基于plc的交通灯控制系统设计与实现

基于plc的交通灯控制系统设计与实现内容摘要：

外 PLC 还提供数量不的特殊数据寄存器，具有不同的功 6 能。 3) 计时器 4) 计数器 (3) 用户程序存储区 用户程序存储区存放用户编制的用户程序，不同类型的 PLC 其存储容量各不相 同。 电源 PLC 的电源在整个系统中起着十分重要得作用。 如果没有一个良好的可靠得电源系统是无法正常工作的，因此 PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视，一般交流电压波动在 +10%(+15%)范围内可以不采取其它措施，而将 PLC 直接连接到交流电网上去。 I/O 模块 PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（ I/O）完成的。 I/O模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。 输入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。 I/O 分为开 关量输入（ DI），开关量输出（ DO），模拟量输入（ AI），模拟量输出（ AO）等模块。 常用的 I/O 分类如下： 开关量：按电压水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（ 420mA,020mA）、电压型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit等。 除了上述通用 IO 外，还有特殊 IO 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按 I/O 点数确定模块规格及数量， I/O 模块可多可少，但 其最大数受CPU 所能 管 理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 7 PLC 系统的其它设备 编程设备：编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，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，但它不直接参与现场控制运行。 小编程器 PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 也就是我们系统的上位机。 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界 面非常普及。 PLC 的通信联网 依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。 因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出 网络就是控制器 的观点说法。 PLC 具有通信联网的功能，它使 PLC 与 PLC 之间、 PLC 与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。 现在几乎所有的 PLC 新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有 RS232 接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。 当然， PLC 之间的 通讯网络是各厂家专用的， PLC 与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的 PLC 之间、 PLC 与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。 外部设备 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 8 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） 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。 PLC工作原理 循环扫描的特点 输入映像寄存器的内容是由设备驱动的，在程序执行过程中的一个周期内输入映像寄存器的值保持不 变， CPU 采用集中输入的控制思想，只能使用输入映像寄存器的值来控制程序的执行。 扫描周期周而复始地进行，读输入、输出和用户程序是否执行是可控的。 对同一个输出单元的多次使用、修改次序会造成不同的执行结果。 各个电路和不同扫描阶段会造成输入和输出延迟，这是 PLC 的主要缺点。 在读输入阶段， CPU 对各个输入端子进行扫描，通过输入电路将各输入点的状态锁入映象寄存器中。 紧接着转入用户程序执行阶段， CPU 按照先左后右、先上后下的顺序对每条指令进行扫描，根据输入映象寄存器和输出映象寄存器的状态执行用户程序， 同时将执行结果写入输出映象 9 寄存器。 PLC 中的存储器 PLC 中的存储器按用途分为系统程序存储器、用户程序存储器以及工作数据存储器。 用户程序存储器用来存储根据控制要求而编制的用户应用程序。 用来存储工作数据的区域称为工作数据区。 系统程序存储器中存放的是厂家根据其选用的 PLC 的指令的系统编写的系统程序，它决定了 PLC 的功能，用户不能更改其内容。 PLC的编程语言 PLC 是通过程序对系统进行控制的，作为一种专用计算机，为了适应其应用领域，一定有其专用的语言。 PLC 的编程语言有多种，如梯形图 、语句表、功能块图、指令表、机构文本。 梯形图编程语言是一种图形语言，具有继电器控制电路形象、直观的优点；语句表编程语言类似计算机的汇编语言，用助记符来表示各种指令的功能，是 PLC 用户程序的基础元素。 顺序功能表，这是一种位于其他编程语言之上俄图形语言，用来编制顺序控制程序。 程序功能图提供了一种组织程序的图形方法，在顺序功能图中可以用别的语言嵌套编程。 梯形图，是用的最多的 plc 图形编程语言。 梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂熟悉继电器控制的电气人员掌握，它特别适用于开关量逻辑控制。 梯形图程序让 PLC仿真来自电源的电流通过一系列的输入逻辑条件，根据结果决定逻辑输出的允许条件。 梯形图按逻辑关系分为“梯级”或网络。 如图 所示是用 PLC 控制的梯形图程序，可完成与继电器控制的 10 电动机直接起、停（起、保、停）继电器控制电路图相同的功能。 图 PLC 控制的梯形图程序 功能块图这是一种类似与数学逻辑门的编程语言， 有数字电路基础的人很容易掌握。 该编程语言类似与门、或门的方框类表示逻辑运算关系，方框的左框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出端的小圆圆表示“非”运算 ,方框被“导线” 连接在一起，信号自左向右流动。 指令表 ，是一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式，由指令组成的程序叫做指令表程序或语句表程序。 语句表比较适合熟悉PLC 和逻辑程序设计的经验丰富的程序员，语句表可以实现某些不能用梯形图或功能实现的功能。 机构文本 ，结构文本是为 IEC11313 标准创建 的一种专用的高级编程语言。 与梯 形图相比， 它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简单和紧 凑。 PLC的分类及性能指标 按 I/O 点数容量分类 小型机（ I/O 点数小于 256 点） 典型的小型机有 SIEMENS 公司的 S7200 系列。 中型机（ I/O 点数在 256— 1024 之间） 11 典型的中型机有 SIEMENS 公司的 S7300 系列、 OMRON 公司的 C200H系列。 大型机（ I/O 点数在 1024 点以上） 典型的大型 PLC有 SIEMENS公司的 S7400、 OMRON公司的 CVM1和 CS1系列。 根据 PLC 结构形式的不同， PLC 主要 可分为整体式和模块式两类： 整体式结构 微型和小型 PLC 一般为整体式结构。 如西门子的 S7200。 模块式结构 目前大、中型 PLC。