基于plc交通信号灯控制系统的设计

基于plc交通信号灯控制系统的设计内容摘要：

可编程程序控制器 的产生、发展、应用的历程，通过论述 可编程程序控制器 的各种优点、 卓越性能、 结构、原理，有一个感性的 总体 认识。 第三章，结合交通灯控制系统的要求，进行硬件、程序设计，从主要部件的选择、流程的分析、程序思路的产生来完成本次设计任务。 第四章，通过对系统的调试和检测，再进行系统 性 梳理，将隐藏的不足之处加以修正和完善，确保系统能顺利运行。 3 第 2 章 可编程程序控制器 （ PLC） PLC 概述 可编程序控制器 （ Programmabie Logic Controller,缩写 PLC） 是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。 可编程序控制器是随着技 术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种 .小批量生产的需要，生产 .发展起来的一种新型的工业控制装置。 PLC 从 1969 年问世以来，虽然至今还不到 40 年，但由于其具有通用灵活的控制性能 .简单方便的使用性能，可以适应各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化各领域取得了广泛的应用。 有人将它与数控技术、 CAD/CAM 技术工业机械人技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。 可编程序控制器在我国的发展与应用已有 30 多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和 强大支柱。 随着全球一体化经济的发展，努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用，形成具有自主知识产权的可编程序控制器技术，应该是广大技术人员努力的方向。 PLC 的发展 历程 在可编程控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位，应用广泛。 但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。 1968 年美国通用汽车公司（ ）为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控 制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。 于是就设想将计算机功能强大、灵活、通用性好等优点与电器控制系统简单易懂、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，而且这种装置采用面向控制过程、面向问题的 “自然语言 ”进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。 1969 年美国数字设备公司（ DEC）根据美国通用汽车公司的这种要求，研制成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，取得很好的效果。 从此这项技术迅速发展起来。 早期的可编程控制器仅有逻辑运算 、定时、计数等顺序控制功能，只是用来取代传统的继电器控制 ,通常称为可编程逻辑控制器（ Programmable Logic Controller ）。 随着 微电子 技术和计算机技术的发展， 20 世纪 70 年代中期微处理器技术应用到 PLC 中，使 PLC 不仅具有逻辑控制功能，还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。 20 世纪 80 年代以后，随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展， 16位和 32 位微处理器应用 于 PLC 中，使 PLC 得到迅速发展。 PLC 不仅控制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能，使 PLC 真正成为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等功能的名符其实的多功能控制器。 PLC 的发展过程大致可以分为如下几个阶段： 4 1970— 1980 年： PLC 的结构定型阶段。 在这一阶段，由于 PLC 刚诞生，各种类型的顺序控制器不断出现（如逻辑电路型、 1 位机型、通用计算机型、单板机型等），但迅速被淘汰。 最终以微处理器为核心的 现有 PLC 结构形成，取得了市场的认可，得以迅速发展 .推广。 PLC 的原理、结构、软件、硬件趋向统一与成熟， PLC 的应用领域由最初的小范围、有选择使用、逐步向机床、生产线扩展。 1980— 1990 年： PLC 的普及阶段。 在这一阶段， PLC 的生产规模日益扩大，价格不断下降， PLC 被迅速普及。 各 PLC 生产厂家产品的价格 .品种开始系列化，并且形成了固定I/O 点型、基本单元加扩展块型、模块化结构型这三种延续至今的基本结构模型。 PLC 的应用范围开始向顺序控制的全部领域扩展。 比如三菱公司本阶段的主要产品有 小型 PLC 系列产品 ,K/A 系列中、大型 PLC 产品等。 1990— 2020 年， PLC 的高性能与小型化阶段。 在这一阶段，随着微电子技术的进步，PLC 的功能日益增强， PLC 的 CPU 运算速度大幅度上升、位数不断增加，使得适用于各种特殊控制的功能模块不断被开发， PLC 的应用范围由单一的顺序控制向现场控制拓展。 此外， PLC 的体积大幅度缩小，出现了各类微型化 PLC。 三菱公司本阶段的主要产品有 FX小型 PLC 系列产品， AIS/A2US/Q2A 系列中，大型 PLC 系列产品等。 2020 年至今： PLC 的高性能与网络化阶段。 在本阶段，为了 适应信息技术的发展与工厂自动化的需要， PLC 的各种功能不断进步。 一方面， PLC 在继续提高 CPU 运算速度，位数的同时，开发了适用于过程控制，运动控制的特殊功能与模块，使 PLC 的应用范围开始涉及工业自动化的全部领域。 与此同时， PLC 的网络与通信功能得到迅速发展， PLC 不仅可以连接传统的编程与通入 /输出设备，还可以通过各种总线构成网络，为工厂自动化奠定了基础。 三菱公司本阶段的主要产品有 FX 小型 PLC 系列产品（包括最新的 FX3u 系列产品）， Qn,QnPH 系列中，大型 PLC 系列产品等。 PLC 的发展 趋势 从当前产品技术性能来看， PLC 发展趋势仍然主要体现在体积的缩小与性能的提高两大方面。 ①体积小型化。 电子产品体积的小型化是微电子技术发展的必然结果。 现代 PLC 无论从内部元件组成还是硬件、软件结构都已经与早期的 PLC 有了很大的不同， PLC 体积被大幅度缩小。 ②性能的提高。 PLC 的性能主要包括 CPU 性能与 I/O 性能两大方面。 可编程序控制器在我国的发展 状况如下： (1) 我国可编程序控制器的发展与国际上的发展有所不同，国际上可编程序控制器的发展是从研制、开发、生产到应用，而我国则是从成套设备引进、可编程序控 制器引进应用、消化移植、合资生产到广泛应用。 大致可划分为下述三个阶段： ① 可编程序控制器的初级认识阶段（ 70 年代后期到 80 年代初期）国际上可编程序控制器的发展，首先引起了国内工程技术界的极大兴趣，所以我国对可编程序控制器的认识始于 70 年代后期到 80 年代初期的成套设备引进中，当时的上海宝钢一期工程中有多 5 项工程引进了十几种机型约 200 多台可编程序控制器。 这些可编程序控制器用于原料码头到高炉、轧钢、钢管等整个钢铁冶炼以及加工生产线上，取代了传统的继电器逻辑系统，并部分取代了模拟量控制和小型 DDC 系统。 继宝钢一期工程后，国内许多厂家陆续引进的设备和生产线大都配备了可编程序控制器，其应用范围包括电站、石油化工、汽车制造、港口和码头等各领域。 正是在成套设备引进过程中，我们打开了眼界，了解认识了可编程序控制器，这也促进了可编程序控制器在我国的发展。 ② 可编程序控制器的引进应用和消化移植阶段（ 80 年代初期到 90 年代初期） 80 年代初期开始，随着我国改革开放的不断深入，在成套设备引进的同时，国外原装的可编程序控制器开始涌入国内市场。 许多部门和单位相继引进可编程序控制器并自己设计组成控制系统，其应用范围也 扩大到建材、轻工、煤炭、水处理、食品、制药、造纸、橡胶和精细化工等工业领域。 ③ 可编程序控制器的广泛发展阶段（ 90 年代初期到现在） 进入 90 年代，我国的可编程序控制器进入了广泛发展阶段，主要表现在以下几个方面： (2) 政府重视 可编程序控制器的发展得到了政府的高度重视，在当时机械电子工业部的领导下，于 1991 年成立了可编程序控制器行业协会。 可编程序控制器行业协会在政府和企事业之间起到了桥梁作用，沟通了情况，为做出决策提供了依据。 同时可编程序控制器的标准化工作也受到了有关部门的重视，于 1993 年成立了可编程序控制器标准化技术委员会，为我国可编程序控制器的进一步发展打下了基础。 PLC 的应用 1 PLC 的 应用领域 PLC 的初期由于其价格高于继电器控制装置，使得其应用受到限制。 但最近十多年来，PLC 的应用面越来越广，其主要原因是：一方面由于微处理器芯片几有关元件的价格大大下降，使得 PLC 的成本。