plc控制的交通灯论文(编辑修改稿)

plc控制的交通灯论文(编辑修改稿)内容摘要：

组合式 PLC 在硬件构成上具有一定的灵活性，其规模可以像拼积木一样的进行组合，构成具有不同控制规模和功能的 PLC，因此这种 PLC 又称为积木式 PLC。 整体式 PLC：整体式 PLC 的 CPU、存储器、输入输出安装在同一机体内，这种结构的特点是：结构简单，体积小，价格低；输入输出路数固定，实现的功能和控制规模固定，灵活性较低。 组合式 PLC：组合式 PLC 为总线结构。 其总线做成总线板，上面有若干个总线槽，每个总线槽可安装一个 PLC 模块，不同的模块实现不同的功能。 PLC 的 CPU、存储器和电源等做成一个模块，该模块 在总线版上的安装位置一般来说是固定 10 的，而且该模块也是构成组合式 PLC 所必需的。 其他的模块根据 PLC 的控制规模、实现的功能选取，安装在总线版的其他任一总线槽上。 组合式 PLC 安装完成后，需进行登记，使 PLC 对安装在个总线上的模块进行确认。 组合式 PLC 的总线板又称为基版。 组合式 PLC 的特点是系统构成灵活性高，可构成具有不同控制规模和功能的 PLC；价格较高。 （ 2）按控制规模分类 输入输出的总线数，又称 I/O 点数，是表征 PLC 控制规模的重要参数。 因此，按控制规模对 PLC 分类时，可根据 I/O 点数的不同大致分为小 型、中型和大型 PLC。 小型 PLC： I/O 点数较少，在 256 点以下的 PLC。 中型 PLC： I/O 点数较多，在 256 点以上、 2048 以下的 PLC。 大型 PLC： I/O 点数较多，在 2048 点以下的 PLC。 （ 3）按实现的功能分类 按照 PLC 所能实现的功能的不同，可以把 PLC 大致的分为低档、中档、和高档机三类。 低档机：具有逻辑运算、计时、计数、移位自诊断监控等功能，还具有一定的算术、数据传送和比较、通讯、远程和模拟量处理功能。 中档机：除具有低档机的功能外，还具有较强的算术运算、数据传送和比较、数据转换 、远程、通讯、子程序、中断处理和回路控制功能。 高档机：除具有中档机的功能外，还具有带符号数的算术运算、矩阵运算。 函数、表格、 CRT 显示、打印机打印等功能。 一般地，低档机多为小型 PLC，采用整体式机构；中档机可为大、中、小型PLC，其中小型 PLC 多采用整体式结构，中型和大型 PLC 多采用组合式结构；高档机多为大型 PLC，采用组合式结构。 目前，在国内工业控制中应用最广泛的是中、低档机。 可编程控制器的发展 20 世纪 80 年代至 90 年代中期是 PLC 发展最快的时期。 PLC 发展至今，已有 30 多年的历史。 伴随着半导体技 术、计算机技术、通讯技术的发展，工业控 11 制领域已有了翻天覆地的变化， PLC 亦再不断发展变化中， PLC 正朝着新的技术发展。 近年来随着科技的飞速发展， PLC 的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。 在实时检测和自动控制的 PLC 应用系统中， PLC 往往是作为一个核心部件来使用，仅 PLC 方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。 交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。 随着中国加入 WTO，我们不但要 在经济、文化、科技等各方面与国际接轨，在交通控制方面也应与国际接轨。 PLC 在世界各地得到了广泛应用 ， 同时， PLC 的功能也不断完善。 随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC 在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。 今天的 PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。 作为离散控制的首选产品， PLC 在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的 PLC 年增长率保持为 20%～ 30%。 随着工厂自动化程度的不断提 高和 PLC 市场容量基数的不断扩大，近年来 PLC 在工业发达国家的增长速度放缓。 但是，在中国等发展中国家 PLC 的增长十分迅速。 综合相关资料，2020 年全球 PLC 的销售收入为 100 亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。 PLC 是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代 PLC 只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。 它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。 用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC 的用户程序存储器中。 运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。 PLC 的 CPU 内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加 1， 程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为 END 指令），然后再返回起始步循环运算。 PLC 每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。 不同型号的 PLC，循环扫描周期在 1微秒到几十微秒之间。 PLC 用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点， 12 在微秒量级，解算 1K 逻辑程序不到 1 毫秒。 它把所有的输入都当成开关量来处理， 16 位（ 也有 32 位的）为一个模拟量。 大型 PLC 使用另外一个 CPU 来完成模拟量的运算。 把计算结果送给 PLC 的控制器。 相同 I/O 点数的系统，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些（大约能省 40%左右）。 PLC 没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS 要低很多。 一个 PLC 的控制器，可以接收几千个 I/O 点（最多可达 8000 多个 I/O）。 如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用 PLC 较为合适。 PLC由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。 近 10 年来，随着 PLC 价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用 PLC 进行控制， PLC 在我国的应用增长十分迅速。 随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内 PLC 在我国仍将保持高速增长势头。 通用 PLC 应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但 PLC 相对一般嵌入式控制器而 言 具有更高的可靠性和更好的稳定性。 实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用 PLC 或定制 PLC 取代嵌入式控制器 (在工业自动化领域，可编程控制器 (PLC)作为自动控制的三大技术支柱（ PLC、机 器人、 CAD/CAM）之一，成为大多数自动化系统的设备基础。 由于综合了计算机和自动化技术，使它发展日新月异，大大超过其出现时的技术水平。 它不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。 特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩展了 PLC 的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。 1. 向高性能、高速度、大容量发展 大型 PLC 大多采用 CPU 结构，不断向高性 能、高速度、大容量发展。 ANA系列 PLC 使用了世界上第一个在一块芯片上实现 PLC 全部功能的 32 位微处理器、即顺序控制芯片，其扫描时间为每条基本指令。 2. 增强小型 PLC 的功能 小型 PLC 一般指 I/O 点数小于 256 的 PLC，大多数采用整体结构，小型 PLC 13 价格便宜，性价比不断提高，很使用单机自动化，或组成分布式系统。 近年来，PLC 厂商不断推出功能更强的小型 PLC，更新换代的周期越来越短。 除了开关量逻辑控制功能以外，现代小型 PLC 还具有中断功能、脉冲捕获功能、内置的实时钟、用 EEPROM 代替 RAM 和 锂电池，使 PLC 成为完成完全免维护的设备，将过去许多需要特殊功能模块完成的功能软件化，如用 PID 指令实现 PID 控制，用定位控制实现位置控制。 各 PLC 厂家近年来推出一些价格便宜的专用人机接口装置，用来监视 PLC 的内部变量和修改参数。 与西门子 S7200 配套的 TD200文本显示器可显示两行中文，每行 10 或 20 个字符，可用 S7200 编程软件设置TD200 的显示内容。 3. 不断提高编程软件的功能 （ 1）编程软件日益普及 （ 2）编程软件功能不断完善 （ 3）编程语言的标准化 （ 4）编程软件配备仿真功能，如西门子 S7200 与 STEP7 编程软件配套使用的S7PLCSIM 仿真软件。 （ 5） 通讯功能的增强和标准化 （ 6） PLC 的软件化与 PC 主要用途 PLC 编程一般采用易于理解和掌握的梯形图语言及面向工业控制的简单指令编制程序，非常形象直观，在了解了 PLC 简单工作原理和它的编程技术后，就可以结合实际需要进行应用设计，进而将 PLC 用语实际控制系统中，此外，PLC 还具有使用和编程方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠，在实际运用中设施施工周期短等特点，是一种用于工业自动化控制的理想工具。 PLC 诞生后，受到工业界的普遍欢 迎，并得到迅速发展，目前，它的应用几乎覆盖了所有工业企业，而且随着 PLC 技术的推广和应用， PLC 将向着标准化，小型化，模块化及低成本，高功能的方向发展。 32PLC 与一般的计算机的结构相似，由中央处理单元（ CPU），存储器（ MEMERY），输入 /输出（ INPUT/OUTPUT）接口，电源部件外部设备接口等，但由于 PLC 专为工业环境下设计，为了便于接线，扩充功能，操作及维护，它 14 的结构与组成又与一般的计算机系统有所区别。 可编程控制器 特点 中央处理单元（ CPU）是 PLC 控制部件，一般由控制电路，运算器，寄存器等组成，通过地址及数据总线与存储器， I/O 接口电路连接，它主要完成从存储器中读取指令并执行，然后再取下一条指令，处理中断等任务。 存储器是具有记忆功能的半导体电路， PLC 的存储器包括系统程序存储器和用户程序存储器。 其中，系统程序是 PLC 制造厂家编写的控制和完成各种功能的程序，他们一般被固化到只读存储器（ RAM）中，不允许修改，并用户启动运行。 输入 /输出接口电路用来连接 PLC 主机与外部设备。 为了提高抗干扰能力，一般的输入，输出接口均有光电 隔离装置，最常用的是由发光二极管和光电三极管组成的光电耦合器。 我们所用的 OMRON CPM1A 系列 PLC 的输入 /输出接口电路图如下图所示： 由于输入及输出的升年时秒度即可能是数字能量，又有可能是开关量或者模拟量，所以，选择接口部件时要考虑接口处的信号的性质。 电源部件用来将外部供电电源转换成供 PLC 的各部分电子电路工作所需的直流电源，是 PLC 能正常工作。 由于 PLC 的电源部件有很好的稳压措施，因此它对外部电源的要求并不高，直流 24V 供电的机型，允许电压为 1632V。 交流供电的机型，允许电压为 85264V，频率为 4753HZ，一般情况下， PLC 还为用户提供 24V 直流电源作为输入电源或负载电源。 可编程控制器是一种数字式的电子装置，它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序运算、记数和算术运算等功能。 用来对各种机械或生产过程进行控制。 自 1969 年第一台可控编程控制器问世以来，目前可编程控制器已经成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器。 PLC 所以被广泛应用，是由它的突出特点和优点的性能分不开的，为了满足工业生产对工业控制设备安全可靠的要求， PLC 采用了微电子技术，大量的开关动作 由无触电的的半导体电路来完成， PLC 选用的电子器件一般是工业机，有的甚至是军用机，平均无故障时间很长。 15 PLC 具有良好的环境适应性，可用于十分恶劣的工业现场。 再电源瞬间断电的情况下仍可以正常工作，具有很强的的抗空间电磁干扰能力，可以抗峰。