通行能力、實現(xiàn)道路交通的科學化管理迫在眉睫。傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過車輛流量的調(diào)查，運用統(tǒng)計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預先設(shè)置好。然而，實際上車輛流

16、量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運行、較適用的方案，仍然會發(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等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準確模型的，統(tǒng)計的方法已不能適應迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為現(xiàn)實的需要是能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應控制的交通燈。目前，有多種對十字路口交通燈的改良設(shè)計，有一種用PLC對道路十字路口交通燈作自適應模糊控制的方法，較好地解決了車輛

17、流量不均衡、不穩(wěn)定的問題。因此，十字路口交通燈控制的設(shè)計還存在非常廣闊的前景。</p><p>　　1.1交通燈監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計意義</p><p>　　交通信號燈智能控制系統(tǒng)為改善城市交通擁堵，提高道路的交通運輸能力發(fā)揮了積極作用。本系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)了十字路口信號燈自動化、智能化、人性化實時控制。通過系統(tǒng)功能擴展，系統(tǒng)亦可應用于其他控制領(lǐng)域，應用前景廣闊。</p><p&g

18、t;　　當前，在世界范圍內(nèi)，一個以微電子技術(shù)，計算機和通信技術(shù)為先導的，以信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)為中心的信息革命方興未艾。而計算機技術(shù)怎樣與實際應用更有效的結(jié)合并有效的發(fā)揮其作用是科學界最熱門的話題，也是當今計算機應用中空前活躍的領(lǐng)域。本文主要從單片機的應用上來實現(xiàn)十字路口交通燈智能化的管理，用以控制過往車輛的正常運作 </p><p>　　PLC控制設(shè)計內(nèi)容及任務：</p><p>　　(1

19、)根據(jù)設(shè)計任務書,進行工藝分析,并確定控制方案,它是設(shè)計的依據(jù).(2)選擇輸入設(shè)備(如按鈕,開關(guān),傳感器等)和輸出設(shè)備(如繼電器,接觸器,指示燈等執(zhí)行機構(gòu)).(3)選定PLC的型號(包括機型,容量,I/O模塊和電源等).(4)分配PLC的I/O點,繪制PLC的I/O硬件接線圖.(5)編寫程序并調(diào)試.(6)設(shè)計控制系統(tǒng)的操作臺,電氣控制柜等以及安裝接線圖.(7)編寫設(shè)計說明書和使用說明書.</p><p&g

20、t;　　1.2交通信號機的功能及特點：</p><p>　　(1) 具有多種信號控制模式:主控模式、無電纜控制模式、單點控制模式、多時段控制模式、手動 控制模式和黃閃控制模式等。</p><p>　　(2) 功能參數(shù)設(shè)定:可進行日期、時間設(shè)定、多時段日時設(shè)定、感應參數(shù)設(shè)定、特殊日設(shè)定、周期時間、綠信比和相位差設(shè)定。</p><p>　　(3) 自檢測功能:可進行系

21、統(tǒng)自檢、綠沖突檢測、燈故障檢測、繼電器故障檢測。如果發(fā)生故障,將顯示在信號機控制面板上以提醒用戶。</p><p>　　(4) 強大的輸入/ 輸出功能:具有多輸出通道和多輸入通道,可實現(xiàn)對十字、三叉和多叉路口的燈控輸出和檢測功能。</p><p>　　(5) 友好的人機界面:具有畫面信息大等特點,用戶可通過手動開關(guān)和鍵盤對信號機進行設(shè)定和控制。</p><p>　　

22、第二章 交通燈系統(tǒng)總體方案論證</p><p>　　2.1單片機系統(tǒng)控制</p><p>　　單片機最突出的特點是面向控制，能有針對性地解決各類工業(yè)控制問題，特別適用于較高速和較復雜的實時控制應用。單片機控制技術(shù)是關(guān)于單片機與控制系統(tǒng)方面的綜合技術(shù)，是單片機、控制、電子技術(shù)、網(wǎng)絡通信等多學科內(nèi)容的集成。 單片機控制系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)和工業(yè)對象組成，單片機系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。

23、硬件是指單片機本身以及外圍設(shè)備實體，包括單片機、過程I/O通道及接口，人機聯(lián)系設(shè)備及借口、外部存儲器等。工業(yè)對象包括被控對象、測量變送、執(zhí)行機構(gòu)和電氣開關(guān)等裝置。軟件是指管理單片機的程序以及過程控制的應用程序。</p><p>　　單片機是單片機控制系統(tǒng)的核心，完成巡回檢測、數(shù)據(jù)處理、控制邏輯判斷等工作。過程I/O輸出通道及接口分為模擬量和數(shù)字量兩種。數(shù)字量包括開關(guān)量、脈沖量和數(shù)據(jù)數(shù)碼，它們負責單片機與工業(yè)對象的

24、信息傳遞和變換。過程輸入通道及接口將工業(yè)對象的參數(shù)轉(zhuǎn)換成單片機可接受的數(shù)字量。過程輸出設(shè)備及借口包括顯示操作臺、屏幕顯示器或數(shù)字顯示器、鍵盤、打印機、記錄儀等，他們是操作人員和單片機系統(tǒng)進行聯(lián)系的工具。</p><p>　　單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計：</p><p>　　CPU采用8031芯片</p><p>　　8031芯片內(nèi)部具有128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器RAM，地址為佳

25、00H—7FH，用作工作寄存器。堆棧，軟件標志和數(shù)據(jù)緩沖器，CPU對內(nèi)部RAM有較為有效的操作指令。另加有128字節(jié)的特殊功能寄存器，地址為80H---7FH。是用于對片內(nèi)各功能模塊進行管理，控制，監(jiān)視等。8031芯片內(nèi)部雖然沒有程序存儲器，只有128字節(jié)ROM，在組成該系統(tǒng)時RAM不夠用。現(xiàn)外接一片6264芯片來擴展8031的RAM存儲器。8031是一個無ROM的CPU。單片的8031不能滿足設(shè)計要求，不能夠成完整的計算機。外接兩片2

26、764，一片作為系統(tǒng)存儲器，一片作為加工程序存儲器。8031的輸入、輸出（I/O）口線不多，不能滿足設(shè)計要求，現(xiàn)外接兩片8155芯片以擴展I/O口。</p><p>　　8031芯片的P0和P2接口用來傳送外部存儲器的地址和數(shù)據(jù)。P0口傳送高8位地址，P2口傳送低8位地址和數(shù)據(jù)，故要采用74LS373地址鎖存器，鎖存底8位。ALE作為選通信號，當ALE為高電平，鎖存器的輸入和輸出`透明，既輸入的低8位存儲器地址在

27、輸出端出現(xiàn)。此時不需鎖存。當ALE從高電平變?yōu)榈碗娖?，出現(xiàn)下降沿時，低8位地址存入地址鎖存器重中，74LS373的輸出不再隨輸入變化，即地質(zhì)被鎖存。這樣P0口就可以傳送讀寫的樹據(jù)。</p><p>　　8031芯片的P2口和74LS373送出的P2口共同組成它的地址，2764和6264芯片都是8kb，需要13根地址線。A0—A7低8接74LS373芯片的輸出，A8—A12接8031芯片的P2.0—P2.4,系統(tǒng)采

28、用全地譯碼，兩片2764芯片片選信號CE分別接74LS138譯碼器的Y0和Y1，系統(tǒng)復位以后從0000H開始執(zhí)行。6264芯片的片選信號CE接74LS132的Y2。單片機擴展系統(tǒng)允許程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器獨立編址（即地址重疊）。在本次設(shè)計并沒有地址重疊。8031芯片的控制信號PSEN接2764的OE引腳，作為外部程序存儲器的選通信號。讀寫控制信號WR和RD分部接6264芯片的WE和OE。以實現(xiàn)對外部數(shù)據(jù)存儲器的讀寫。由于8031芯片內(nèi)部

29、無ROM，故要選外部程序存儲器，且其EA必須接地。</p><p>　　XTAL1為芯片內(nèi)部振蕩電路的輸入端，XTAL0為芯片內(nèi)部振蕩電路的輸出端，系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘電路。在XTAL1、XTAL2引腳上接定時元件，內(nèi)部振蕩電路產(chǎn)生自激振蕩，定時電路一般用石英晶體和電容組成的并聯(lián)電路。晶振可以在1.2—12MHZ之間任選?，F(xiàn)選晶振的頻率為6MHZ。電容在5—30PF之間?，F(xiàn)取30PF電容。電容對振蕩頻率有微小的影響。

30、</p><p>　　RESET為復位控制。當RESET出現(xiàn)高電平時，8031被初始化復位。只要輸入端保持高電平則將循環(huán)復位。在復位有效期間ALE、PSEN口輸出高電平。當RESET輸入端返回底電平后，CPU從而地址執(zhí)行程序。設(shè)計中采用上電復位和開關(guān)復位兩種電路。8155采用開關(guān)復位方式。由于采用外部程序存儲器，所以EA/LPP接地。</p><p><b>　　I/O接口電路&

31、lt;/b></p><p>　　由于分別只有P1口和P2口部分能提供用戶作為I/O口使用。不能滿足輸入輸出的需要，因而系統(tǒng)必須擴展輸入輸出接口電路。本系統(tǒng)擴展了兩片8155接口芯片，8155的片選信號CE接口分別接74LS138的Y3和Y4端。74LS138譯碼器有三個輸入口A、B、C，分別接到8031的P2.5、P2.6、P2.7端，輸出Y0—Y7 八個信號，底電平有效。Y0—Y7對應輸入A、B、C的0

32、00至111八種組合。74LS138還有三個有效端，其中2個（G2A、G2B）為低電平有效，G1為高電平有效。只有當端口處于有效電平時，輸出才能產(chǎn)生，否則輸出處于底電平有效。</p><p>　　I/O接口芯片與外設(shè)的聯(lián)接是這樣安排的：</p><p>　　▲8155（1）芯片PC0—PC3作為刀架電機的控制信號，有1#--4#刀位。PA0—PA5為面板上的選擇開關(guān)，設(shè)有編輯、空運行、自動

33、、手動、手動1、手動2和回零。PB0—PB4為面板上的選擇開關(guān)，設(shè)有起動、暫停、單段、連續(xù)和急停。PB5是換刀回答輸入端，當需要自動回轉(zhuǎn)刀架換刀時，由8155（1）的PC0—PC3發(fā)出刀位信號，控制刀架電機回轉(zhuǎn)，到達指定的刀位，刀架夾緊之后，發(fā)出回答信號，經(jīng)8155(1)的PB5輸入計算機，控制刀架開始進給。當加工螺紋時，由與立軸相連的光電脈沖發(fā)生器發(fā)出螺紋信號和零位螺紋信號，分別送入8031的T0和8155(1)PB6 ，通過設(shè)置不同

34、的時間常數(shù)來加工不同的螺紋。零位螺紋信號是防止螺紋亂扣。PC4是連接報警顯示電路。它是配合越界行程開關(guān)使用，正常工作時綠燈亮，當越界報警時紅燈亮。</p><p>　　▲8155（2）芯片PA0—PA5作為Z向、X向步進電機的光電隔離電路，PB4—PB7接Z、X向的行程開關(guān)，防止工作拖板越界。PB0—PB3和PC0—PC5以及8031的P1.0—P1.7是作為鍵盤、顯示電路的I/O接口。在單片機應用系統(tǒng)中，同時需

35、要使用鍵盤，顯示時，常常把鍵盤和顯示電路做在一起，以節(jié)省I/O口。如硬件電路配置圖。是由此及4×6鍵盤和六位顯示器組成。鍵盤的引出線及LED顯示器的字位控制共用8155的C口（PC0—PC5），它是輸出口。鍵盤的行線由8155的B口（PB0—PB3）擔任，是輸入口。顯示器的段選（字型數(shù)據(jù)控制）由8031的P1口（P1.0—P1.7）擔任，它是輸出口。圖中74LS06是反相驅(qū)動器。LED是采用共陰極顯示。</p>

36、<p>　　8155的IO/M與8031的P2.0相連，IO/M是8155內(nèi)部RAM和I/O口的選擇線。IO/M=0時選擇內(nèi)部RAM，既當P2.0為低電平使用內(nèi)部RAM。當P2.0為高電平則IO/M用作I/O接口。由于8155芯片內(nèi)部有地址鎖存器，所以8031的ALE端可以和8155的ALE直接相連。利用8031的ALE信號的下降沿鎖存8031的P0口送出的低8位地址信息。8155的AD0—AD7與8031的P0.0—P0.7

37、對應相連，相對的讀/寫信號RD、WR也直接相連。</p><p>　　2.2可編程序控制器控制</p><p>　　PLC可編程控制器是以微處理機為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新型工業(yè)控制裝置。它以體積小、功能強、可靠性高、以及應用安裝方便的優(yōu)點，很快在我國的工業(yè)控制中占據(jù)了主導地位，并且還在不斷地發(fā)展。根據(jù)這一發(fā)展形勢，全國各地高校、各類職業(yè)技術(shù)學校都將PLC教學納入教學任務，作為電子、電氣、以及工業(yè)

38、自動化類專業(yè)的一門必修課?；赑LC的以下優(yōu)勢，在十字路口交通系統(tǒng)中得到了廣泛的應用：1、PLC具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30萬小時以上；2、編程能力強，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來實現(xiàn)；3、抗干擾能力強，目前空中各種電磁干擾日益嚴重，為了保證交通控制的可靠穩(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；4、近年來PLC的性能價格比有較大幅度的提高，使得實際應用成為可能。</p>

39、<p>　　可編程控制器最早是用來代替硬接線的繼電器板的，由于這些繼電器板體積龐大而且接線復雜，每次控制方案改變都要重新接線，早期的PLC用邏輯關(guān)系來代替這些接線。后來，PLC的功能被大大擴充了。過去，PLC適用于離散過程控制，如開關(guān)、順序動作執(zhí)行等場所，但隨著PLC的功能越來越強大，現(xiàn)在的PLC也開始進入過程自動化領(lǐng)域，已經(jīng)具有復雜數(shù)據(jù)運算、PID控制以及與企業(yè)商業(yè)系統(tǒng)的通訊功能。</p><p>

40、;　　PLC的基本硬件配置通常由CPU模塊、電源模塊、I/O模塊和通訊模塊組成，這些模塊通常有一個外殼，并且都插在一塊底板上，也有采用模塊之間的接口，而不用底板，模塊的安裝都在一個標準的DIN導軌上。對于規(guī)模較小的微型和小型PLC來說，以上模塊沒有單獨的外殼，電源、CPU和I/O板以線路板的形式被裝在同一個外殼之內(nèi)。</p><p>　　PLC的最基本和常用的編程方式是梯形圖方式。梯形圖是一種程序，對設(shè)備的動作指

41、令邏輯以一種類似在一個梯形（相當于線圈的母線）上的線圈來表示。在一個梯子上的線圈數(shù)通常是有限的，而每個線圈的動作的數(shù)量也是有限的。在圖2.1中，示出了一個梯形圖，有N個線圈，每個線圈有三個功能動作。PLC在由最上面的線圈1開始解釋和執(zhí)行該梯形圖，先執(zhí)行功能1，然后移到線圈2，執(zhí)行線圈2的功能1，然后移到線圈3、4、，。。。。。。直到線圈N，執(zhí)行完線圈N的功能1后，返回到線圈1，執(zhí)行功能2，這樣，當N個線圈上的三個動作執(zhí)行完畢后，這個梯形

42、圖的任務就算完成了。新的PLC還有結(jié)構(gòu)功能圖（SFC）和流程圖組態(tài)功能（FLOW-CHART BLOCK），但通常使用較少。PLC通常都具備安全關(guān)機功能，指在掉電或故障時，整個PLC的關(guān)機是按照一定的安全順序進行停機的，保證PLC不會發(fā)生損壞。</p><p>　　plc 可編程序控制器(PLC)的特點：</p><p>　　可靠性高，抗干擾能力強工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備的可靠

43、性要求：</p><p><b>　　平均故障間隔時間長</b></p><p>　　故障修復時間（平均修復時間）短任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種：</p><p>　　偶發(fā)性故障。由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓、振動等引起的故障。這類故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復正常，系統(tǒng)也隨之恢復正常。但對

44、PLC而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲的信息可能被破壞。</p><p>　　永久性故障。由于元器件不可恢復的破壞而引起的故障。</p><p>　　如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使PLC在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍，使PLC在惡劣條件消失后自動恢復正常，這樣就能提高平均故障間隔時間；如果能在PLC上增加一些診斷措施和適當?shù)谋Ｗo手段，在永久性故障出現(xiàn)時，能很快查出

45、故障發(fā)生點，并將故障限制在局部，就能降低PLC的平均修復時間。為此，各PLC的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC除了本身具有較強的自診斷能力，能及時給出出錯信息，停止運行等待修復外，還使PLC具有了很強的抗干擾能力。</p><p><b>　　硬件措施：</b></p><p>　　主要模塊均采用大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路，大量開關(guān)動作由無觸點的電子存儲

46、器完成，I/O系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護和信號調(diào)理電路。</p><p>　　屏蔽——對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導電、導磁良好的材料進行屏蔽，以防外界干擾</p><p>　　濾波——對供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或π型濾波網(wǎng)絡，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。</p><p>　　電源調(diào)整與保護——對微處理器這

47、個核心部件所需的+5V電源，采用多級濾波，并用集成電壓調(diào)整器進行調(diào)整，以適應交流電網(wǎng)的波動和過電 壓、欠電壓的影響。</p><p>　　隔離——在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O接口與CPU之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動作；各I/O口之間亦彼此隔離。</p><p>　　采用模塊式結(jié)構(gòu)——這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時修復。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能

48、迅速更換，使系統(tǒng)恢復正常工作；同時也有助于加快查找故障原因。</p><p><b>　　軟件措施：</b></p><p>　　有極強的自檢及保護功能</p><p>　　故障檢測——軟件定期地檢測外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強干擾信號等。以便及時進行處理</p><p>　　信息保護與恢復——當偶發(fā)性故

49、障條件出現(xiàn)時，不破壞PLC內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復正常，繼續(xù)原來的程序工作。所以PLC在檢測到故障條件時，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲器，軟件配合對存儲器進行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。</p><p>　　設(shè)置警戒時鐘WDT——如果程序每循環(huán)執(zhí)行時間超過了WDT規(guī)定的時間，預示了程序進入死循環(huán)，立即報警。</p><p>　　加強對程序的檢查和校驗——一旦程序

50、有錯，立即報警，并停止執(zhí)行。</p><p>　　對程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進行電池后備——停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會丟失。</p><p>　　PLC的出廠試驗項目中，有一項就是抗干擾試驗。它要求能承受幅值為1000V，上升時間1nS，脈沖寬度為1μS的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時間可達幾十萬～上千萬小時；制成系統(tǒng)亦可達4～5萬小時甚至更長時間。</p><

51、;p>　　2 .通用性強，控制程序可變，使用方便</p><p>　　PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。</p><p>　　3.功能強，適應面廣&

52、lt;/p><p>　　現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。 4.編程簡單，容易掌握目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形

53、圖語言的編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。 PLC在執(zhí)行梯形圖程序時，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語言然后執(zhí)行（PLC內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時間要長一些，但對于大多數(shù)機電控制設(shè)備來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。</p>

54、;<p>　　5.減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計及施工的工作量 由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。 6.體積小、重量輕、功耗低、維護方便PLC是將微電子技術(shù)應用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，

55、堅固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。以三菱公司的F1-40M型PLC為例：其外型尺寸僅為305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、適應環(huán)境溫、濕度變化的能力?，F(xiàn)在三菱公司又有FX系列PLC，與其超小型品種F1系列相比：面積為47%,體積為36%，在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活，輸入輸出可達24～128點。2

56、.3繼電器接觸控制</p><p>　　工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，無論是過程控制系統(tǒng)還是傳動控制系統(tǒng)，都采用了大量的自動控制電器的繼電—接觸器控制系統(tǒng)，可以方便地實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。但由于該控制形式是固定接線，通用性和靈活性差，又由于采用有觸點的開關(guān)工作，工作頻率低，觸點易損壞，可靠性差?？删幊炭刂破鱌LC是計算機技術(shù)與繼電器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，不僅具備邏輯控制、定時、計數(shù)等功能，還具有順序控制、算術(shù)運算和通信等更為

57、強大的功能，指令系統(tǒng)豐富，程序結(jié)構(gòu)靈活，用它可代替大量的繼電器，且功耗低、體積小，在電氣自動控制上獲得了廣泛應用。下面以電動機Y—△降壓啟動控制為例，介紹如何采用PLC進行繼電—接觸器控制系統(tǒng)的改造。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p><b>　　3.1項目描述</b></p><p>　　交通信號燈采用PLC控制，

58、信號燈分東西、南北兩組，分別有紅黃綠三種顏色，假設(shè)東西方向交通比南北方向繁忙一倍，因此東西方向的綠燈同行多一倍。按下啟動按鈕開始工作，按下停止按鈕停止工作，“白天·黑夜”選擇開關(guān)閉合時為何也工作狀態(tài)，這是只有黃燈閃爍，段開始按時序控制圖工作。</p><p>　　3.2輸入和輸出點的分配表</p><p>　　控制要求：開關(guān)合上后，東西綠燈亮四秒后閃二秒滅，黃燈亮二秒滅，紅燈亮八

59、秒滅如此循環(huán)；對應東西綠燈亮時南北紅燈亮八秒，然后熄滅，綠燈亮四秒后閃二秒熄滅黃燈亮二秒滅，如此循環(huán)。</p><p>　　交通信號燈控制I/O點分配見表</p><p><b>　　硬件接線：</b></p><p>　　電源線：共六根，包括輸入點的兩根線、輸出點的兩根電源線、模擬試驗嚴辦的兩根電源線。</p><p>

60、;　　輸入點與輸入設(shè)備的連線：只一跟，為自控開關(guān)與XO之間的連線。</p><p>　　輸出點與輸出設(shè)備的連線：更六根，分別為南北紅燈、南北黃燈、南北綠燈、東西紅燈、東西黃燈、東西綠燈與Y0~Y5之間的連線。</p><p>　　3.3 PLC接線圖及梯形圖</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　

61、3.4交通信號燈控制梯形圖</p><p>　　3.4交通信號燈程序介紹</p><p>　　控制要求:自動開關(guān)合上后.東西方向綠燈亮2秒.閃3秒［三次］后滅.黃燈亮2秒后滅,紅燈亮30秒.綠燈亮....如此循環(huán).對應東西方向綠燈.黃燈亮時.南北方向紅燈亮30秒.接著綠燈亮2秒.閃3秒［三次］后滅.黃燈亮2秒后滅,紅燈又亮...如此循環(huán). 用兩種方法設(shè)計程序。</p><

62、;p>　　自動開關(guān)合上后.東西方向綠燈亮25秒.閃3秒［三次］后滅.黃燈亮2秒后滅,紅燈亮30秒.綠燈亮....如此循環(huán).對應東西方向綠燈.黃燈亮時.南北方向紅燈亮30秒.接著綠燈亮25秒.閃3秒［三次］后滅.黃燈亮2秒后滅,紅燈又亮...如此循環(huán).用兩種方法設(shè)計程</p><p><b>　　第四章 結(jié)論</b></p><p>　　將PLC用于對交通信號燈的

63、控制，主要是考慮其具有對使用環(huán)境適應性強的特性，同時其內(nèi)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的實現(xiàn)。目前大多品牌的PLC內(nèi)部均配有實時時鐘，通過編程控制可對信號燈實施全天候無人化管理。由于PLC本身具有通訊聯(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(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時間，實現(xiàn)科學化管理。</p><p>　　據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國城市

64、里的十字路口交通系統(tǒng)大都采用定時來控制(不排除繁忙路段或高峰時段用交警來取代交通燈的情況)，這樣必然產(chǎn)生如下弊端:當某條路段的車流量很大時卻要等待紅燈，而此時另一條是空道或車流量相對少得多的道卻長時間亮的是綠燈，這種多等少的尷尬現(xiàn)象是未對實際情況進行實時監(jiān)控所造成的，不僅讓司機乘客怨聲載道，而且對人力和物力資源也是一種浪費</p><p>　　智能控制交通系統(tǒng)是目前研究的方向，也已經(jīng)取得不少成果，在少數(shù)幾個先進國

65、家已采用智能方式來控制交通信號，其中主要運用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控制交通路況:制作傳感器探測車輛數(shù)量來控制交通燈的時長。具體如下:在入路口的各個方向附近的地下按要求埋設(shè)感應線圈，當汽車經(jīng)過時就會產(chǎn)生渦流損耗，環(huán)狀絕緣電線的電感開始減少，即可檢測出汽車的通過，并將這一信號轉(zhuǎn)換為標準脈沖信號作為可編程控制器的控制輸入，并用PLC計數(shù)，按一定控制規(guī)律自動調(diào)節(jié)紅綠燈的時長。 比較傳統(tǒng)的定時

66、交通燈控制與智能交通燈控制，可知后者的最大優(yōu)點在于減緩滯流現(xiàn)象，也不會出現(xiàn)空道占時的情形，提高了公路交通通行率，較全球定位系統(tǒng)而言成本更低。</p><p>　　PLC 的智能控制原則是控制系統(tǒng)的核心，是系統(tǒng)如何依據(jù)車輛脈沖的計數(shù)結(jié)果自動輸出以調(diào)節(jié)紅綠燈的時間長度的控制邏輯. 由于十字路口的交通燈，南北方向的車輛都是同時停止，同時流通的，東西方向也是這樣，所以只要取南、北方向車輛的最大值和東、西方向的最大值進行比

67、較，而不是對南、北方向車輛總和與東、西方向的車輛總和進行比較. 另外，由于十字路口的交通燈控制是實時的，考慮到小型PLC的長處是控制而非復雜的邏輯運算，為了簡化邏輯運算，提高PLC 的控制輸出速度，本系統(tǒng)采用“規(guī)模分檔”的綠燈時長智能控制原則，即：把東西方向或南北方向的車輛按數(shù)量規(guī)模進行分檔，相應給定的東西方向與南北方向的綠燈時長也按一定的規(guī)律分檔. 這樣就可以實現(xiàn)按車流量規(guī)模給定綠燈時長，達到最大限度的有車放行，減少十字路口的車輛滯流