畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于plc的智能交通燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　螄莄莇薁膂莃蕿袆肈莂蟻蠆羄莁莁襖袀羈蒃蚇螆羇薅袃肅肆芅蚅羈肅莇袁袇肄蒀蚄螃肄螞蕆膂肅莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿肄膈蒁薁羀膈薃螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇膄芇襖羃膃荿蚆衿節(jié)蒁袂螅節(jié)薄蚅肅芁芃蕆聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄肆芇蒂蝿羂莆薅薂袈蒞芄螈螄莄莇薁膂莃蕿袆肈莂蟻蠆羄莁莁襖袀羈蒃蚇螆羇薅袃肅肆芅蚅羈肅莇袁袇肄蒀蚄螃肄螞蕆膂肅莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿肄膈蒁薁羀膈薃螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇

2、膄芇襖羃膃荿蚆衿節(jié)蒁袂螅節(jié)薄蚅肅芁芃蕆聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄肆芇蒂蝿羂莆薅薂袈蒞芄螈螄莄莇薁膂莃蕿袆肈莂蟻蠆羄莁莁襖袀羈蒃蚇螆羇薅袃肅肆芅蚅羈肅莇袁袇肄蒀蚄螃肄螞蕆膂肅莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿肄膈蒁薁羀膈薃螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇膄芇襖羃膃荿蚆衿節(jié)蒁袂螅節(jié)薄蚅肅芁芃蕆聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄肆芇蒂蝿羂莆薅薂袈蒞芄螈螄莄莇薁膂莃蕿袆肈莂蟻蠆羄莁莁襖袀羈蒃蚇螆羇薅袃肅肆芅蚅羈肅莇袁袇肄蒀蚄螃肄螞蕆膂肅莂螂肈

3、肂蒄薅羄肁薆螀袀肀芆薃螆腿莈蝿肄膈蒁薁羀膈薃螇羆膇莃薀袂膆蒅裊螈膅薇蚈肇膄芇襖羃膃荿蚆衿節(jié)蒁袂螅節(jié)薄蚅肅芁芃蕆聿芀蒆蚃羅艿薈薆袁羋羋螁螇芇莀薄</p><p>　　基于PLC的智能交通燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要 目前，我國(guó)許多大中城市的交通壓力都非常大。部分交通路口的信號(hào)燈工作時(shí)間不合理，交通違章或肇事記錄不確切。所以，改善與提高現(xiàn)有的交通系統(tǒng)工作效率，加強(qiáng)交通路口的

4、信號(hào)燈控制和安全狀況的監(jiān)控是非常重要的。 本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)利用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的控制與監(jiān)控。通過(guò)交通中心的主機(jī)根據(jù)具體城市各路口的需要控制各個(gè)十字路口的PLC，從而控制十字路口交通燈的變化，以及對(duì)各個(gè)路口的安全狀況進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控機(jī)動(dòng)車(chē)是否違章、是否肇事，并把記錄的結(jié)果存儲(chǔ)、上傳和處理。 本設(shè)計(jì)的上位機(jī)采用PC機(jī)，使用VB高級(jí)語(yǔ)言做監(jiān)控界面。通過(guò)安裝在十字路口的監(jiān)控設(shè)備以及移動(dòng)電子監(jiān)控設(shè)備，對(duì)各個(gè)十字路口的安全狀況進(jìn)行

5、監(jiān)控。下位機(jī)采用德國(guó)西門(mén)子的S7-200系列的CPU226做主機(jī)，配以擴(kuò)展模塊EM222。設(shè)計(jì)中采用S7-200編程軟件STEP 7 - Micro/WIN3.2進(jìn)行編程。采用順序功能圖與梯形圖相結(jié)合的方法設(shè)計(jì)程序。實(shí)現(xiàn)對(duì)城市十字路口的合理控制與監(jiān)控。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；梯形圖；交通燈</p><p><b>　　目錄</b></p&g

6、t;<p>　　緒論........................................................................................................4</p><p>　　第1章 交通燈的發(fā)展現(xiàn)狀..............................................................

7、..5</p><p>　　1.1 交通燈監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義.......................................................5</p><p>　　1.2 PLC控制設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)............................................................6</p><p>　

8、　第2章 交通燈系統(tǒng)總體方案論證....................................................6</p><p>　　2.1單片機(jī)系統(tǒng)控制 ...........................................................................6</p><p>　　2.2可編程序控制器控制

9、....................................................................9</p><p>　　2.3 繼電器接觸控制 ..........................................................................13</p><p>　　第3 章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)..

10、.........................................................................13</p><p>　　3.1項(xiàng)目描述........................................................................................14</p><p>　　3.

11、2輸入和輸出點(diǎn)的分配表................................................................14</p><p>　　3.3 PLC接線圖及梯形圖…………....................................................15</p><p>　　3.4交通信號(hào)燈程序介紹.............

12、.......................................................16</p><p>　　第4章 設(shè)計(jì)總結(jié) .................................................................................18</p><p><b>　　引言</b>

13、;</p><p>　　可變程序控制器（PLC）是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的。自60年代問(wèn)世以來(lái)，PLC得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，尤其在數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)通信及與DCS等集散系統(tǒng)融合方面有了很大的進(jìn)展，可變程序控制器已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化強(qiáng)有力的工具，得到了廣泛的普及和推廣應(yīng)用。</p><p>　　交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯

14、效果。為了實(shí)現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進(jìn)性、科學(xué)化。用可編程控制器實(shí)現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)方法，實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問(wèn)題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實(shí)際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的城市交通燈控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)方案?？删幊绦蚩刂破髟诠I(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器

15、的功能日益完善，加上小型化、價(jià)格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。</p><p>　　第一章 交通燈的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市的交通擁擠問(wèn)題日趨嚴(yán)重，因此提高城市路網(wǎng)的通行能力、實(shí)現(xiàn)道路交通的科學(xué)化管理迫在眉睫。傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過(guò)車(chē)輛流量的調(diào)查，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法將兩個(gè)方向紅綠燈的延時(shí)預(yù)先設(shè)置好。然而，實(shí)際上車(chē)輛流

16、量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行、較適用的方案，仍然會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒(méi)有什么車(chē)輛，而紅燈方向卻排著長(zhǎng)隊(duì)等候通過(guò)。這種流量變化的偶然性是無(wú)法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計(jì)的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為現(xiàn)實(shí)的需要是能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。目前，有多種對(duì)十字路口交通燈的改良設(shè)計(jì)，有一種用PLC對(duì)道路十字路口交通燈作自適應(yīng)模糊控制的方法，較好地解決了車(chē)輛

17、流量不均衡、不穩(wěn)定的問(wèn)題。因此，十字路口交通燈控制的設(shè)計(jì)還存在非常廣闊的前景。</p><p>　　1.1交通燈監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義</p><p>　　交通信號(hào)燈智能控制系統(tǒng)為改善城市交通擁堵，提高道路的交通運(yùn)輸能力發(fā)揮了積極作用。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了十字路口信號(hào)燈自動(dòng)化、智能化、人性化實(shí)時(shí)控制。通過(guò)系統(tǒng)功能擴(kuò)展，系統(tǒng)亦可應(yīng)用于其他控制領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。</p><p&g

18、t;　　當(dāng)前，在世界范圍內(nèi)，一個(gè)以微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為先導(dǎo)的，以信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)為中心的信息革命方興未艾。而計(jì)算機(jī)技術(shù)怎樣與實(shí)際應(yīng)用更有效的結(jié)合并有效的發(fā)揮其作用是科學(xué)界最熱門(mén)的話題，也是當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域。本文主要從單片機(jī)的應(yīng)用上來(lái)實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈智能化的管理，用以控制過(guò)往車(chē)輛的正常運(yùn)作 </p><p>　　PLC控制設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)：</p><p>　　(1

19、)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū),進(jìn)行工藝分析,并確定控制方案,它是設(shè)計(jì)的依據(jù).(2)選擇輸入設(shè)備(如按鈕,開(kāi)關(guān),傳感器等)和輸出設(shè)備(如繼電器,接觸器,指示燈等執(zhí)行機(jī)構(gòu)).(3)選定PLC的型號(hào)(包括機(jī)型,容量,I/O模塊和電源等).(4)分配PLC的I/O點(diǎn),繪制PLC的I/O硬件接線圖.(5)編寫(xiě)程序并調(diào)試.(6)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的操作臺(tái),電氣控制柜等以及安裝接線圖.(7)編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū).</p><p&g

20、t;　　1.2交通信號(hào)機(jī)的功能及特點(diǎn)：</p><p>　　(1) 具有多種信號(hào)控制模式:主控模式、無(wú)電纜控制模式、單點(diǎn)控制模式、多時(shí)段控制模式、手動(dòng) 控制模式和黃閃控制模式等。</p><p>　　(2) 功能參數(shù)設(shè)定:可進(jìn)行日期、時(shí)間設(shè)定、多時(shí)段日時(shí)設(shè)定、感應(yīng)參數(shù)設(shè)定、特殊日設(shè)定、周期時(shí)間、綠信比和相位差設(shè)定。</p><p>　　(3) 自檢測(cè)功能:可進(jìn)行系

21、統(tǒng)自檢、綠沖突檢測(cè)、燈故障檢測(cè)、繼電器故障檢測(cè)。如果發(fā)生故障,將顯示在信號(hào)機(jī)控制面板上以提醒用戶。</p><p>　　(4) 強(qiáng)大的輸入/ 輸出功能:具有多輸出通道和多輸入通道,可實(shí)現(xiàn)對(duì)十字、三叉和多叉路口的燈控輸出和檢測(cè)功能。</p><p>　　(5) 友好的人機(jī)界面:具有畫(huà)面信息大等特點(diǎn),用戶可通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)和鍵盤(pán)對(duì)信號(hào)機(jī)進(jìn)行設(shè)定和控制。</p><p>　　

22、第二章 交通燈系統(tǒng)總體方案論證</p><p>　　2.1單片機(jī)系統(tǒng)控制</p><p>　　單片機(jī)最突出的特點(diǎn)是面向控制，能有針對(duì)性地解決各類(lèi)工業(yè)控制問(wèn)題，特別適用于較高速和較復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制應(yīng)用。單片機(jī)控制技術(shù)是關(guān)于單片機(jī)與控制系統(tǒng)方面的綜合技術(shù)，是單片機(jī)、控制、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信等多學(xué)科內(nèi)容的集成。 單片機(jī)控制系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)和工業(yè)對(duì)象組成，單片機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。

23、硬件是指單片機(jī)本身以及外圍設(shè)備實(shí)體，包括單片機(jī)、過(guò)程I/O通道及接口，人機(jī)聯(lián)系設(shè)備及借口、外部存儲(chǔ)器等。工業(yè)對(duì)象包括被控對(duì)象、測(cè)量變送、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電氣開(kāi)關(guān)等裝置。軟件是指管理單片機(jī)的程序以及過(guò)程控制的應(yīng)用程序。</p><p>　　單片機(jī)是單片機(jī)控制系統(tǒng)的核心，完成巡回檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、控制邏輯判斷等工作。過(guò)程I/O輸出通道及接口分為模擬量和數(shù)字量?jī)煞N。數(shù)字量包括開(kāi)關(guān)量、脈沖量和數(shù)據(jù)數(shù)碼，它們負(fù)責(zé)單片機(jī)與工業(yè)對(duì)象的

24、信息傳遞和變換。過(guò)程輸入通道及接口將工業(yè)對(duì)象的參數(shù)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可接受的數(shù)字量。過(guò)程輸出設(shè)備及借口包括顯示操作臺(tái)、屏幕顯示器或數(shù)字顯示器、鍵盤(pán)、打印機(jī)、記錄儀等，他們是操作人員和單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系的工具。</p><p>　　單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：</p><p>　　CPU采用8031芯片</p><p>　　8031芯片內(nèi)部具有128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，地址為佳

25、00H—7FH，用作工作寄存器。堆棧，軟件標(biāo)志和數(shù)據(jù)緩沖器，CPU對(duì)內(nèi)部RAM有較為有效的操作指令。另加有128字節(jié)的特殊功能寄存器，地址為80H---7FH。是用于對(duì)片內(nèi)各功能模塊進(jìn)行管理，控制，監(jiān)視等。8031芯片內(nèi)部雖然沒(méi)有程序存儲(chǔ)器，只有128字節(jié)ROM，在組成該系統(tǒng)時(shí)RAM不夠用?，F(xiàn)外接一片6264芯片來(lái)擴(kuò)展8031的RAM存儲(chǔ)器。8031是一個(gè)無(wú)ROM的CPU。單片的8031不能滿足設(shè)計(jì)要求，不能夠成完整的計(jì)算機(jī)。外接兩片2

26、764，一片作為系統(tǒng)存儲(chǔ)器，一片作為加工程序存儲(chǔ)器。8031的輸入、輸出（I/O）口線不多，不能滿足設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)外接兩片8155芯片以擴(kuò)展I/O口。</p><p>　　8031芯片的P0和P2接口用來(lái)傳送外部存儲(chǔ)器的地址和數(shù)據(jù)。P0口傳送高8位地址，P2口傳送低8位地址和數(shù)據(jù)，故要采用74LS373地址鎖存器，鎖存底8位。ALE作為選通信號(hào)，當(dāng)ALE為高電平，鎖存器的輸入和輸出`透明，既輸入的低8位存儲(chǔ)器地址在

27、輸出端出現(xiàn)。此時(shí)不需鎖存。當(dāng)ALE從高電平變?yōu)榈碗娖?，出現(xiàn)下降沿時(shí)，低8位地址存入地址鎖存器重中，74LS373的輸出不再隨輸入變化，即地質(zhì)被鎖存。這樣P0口就可以傳送讀寫(xiě)的樹(shù)據(jù)。</p><p>　　8031芯片的P2口和74LS373送出的P2口共同組成它的地址，2764和6264芯片都是8kb，需要13根地址線。A0—A7低8接74LS373芯片的輸出，A8—A12接8031芯片的P2.0—P2.4,系統(tǒng)采

28、用全地譯碼，兩片2764芯片片選信號(hào)CE分別接74LS138譯碼器的Y0和Y1，系統(tǒng)復(fù)位以后從0000H開(kāi)始執(zhí)行。6264芯片的片選信號(hào)CE接74LS132的Y2。單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)允許程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址（即地址重疊）。在本次設(shè)計(jì)并沒(méi)有地址重疊。8031芯片的控制信號(hào)PSEN接2764的OE引腳，作為外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。讀寫(xiě)控制信號(hào)WR和RD分部接6264芯片的WE和OE。以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)。由于8031芯片內(nèi)部

29、無(wú)ROM，故要選外部程序存儲(chǔ)器，且其EA必須接地。</p><p>　　XTAL1為芯片內(nèi)部振蕩電路的輸入端，XTAL0為芯片內(nèi)部振蕩電路的輸出端，系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘電路。在XTAL1、XTAL2引腳上接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路產(chǎn)生自激振蕩，定時(shí)電路一般用石英晶體和電容組成的并聯(lián)電路。晶振可以在1.2—12MHZ之間任選。現(xiàn)選晶振的頻率為6MHZ。電容在5—30PF之間?，F(xiàn)取30PF電容。電容對(duì)振蕩頻率有微小的影響。

30、</p><p>　　RESET為復(fù)位控制。當(dāng)RESET出現(xiàn)高電平時(shí)，8031被初始化復(fù)位。只要輸入端保持高電平則將循環(huán)復(fù)位。在復(fù)位有效期間ALE、PSEN口輸出高電平。當(dāng)RESET輸入端返回底電平后，CPU從而地址執(zhí)行程序。設(shè)計(jì)中采用上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位兩種電路。8155采用開(kāi)關(guān)復(fù)位方式。由于采用外部程序存儲(chǔ)器，所以EA/LPP接地。</p><p><b>　　I/O接口電路&

31、lt;/b></p><p>　　由于分別只有P1口和P2口部分能提供用戶作為I/O口使用。不能滿足輸入輸出的需要，因而系統(tǒng)必須擴(kuò)展輸入輸出接口電路。本系統(tǒng)擴(kuò)展了兩片8155接口芯片，8155的片選信號(hào)CE接口分別接74LS138的Y3和Y4端。74LS138譯碼器有三個(gè)輸入口A、B、C，分別接到8031的P2.5、P2.6、P2.7端，輸出Y0—Y7 八個(gè)信號(hào)，底電平有效。Y0—Y7對(duì)應(yīng)輸入A、B、C的0

32、00至111八種組合。74LS138還有三個(gè)有效端，其中2個(gè)（G2A、G2B）為低電平有效，G1為高電平有效。只有當(dāng)端口處于有效電平時(shí)，輸出才能產(chǎn)生，否則輸出處于底電平有效。</p><p>　　I/O接口芯片與外設(shè)的聯(lián)接是這樣安排的：</p><p>　　▲8155（1）芯片PC0—PC3作為刀架電機(jī)的控制信號(hào)，有1#--4#刀位。PA0—PA5為面板上的選擇開(kāi)關(guān)，設(shè)有編輯、空運(yùn)行、自動(dòng)

33、、手動(dòng)、手動(dòng)1、手動(dòng)2和回零。PB0—PB4為面板上的選擇開(kāi)關(guān)，設(shè)有起動(dòng)、暫停、單段、連續(xù)和急停。PB5是換刀回答輸入端，當(dāng)需要自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架換刀時(shí)，由8155（1）的PC0—PC3發(fā)出刀位信號(hào)，控制刀架電機(jī)回轉(zhuǎn)，到達(dá)指定的刀位，刀架夾緊之后，發(fā)出回答信號(hào)，經(jīng)8155(1)的PB5輸入計(jì)算機(jī)，控制刀架開(kāi)始進(jìn)給。當(dāng)加工螺紋時(shí)，由與立軸相連的光電脈沖發(fā)生器發(fā)出螺紋信號(hào)和零位螺紋信號(hào)，分別送入8031的T0和8155(1)PB6 ，通過(guò)設(shè)置不同

34、的時(shí)間常數(shù)來(lái)加工不同的螺紋。零位螺紋信號(hào)是防止螺紋亂扣。PC4是連接報(bào)警顯示電路。它是配合越界行程開(kāi)關(guān)使用，正常工作時(shí)綠燈亮，當(dāng)越界報(bào)警時(shí)紅燈亮。</p><p>　　▲8155（2）芯片PA0—PA5作為Z向、X向步進(jìn)電機(jī)的光電隔離電路，PB4—PB7接Z、X向的行程開(kāi)關(guān)，防止工作拖板越界。PB0—PB3和PC0—PC5以及8031的P1.0—P1.7是作為鍵盤(pán)、顯示電路的I/O接口。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，同時(shí)需

35、要使用鍵盤(pán)，顯示時(shí)，常常把鍵盤(pán)和顯示電路做在一起，以節(jié)省I/O口。如硬件電路配置圖。是由此及4×6鍵盤(pán)和六位顯示器組成。鍵盤(pán)的引出線及LED顯示器的字位控制共用8155的C口（PC0—PC5），它是輸出口。鍵盤(pán)的行線由8155的B口（PB0—PB3）擔(dān)任，是輸入口。顯示器的段選（字型數(shù)據(jù)控制）由8031的P1口（P1.0—P1.7）擔(dān)任，它是輸出口。圖中74LS06是反相驅(qū)動(dòng)器。LED是采用共陰極顯示。</p>

36、<p>　　8155的IO/M與8031的P2.0相連，IO/M是8155內(nèi)部RAM和I/O口的選擇線。IO/M=0時(shí)選擇內(nèi)部RAM，既當(dāng)P2.0為低電平使用內(nèi)部RAM。當(dāng)P2.0為高電平則IO/M用作I/O接口。由于8155芯片內(nèi)部有地址鎖存器，所以8031的ALE端可以和8155的ALE直接相連。利用8031的ALE信號(hào)的下降沿鎖存8031的P0口送出的低8位地址信息。8155的AD0—AD7與8031的P0.0—P0.7

37、對(duì)應(yīng)相連，相對(duì)的讀/寫(xiě)信號(hào)RD、WR也直接相連。</p><p>　　2.2可編程序控制器控制</p><p>　　PLC可編程控制器是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的新型工業(yè)控制裝置。它以體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、以及應(yīng)用安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，很快在我國(guó)的工業(yè)控制中占據(jù)了主導(dǎo)地位，并且還在不斷地發(fā)展。根據(jù)這一發(fā)展形勢(shì)，全國(guó)各地高校、各類(lèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)校都將PLC教學(xué)納入教學(xué)任務(wù)，作為電子、電氣、以及工業(yè)

38、自動(dòng)化類(lèi)專業(yè)的一門(mén)必修課?；赑LC的以下優(yōu)勢(shì)，在十字路口交通系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用：1、PLC具有很高的可靠性，通常的平均無(wú)故障時(shí)間都在30萬(wàn)小時(shí)以上；2、編程能力強(qiáng)，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；3、抗干擾能力強(qiáng)，目前空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC；4、近年來(lái)PLC的性能價(jià)格比有較大幅度的提高，使得實(shí)際應(yīng)用成為可能。</p>

39、<p>　　可編程控制器最早是用來(lái)代替硬接線的繼電器板的，由于這些繼電器板體積龐大而且接線復(fù)雜，每次控制方案改變都要重新接線，早期的PLC用邏輯關(guān)系來(lái)代替這些接線。后來(lái)，PLC的功能被大大擴(kuò)充了。過(guò)去，PLC適用于離散過(guò)程控制，如開(kāi)關(guān)、順序動(dòng)作執(zhí)行等場(chǎng)所，但隨著PLC的功能越來(lái)越強(qiáng)大，現(xiàn)在的PLC也開(kāi)始進(jìn)入過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域，已經(jīng)具有復(fù)雜數(shù)據(jù)運(yùn)算、PID控制以及與企業(yè)商業(yè)系統(tǒng)的通訊功能。</p><p>

40、;　　PLC的基本硬件配置通常由CPU模塊、電源模塊、I/O模塊和通訊模塊組成，這些模塊通常有一個(gè)外殼，并且都插在一塊底板上，也有采用模塊之間的接口，而不用底板，模塊的安裝都在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DIN導(dǎo)軌上。對(duì)于規(guī)模較小的微型和小型PLC來(lái)說(shuō)，以上模塊沒(méi)有單獨(dú)的外殼，電源、CPU和I/O板以線路板的形式被裝在同一個(gè)外殼之內(nèi)。</p><p>　　PLC的最基本和常用的編程方式是梯形圖方式。梯形圖是一種程序，對(duì)設(shè)備的動(dòng)作指

41、令邏輯以一種類(lèi)似在一個(gè)梯形（相當(dāng)于線圈的母線）上的線圈來(lái)表示。在一個(gè)梯子上的線圈數(shù)通常是有限的，而每個(gè)線圈的動(dòng)作的數(shù)量也是有限的。在圖2.1中，示出了一個(gè)梯形圖，有N個(gè)線圈，每個(gè)線圈有三個(gè)功能動(dòng)作。PLC在由最上面的線圈1開(kāi)始解釋和執(zhí)行該梯形圖，先執(zhí)行功能1，然后移到線圈2，執(zhí)行線圈2的功能1，然后移到線圈3、4、，。。。。。。直到線圈N，執(zhí)行完線圈N的功能1后，返回到線圈1，執(zhí)行功能2，這樣，當(dāng)N個(gè)線圈上的三個(gè)動(dòng)作執(zhí)行完畢后，這個(gè)梯形

42、圖的任務(wù)就算完成了。新的PLC還有結(jié)構(gòu)功能圖（SFC）和流程圖組態(tài)功能（FLOW-CHART BLOCK），但通常使用較少。PLC通常都具備安全關(guān)機(jī)功能，指在掉電或故障時(shí)，整個(gè)PLC的關(guān)機(jī)是按照一定的安全順序進(jìn)行停機(jī)的，保證PLC不會(huì)發(fā)生損壞。</p><p>　　plc 可編程序控制器(PLC)的特點(diǎn)：</p><p>　　可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠

43、性要求：</p><p><b>　　平均故障間隔時(shí)間長(zhǎng)</b></p><p>　　故障修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間）短任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種：</p><p>　　偶發(fā)性故障。由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過(guò)電壓、欠電壓、振動(dòng)等引起的故障。這類(lèi)故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。但對(duì)

44、PLC而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲(chǔ)的信息可能被破壞。</p><p>　　永久性故障。由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。</p><p>　　如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使PLC在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍，使PLC在惡劣條件消失后自動(dòng)恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時(shí)間；如果能在PLC上增加一些診斷措施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段，在永久性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出

45、故障發(fā)生點(diǎn)，并將故障限制在局部，就能降低PLC的平均修復(fù)時(shí)間。為此，各PLC的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使PLC具有了很強(qiáng)的抗干擾能力。</p><p><b>　　硬件措施：</b></p><p>　　主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，大量開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)

46、器完成，I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)和信號(hào)調(diào)理電路。</p><p>　　屏蔽——對(duì)電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾</p><p>　　濾波——對(duì)供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或π型濾波網(wǎng)絡(luò)，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。</p><p>　　電源調(diào)整與保護(hù)——對(duì)微處理器這

47、個(gè)核心部件所需的+5V電源，采用多級(jí)濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過(guò)電 壓、欠電壓的影響。</p><p>　　隔離——在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O接口與CPU之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動(dòng)作；各I/O口之間亦彼此隔離。</p><p>　　采用模塊式結(jié)構(gòu)——這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時(shí)修復(fù)。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能

48、迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作；同時(shí)也有助于加快查找故障原因。</p><p><b>　　軟件措施：</b></p><p>　　有極強(qiáng)的自檢及保護(hù)功能</p><p>　　故障檢測(cè)——軟件定期地檢測(cè)外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過(guò)低及強(qiáng)干擾信號(hào)等。以便及時(shí)進(jìn)行處理</p><p>　　信息保護(hù)與恢復(fù)——當(dāng)偶發(fā)性故

49、障條件出現(xiàn)時(shí)，不破壞PLC內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來(lái)的程序工作。所以PLC在檢測(cè)到故障條件時(shí)，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲(chǔ)器，軟件配合對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行封閉，禁止對(duì)存儲(chǔ)器的任何操作，以防存儲(chǔ)信息被沖掉。</p><p>　　設(shè)置警戒時(shí)鐘WDT——如果程序每循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了WDT規(guī)定的時(shí)間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。</p><p>　　加強(qiáng)對(duì)程序的檢查和校驗(yàn)——一旦程序

50、有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行。</p><p>　　對(duì)程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備——停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會(huì)丟失。</p><p>　　PLC的出廠試驗(yàn)項(xiàng)目中，有一項(xiàng)就是抗干擾試驗(yàn)。它要求能承受幅值為1000V，上升時(shí)間1nS，脈沖寬度為1μS的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)～上千萬(wàn)小時(shí)；制成系統(tǒng)亦可達(dá)4～5萬(wàn)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間。</p><

51、;p>　　2 .通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便</p><p>　　PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動(dòng)化中也被大量采用。</p><p>　　3.功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣&

52、lt;/p><p>　　現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。 4.編程簡(jiǎn)單，容易掌握目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形

53、圖語(yǔ)言的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過(guò)閱讀PLC的用戶手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言。 PLC在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語(yǔ)言然后執(zhí)行（PLC內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時(shí)間要長(zhǎng)一些，但對(duì)于大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。</p>

54、;<p>　　5.減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量 由于PLC采用了軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)，PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。 6.體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，

55、堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。以三菱公司的F1-40M型PLC為例：其外型尺寸僅為305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、適應(yīng)環(huán)境溫、濕度變化的能力?，F(xiàn)在三菱公司又有FX系列PLC，與其超小型品種F1系列相比：面積為47%,體積為36%，在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活，輸入輸出可達(dá)24～128點(diǎn)。2

56、.3繼電器接觸控制</p><p>　　工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，無(wú)論是過(guò)程控制系統(tǒng)還是傳動(dòng)控制系統(tǒng)，都采用了大量的自動(dòng)控制電器的繼電—接觸器控制系統(tǒng)，可以方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。但由于該控制形式是固定接線，通用性和靈活性差，又由于采用有觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)工作，工作頻率低，觸點(diǎn)易損壞，可靠性差?？删幊炭刂破鱌LC是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，不僅具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，還具有順序控制、算術(shù)運(yùn)算和通信等更為

57、強(qiáng)大的功能，指令系統(tǒng)豐富，程序結(jié)構(gòu)靈活，用它可代替大量的繼電器，且功耗低、體積小，在電氣自動(dòng)控制上獲得了廣泛應(yīng)用。下面以電動(dòng)機(jī)Y—△降壓?jiǎn)?dòng)控制為例，介紹如何采用PLC進(jìn)行繼電—接觸器控制系統(tǒng)的改造。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1項(xiàng)目描述</b></p><p>　　交通信號(hào)燈采用PLC控制，

58、信號(hào)燈分東西、南北兩組，分別有紅黃綠三種顏色，假設(shè)東西方向交通比南北方向繁忙一倍，因此東西方向的綠燈同行多一倍。按下啟動(dòng)按鈕開(kāi)始工作，按下停止按鈕停止工作，“白天·黑夜”選擇開(kāi)關(guān)閉合時(shí)為何也工作狀態(tài)，這是只有黃燈閃爍，段開(kāi)始按時(shí)序控制圖工作。</p><p>　　3.2輸入和輸出點(diǎn)的分配表</p><p>　　控制要求：開(kāi)關(guān)合上后，東西綠燈亮四秒后閃二秒滅，黃燈亮二秒滅，紅燈亮八

59、秒滅如此循環(huán)；對(duì)應(yīng)東西綠燈亮?xí)r南北紅燈亮八秒，然后熄滅，綠燈亮四秒后閃二秒熄滅黃燈亮二秒滅，如此循環(huán)。</p><p>　　交通信號(hào)燈控制I/O點(diǎn)分配見(jiàn)表</p><p><b>　　硬件接線：</b></p><p>　　電源線：共六根，包括輸入點(diǎn)的兩根線、輸出點(diǎn)的兩根電源線、模擬試驗(yàn)嚴(yán)辦的兩根電源線。</p><p>

60、;　　輸入點(diǎn)與輸入設(shè)備的連線：只一跟，為自控開(kāi)關(guān)與XO之間的連線。</p><p>　　輸出點(diǎn)與輸出設(shè)備的連線：更六根，分別為南北紅燈、南北黃燈、南北綠燈、東西紅燈、東西黃燈、東西綠燈與Y0~Y5之間的連線。</p><p>　　3.3 PLC接線圖及梯形圖</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　

61、3.4交通信號(hào)燈控制梯形圖</p><p>　　3.4交通信號(hào)燈程序介紹</p><p>　　控制要求:自動(dòng)開(kāi)關(guān)合上后.東西方向綠燈亮2秒.閃3秒［三次］后滅.黃燈亮2秒后滅,紅燈亮30秒.綠燈亮....如此循環(huán).對(duì)應(yīng)東西方向綠燈.黃燈亮?xí)r.南北方向紅燈亮30秒.接著綠燈亮2秒.閃3秒［三次］后滅.黃燈亮2秒后滅,紅燈又亮...如此循環(huán). 用兩種方法設(shè)計(jì)程序。</p><

62、;p>　　自動(dòng)開(kāi)關(guān)合上后.東西方向綠燈亮25秒.閃3秒［三次］后滅.黃燈亮2秒后滅,紅燈亮30秒.綠燈亮....如此循環(huán).對(duì)應(yīng)東西方向綠燈.黃燈亮?xí)r.南北方向紅燈亮30秒.接著綠燈亮25秒.閃3秒［三次］后滅.黃燈亮2秒后滅,紅燈又亮...如此循環(huán).用兩種方法設(shè)計(jì)程</p><p><b>　　第四章 結(jié)論</b></p><p>　　將PLC用于對(duì)交通信號(hào)燈的

63、控制，主要是考慮其具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，可對(duì)目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號(hào)燈進(jìn)行精確控制，特別對(duì)多岔路口的控制可方便的實(shí)現(xiàn)。目前大多品牌的PLC內(nèi)部均配有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，通過(guò)編程控制可對(duì)信號(hào)燈實(shí)施全天候無(wú)人化管理。由于PLC本身具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號(hào)燈組成一局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車(chē)輛通行等候時(shí)間，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。</p><p>　　據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)城市

64、里的十字路口交通系統(tǒng)大都采用定時(shí)來(lái)控制(不排除繁忙路段或高峰時(shí)段用交警來(lái)取代交通燈的情況)，這樣必然產(chǎn)生如下弊端:當(dāng)某條路段的車(chē)流量很大時(shí)卻要等待紅燈，而此時(shí)另一條是空道或車(chē)流量相對(duì)少得多的道卻長(zhǎng)時(shí)間亮的是綠燈，這種多等少的尷尬現(xiàn)象是未對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控所造成的，不僅讓司機(jī)乘客怨聲載道，而且對(duì)人力和物力資源也是一種浪費(fèi)</p><p>　　智能控制交通系統(tǒng)是目前研究的方向，也已經(jīng)取得不少成果，在少數(shù)幾個(gè)先進(jìn)國(guó)

65、家已采用智能方式來(lái)控制交通信號(hào)，其中主要運(yùn)用GPS全球定位系統(tǒng)等。出于便捷和效果的綜合考慮，我們可用如下方案來(lái)控制交通路況:制作傳感器探測(cè)車(chē)輛數(shù)量來(lái)控制交通燈的時(shí)長(zhǎng)。具體如下:在入路口的各個(gè)方向附近的地下按要求埋設(shè)感應(yīng)線圈，當(dāng)汽車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，環(huán)狀絕緣電線的電感開(kāi)始減少，即可檢測(cè)出汽車(chē)的通過(guò)，并將這一信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)作為可編程控制器的控制輸入，并用PLC計(jì)數(shù)，按一定控制規(guī)律自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)長(zhǎng)。 比較傳統(tǒng)的定時(shí)

66、交通燈控制與智能交通燈控制，可知后者的最大優(yōu)點(diǎn)在于減緩滯流現(xiàn)象，也不會(huì)出現(xiàn)空道占時(shí)的情形，提高了公路交通通行率，較全球定位系統(tǒng)而言成本更低。</p><p>　　PLC 的智能控制原則是控制系統(tǒng)的核心，是系統(tǒng)如何依據(jù)車(chē)輛脈沖的計(jì)數(shù)結(jié)果自動(dòng)輸出以調(diào)節(jié)紅綠燈的時(shí)間長(zhǎng)度的控制邏輯. 由于十字路口的交通燈，南北方向的車(chē)輛都是同時(shí)停止，同時(shí)流通的，東西方向也是這樣，所以只要取南、北方向車(chē)輛的最大值和東、西方向的最大值進(jìn)行比

67、較，而不是對(duì)南、北方向車(chē)輛總和與東、西方向的車(chē)輛總和進(jìn)行比較. 另外，由于十字路口的交通燈控制是實(shí)時(shí)的，考慮到小型PLC的長(zhǎng)處是控制而非復(fù)雜的邏輯運(yùn)算，為了簡(jiǎn)化邏輯運(yùn)算，提高PLC 的控制輸出速度，本系統(tǒng)采用“規(guī)模分檔”的綠燈時(shí)長(zhǎng)智能控制原則，即：把東西方向或南北方向的車(chē)輛按數(shù)量規(guī)模進(jìn)行分檔，相應(yīng)給定的東西方向與南北方向的綠燈時(shí)長(zhǎng)也按一定的規(guī)律分檔. 這樣就可以實(shí)現(xiàn)按車(chē)流量規(guī)模給定綠燈時(shí)長(zhǎng)，達(dá)到最大限度的有車(chē)放行，減少十字路口的車(chē)輛滯流