plc控制交通信号灯方案设计

plc控制交通信号灯方案设计内容摘要：

入 接 口 14 2．存储器 存 储器主要有两种，一种是可读 /写操作的随机存储器（ RAM） ，另一种是 只读存储器 (ROM)、可编程只读存储器（ PROM） 、和电可擦除可编程只读存储器(EPROM)和电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)。 在 PLC 中，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据等。 系统程序是由 PLC 的制造厂商编写的，与 PLC 的硬件组成有关，完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能，提供 PLC 运行的平台。 系统程序关系到 OLC 性能，而且在 PLC 使用过程中不会变动，所以是由制造厂商直接固化 在 ROM、 PROM 或 EPROM 中，用户不能访问和修改。 用户程序是随 PLC 的控制对象而定的，有用户根据对象生产工艺的控制要求而编制的应用程序。 为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于 CMOSA 静态RAM 中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。 为了防止干扰对RAM 中程序的破坏，当用户程序经过运行正常不需要改变时，可将其固化在 EPROM中。 现在有许多 PLC 直接采用 EEPROM 或闪速（ Fish） ROM 作为用户存储器。 工作数据是 PLC 运行过程中经常变化、经常存取的一些数据，它存放在 RAM中，以适应随 机存取的要求。 在 PLC 的工作数据存储器中，设有存放 I/O 继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。 根据需要部分数据在掉电的时用后备电池维持其现有的状态，这部分在掉电的可保存数据的存储区域称为保持数据区。 由于系统程序及工作数据与用户无直接联系，所以在 PLC 产品样本或使用手册中所列存储器的形式及容量一般指用户程序存储器。 当 PLC 提供的用户程序存储容量不够用时，许多 PLC 还提供存储器扩张功能。 3. I/O 接口电路 I/O 接口电路通常也称为 I/O 单元或 I/O 模块，是 PLC 与工业生产现场之间的连接部件。 PLC 通过输入接口也可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为 PLC 对被控对象进行控制的依据。 同时 PLC 又通过输出接口将处理结果送给被控对象，以达到控制目的。 由于外围输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而 PLC 内部CPU 的处理的信息只能是标准电平，所以 I/O 接口可以实现这种转换。 I/O 接口 15 一般都具有光隔离和滤波功能，以提高 PLC 的抗干扰能力。 另外， I/O 接口上通常还有状态指示，工作状况能够直观的显示出来，以便于维护。 PLC 提供了多种操 作电平和驱动能力的 I/O 接口以便于用户选用。 I/O 接口（模块）的主要类型有：开关量（数字量）输入、开关量输出和模拟量输入、模拟量输出等。 其中模拟量 I/O 接口模块属于三菱公司 PLC 的特殊功能模块，如不特别说明， I/O 接口是指开关量 I/O 接口。 开关量输入是把现场各种开关信号转化为 PLC 能处理的标准二进制信号。 常用的开关量输入接口按其使用的电源不同分为三种类型：直流输入接口 /交流输入接口。 开关量输出是把 PLC 的内部信号转化为现场执行机构的各种开关信号，如指示灯的亮灭、电动机的汽艇和正反转、设备的转动、平移、升 降和阀门的开闭。 常用的开关量输出接口按其输出功率开关器件分为三种类型：继电气输出、晶体管输出和双向晶闸管输出。 模拟量输入在过程控制中的应用很广，如温度、压力、速度、流量、位移以及酸碱度等都是相对于电压电流的模拟量值，再通过一定运算（ PID）后，控制生产过程达到一定的目的。 模拟量输入电平大多是从传感器通过变换后得到的，输入信号为 4~20mA、 0~20mA、 0~5V、 0~10V、 5~+5V、 10~+10V 等不同范围的信号。 模拟量输入就是将模拟量信号（电压电流）转化为二进制数字信号，然后送到 CPU 模块进行数 据处理和控制。 模拟量输入框图如图 23 所示。 模拟量输出是将 PLC 与运算后的数字信号转换成相应的模拟信号（ 4~20mA、0~20mA 的电流输出信号或 0~5V、 0~10V、 5~+5V、 10~+10V 的电压输出信号 ）输出，然后通过信号转化为外围设备需要的信号来控制外围设备，例如继电器 、接触器 、 电动阀和伺服电机等，以满足生产过程现场连续信号的控制要求。 模拟量输出框图如图 24 所示。 4．通信接口 通信接口是 PLC 主机实现人 — 机对话或机 — 机对话的通道。 PLC 配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器。 PLC 通过这些通信接口可与打印机、监视器、其他 PLC、计算机等设备实现通信。 PLC 与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印。 与监视器连接可将控制过程图像显示出来。 与其他 16 PLC 连接，可组成多级系统或连成网络，实现更大规模的控制。 与计算机连接， 图 23 模拟量输入框 图 图 24 模拟量输出框图 可组成多级分布式控制系统，实现控制与管理相结合。 远程 I/O 系统也必须配备相应的通信结构模块。 5. 电源 PLC 中的 电源有些是与 CPU 模块（包括中央处理器 CPU、电源和 I/O 接口 ）合而为一的，有些事分不开的。 与普通电源相比， PLC 电源的稳定性好、抗干扰能力强。 内部：开关稳压电源，供内部电路使用；大多数机型还可以向外提供DC24V 稳压电源，为现场的开关信号、外部传感器供电，如三菱 F F FX2 和FX2N 系列等。 外部：可用一般工业电源，并备有锂电池（备用电池），使外部电源故障时内部重要数据不致丢失。 6．外部设备 A/D 转换器 光电 耦合 隔离 滤 波 内部 电路 信 号 转 换 光电 耦合 隔离 D/A 转换器 内部电路 17 外部设备是 PLC 系统不可分割的一部分，它有四大类 （ 1） 编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程 、对系统作一些设定、监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况。 编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。 （ 2） 监控设备：有数据监视器和图形监视器。 直接监视数据或通过画面监视数据。 （ 3） 存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如 EPROM、 EEPROM 写入器等。 （ 4） 输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的电位器，打印机等。 了解了 PLC 的基本结构，我们在购买程控器 时就有了一个基本配置的概念，做到既经济又合理，尽可能发挥 PLC 所提供的最佳。 二、 软件系统 PLC 仅有硬件系统是不行的，它还需要软件系统的支持，没有软件系统， PLC是什么事情都做不成的。 在 PLC 的软件系统中，软件分为系统程序和用户程序两大部分。 运行管理 程序管理 生成用户元件 系统程序 用户指令解释程序 内部自检等 标准程序模块和系统调用 图 25 系统程序结构 1. 程序部分 系统程序是每个 PLC 成品必须包含的部分，是由 PLC 的制造厂商提供，可由制造厂商编制，也可由软件制造厂商编制。 它被固化在 ROM 或 EPROM 中，安装在PLC 的系统程序存储器内，随产品提供给用户，主要用于控制 PLC 本身运行。 系统主要分为以下几个部分，如图 25 所示。 （ 1） 管理程序是监控程序中最重要的部分，管理整个 PLC 的运行。 它的功 18 能又分为进行时间分配的运行管理，用于 PLC 控制 收入、输出、运算、自检及通 信的时序；进行存储空间的分配管理，用于生成用户环境，规定各种参数、程序存放地址，将用户使用的数据存储地址转换为实际数据格式及物理存放地址等；进行系统自检，对系统进行出错检验、用户程序语法检验、句法检验、监视系统时钟运行等。 （ 2） 用户指令解释程序用于将用户通过各种编辑语言（梯形图、语句表等）编制的用户应用程序变成机器能执行的机器语言程序。 （ 3） 标准程序模块和系统调用是由多个独立的程序块组成，各自完成包括输入、输出、特殊运算等不同的功能， PLC 的各种具体工作都由这部分程序完成。 由于通过改进系统程序可以在不改变硬件系统的情况下大大改善 PLC 的性能，所以，制造厂商对系统程序的编制极其重视，其产品的系统程序也在不断升级和完善。 2．用户程序 用户程序是根据生产过程控制的要求由用户使用制造厂商提供的编语言自行编制的应用程序。 用户程序包括开关量逻辑控制程序、模拟量逻辑运算控制程序、闭环控制程序和操作站系统应用程序等。 开关量逻辑控制程序是 PLC 用户程序中重要的一部分，一般采用梯形图、语句表或功能块图等编程语言编制。 模拟量运算控制程序和闭环控制程序通常都是在大中型 PLC 上运行的程序，由用户 根据控制要求按 PLC 供应商提供的软件和硬件功能进行编制。 操作站系统应用程序是大型 PLC 系统通过通信网络联网后，由用户为进行信息交换和管理而编制的程序，包括各类画面显示和操作程序等，一般采用功能块或其他高级编程语言编制。 PLC 的编程和计算机编程一样，用户程序需要一个用户环境、用户程序结构、用户编程语言。 (1) 用户环境 用户环境是由监控程序生成的。 它包括用户数据结构、用户存储器（元件区）分配等。 (2) 用户程序结构。 如图 26 所示。 (3)用户编辑语言。 如 27 所示。 19 线性程序 把一个工程分为多个小的程序块，这些程序块依次放在一个主程序中 用户程序 分块程序 各个程序块独立与主程序之外 结构化程序 具有相同功能的程序写成通用功能程序块 图 26 用户程序结构 PLC 编辑语言 梯形图（ LAD） 语句表（ STL） 功能块图（ FBD） 画法是从左母线开始 由不同的指令组成 类似于电子线 经过触电和线圈，终 格式：操作码 +操作数 路的逻 辑电路图 于有母线 的一种编程语言 10000 10001 10100 LD 10000 10000 10100 （ ） AND 10001 OUT 10100 10001 图 27 用户编辑语言 4. PLC 的特点 ，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。 PLC 由于采用现代大规模集成电路技 术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的﹠ 20 可靠性。 使用 PLC 构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。 此外， PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。 在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 PLC 以外的电路及设备也获得 故障自诊断保护。 这样，整个系统将极高的可靠性。 2. 配套齐全，功能完善，适用性强 PLC 发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业 控制场合。 除了逻辑处理功能以外， PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。 多种多样的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、 CNC 等各种工业控制中。 加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。 3. 易学易用，深受工程。