PLC控制交通灯的设计论文qyg.docx

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1、PLC控控制交通通灯的设设计摘 要要可编程序序控制器器在工业业自动化化中的地地位极为为重要，广广泛的应应用于各各个行业业。随着着科技的的发展，可可编程控控制器的的功能日日益完善善，加上上小型化化、价格格低、可可靠性高高，在现现代工业业中的应应用更加加突出。城城市交通通灯控制制采用的的可编程程制器具具有可靠靠性高、维护方便，用法简单、通用性强等特点，本文用三菱FX2N的可编程控制器控制十字路口信号灯来说明可编程控制器硬件、软件的设计。解决好公路交通灯控制问题将是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。但现在有的交通信号灯控制系统都是单一的固定时序控制，不能够根据实际交通状况进行调节控制。三菱系列

2、的可编程序控制器和传感技术来实现对交通灯的智能信号控制。可用如下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。具体如下:在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，即可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。关键词：PLCC（可编编程序控控制器）; 三菱FX2N;传感器探测;交通灯。 - I -目 录目 录录摘要IAbsttracctIII第 1 章绪论论21.1引引言21.2课课题研究究背景221.3现现在城市市路口交交通灯控控

3、制技术术现状331.4本本课题主主要研究究内容33第 2 章PLLC功能能简介442.1概概述42.2可可编程控控制器的的发展552.3主主要用途途72.4可可编程控控制器特特点72.5可可编程控控制器的的组成992.6PPLC的的工作原原理92.7主主要功能能112.8可可编程控控制技术术的发展展趋势113第 3 章交通通灯控制制电路的的设计1153.1PPLC正正常时序序153.2II/O地地址分配配153.3主主程序流流程图1163.4正正常时序序情况1173.5急急车强通通情况2213.6车车流滞留留情况红红绿灯时时间长度度控制2553.7车车流量的的计算2283.8运运行程序序语句表

4、表293.9运运行效果果30第 4 章总结结31参考文献献32致谢333 - 56 -河南工业职业技术学院毕业设计任务书第 1 章 绪论1.1 引言十字路口口的红绿绿灯指挥挥着行人人和车辆辆的安全全运行,实现红红绿灯的的自动指指挥能使使交通管管理工作作得到改改善,也也是城市市交通管管理工作作自动化化的重要要标志之之一。可可编程序序控制器器(PLLC) 是一种种新型的的通用的的自动控控制装置置,它将将传统的的继电器器控制技技术、计计算机技技术和通通讯技术术融为一一体,是是专能加加强、编编程简单单、使用用方便以以及体积积小、重重量轻、功功耗低等等一系列列优点。因因此,本本文介绍绍了三菱菱公司的的P

5、LCC 产品品来实现现交通灯灯的自动动控制。1.2 课题研究究背景可变成序序控制器器（PLLC）是是以计算算机技术术为核心心的通用用自动控控制装置置，在日日常生活活中得到到了广泛泛的应用用。PLC是是一种数数字式运运算操作作的电子子系统，专专为工业业环境下下应用而而设计。它它采用可可编程序序的存储储器，用用来在其其内部存存贮执行行逻辑运运算、顺顺序控制制、定时时、计数数和算术术等操作作指令，并并通过数数字式、模模拟式的的输入输输出，控控制各种种类型的的机械或或生产过过程。PLC具具有可靠靠性高，抗抗干扰能能力强等等优点，PPLC的的平均无无故障运运行时间间（又称称平均故故障间隔隔时间MMTBF

6、F）已经经高达几几十万小小时。其其次，PPLC具具有通用用性强，使使用方便便的特点点。由于于PLCC产品的的系列化化和模块块化，PPLC配配备有品品种齐全全的各种种硬件装装置供用用户选用用，可以以组成能能满足各各种控制制要求的的控制系系统，用用户不必必自己再再设计和和制作硬硬件装置置。用户户在硬件件方面的的设计工工作只是是确定PPLC的的硬件配配置和II/O的的外部接接线。一一个控制制对象的的硬件配配置确定定以后，可可以通过过修改用用户程序序，方便便快速地地适应工工艺条件件的变化化。PLC还还具有功功能强，适适应面广广的特点点，现代代PLCC不仅具具有逻辑辑运算、计计时、计计数、顺顺控等功功能

7、，数数值运算算和数据据处理等等功能。因因此，它它既可对对开关量量进行控控制，也也可以对对模拟量量进行控控制，既既可控制制一台生生产机械械、一条条生产线线，也可可控制一一个生产产过程。PPLC还还具有通通信联网网的功能能，可与与上位计计算机构构成分布布式控制制系统。用用户只需需根据控控制的规规模和要要求，适适当选择择PLCC的型号号和硬件件配置，就就可以组组成所需需的控制制系统。随着交通通的不断断发展和和汽车化化进程的的加快，交交通拥挤挤加剧，交交通事故故频发，交交通环境境恶化，已已经成为为引人注注目的城城市问题题之一。交通问题不仅的发展中国家，就在发达国家也是一个令人困扰的严重问题。众所周知，

8、缓解交通拥挤的最直接和最有效办法是提高路网的通信能力。但无论哪个国家的大城市，不可能无限制地修建道路，不论是资金因素还是土地因素，都限制了道路的无节制增长。因此，不可能通过无限制地修建道路难满足日益增长的交通需求。与此同时，通过限制车辆增加削减交通需求也因受到客观因素的制约而无法取得满意的结果。事实上，由于交通系统是一个相当复杂的大系统，无论单独从车辆方面考虑还是从道路方面考虑，都很难从根本上解决问题。早在199世纪，人人们就开开始研究究交通信信号，用用信号指指挥车通通行，控控制车辆辆进出交交叉口的的次序。据据文献记记述，早早在18868年年，英国国伦敦的的威斯特特明斯特特(Weestmmin

9、ssterr)街就就安装了了红、绿绿色两色色的交通通信号灯灯。到119177年，美美国的盐盐湖城开开始使用用由人工工控制的的红、黄黄、绿33色的信信号灯。119255年，这这种由人人工控制制的3色色信号灯灯也首次次出现在在英国伦伦敦的皮皮克的时时路口。次次年，英英国人研研制出了了自己的的自动控控制信号号机。道路通交交通系统统是一个个地区、一一个城市市的主要要组成部部份，这这个系统统的运行行状况如如何，直直接反映映了一个个地区、一一个城市市的现代代化管理理水平。在在这一系系统中，道道路不仅仅仅是易易变化的的部分，而而其它组组成部分分则存在在着较大大的可变变性和随随机性。只只有对这这一系统统的组成

10、成及其运运行机理理进行科科学客观观的分析析研究，对对能制定定出科学学有效的的管理和和控制对对策，从从而保障障系统的的有效运运行。1.3 现在城市市路口交交通灯控控制技术术现状随着城市市机动车车量的不不断增加加，许多多大城市市出现了了交通超超负荷运运行的情情况，因因此，自自80年代代后期，这这些城市市纷纷修修建城市市高速道道路，在在高速道道路建设设完成的的初期，它它们也曾曾有效地地改善了了交通状状况。然然而，随随着交通通量的快快速增长长和缺乏乏对高澎澎路的系系统研究究和控制制，高速速道路没没有充分分发挥出出预期的的作用。而而城市高高速道路路在构造造上的特特点，也也决定了了城市高高速道路路的交通通

11、状况必必然受高高速道路路与普通通道路藕藕合处交交通状况况的制约约。所以以，如何何采用合合适的控控制方法法，最大大限度利利用好耗耗费巨资资修建的的城市高高速道路路，缓解解主干道道车流量量繁忙的的交通拥拥堵状况况，越来来越成为为交通运运输管理理和城市市规划部部门待解解决的主主要问题题。1.4 本课题主主要研究究内容按照城市市交通控控制的需需要，本本文讨论论了用PPLC实实现正常常时序、急急车强通通2种控控制方式式，通过过传感器器与PLLC完成成对交通通异常状状况（滞滞留或堵堵车）的的判别及及处理。正常时序序控制对对路面进进行控制制.南北北方向红红灯时,东西方方向绿灯灯.绿灯灯闪3秒秒紧接着着黄灯闪

12、闪2秒,变红灯灯.南北北方向红红灯直接接变绿灯灯.东西西方向红红灯时同同理. 急车强强通时,发送信信号给交交通灯让让其对来来急车方方向的交交通灯进进行绿灯灯畅通. 急车车强通信信号受急急车强通通开关控控制；无无急车时时，信号号灯接正正常时序序控制；有急车车来时，一一律强制制让急车车方向的的绿灯亮亮，使急急车放行行，直至至急车通通过为止止。交通滞留留的异常常情况，在在路口与路路尾设置置两个传传感器进进行检测测车流量量.交通通路段车车流量繁繁忙时，传传感器起起到勘测测车流量量的存在在与通过过的作用用。当一一方车流流量过大大的时候候,PLLC要对对控制这这一路段段的信号号灯进行行调控,让滞留留或堵车

13、车的一方方绿灯时时间加长长,直到到交通畅畅通为止止这种工工作的好好处是避避免了交交通堵塞塞造成的的不必要要的麻烦烦与事故故,就、控控制进行行很方便便,很便便捷。第 2 章 PLC功功能简介介2.1 概述可编程控控制器（PPLC）是是以微处处理器为为基础，综综合了计计算机技技术、自自动控制制技术和和通信技技术发展展起来的的一种通通用的工工业自动动控制装装置。它它具有体体积小、功功能强、灵灵活通用用与维护护方便等等一系列列的优点点。特别别是它的的高可靠靠性和较较强的适适应恶劣劣环境的的能力，受受到用户户的青睐睐。因此此在冶金金、化工工、交通通、电力力等领域域获得了了广泛的的应用，成成为了现现代工业

14、业控制的的三大支支柱之一一。可编程控控制器是是一种存存储器控控制器，支支持控制制系统工工作的程程序存放放在存储储器中利利用程序序来实现现控制逻逻辑，完完成控制制任务。在在可编程程控制器器构成的的控制系系统中，要要实现一一个控制制任务，首首先要针针对具体体的被控控对象，分分析它对对控制系系统的要要求，然然后编制制出相应应的控制制程序，利利用编程程器将控控制程序序写入可可编程控控制器的的程序存存储器中中。系统统运行时时，可编编程控制制器依次次读取程程序存储储器中的的程序语语句，对对它们的的内容加加以解释释并执行行。根据据输入设设备的状状态和其其他条件件，可编编程控制制器将其其程序执执行结果果输出给

15、给相应的的输出设设备，控控制被控控对象工工作。可可编程控控制器是是利用软软件来实实现控制制逻辑的的，能够够适应不不同的控控制任务务的需要要，通用用、灵活活、可靠靠性高。它它是一种种专为在在工业环环境下应应用而设设计的数数字运算算操作的的电子装装置。它它的内部部存储器器可以执执行逻辑辑运算、顺顺序运算算、计时时、计数数和算术术运算等等操作的的指令，并并能通过过数字式式或模拟拟式的输输入或输输出控制制各种类类型的机机械或生生产过程程。PLLC是在在继电器器控制逻逻辑基础础上，与与3C技术(Coompuuterr Coontrrol Commmunnicaatioon)相相结合，不不断发展展完善的的

16、。目前前已从小小规模单单机顺序序控制，发发展到包包括过程程控制、位位置控制制等场合合的所有有控制领领域。PPLC早早期主要要应用于于工业控控制，但但随着技技术的发发展，其其应用领领域正在在不断扩扩大 . 可编编程控制制器(PProggrammmabble Loggicaal CConttrolllerr)简称称PC或或PLCC，是660年代代末发明明的工业业控制器器件，是是美国数数字公司司(DEEC )为美国国通用公公司(GGM)研研制开发发并成功功应用于于汽车生生产线上上，可编编程控制制器自此此诞生。随随着计算算机技术术的飞速速发展，PPLC软软硬件水水平与规规模也发发生了质质与量的的变化，

17、其其控制技技术也朝朝着智能能化方向向不断发发展，同同时推动动了先进进制造技技术的相相应发展展。现代代PLCC已经成成为真正正的工业业控制设设备。最最初，PPLC主主要是用用在生产产线控制制和大型型机械的的控制上上。但不不久，西西德的西西门子(SIEEMENNS)公公司、BBBC公公司就开开始研制制PLCC，当时时主要是是用于轧轧钢机、升升降设备备等大型型设备上上。700年代初初，日本本的OMMRONN也推出出了他们们的PLLC。三三菱、日日立、富富土、东东芝、横横河、日日电等公公司也先先后加入入了PLLC制造造者的行行列。770年代代中期，美美国和西西德首先先出现了了微电脑脑化的小小型PLLC

18、。由由于PLLC是为为工业控控制所生生产的通通用性很很强，适适合于大大批量生生产的装装置，所所以成本本迅速下下降;加加上其是是专为工工业控制制所设计计，所以以具有极极好的抗抗干扰性性能;并并且他的的使用和和维护都都极为方方便，实实现了低低水平的的操作、高高性能的的控制，所所以在机机械制造造业深受受欢迎。小小型PLLC开始始步入诸诸如塑料料注塑机机、包装装机械、橡橡胶机械械、纺织织机械等等轻工机机械的控控制领域域，其成成本的低低廉和性性能的优优良对直直接使用用微机作作为控制制单元的的做法构构成了强强有力的的挑战，更更有全面面取代传传统继电电器控制制屏的趋趋势。据据国外资资料介绍绍:19982年年

19、美国PPLC用用户中，有有48%来自自自动程序序操作部部门(如如汽车、拖拖拉机工工业、机机械工业业等)、113%来来自石油油化工业业、9%来自食食品饮料料业、77%来自自冶金工工业、其其余部分分来自造造纸、采采矿、污污水处理理等部门门“。近近年来，随随着我国国对外开开放，日日、美、西西德等国国生产的的PLCC己通过过多种途途径进入入了我国国，引起起了各方方面的重重视并得得到应用用。如宝宝钢工程程应用了了数百台台PLCC，首钢钢、武钢钢、开滦滦煤矿也也分别应应用了美美国和西西德的PPLC。可编程序序控制器器的分类类：PLC的的种类很很多，其其实现的的功能、内内存容量量、控制制规模、外外型等方方面

20、均存存在较大大的差异异。因此此，PLLC的分分类没有有一个严严格的统统一标准准，而是是按照结结构形式式、控制制规模、实实现的功功能进行行大致的的分类。（1）按按结构形形式分类类PLC按按照硬件件的结构构形式可可以分为为整体式式和组合合式。整整体式PPLC外外观上是是一个长长方形箱箱体，又又称为箱箱式PLLC。组组合式PPLC在在硬件构构成上具具有一定定的灵活活性，其其规模可可以像拼拼积木一一样的进进行组合合，构成成具有不不同控制制规模和和功能的的PLCC，因此此这种PPLC又又称为积积木式PPLC。 整体式PPLC：整体式式PLCC的CPPU、存存储器、输输入输出出安装在在同一机机体内，这这种

21、结构构的特点点是：结结构简单单，体积积小，价价格低；输入输输出路数数固定，实实现的功功能和控控制规模模固定，灵灵活性较较低。 组合式PPLC：组合式式PLCC为总线线结构。其其总线做做成总线线板，上上面有若若干个总总线槽，每每个总线线槽可安安装一个个PLCC模块，不不同的模模块实现现不同的的功能。PPLC的的CPUU、存储储器和电电源等做做成一个个模块，该该模块在在总线版版上的安安装位置置一般来来说是固固定的，而而且该模模块也是是构成组组合式PPLC所所必需的的。其他他的模块块根据PPLC的的控制规规模、实实现的功功能选取取，安装装在总线线版的其其他任一一总线槽槽上。组组合式PPLC安安装完成

22、成后，需需进行登登记，使使PLCC对安装装在个总总线上的的模块进进行确认认。组合合式PLLC的总总线板又又称为基基版。组组合式PPLC的的特点是是系统构构成灵活活性高，可可构成具具有不同同控制规规模和功功能的PPLC；价格较较高。（2）按按控制规规模分类类 输入入输出的的总线数数，又称称I/OO点数，是是表征PPLC控控制规模模的重要要参数。因因此，按按控制规规模对PPLC分分类时，可可根据II/O点点数的不不同大致致分为小小型、中中型和大大型PLLC。小型PLLC：II/O点点数较少少，在2256点点以下的的PLCC。 中型PPLC：I/OO点数较较多，在在2566点以上上、20048以以下

23、的PPLC。大型PLLC：II/O点点数较多多，在220488点以下下的PLLC。（3）按按实现的的功能分分类按照PLLC所能能实现的的功能的的不同，可可以把PPLC大大致的分分为低档档、中档档、和高高档机三三类。低档机：具有逻逻辑运算算、计时时、计数数、移位位自诊断断监控等等功能，还还具有一一定的算算术、数数据传送送和比较较、通讯讯、远程程和模拟拟量处理理功能。中档机：除具有有低档机机的功能能外，还还具有较较强的算算术运算算、数据据传送和和比较、数数据转换换、远程程、通讯讯、子程程序、中中断处理理和回路路控制功功能。高档机：除具有有中档机机的功能能外，还还具有带带符号数数的算术术运算、矩矩阵

24、运算算。函数数、表格格、CRRT显示示、打印印机打印印等功能能。一般地，低低档机多多为小型型PLCC，采用用整体式式机构；中档机机可为大大、中、小小型PLLC，其其中小型型PLCC多采用用整体式式结构，中中型和大大型PLLC多采采用组合合式结构构；高档档机多为为大型PPLC，采采用组合合式结构构。目前前，在国国内工业业控制中中应用最最广泛的的是中、低低档机。2.2 可编程控控制器的的发展20世纪纪80年年代至990年代代中期是是PLCC发展最最快的时时期。PPLC发发展至今今，已有有30多多年的历历史。伴伴随着半半导体技技术、计计算机技技术、通通讯技术术的发展展，工业业控制领领域已有有了翻天天

25、覆地的的变化，PPLC亦亦再不断断发展变变化中，PPLC正正朝着新新的技术术发展。近年来随随着科技技的飞速速发展，PPLC的的应用正正在不断断地走向向深入，同同时带动动传统控控制检测测日新月月益更新新。在实实时检测测和自动动控制的的PLCC应用系系统中，PPLC往往往是作作为一个个核心部部件来使使用，仅仅PLCC方面知知识是不不够的，还还应根据据具体硬硬件结构构，以及及针对具具体应用用对象特特点的软软件结合合，加以以完善。交通信号号灯的出出现，使使交通得得以有效效管制，对对于疏导导交通流流量、提提高道路路通行能能力，减减少交通通事故有有明显效效果。随随着中国国加入WWTO，我我们不但但要在经经

26、济、文文化、科科技等各各方面与与国际接接轨，在在交通控控制方面面也应与与国际接接轨。PLC在在世界各各地得到到了广泛泛应用，同时，PPLC的的功能也也不断完完善。随随着计算算机技术术、信号号处理技技术、控控制技术术网络技技术的不不断发展展和用户户需求的的不断提提高，PPLC在在开关量量处理的的基础上上增加了了模拟量量处理和和运动控控制等功功能。今今天的PPLC不不再局限限于逻辑辑控制，在在运动控控制、过过程控制制等领域域也发挥挥着十分分重要的的作用。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

27、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，2004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

28、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，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）。

29、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

30、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(在工业业自动化化领域，可可编程控控制器(PLCC)作为为自动控控制的三三大技术术支柱（PPLC、机机器人、CCAD/CAMM）之一一，成为为大多数数自动化化系统的的设备基基础。由由于综合合了计算算机和自自动化技技术，使使它发展展日新月月异，大大大超过过其出现现时的技技术水平平。它不不但可以以很容易易地完成成逻辑、顺顺序、定定时、计计数、数数字运算算、数据据处理等等功能，而而且可以以通过输输入输出出接口建建立与各各类生产产机械数数字量和和模拟量量的联系系，从而而

31、实现生生产过程程的自动动控制。特特别是超超大规模模集成电电路的迅迅速发展展以及信信息、网网络时代代的到来来，扩展展了PLLC的功功能，使使它具有有很强的的联网通通讯能力力，从而而更广泛泛地应用用于众多多行业。1. 向向高性能能、高速速度、大大容量发发展大型PLLC大多多采用CCPU结结构，不不断向高高性能、高高速度、大大容量发发展。AANA系系列PLLC使用用了世界界上第一一个在一一块芯片片上实现现PLCC全部功功能的332位微微处理器器、即顺顺序控制制芯片，其其扫描时时间为每每条基本本指令00.155us。2. 增增强小型型PLCC的功能能小型PLLC一般般指I/O点数数小于2256的的PL

32、CC，大多多数采用用整体结结构，小小型PLLC价格格便宜，性性价比不不断提高高，很使使用单机机自动化化，或组组成分布布式系统统。近年年来，PPLC厂厂商不断断推出功功能更强强的小型型PLCC，更新新换代的的周期越越来越短短。除了了开关量量逻辑控控制功能能以外，现现代小型型PLCC还具有有中断功功能、脉脉冲捕获获功能、内内置的实实时钟、用用EEPPROMM代替RRAM和和锂电池池，使PPLC成成为完成成完全免免维护的的设备，将将过去许许多需要要特殊功功能模块块完成的的功能软软件化，如如用PIID指令令实现PPID控控制，用用定位控控制实现现位置控控制。各各PLCC厂家近近年来推推出一些些价格便便

33、宜的专专用人机机接口装装置，用用来监视视PLCC的内部部变量和和修改参参数。与与西门子子S7-2000配套的的TD2200文文本显示示器可显显示两行行中文，每每行100或200个字符符，可用用S7-2000编程软软件设置置TD2200的的显示内内容。3. 不不断提高高编程软软件的功功能（1）编编程软件件日益普普及（2）编编程软件件功能不不断完善善（3）编编程语言言的标准准化（4）编编程软件件配备仿仿真功能能，如西西门子SS7-2200与与STEEP7编编程软件件配套使使用的SS7-PPLCSSIM仿仿真软件件。（5） 通讯功功能的增增强和标标准化（6）PPLC的的软件化化与PCC2.3 主要用

34、途途PLC编编程一般般采用易易于理解解和掌握握的梯形形图语言言及面向向工业控控制的简简单指令令编制程程序，非非常形象象直观，在在了解了了PLCC简单工工作原理理和它的的编程技技术后，就就可以结结合实际际需要进进行应用用设计，进进而将PPLC用用语实际际控制系系统中，此此外，PPLC还还具有使使用和编编程方便便，抗干干扰能力力强，运运行稳定定可靠，在在实际运运用中设设施施工工周期短短等特点点，是一一种用于于工业自自动化控控制的理理想工具具。PLC诞诞生后，受受到工业业界的普普遍欢迎迎，并得得到迅速速发展，目目前，它它的应用用几乎覆覆盖了所所有工业业企业，而而且随着着PLCC技术的的推广和和应用，

35、PPLC将将向着标标准化，小小型化，模模块化及及低成本本，高功功能的方方向发展展。3-2PPLC与与一般的的计算机机的结构构相似，由由中央处处理单元元（CPPU），存存储器（MMEMEERY），输输入/输输出（IINPUUT/OOUTPPUT）接接口，电电源部件件外部设设备接口口等，但但由于PPLC专专为工业业环境下下设计，为为了便于于接线，扩扩充功能能，操作作及维护护，它的的结构与与组成又又与一般般的计算算机系统统有所区区别。2.4 可编程控控制器特特点中央处理理单元（CCPU）是是PLCC控制部部件，一一般由控控制电路路，运算算器，寄寄存器等等组成，通通过地址址及数据据总线与与存储器器，I

36、/O接口口电路连连接，它它主要完完成从存存储器中中读取指指令并执执行，然然后再取取下一条条指令，处处理中断断等任务务。存储器是是具有记记忆功能能的半导导体电路路，PLLC的存存储器包包括系统统程序存存储器和和用户程程序存储储器。其其中，系系统程序序是PLLC制造造厂家编编写的控控制和完完成各种种功能的的程序，他他们一般般被固化化到只读读存储器器（RAAM）中中，不允许修修改，并并用户启启动运行行。输入/输输出接口口电路用用来连接接PLCC主机与与外部设设备。为为了提高高抗干扰扰能力，一一般的输输入，输输出接口口均有光光电隔离离装置，最最常用的的是由发发光二极极管和光光电三极极管组成成的光电电耦

37、合器器。我们们所用的的OMRRON CPMM1A系列列PLCC的输入入/输出出接口电电路图如如下图所所示：由于输入入及输出出的升年年时秒度度即可能能是数字字能量，又又有可能能是开关关量或者者模拟量量，所以以，选择择接口部部件时要要考虑接接口处的的信号的的性质。 电源部件件用来将将外部供供电电源源转换成成供PLLC的各各部分电电子电路路工作所所需的直直流电源源，是PPLC能能正常工工作。由由于PLLC 的的电源部部件有很很好的稳稳压措施施，因此此它对外外部电源源的要求求并不高高，直流流24VV供电的的机型，允允许电压压为166-322V。交交流供电电的机型型，允许许电压为为85-2644V，频频

38、率为447-553HZZ，一般般情况下下，PLLC 还还为用户户提供224V直直流电源源作为输输入电源源或负载载电源。可编程控控制器是是一种数数字式的的电子装装置，它它使用可可编程序序的存储储器来存存储指令令，并实实现逻辑辑运算、顺顺序运算算、记数数和算术术运算等等功能。用用来对各各种机械械或生产产过程进进行控制制。自19669年第第一台可可控编程程控制器器问世以以来，目目前可编编程控制制器已经经成为一一种最重重要、最最普及、应应用场合合最多的的工业控控制器。 PLCC所以被被广泛应应用，是是由它的的突出特特点和优优点的性性能分不不开的，为为了满足足工业生生产对工工业控制制设备安安全可靠靠的要

39、求求，PLLC采用用了微电电子技术术，大量量的开关关动作由由无触电电的的半半导体电电路来完完成，PPLC选选用的电电子器件件一般是是工业机机，有的的甚至是是军用机机，平均均无故障障时间很很长。PLC具具有良好好的环境境适应性性，可用用于十分分恶劣的的工业现现场。再再电源瞬瞬间断电电的情况况下仍可可以正常常工作，具具有很强强的的抗抗空间电电磁干扰扰能力，可可以抗峰峰值高达达10000V、脉脉宽100us的的矩形波波空间电电磁干扰扰，具有有良好的的抗震能能力和抗抗冲击能能力。一一般对环环境温度度要求不不高，在在环境温温度-22065度度、相对对湿度为为35%-855%情况况下仍可可正常工工作。可编

40、程序序控制器器采用SSIEMMENSS的S77-2000系列列CPUU-2224主机机，I/O点数数为400点(114个输输入点和和10个个输出点点)，具具有2个个RS-4855通讯/编程口口，具有有PPII通讯协协议、MMPI通通讯协议议和自由由方式通通讯能力力。自由由通讯口口方式是是S7-2000 PLLC的一一个很有有特色的的功能，它它使S77-2000 PPLC可可以由用用户自己己定义通通讯协议议。利于于自由通通讯口方方式，在在本系统统中PLLC可以以与变频频器和触触摸屏方方便连接接。模拟拟量输入入采用44路122位A/D模拟拟量输入入的EMM2311模块，具具有较高高的精度度。PLL

41、C编程程采用SSTEPP7-MMicrro/WWIN编编程软件件，它提提供一个个完整的的编程环环境，可可进行离离线编程程和在线线连接和和调试，并并能实现现梯形图图与语句句表的互互相转换换.可编程控控制器能能如此迅迅速的发发展的原原因是由由于它具具有通用用计算机机所不具具备的特特点：1可靠性性可编程控控制器采采用了一一系列可可靠性设设计的方方法进行行设计，例例如：冗冗余设计计、掉电电保护设设计、故故障诊断断、和信信息保护护和恢复复等，提提高了MMTBFF，降低低了MTTTR，使使可靠性性得到提提高。可可编程序序控制器器是为工工业生产产过程控控制而专专门设计计的控制制装置，它它具有比比通用的的计算

42、机机控制系系统更简简单的编编程语言言和更可可靠的硬硬件。采采用了简简化的编编程语言言，变成成出错率率大大降降低。在在可编程程控制器器的软件件方面，也也采用了了一系列列提高可可靠性的的措施。例例如，采采用软件件过滤；软件自自诊断；简化编编程语言言；信息息保护和和恢复。报报警和运运行信息息的显示示等。2 易操操作性着体现在在它的操操作方便便、编程程方便、维维护方便便。3灵活性性编程的灵灵活性。编编程语言言有梯形形图、布布尔助记记符、功功能表图图、功能能模块图图、和语语句表。这这种编程程的灵活活性是继继电器顺顺序控制制所不能能比拟的的，正是是由于编编程的柔柔性特点点，再柔柔性制造造单元FFMC、柔柔

43、性制造造系统FFMS、计计算机集集成制造造系统CCIMSS和计算算机集成成流程工工业系统统CIPPS，可可编程控控制系统统成为主主要的控控制设备备。扩展的灵灵活性。它它不仅可可通过增增加输入入输出卡卡件增加加点数，通通过扩展展单元来来扩大容容量和功功能，甚甚至可通通过与集集散控制制系统DDCS或或其他上上位机的的通信来来扩展功功能，并并与外部部设备进进行交换换等。2.5 可编程控控制器的的组成如图所示示，PLLC与通通用计算算机没有有什么区区别，只只是一台台增强了了I/OO功能的的可与控控制对象象方便连连接的计计算机。其其完成控控制的实实质是按按一定算算法进行行IOO变换，并并将这个个变换物物

44、理实现现，应用用于工业业现场。1.输入入寄存器器输入寄存存器可按按位进行行寻址，每每一位对对应一个个开关量量，其值值反映了了开关量量的状态态，其值值的改变变由输入入开关量量驱动，并并保持一一个扫描描周期。CCPU可可以读其其值，但但不可以以写或进进行修改改。图2-11.PLCC的组成成2.输出出寄存器器输出寄存存器的每每一位都都表明了了PLCC在下一一个时间间段的输输出值,而程序序循环执执行开始始时的输输出寄存存器的值值,表明明的是上上一时间间段的真真实输出出值。在在程序执执行过程程中,CCPU可可以读其其值,并并作为条条件参加加控制,还可以以修改其其值,而而中间的的变换仅仅仅影响响寄存器器的

45、值。只只有程序序执行到到一个循循环的尾尾部时的的值才影影响下一一时间段段的输出出，即只只有最后后的修改改才对输输出接点点的真实实值产生生影响。3.存储储器存储器分分为系统统存储器器和用户户存储器器。系统统存储器器存储的的是系统统程序，它它是由厂厂家开发发固化好好了的，用用户不能能更改，PPLC要要在系统统程序的的管理下下运行。用用户存储储器中存存放的是是用户程程序和运运行所需需要的资资源，II/O寄寄存器的的值作为为条件决决定着存存储器中中的程序序如何被被执行，从从而完成成复杂的的控制功功能。4.CPPU单元元CPU单单元控制制着IO寄存存器的读读、写时时序，以以及对存存储器单单元中程程序的解

46、解释执行行工作，是是PLCC的大脑脑。5.其它它接口单单元其它接口口单元用用于提供供PLCC与其它它设备和和模块进进行连接接通信的的物理条条件。2.6 PLC的的工作原原理CPU连连续执行行用户程程序、任任务的循循环序列列称为扫扫描。如如下图所所示，CCPU的的扫描周周期包括括读输入入、执行行程序、处处理通信信请求、执执行CPPU自诊诊断测试试及写输输出等内内容。PLC可可被看成成是在系系统软件件支持下下的一种种扫描设设备。它它一直周周而复始始地循环环扫描并并执行由由系统软软件规定定好的任任务。用用户程序序只是扫扫描周期期的一个个组成部部分，用用户程序序不运行行时，PPLC也也在扫描描，只不不

47、过在一一个周期期中去除除了用户户程序和和读输入入、写输输出这几几部分内内容。典典型的PPLC在在一个周周期中可可完成以以下5个个扫描过过程。1.自诊诊断测试试扫描过过程。为为保证设设备的可可靠性，及及时反应应所出现现的故障障，PLLC都具具有自监监视功能能。自监监视功能能主要由由时间监监视器完完成。WWDT是是一个硬硬件定时时器，每每一个扫扫描周期期开始前前都被复复位。WWDT的的定时可可由用户户修改，一一般在11002000ms之之间。其其它的执执行结果果错误可可由程序序设计者者通过标标志位进进行处理理。 2.与与网络进进行通信信的扫描描过程。一一般小型型系统没没有这一一扫描过过程，配配有网

48、络络的PLLC系统统才有通通信扫描描过程，这这一过程程用于PPLC之之间及PPLC与与上位计计算机或或终端设设备之间间的通信信。 3.用户程程序扫描描过程。机机器处于于正常运运行状态态下，每每一扫描描周期内内部包换换扫描过过程。该该过程在在机器运运行中是是可控的的，即用用户可以以通过软软件进行行设定。用用户程序序的长短短，会影影响过程程所用的的时间.4.读输输入与写写输出扫扫描过程程。机器器在正常常运行状状态下，每每一时间间。个扫扫描周期期内都包包含这个个扫描过过程。该该过程在在机器运运行中是是否被执执行是可可控的。CCPU在在处理用用户程序序时，使使用的输输入值不不是直接接从输入入点读取取的运算算的结果果也不直直接送到到实际输输出点，而而是在内内存中设设置了两两个映像像寄存器器：一个个为输入入映像寄寄存器，另另一个为为输出映映像寄存存器。用用户程序序中所用用的输入入值是输输入映像像寄存器器的值，运运算结果果也放在在输出映映像寄存存器中。在在输入扫扫描过程程中，CCPU把把实际输输入点的的状态锁锁入到输输入映像像寄存器器；在输输