《基于fx2n-48mrplc的交通燈控制通信技術專業(yè)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《基于fx2n-48mrplc的交通燈控制通信技術專業(yè)（36頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、摘 要 基于fx2n-48mrplc的交通燈控制 Traffic light control based on fx2n-48mrplc. 摘 要 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關注。人、車、路三者關系的協(xié)調，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。 PLC可編程序控制器是以微處理器為基礎,綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結構簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點,已廣泛用于工業(yè)過程和位置的

2、自動控制中。據(jù)統(tǒng)計,可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應用最多的一種設備。專家認為,可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎設備之一,PLC、機器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。由于PLC具有對使用環(huán)境適應性強的特性,同時其內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地實現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地將PLC應用于交通燈系統(tǒng)中。同時,PLC本身還具有通訊聯(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)一調度管理,可縮短車輛通行等候時間,實現(xiàn)科學化管理。 關鍵詞 交通燈；PLC 控制；程序；設計 A

3、BSTRACT With the development of social economy, people pay more and more attention to urban traffic problems. The coordination of people, cars and roads has become one of the important problems that traffic management departments need to solve. Urban traffic control system is used in city traffic d

4、ata monitoring, traffic light control and traffic persuation computer integrated management system, it is the modern urban traffic control command system is the most important part of. PLC programmable controller is a new kind of industrial control device based on microprocessor and integrated comp

5、uter technology, automatic control technology and communication technology. It has the advantages of simple structure, convenient programming and high reliability. It is widely used in automatic control of industrial processes and positions. According to statistics, programmable controller is the mo

6、st widely used equipment in industrial automation equipment. Experts believe that programmable controller will become one of the main means and important basic equipment for industrial control in the future. PLC, robot, CAD/CAM will become the three pillars of industrial production. Because the PLC

7、has the use of the characteristics of strong adaptability to environment, while its internal timer is very rich in resources, but the current widespread use of the "progressive" signal for precise control, special control of the fork in the road more easily realized. Therefore, PLC is increasingly u

8、sed in traffic light system. Itself also have at the same time, PLC communications networking capabilities, will be on the same path of light form a unified scheduling management for local area network (LAN), the time of waiting vehicles, realize scientific management. Key words: traffic light, PLC

9、 control, program, design. I 目 錄 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 緒論 1 1.1 研究背景、意義 1 1.2 智能交通的國內外發(fā)展狀況 1 1.3 交通信號燈控制理論的研究現(xiàn)狀 2 1.4 本文的主要研究內容 2 第2章 PLC可編程控制器 4 2.1 可編程控制器的由來與發(fā)展 4 2.1.1 可編程控制器的由來 4 2.1.2 可編程控制器的發(fā)展 4 2.2 PLC的定義 4 2.3 PL

10、C的工作原理 5 2.3.1 分時處理和循環(huán)掃描方式 5 2.3.2 PLC的兩種工作狀態(tài) 5 2.3.3 輸入輸出滯后時間 5 2.4 可編程控制器（PLC）發(fā)特點 6 2.5 PLC匯編語言 6 2.6 PLC的結構 7 2.6.1 中央處理器 8 2.6.2 存儲器 8 2.6.3 輸入輸出接口 9 2.6.4 電源 9 2.6.5 外部設備 9 2.6.6 PLC的通信聯(lián)網(wǎng) 10 第3章

11、交通燈系統(tǒng)設計 11 3.1 控制系統(tǒng)的控制要求 11 3.2 系統(tǒng)設計方案分析 11 3.2.1 系統(tǒng)設計時序圖 12 3.2.2 系統(tǒng)設計流程圖 13 3.3硬件設計 14 3.3.1 交通信號燈PLC的I/O的分配表 14 3.3.2 十字路口交通燈示意圖 15 3.3.3 交通信號燈PLC控制硬件接線圖 16 3.4軟件設計 17 3.4.1 交通信號燈PLC狀態(tài)轉移圖設計 17 3.4.2 交通信號燈PLC梯形圖設計 19 3

12、.4.3 PLC交通燈畢業(yè)論文指令圖 20 第4章 系統(tǒng)檢測與調試 25 4.1 調試分析 25 4.2 系統(tǒng)調試中遇到的問題及解決方法 26 總 結 27 致 謝 28 參考文獻 29 V 第1章 緒 論 第1章 緒 論 1.1 研究背景、意義 隨著社會的經(jīng)濟發(fā)展，交通問題成為衡量起是否具有發(fā)展?jié)摿Φ闹匾笜?。目前我國大中小城市都出現(xiàn)了不同時段的交通擁堵現(xiàn)象，尤其是在大城市，這種現(xiàn)象更加明顯，比如像北京、上海、南京等交通擁堵，甚至堵車的事件每天都有發(fā)生。在高速道路建設完成的初期，它們也曾一度有效的改善

13、了交通狀況。然而，隨著交通量的超負荷增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有發(fā)揮出應有的作用，而城市高速道路在構造上的特點，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。所以，采用哪種有效的控制方法，最大限度的利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解城市主干道、城市同周邊城區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為我們交通部門迫切需要解決的主要問題，可見改善城市交通燈控制系統(tǒng)是多么的重要。 1.2 智能交通的國內外發(fā)展狀況 RHODES?系統(tǒng)依托自適應交通信號控制系統(tǒng)，擴展到公交的結合，實現(xiàn)公交信號優(yōu)先和公交信息發(fā)布。DYNASMART?系統(tǒng)基于多樣式采集的信息，實

14、時分析交通狀態(tài)，利息按設計和在線評估實時信號控制、干線路徑誘導等交通管理策略的運行效果，提供網(wǎng)絡交通狀態(tài)信息給公共出行者信息系統(tǒng)，確定與時間和當前狀態(tài)相關的最優(yōu)的擁擠消散策略。 日本的集成控制系統(tǒng)以UTMS?為代表，其日標是實現(xiàn)交通信息采集智能化、信號控制智能化、交通信息提供智能化，并能夠與交通流誘導系統(tǒng)VICS?互相聯(lián)動。 同樣，這種集成系統(tǒng)在歐洲發(fā)展也很快，歐洲的TABASCO?系統(tǒng)，將實時采集的交通數(shù)據(jù)，自適應交通控制系統(tǒng)，公路匝道調節(jié)，動態(tài)信息顯示整合起來，主要是用于高峰期間平衡路網(wǎng)交通負荷。運行結果表明，當前路網(wǎng)23%的交通負載被轉移，可替換路線的行程時間僅僅增加

15、1%，協(xié)同系統(tǒng)可避免過飽和的瓶合頁路縣設形成，路面平均運行時間減少13%。另外，F(xiàn)ASTRAC?系統(tǒng)也是信號控制系統(tǒng)基礎上誘導集成的一個系統(tǒng)，其核心算法就是在中心運用動態(tài)交通分配，將誘導和控制結合起來。 日前，我國各城市的交通控制集成的程度不一，北京市建立了整合管理系統(tǒng)TTMS也就是類似國外的ICIS,以交通信息中心為軸，連接公交系統(tǒng)、出租車系統(tǒng)城市捷運系統(tǒng)、輕軌系統(tǒng)、車速信息系統(tǒng)等，根據(jù)規(guī)劃:?第一階段實現(xiàn)交通管理整合，第二階段實現(xiàn)公共交通的整合，第三階段實現(xiàn)信息平臺的建設。上海交通信息化建設的目標:?整合城區(qū)的交通監(jiān)控系統(tǒng)、市郊公路及高速公路監(jiān)控系統(tǒng)、車輛運行監(jiān)控系統(tǒng)以及泊車系統(tǒng)

16、等方面的相關信息，形成物流信息暢通能力。 大范圍的交通共用信息平臺不是以逸待勞的工程，是不斷吸納、不斷完善的工程。日前，北京上海已經(jīng)初步建立了比較完善的信息采集系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)交通數(shù)據(jù)采集，并判斷出交通狀態(tài)進行發(fā)布，為管理者和決策者提供支持，其他省會城市也基本上實現(xiàn)了信號控制系統(tǒng)、122 接處警、交通違法取證系統(tǒng)等集成統(tǒng)一的指揮中心斗臺。 1.3 交通信號燈控制的理論的研究現(xiàn)狀 靜態(tài)多段配時控制。靜態(tài)多段配時控制是利用歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)的一種開環(huán)控制，其基本設計思想源于線性規(guī)劃。它沒有考慮交通需求的隨機波動，沒有考慮城市道路交通流的實時進化過程，其控制能力和抗干擾能力非常有限。但就城市某一區(qū)域而

17、言，每日的交通狀況畢竟表現(xiàn)出相當程度的重復性，車流的運動變化仍有一定的規(guī)律可循。因此研究靜態(tài)多段配時控制，將其作為其他控制策略的“參照系”，或為它們提供“初值系統(tǒng)”還是很有意義的。 1.4 本文的主要研究內容 本課題以3?菱FX2N-48MR?型號PLC?進行設i計,FX2N?系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當于FX?系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入輸出16--25?點的獨立用途外,還可以適用于在多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。本課題在傳統(tǒng)的交通信號燈基礎上進行改進。改進項目為交通信號燈根據(jù)車流的不同來自動控制和改

18、變紅綠燈的點亮(熄滅)時間，從而控制車流，來緩解不同時段交通小力。 3 第2章 PLC可編程控制器 第2章 PLC可編程控制器 2.1 可編程控制器的由來與發(fā)展 2.1.1可編程控制器的由來 本世紀60 年代，計算機控制技術已經(jīng)開始應用到工業(yè)控制領域，但由于計算機技術復雜，編程不方便，而且價格還很昂貴，并未得到廣泛的應用。1968 年，美國通用汽車公司為了使生產(chǎn)的汽車款式不斷推新，并且盡可能的降低制造成本，減少設計和制作周期，設法把計算機的各項功能與繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點結合起來，開發(fā)出一種通用的自動控制設備，這也就是目前人們通稱的可編程控制器。 隨著微電子技

19、術和計算機技術的快速發(fā)展，70 年代初微處理器問世，半導體存儲器的集成度也越來越高，美國、日本等一些廠家開始采用微處理器來做PLC 的中央處理器，使PLC 不僅具有計算機的功能而且更加小型化。我國從1974 年開始研制并于1977年在工業(yè)上應用。 2.1.2 可編程控制器的發(fā)展 世界上第一臺PLC?是1969?年美國數(shù)字設備公司研制的，限于當時的元件及計算機發(fā)展水平，早期的PLC主要是由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。20?世紀70?年代初出現(xiàn)了微處理器，人們很快將其引入可編程控制器中，使PLC?增加了運算、數(shù)據(jù)傳輸及處理等功能，成為真正具有計算機特

20、征的工業(yè)控制裝置。20?世紀70?年代末期，可編程控制器進入了實用化發(fā)展階段，計算機技術已經(jīng)全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。20?世紀80?年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已經(jīng)獲得廣泛的應用。20?世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)控制的需要。 中國是20?世紀80?年代初引進、應用、研制、生產(chǎn)可編程控制器的。最初是在引進設備中大量使用了可編程控制器，后來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設備及產(chǎn)品中不斷擴大了PLC?的應用。預計21世紀可編程控制器將會有更大的發(fā)展。 2.2 PLC的定義 可編程控制器(Programmable Controller)

21、簡稱PC。個人計算機(Personal ? Computer?)也稱PC,為了避免混淆，人們將最初用于邏輯控制的可編程控制器叫做PLC(Programmable logic Controller)國際電工委員會(International Electrical Committee)?在1987年頒布的PLC標準草案中對PLC作了如下定義:“PLC?是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關

22、的外圍設備都應按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計?！? 2.3 PLC的工作原理 可編程控制器的工作原理與計算機的工作原理基本是一致的，可以簡單的表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運行應用程序完成用戶任務。但個人計算機與PLC 的工作方式有所不同，計算機一般采用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/0掃描方式，當鍵盤有鍵按下或I/0 口有信號時則中斷轉入相應的子程序。而PLC 在確定了工作任務，裝入了專用程序后成為一種專用機，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務管理及應用執(zhí)行都是以循環(huán)掃描方式完成的。 2.3.1分時處理和循環(huán)掃描方式 以用戶程序的完成來說

23、可分為以下三個階段: (1)輸入處理階段: 也稱輸入采樣，在這個階段中，可編程控制器讀入輸[ 1的狀態(tài)，并將它們存放在暫存區(qū)中。 (2) 程序執(zhí)行階段: 在這個階段中，可編程控制器根據(jù)本次讀入的輸入數(shù)據(jù)依據(jù)用戶程序的順序逐條執(zhí)行用戶程序。執(zhí)行的結果都存儲在輸出狀態(tài)暫存區(qū)中。 (3) 輸出處理階段: 這是一個程序執(zhí)行周期的最后階段，可編程控制器將本次用戶程序的執(zhí)行結果一次性地從輸出狀態(tài)暫存區(qū)送到各個輸出口，對輸出狀態(tài)進行刷新。 2.3.2 PLC的兩種工作狀態(tài) PLC?有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行狀態(tài)和停止狀態(tài)，運行狀態(tài)是執(zhí)行應用程序的狀態(tài)，停止狀態(tài)一般用于程序的編制與修改。 2.3

24、.3 輸入輸出滯后時間 輸入輸出滯后時間又稱為系統(tǒng)響應時間，是:指PLC 外部輸入信號發(fā)生變:化的時刻起至它控制的有關外部輸出信號發(fā)生變化的時刻止之間的時間間隔。它由輸入電路的濾波時間、輸出模塊的滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間三部分所組成。 2.4 可編程控制器（PLC）的特點 （1） 可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內部電路采用了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。從PLC的機外電路來說，使用PLC 構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸控制系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已經(jīng)減少到原來的數(shù)百

25、甚至數(shù)千分之一，故障也隨之大大降低。此外，PLC 具有硬件故障的自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出報警信息。在應用軟件中，用戶還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中處PLC 以外的電路及設備也獲得故障自診斷程序。這樣，整個系統(tǒng)就具有極高的可靠性。 (2) 配套齊全，功能完善，適用性強 PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能外，現(xiàn)代PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字領域。近年來PLC 的功能模塊大量涌現(xiàn)，使PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、計算機數(shù)控等各種工業(yè)控制中。加上PLC 通訊能力的增強及人機

26、界面技術的發(fā)展，使用PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 (3) 易學易用，深受工程技術人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備，其編程語言易于為工程技術人員接受。像梯形圖語言的圖形符號和表達方式與繼電器電路圖非常接近，只用PLC 的少量開關邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電接觸器電路的功能。 (4) 系統(tǒng)設計周期短，維護方便，改造容易 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大地減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計周期大大縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序來改變生產(chǎn)過程成為可能。因此很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 (5) 體積小

27、，重量輕，能耗低 以超小型PLC 為例，其新近產(chǎn)品的重量小于150g,功耗僅僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。 2.5 PLC的匯編語言 (1)梯形圖: 是一種以圖形符號及其在圖中的相互關系表示控制關系的編程語言，是從繼電器電路圖演變過來的，但梯形圖編程語言更強更方便。其主要特點有: 第一，自上而下，從左到右的順序排列，兩列垂直線為母線，每一邏輯行起始左母線;第二，梯形圖中采用繼電器名稱，但不是真實物理繼電器稱為“軟繼電器”; 第三，每個梯級流過的是概念電流，從左向右，其兩端母線設有電源;第四，輸入繼電器用于接入信號，而無線圈。 (2)指令表:指令表

28、也叫語句表，是程序的另一種表示方法。它和單片機程序中的匯“編語言有點類似，由語句指令依一定是順序排列而成。指令表程序和梯形圖程序有嚴格的對應關系。梯形圖程序只有改寫成指令表才能送入可編程控制器運行。 (3)?順序功能圖:?順序功能圖常用來編制順序控制類程序。它包含步、動作、轉換三個要素。順序功能編程方法可將一個復雜的控制過程分解為一些小的工作狀態(tài)，對這些小的工作狀態(tài)的功能分別處理后再依一定的順序控制要求連接組合成整體的控制程序。 (4)?功能塊圖:?功能塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言，該編程語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關系，就像電路圖一樣，它們被“導線”連接在一起。

29、 (5)?結構文體: 隨著PLC 的飛速發(fā)展，如果許多高級功能還使用梯形圖來表示，會很不方便。為了增強PLC 的數(shù)學運算、數(shù)據(jù)處理、圖表顯示、報表打印等功能，許多大中型PLC 都配備了PASCAL、BASIC、C 語言等高級編程語言。這種編程方式叫結構文本。與梯形圖相比，結構文本有兩個大優(yōu)點，其一是能實現(xiàn)復雜的數(shù)學運算，其二是非常簡潔和緊湊，用結構文本編制極其復雜的數(shù)學運算程序可能只占一頁紙。 梯形圖(Ladder Programming是應用最廣的，梯形圖編程有時稱為繼電器梯形。 2.6 PLC的結構 可編程控制器雖然外觀各異，但其硬件結構大體相同。主要由中央處理器(CPU)、存

30、儲器(RAM、ROM)、輸入輸出器件(I/0 接口)、電源及編程設備幾大部分構成。PLC硬件結構框圖如下所示: 2.6.1 中央處理器（CPU） 中央處理器(CPU)?是可編程控制器的控制中樞，它按照PLC?系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲器I/0?以及警戒定時器的狀態(tài);而且能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC?投入運行時，首先它以循環(huán)l描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/0?映像區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算，結果送入I/0?映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內，等所有的用戶

31、程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/0映像區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行直到停止運行。 中央處理器同時也是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯運算、數(shù)學運算、協(xié)調系統(tǒng)內部各部分工作等任務?？删幊炭刂破髦胁捎玫腃PU一般有大類:一類為通用微處理器，如80286、80386?等;一類為單片機芯片，如18051、8096等;另外還有位處理器，如AMD2900、AMD2903?等。一般來說，可編程控制器的檔次越高，CPU?的位數(shù)也越多，運算速度也越快，指令功能也越強。為了提高PLC的性能，也有的一臺PLC采用了多個CPU。 2.6.2 存儲器

32、存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序及運算數(shù)據(jù)的單元。和計算機一樣，可編程控制器的存儲器可分為只讀存儲器(ROM)?和隨機讀寫存儲器(RAM)?兩大類。只讀存儲器是用米存放永久保存的系統(tǒng)程序，一般為淹膜只讀存儲器和可編程電改寫只讀存儲器。隨機讀寫存儲器的特點是寫入與擦除都很容易，但在掉電情況下存儲器的數(shù)據(jù)會丟失，一般用來存放用戶程序及系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的臨時數(shù)據(jù)。為了能使用戶程序及某些運算數(shù)據(jù)在可編程控制器脫離外接電源后也能保持，機內隨機讀寫存儲器均配備了電池或電容等掉電保持裝置。 2.6.3 輸入輸出接口 輸入輸出接口是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的部分。輸入接口用米接收生產(chǎn)

33、過程的各種參數(shù)。輸出接口用米送出可編程控制器運算后得出的控制信息，并通過機外的執(zhí)行機構完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。生產(chǎn)現(xiàn)場對可編程控制器接口的要求一是要有較好的抗干擾能力，二是能滿足工業(yè)現(xiàn)場各類信號的匹配要求，因此廠家為可編程控制器設計了不同的接口單元。主要有:?開關量接口，其作用是把現(xiàn)場的開關量信號變成可編程控制器內部處理的標準信號;開關量輸出接口，其作用是把可編程控制器內部的標準信號轉換成現(xiàn)場執(zhí)行機構所需要的開關量信號;模擬量輸入接口,其作用是把現(xiàn)場連續(xù)變化的模擬量標準信號轉換成適合可編程控制器內部處理的二進制數(shù)字信號;?模擬量輸出接口，其作用是將可編程控制器運算處理后的若十位數(shù)字量信號轉換為

34、相應的模擬量信號輸出。 2.6.4 電源 可編程控制器的電源包括為可編程控制器各工作單元供電的開關電源及為掉電保護電路供電的后備電源，后備電源一般為電池。 2.6.5 外部設備 (1)編程器 可編程控制器的特點是它的程序是可變更的，能方便地加載程序，也可方便的修改程序。編程設備就成了可編程控制器工作中不可缺少的設備?？删幊炭刂破鞯木幊淘O備一般有兩類:一類是專用的編程器，有手持式的，其優(yōu)點是攜帶方便，也有臺式的，有的可編程控制器機身上自帶編程器: 另一類是個人計算機，在個人計算機上運行可編程控制器相關的編程軟件即可完成編程任務。借助軟件編程比較容易，一般是編好了以后再下載到可編程

35、控制器中去。 編程器除了變成以外，還具有一定的調試及監(jiān)控功能，能實現(xiàn)人機對話操作。 (2) 其他外部設備 PLC 還配有其他一些外部設備: 1.盒式磁帶機 用以記錄程序或信息 2.打印機 用以打印程序或制表 3.EPROM 引入器 用以將程序寫入到用戶EPROM 中 4.高分辨率大屏幕彩色圖形監(jiān)控系統(tǒng) 用以顯示或監(jiān)視有關部分的運行狀態(tài) 2.6.6 PLC的通信聯(lián)網(wǎng) PLC?具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備

36、之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制?，F(xiàn)在幾乎所有的PLC?新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計算機一樣具有RS-232?接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里其至幾十公里的范圍內交換信息。 當然，PLC之間的通訊網(wǎng)絡是各廠家專用的，PLC與計算機之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標準總線，并向標準通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機型PLC之間、PLC與計算機之間可以方便地進行通訊與聯(lián)網(wǎng)。 9 第3章 交通燈系統(tǒng)設計 第3章 交通燈系統(tǒng)設計 3.1 控制系統(tǒng)的控制要求 信號燈受啟動及停止按鈕的控制，當按下啟動按鈕時，信號燈系統(tǒng)開始工作，并周而

37、復始地循環(huán)工作，當按下停止按鈕時，系統(tǒng)將停止在初始狀態(tài)，所有信號燈都熄滅。 (1) 控制要求: 南北主干道綠燈亮20S 綠燈閃3S 黃燈亮2S 紅燈亮25S 南北人行道紅:燈亮30S 綠燈亮17S 綠燈閃3S 東西主干道幻:燈亮25S 綠燈亮20S 綠燈閃3S 黃燈亮2S 東西人行道綠燈亮17S 綠燈閃3S 紅燈亮30S (2) 正常循環(huán)控制方式: 交通燈變化順序表(單循環(huán)周期50秒): ? 南北向(列) 和東西向(行) 主干道均設有綠燈20S,綠燈閃亮3S,黃燈2S 和紅燈25S。當南北主干道紅燈點亮時，東西主干道應依次點亮綠燈，綠燈閃亮和黃燈; 反之，當東西主干道紅燈點亮時

38、，南北主干道依次點亮綠燈，綠燈閃亮和黃燈。 ? 南北向和東西向人行道均設有通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應在南北向主干道直行綠燈點亮3S 后才允許點亮，然后接3S 綠閃，其他時間為紅燈; 同樣，東西人行道通行綠燈于東西向主干道直行綠燈點亮3S 后才允許點亮，然后接3S 綠閃，其它時間為紅燈。 (3) 急車強通控制方式: ? 急車強通信號受急車強通開關控制。無急車時，按正常循環(huán)時序控制，有急車來時，將急車強通開關接通，不管原來信號狀態(tài)如何，一律強制讓急車來車方向的綠燈亮，直到急車通過為止，將急車強通開關斷開，信號的狀態(tài)立即轉為急車放行方向的綠燈閃亮3 次。隨后按正常時序控制。 ?

39、 急車強通信號只能響應一路方向的來車，若兩個方向先后來急車，則響應先來的一方，隨后再響應另一方。 3.2 系統(tǒng)設計方案分析 3.2.1 系統(tǒng)設計時序圖 根據(jù)以上描述可簡單繪制交通燈的時序波形圖，如圖3-1、圖3-2?所示，南北方向綠燈和東西方向紅燈先亮。 圖3-1十字路口主干道交通燈時序圖 圖3-2十字路口人行道交通燈時序圖 3.2.2 系統(tǒng)設計流程圖 分析系統(tǒng)控制要求，可繪制系統(tǒng)的設計流程圖如圖3-3、圖3-4所示， 圖3-3主干道模擬控制流程圖

40、 圖3-4人行道模擬控制流程圖 3.3硬件設計 3.3.1交通信號燈PLC 的I/O的分配表 硬件結構設計必須了解各個對象的控制要求，分析對象的控制要求，確定輸入輸出(I/O)接口的數(shù)量，確定所控制參數(shù)的精度及類型。如對開關量，模擬量的控制，用戶存儲器的存儲容量等。選擇合適的PLC 機型及外設，以完成PLC 的硬件結構配置。 根據(jù)任務要求，可以算出IO 點數(shù)，根據(jù)IO 點數(shù)及功能要求，選擇FX2N-48MR 型PC 機。繼電器輸出，輸入24 點，輸出24 點，交流電源，24V 直流輸入類型。FX2N 是FX 系列中功能最強、速度最高的微型PLC,內置用戶存儲器8K 步，

41、可擴展到16K 步，最大可擴展到256 個I/O 點，可有多種特殊功能擴展，實現(xiàn)多種特殊控制功能(PID、高速計數(shù)、AD、D/A、等)。有功能很強的數(shù)學指令集。通過通信擴展板或特殊適配器可實現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接。 本系統(tǒng)共使用了6 個輸入端子，10 個輸出端子。根據(jù)，上述選型及控制要求，編制PLC控制交通燈的IO 接口功能表，具體I/O 的分配見表3-5。 輸入地址 對應外部設備 X0 啟動按鈕 X1 停止按鈕 輸出地址 對應外部設備 Y0 南北紅燈 Y1 南北黃燈 Y2 南北綠燈 Y3 東西紅燈 Y4 東西黃燈 Y5 東西綠燈

42、 表3-5 I/O分配表 3.3.2 十字路口交通燈示意圖 該模擬交通信號燈分為南北和東西兩個方向，分別由綠、黃、紅三種顏色，在PIC交通燈模擬模塊中，主干道東西南北每面都有3?個控制燈，分別為: u 禁止通行燈 (亮時為紅色) u 準備禁止通行燈 (亮時為黃色) u 直通燈 (亮時為綠色) 另外行人道東西南北每面都有2個控制燈，分別為: u 禁止通行燈 (亮時為紅色) u 直通燈

43、 (亮時為綠色) 十字路口交通燈示意圖如圖3-6?所示。 圖3-6 十字路口交通燈示意圖 3.3.3 交通信號燈PLC控制硬件接線圖 FX2N 通過儲存的程序周期運轉。正常時序和急車強通可由可編程控制器(PLC)來實現(xiàn)。選用PLC 作為控制器件是因為可編程控制器核心是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境而設計制造的計算機。它具有高可靠性豐富的輸入輸出接口，并且具有較強的驅動能力;它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程;它采用模

44、塊化結構，編程簡單，維修方便。 根據(jù)上述選型及控制要求，繪制PLC 控制交通燈的電路接線原理圖，該模擬交通信號燈分為南北和東西兩個方向,分別由綠、黃、紅三種顏色，其中，COM 端為交通燈的公共端。PLC 的外部接線圖如圖3-7 所示。 圖3-7 PLC外部接線圖 3.4軟件設計 3.4.1交通信號燈PLC狀態(tài)轉移圖設計 因為實際的紅綠燈控制中行人道的紅綠燈和主干道的紅綠燈是有這一定的對應關系的，所以在編程前一定要理清它們，這樣有利于在編程時簡化程序、減少PLC不必要的運算。交通燈的閃動是用周期為1S的時鐘脈沖M8013的觸點實現(xiàn)。根據(jù)要求車道交通燈可以用并

45、行序列來表示它們的工作情況。本篇研究的交通信號燈控制系統(tǒng)的PLC狀態(tài)轉移圖如圖3-8所示。 圖3-8 系統(tǒng)的狀態(tài)轉移圖 3.4.2交通信號燈PLC梯形圖設計 本系統(tǒng)采用的是三菱公司生產(chǎn)的FX2N?系列PLC,主題有三部分組成，主要包括微處理器CPU、存儲器、輸入/輸出模塊，另外還有內部電源、通信接口等其他部分。程序如圖3-9所示。 圖3-9 交通信號燈PLC梯形圖 3.4.3 PLC交通燈畢業(yè)論文指令圖

46、 25 第4章 系統(tǒng)檢測與調試 第4章 系統(tǒng)檢測與調試 4.1調試分析 大體思路流程如下: （1）硬件調試:?硬件調試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測試儀器(萬用表、示波器等)，檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。硬件調試可分為靜態(tài)調試與動態(tài)調試兩步進行。 ??靜態(tài)調試 靜態(tài)調試是在用戶系統(tǒng)未工作時的一種硬件檢測。 第一步:?目測。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點。 第二步:?用萬用表測試。先用萬用表復核目測中有疑問的連接點，再檢測各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。 第三步:?加電檢測。給板加電,檢測所有的插

47、座或是器件的電源端是否符合要求的值。 第四步:是聯(lián)機檢查。因為只有用可編程控制器開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調試。 ??動態(tài)調試 動態(tài)調試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的 器件內部故障、器件連接邏輯鍇誤等的一種硬件檢查。動態(tài)調試的一般方法是由近及遠、由分到合。 由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當調試電路時，與該元件無關的器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個局部的電路上。當各塊電路無故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，在對各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進行調試。由分到合的調試既告完

48、成。 由近及遠是將信號流經(jīng)的各器件按照距離可編程控制器的邏輯距離進行由近及遠的分層，然后分層調試。調試時，仍采用去掉無關元件的方法，逐層調試下去，就會定位故障元件了。 (2)軟件調試:?軟件調試是通過對用戶程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。編輯程序后，查看程序是否有邏輯的錯誤。如果出現(xiàn)故障，應返回編程環(huán)境，檢查梯形圖的錯誤并修改程序再進行調試，如此反復直到調試成功。 4.2 程序調試中遇到的問題及解決方法 問題(1):?輸完指令后執(zhí)行程序，設置好控制輸出的燈沒有完全亮。 分析:?說明控制該燈的步不正確或是死步。 解決方案：檢查梯

49、形圖，發(fā)現(xiàn)東西方向的輸出未寫入梯形圖,修改梯形圖并轉換為指令，插入到程序中，再運行程序，所有設置輸出均正常。 問題(2)?交通燈未出現(xiàn)閃爍，并且未進入到下一步狀態(tài) 分析:?說明控制該步轉換條件的定時器有問題，是根據(jù)西門子的定時器來設計的，可能會有區(qū)別。 解決方案:?查看三菱PLC參考資料，發(fā)現(xiàn)其定時器的使用與西門子的設置有區(qū)別，在三菱PLC中，定時器的設置雖是0.1-999秒定時器，但可以輸入0.5秒，設置值K就是定時時間，而西門子的定時器如果是100ms的定時器則設置值K為5即為0.5秒，檢查指令表f，修改K值，插入到程序中，再運行程序，所有設置輸出均正常,程序運行正確，滿足設計要求。

50、 29 總結 總 結 在設計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里老想著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。 參考文獻 [1] 廖常初主編. 《PLC基礎及應用》 .北京：機械工業(yè)出版社， 2004 [2] 郁漢琪．《電氣控制與可編程控制器應用技術》．東南大學出版社，2003 [3] 廖常初主編. 《PLC基礎及應用》.北京：機械工業(yè)出版社，2002 [4] 廖常初.PLC梯形圖的順序控制設計法.電工技術雜志，2001 [5] 席仲華．《三菱FX\Q系列PLC應用技術》．北

51、京：人民郵電出版社，2006 [6] 朱獻清編著.《物業(yè)供用電》.北京：機械工業(yè)出版社.2003 [7] 劉介才主編.《實用供配電技術手冊》.北京：中國水利水電出版社，2002 [8] 常斗南主編.《可編程序控制器原理*應用*實驗》.北京：機械工業(yè)出版社,2005 [9] 姜新橋，石建華．《PLC應用技術項目教程》．北京：電子工業(yè)出版社，2010 [10] 中華人民共和國國家標準 電氣制圖，北京：中國標準出版社，1987 [11] 余雷聲主編.《電氣原理與PLC應用》.北京：機械工業(yè)出版社，1996 [12] 鐘肇新，范建東．《可編程控制器原理.（第3版）》．廣州：華南理工大學出

52、版社，2004 [13] 張萬忠《可編程控制器入門與應用實例》北京：中國電力出版社2004 [14] 臺方《可編程序控制器應用教程》北京：中國水利水電出版社2001 [15] 常斗南《可編程序控制器》原理·應用·實驗 北京：機械工業(yè)出版社1998 [16] 三菱公司編.FX1s、FX1n、FX2n、FX2nC編程手冊.2001 [17] 錢曉龍，李鴻倩《智能電器與Microloeix控制器》北京：機械工業(yè)出版社2003 致謝 致謝 在本次論文寫作過程中，一直給與關心和幫助的領導和老師表示深深的謝意，特別是徐笑笑老師，她高度負責的指導和安排了論文的寫作，再次向她表示謝意。同時也要感謝在我學生期間學習生活中，培育及關心過我的所有老師及領導們，正是他們的辛苦工作和無私奉獻，幫助我順利的完成了學業(yè)。。盡管不舍，卻更珍惜，因為我的生命中有那么多可愛的人值得感激。他們使我的大學生活充滿了色彩，無論收獲、遺憾，對我來說都是一筆寶貴的財富。 29