1、Abstractt目 錄1 摘 要1第 1 章緒論11.1引言1課題研究背景11.2現在城市路口交通燈控制技術現狀21.3本課題主要研究內容21.4可編程控制器的發展31.5主要用途51.6可編程控制器的組成51.7PLC的工作原理6第 2 章交通燈控制電路的設計102.1PLC正常時序102.2I/O地址分配和硬件插圖102.3主程序流程圖112.4正常時序情況112.5車流滯留情況紅綠燈時間長度控制13【參考文獻】16目 錄1 摘 要【可編程序控制器在工業自動化中的地位極為重要，廣泛的應用于各個行業。隨著科技的發展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價格低、可靠性高，在現代工業中的應

2、用更加突出。城市交通燈控制采用的可編程制器具有可靠性高、維護方便，用法簡單、通用性強等特點，本文用三菱FX2N的可編程控制器控制十字路口信號燈來說明可編程控制器硬件、軟件的設計。解決好公路交通燈控制問題將是保障交通有序、安全、快捷運行的重要環節。但現在有的交通信號燈控制系統都是單一的固定時序控制，不能夠根據實際交通狀況進行調節控制。三菱系列的可編程序控制器和傳感技術來實現對交通燈的智能信號控制。可用如下方案來控制交通路況:制作傳感器探測車輛數量來控制交通燈的時長。具體如下:在入路口的各個方向附近的地下按要求埋設感應線圈，當汽車經過時就會產生渦流損耗，環狀絕緣電線的電感開始減少，即可檢測出汽車的

3、通過，并將這一信號轉換為標準脈沖信號作為可編程控制器的控制輸入，并用PLC計數，按一定控制規律自動調節紅綠燈的時長。】【關鍵詞】： PLC（可編程序控制器） 三菱FX2N 傳感器探測交通燈。 - 16 -亳州職業技術學院第 1 章 緒論1.1 引言十字路口的紅綠燈指揮著行人和車輛的安全運行,實現紅綠燈的自動指揮能使交通管理工作得到改善,也是城市交通管理工作自動化的重要標志之一。可編程序控制器(PLC) 是一種新型的通用的自動控制裝置,它將傳統的繼電器控制技術、計算機技術和通訊技術融為一體,是專能加強、編程簡單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優點。因此,本文介紹了三菱公司的PLC 產

4、品來實現交通燈的自動控制。課題研究背景可變成序控制器（PLC）是以計算機技術為核心的通用自動控制裝置，在日常生活中得到了廣泛的應用。PLC是一種數字式運算操作的電子系統，專為工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術等操作指令，并通過數字式、模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC具有可靠性高，抗干擾能力強等優點，PLC的平均無故障運行時間（又稱平均故障間隔時間MTBF）已經高達幾十萬小時。其次，PLC具有通用性強，使用方便的特點。由于PLC產品的系列化和模塊化，PLC配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，可以組成能滿

5、足各種控制要求的控制系統，用戶不必自己再設計和制作硬件裝置。用戶在硬件方面的設計工作只是確定PLC的硬件配置和I/O的外部接線。一個控制對象的硬件配置確定以后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應工藝條件的變化。PLC還具有功能強，適應面廣的特點，現代PLC不僅具有邏輯運算、計時、計數、順控等功能，數值運算和數據處理等功能。因此，它既可對開關量進行控制，也可以對模擬量進行控制，既可控制一臺生產機械、一條生產線，也可控制一個生產過程。PLC還具有通信聯網的功能，可與上位計算機構成分布式控制系統。用戶只需根據控制的規模和要求，適當選擇PLC的型號和硬件配置，就可以組成所需的控制系統。隨著交通的不斷

6、發展和汽車化進程的加快，交通擁擠加劇，交通事故頻發，交通環境惡化，已經成為引人注目的城市問題之一。交通問題不僅的發展中國家，就在發達國家也是一個令人困擾的嚴重問題。眾所周知，緩解交通擁擠的最直接和最有效辦法是提高路網的通信能力。但無論哪個國家的大城市，不可能無限制地修建道路，不論是資金因素還是土地因素，都限制了道路的無節制增長。因此，不可能通過無限制地修建道路難滿足日益增長的交通需求。與此同時，通過限制車輛增加削減交通需求也因受到客觀因素的制約而無法取得滿意的結果。事實上，由于交通系統是一個相當復雜的大系統，無論單獨從車輛方面考慮還是從道路方面考慮，都很難從根本上解決問題。早在19世紀，人們就

7、開始研究交通信號，用信號指揮車通行，控制車輛進出交叉口的次序。據文獻記述，早在1868年，英國倫敦的威斯特明斯特(Westminster)街就安裝了紅、綠色兩色的交通信號燈。到1917年，美國的鹽湖城開始使用由人工控制的紅、黃、綠3色的信號燈。1925年，這種由人工控制的3色信號燈也首次出現在英國倫敦的皮克的時路口。次年，英國人研制出了自己的自動控制信號機。道路通交通系統是一個地區、一個城市的主要組成部份，這個系統的運行狀況如何，直接反映了一個地區、一個城市的現代化管理水平。在這一系統中，道路不僅僅是易變化的部分，而其它組成部分則存在著較大的可變性和隨機性。只有對這一系統的組成及其運行機理進行

8、科學客觀的分析研究，對能制定出科學有效的管理和控制對策，從而保障系統的有效運行。1.2 現在城市路口交通燈控制技術現狀隨著城市機動車量的不斷增加，許多大城市出現了交通超負荷運行的情況，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高澎路的系統研究和控制，高速道路沒有充分發揮出預期的作用。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藕合處交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道車流量繁忙的交通擁堵狀況，越

9、來越成為交通運輸管理和城市規劃部門待解決的主要問題。1.3 本課題主要研究內容按照城市交通控制的需要，本文討論了用PLC實現正常時序、急車強通2種控制方式，通過傳感器與PLC完成對交通異常狀況（滯留或堵車）的判別及處理。 正常時序控制對路面進行控制.南北方向紅燈時,東西方向綠燈.綠燈閃3秒緊接著黃燈閃2秒,變紅燈.南北方向紅燈直接變綠燈.東西方向紅燈時同理. 急車強通時,發送信號給交通燈讓其對來急車方向的交通燈進行綠燈暢通. 急車強通信號受急車強通開關控制；無急車時，信號燈接正常時序控制；有急車來時，一律強制讓急車方向的綠燈亮，使急車放行，直至急車通過為止。交通滯留的異常情況，在路口與路尾設置

10、兩個傳感器進行檢測車流量.交通路段車流量繁忙時，傳感器起到勘測車流量的存在與通過的作用。當一方車流量過大的時候,PLC要對控制這一路段的信號燈進行調控,讓滯留或堵車的一方綠燈時間加長,直到交通暢通為止這種工作的好處是避免了交通堵塞造成的不必要的麻煩與事故,就、控制進行很方便,很便捷。PLC的種類很多，其實現的功能、內存容量、控制規模、外型等方面均存在較大的差異。因此，PLC的分類沒有一個嚴格的統一標準，而是按照結構形式、控制規模、實現的功能進行大致的分類。（1）按結構形式分類PLC按照硬件的結構形式可以分為整體式和組合式。整體式PLC外觀上是一個長方形箱體，又稱為箱式PLC。組合式PLC在硬件

11、構成上具有一定的靈活性，其規模可以像拼積木一樣的進行組合，構成具有不同控制規模和功能的PLC，因此這種PLC又稱為積木式PLC。 整體式PLC：整體式PLC的CPU、存儲器、輸入輸出安裝在同一機體內，這種結構的特點是：結構簡單，體積小，價格低；輸入輸出路數固定，實現的功能和控制規模固定，靈活性較低。 組合式PLC：組合式PLC為總線結構。其總線做成總線板，上面有若干個總線槽，每個總線槽可安裝一個PLC模塊，不同的模塊實現不同的功能。PLC的CPU、存儲器和電源等做成一個模塊，該模塊在總線版上的安裝位置一般來說是固定的，而且該模塊也是構成組合式PLC所必需的。其他的模塊根據PLC的控制規模、實現

12、的功能選取，安裝在總線版的其他任一總線槽上。組合式PLC安裝完成后，需進行登記，使PLC對安裝在個總線上的模塊進行確認。組合式PLC的總線板又稱為基版。組合式PLC的特點是系統構成靈活性高，可構成具有不同控制規模和功能的PLC；價格較高。（2）按控制規模分類 輸入輸出的總線數，又稱I/O點數，是表征PLC控制規模的重要參數。因此，按控制規模對PLC分類時，可根據I/O點數的不同大致分為小型、中型和大型PLC。小型PLC：I/O點數較少，在256點以下的PLC。 中型PLC：I/O點數較多，在256點以上、2048以下的PLC。大型PLC：I/O點數較多，在2048點以下的PLC。（3）按實現的

13、功能分類按照PLC所能實現的功能的不同，可以把PLC大致的分為低檔、中檔、和高檔機三類。低檔機：具有邏輯運算、計時、計數、移位自診斷監控等功能，還具有一定的算術、數據傳送和比較、通訊、遠程和模擬量處理功能。中檔機：除具有低檔機的功能外，還具有較強的算術運算、數據傳送和比較、數據轉換、遠程、通訊、子程序、中斷處理和回路控制功能。高檔機：除具有中檔機的功能外，還具有帶符號數的算術運算、矩陣運算。函數、表格、CRT顯示、打印機打印等功能。一般地，低檔機多為小型PLC，采用整體式機構；中檔機可為大、中、小型PLC，其中小型PLC多采用整體式結構，中型和大型PLC多采用組合式結構；高檔機多為大型PLC，

14、采用組合式結構。目前，在國內工業控制中應用最廣泛的是中、低檔機。1.4 可編程控制器的發展20世紀80年代至90年代中期是PLC發展最快的時期。PLC發展至今，已有30多年的歷史。伴隨著半導體技術、計算機技術、通訊技術的發展，工業控制領域已有了翻天覆地的變化，PLC亦再不斷發展變化中，PLC正朝著新的技術發展。近年來隨著科技的飛速發展，PLC的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的PLC應用系統中，PLC往往是作為一個核心部件來使用，僅PLC方面知識是不夠的，還應根據具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，加以完善。交通信號燈的出現，使交通得

15、以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。隨著中國加入WTO，我們不但要在經濟、文化、科技等各方面與國際接軌，在交通控制方面也應與國際接軌。PLC在世界各地得到了廣泛應用，同時，PLC的功能也不斷完善。隨著計算機技術、信號處理技術、控制技術網絡技術的不斷發展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關量處理的基礎上增加了模擬量處理和運動控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領域也發揮著十分重要的作用。 作為離散控的制的首選產品，PLC在二十世紀八十年代至九十年代得到了迅速發展，世界范圍內的PLC年增長率保持為20%30%。隨著工廠自動化程度的不斷

16、提高和PLC市場容量基數的不斷擴大，近年來PLC在工業發達國家的增長速度放緩。但是，在中國等發展中國家PLC的增長十分迅速。綜合相關資料，2004年全球PLC的銷售收入為100億美元左右，在自動化領域占據著十分重要的位置。 PLC是由摸仿原繼電器控制原理發展起來的，二十世紀七十年代的PLC只有開關量邏輯控制，首先應用的是汽車制造行業。它以存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和運算等操作的指令；并通過數字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產過程。用戶編制的控制程序表達了生產過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內容逐條執行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CP

17、U內有指示程序步存儲地址的程序計數器，在程序運行過程中，每執行一步該計數器自動加1， 程序從起始步（步序號為零）起依次執行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環運算。PLC每完成一次循環操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的PLC，循環掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現出快速的優點，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當成開關量來處理，16位（也有32位的）為一個模擬量。大型PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運算。把計算結果送給PLC的控制器。 相同I/O點數的系統，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%

18、左右）。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護成本比DCS要低很多。一個PLC的控制器，可以接收幾千個I/O點（最多可達8000多個I/O）。如果被控對象主要是設備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監控軟件，在設計企業的管理信息系統方面，要容易一些。 近10年來，隨著PLC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大，越來越多的中小設備開始采用PLC進行控制，PLC在我國的應用增長十分迅速。隨著中國經濟的高速發展和基礎自動化水平的不斷提高，今后一段時期內PLC在我國仍將保持高速增長勢頭。 通用PLC應用于專用設備時可以認為它就是一個嵌入式控制器，但PLC相對一般嵌

19、入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩定性。實際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器1. 向高性能、高速度、大容量發展大型PLC大多采用CPU結構，不斷向高性能、高速度、大容量發展。ANA系列PLC使用了世界上第一個在一塊芯片上實現PLC全部功能的32位微處理器、即順序控制芯片，其掃描時間為每條基本指令0.15us。2. 增強小型PLC的功能小型PLC一般指I/O點數小于256的PLC，大多數采用整體結構，小型PLC價格便宜，性價比不斷提高，很使用單機自動化，或組成分布式系統。近年來，PLC廠商不斷推出功能更強的小型PLC，更新換代的周

20、期越來越短。除了開關量邏輯控制功能以外，現代小型PLC還具有中斷功能、脈沖捕獲功能、內置的實時鐘、用EEPROM代替RAM和鋰電池，使PLC成為完成完全免維護的設備，將過去許多需要特殊功能模塊完成的功能軟件化，如用PID指令實現PID控制，用定位控制實現位置控制。各PLC廠家近年來推出一些價格便宜的專用人機接口裝置，用來監視PLC的內部變量和修改參數。與西門子S7-200配套的TD200文本顯器可顯示兩行中文，每行10或20個字符，可用S7-200編程軟件設置TD200的顯示內容。3. 不斷提高編程軟件的功能（1）編程軟件日益普及（2）編程軟件功能不斷完善（3）編程語言的標準化（4） 編程軟件

21、配備仿真功能，如西門子S7-200與STEP7編程軟件配套使用的S7-PLCSIM仿真軟件。（5） 通訊功能的增強和標準化（6）PLC的軟件化與PC1.5 主要用途 PLC編程一般采用易于理解和掌握的梯形圖語言及面向工業控制的簡單指令編制程序，非常形象直觀，在了解了PLC簡單工作原理和它的編程技術后，就可以結合實際需要進行應用設計，進而將PLC用語實際控制系統中，此外，PLC還具有使用和編程方便，抗干擾能力強，運行穩定可靠，在實際運用中設施施工周期短等特點，是一種用于工業自動化控制的理想工具。PLC誕生后，受到工業界的普遍歡迎，并得到迅速發展，目前，它的應用幾乎覆蓋了所有工業企業，而且隨著PL

22、C技術的推廣和應用，PLC將向著標準化，小型化，模塊化及低成本，高功能的方向發展。3-2PLC與一般的計算機的結構相似，由中央處理單元（CPU），存儲器（MEMERY），輸入/輸出（INPUT/OUTPUT）接口，電源部件外部設備接口等，但由于PLC專為工業環境下設計的，為了便于接線，擴充功能，操作及維護，它的結構與組成又與一般的計算機系統有所區別。1.6 可編程控制器的組成如圖所示，PLC與通用計算機沒有什么區別，只是一臺增強了I/O功能的可與控制對象方便連接的計算機。其完成控制的實質是按一定算法進行IO變換，并將這個變換物理實現，應用于工業現場。1. 輸入寄存器輸入寄存器可按位進行尋址，每

23、一位對應一個開關量，其值反映了開關量的狀態，其值的改變由輸入開關量驅動，并保持一個掃描周期。CPU可以讀其值，但不可以寫或進行修改。 圖2-1. PLC的組成2. 輸出寄存器輸出寄存器的每一位都表明了PLC在下一個時間段的輸出值,而程序循環執行開始時的輸出寄存器的值,表明的是上一時間段的真實輸出值。在程序執行過程中,CPU可以讀其值,并作為條件參加控制,還可以修改其值,而中間的變換僅僅影響寄存器的值。只有程序執行到一個循環的尾部時的值才影響下一時間段的輸出，即只有最后的修改才對輸出接點的真實值產生影響。3. 存儲器存儲器分為系統存儲器和用戶存儲器。系統存儲器存儲的是系統程序，它是由廠家開發固化

24、好了的，用戶不能更改，PLC要在系統程序的管理下運行。用戶存儲器中存放的是用戶程序和運行所需要的資源，I/O寄存器的值作為條件決定著存儲器中的程序如何被執行，從而完成復雜的控制功能。4. CPU單元CPU單元控制著IO寄存器的讀、寫時序，以及對存儲器單元中程序的解釋執行工作，是PLC的大腦。5. 其它接口單元其它接口單元用于提供PLC與其它設備和模塊進行連接通信的物理條件。1.7 PLC的工作原理CPU連續執行用戶程序、任務的循環序列稱為掃描。如下圖所示，CPU的掃描周期包括讀輸入、執行程序、處理通信請求、執行CPU自診斷測試及寫輸出等內容。PLC可被看成是在系統軟件支持下的一種掃描設備。它一

25、直周而復始地循環掃描并執行由系統軟件規定好的任務。用戶程序只是掃描周期的一個組成部分，用戶程序不運行時，PLC也在掃描，只不過在一個周期中去除了用戶程序和讀輸入、寫輸出這幾部分內容。典型的PLC在一個周期中可完成以下5個掃描過程。1.自診斷測試掃描過程。為保證設備的可靠性，及時反應所出現的故障，PLC都具有自監視功能。自監視功能主要由時間監視器完成。WDT是一個硬件定時器，每一個掃描周期開始前都被復位。WDT的定時可由用戶修改，一般在100200ms之間。其它的執行結果錯誤可由程序設計者通過標志位進行處理。 2.與網絡進行通信的掃描過程。一般小型系統沒有這一掃描過程，配有網絡的PLC系統才有通

26、信掃描過程，這一過程用于PLC之間及PLC與上位計算機或終端設備之間的通信。 3.用戶程序掃描過程。機器處于正常運行狀態下，每一掃描周期內部包換掃描過程。該過程在機器運行中是可控的，即用戶可以通過軟件進行設定。用戶程序的長短，會影響過程所用的時間. 4.讀輸入與寫輸出掃描過程。機器在正常運行狀態下，每一時間。個掃描周期內都包含這個掃描過程。該過程在機器運行中是否被執行是可控的。CPU在處理用戶程序時，使用的輸入值不是直接從輸入點讀取的運算的結果也不直接送到實際輸出點，而是在內存中設置了兩個映像寄存器：一個為輸入映像寄存器，另一個為輸出映像寄存器。用戶程序中所用的輸入值是輸入映像寄存器的值，運算

27、結果也放在輸出映像寄存器中。在輸入掃描過程中，CPU把實際輸入點的狀態鎖入到輸入映像寄存器；在輸出過程中，CPU把輸出映像寄存器的值鎖定到實際輸出點。為了現場調試方便，PLC具有I/O控制功能，用戶可以通過編程器封鎖或開放IO。封鎖IO就是關閉IO掃描過程。下圖描述了信號從輸入端子到輸出端子的傳遞過程。在讀輸入階段，CPU對各個輸入端子進行掃描，通過輸入電路將各輸入點的狀態鎖入輸入映像寄存器中。緊接著轉入用戶程序執行階段，CPU按照先左后右、先上后下的順序對每條指令進行掃描，根據輸入映像寄存器和輸出映像寄存器的狀態執行用戶程序，同時將執行結果寫入輸出映像寄存器中。在程序執行期間，即使輸入端子狀

28、態發生變化，輸入狀態寄存器的內容也不會改變輸入端子狀態變化只能在下一個工作周期的輸入階段才被集中讀入。在寫輸出階段，將輸出映像寄存器的狀態集中鎖定到輸出鎖存器，再經輸出電路傳遞到輸出端子。由上述分析得出循環掃描有如下特點：(一) 掃描過程周而復始地進行，讀輸入、寫輸出和用戶程序是否執行是可控的。(二) 輸入映像寄存器的內容是設備驅動的，在程序執行過程中的一個工作周期內輸入映像寄存器的值保持不變，CPU采用集中輸入的控制思想，只能使用輸入映像積存的值來控制程序的執行。(三) 程序執行完后的輸出映像寄存器的值決定了下一個掃描周期的輸出值，而在程序執行階段，輸出映像寄存器的值即可以作為控制程序執行的

29、條件，同時又可以被程序修改用于存儲中間結果或下一個掃描周期的輸出結果。此時的修改不會影響輸出鎖存器的現在輸出值，這是與輸入映像寄存器完全不同的。(四)對同一個輸出單元的多次使用、修改次序會造成不同的執行結果。由于輸出映像寄存器的值可以作為程序執行的條件，所以程序的下一個掃描周期的集中輸出結果是與編程順序有關的，即最后一次的修改決定了下一個周期的輸出值，這是編程人員要注意的問題。各個電路和不同的掃描階段會造成輸入和輸出的延遲，這是PLC的主要缺點。各PLC廠家為了縮小延遲采取了很多措施，編程人員應對所使用型號的PLC的延遲時間的長短很清楚，它是進行PLC選型時的重要指標。PLC一般采用循環掃描方

30、式工作，在PLC加電后，先進行初始化處理、開始運行之后，串行的執行器存儲器中的程序。PLC的內部工作過程用圖表示為如本章末之圖：用PLC 設計一個控制系統時，必須知道有一個輸入信號后PLC要經過多長時間才能有一個對應的輸出信號，這樣才能精確的解決系統各個不見之間配合問題。從PLC受到一個輸入信號到PLC向輸出端輸出一個控制信號所需的PLC I/O響應時間，一般在設計系統時都要對此進行一定的考慮。順序控制是PLC最基本、應用最廣泛的領域。由于它具有編程設計靈活、速度快、可靠性高、成本低、便于維護等優點，所以在實現單機控制、多機群控制、生產流程控制中可以完全取代傳統的繼電器接觸器控制系統。如：有色

31、冶金行業的冶煉廠和選礦廠的物料輸送及配料、井下采礦皮帶輸送系統、選礦廠球磨機及各潤滑站系統、冶煉廠余熱鍋爐振打系統、電收塵輸灰系統、冶煉廠轉爐本體聯鎖和加料系統等，其它行業如汽車生產線、印刷機械、加工機床、包裝機以及日常生活的電梯控制等。 用于順序控制的PLC編程語言既不同于高級語言，也不同于匯編語言，它是面向現場、面向問題、面向用戶的簡單直觀的程序控制語言。它可分為邏輯型和動作型兩大類。前者可由傳統的繼電器電路變換而來，如梯形圖；后者由機械設備動作變換而來，如流程圖。梯型圖同繼電器電路相似，易于掌握，便于維修。在順序控制中應用的較為廣泛。即使不經過特殊的培訓，一般工程技術人員也能很快掌握。對

32、于過程控制的模擬量均采用硬件電路構成的PID模擬調節器來實現開、閉環控制。而現在完全可以采用PLC控制系統，選用模擬量控制模塊，其功能由軟件完成，系統的精度由位數決定，不受元件影響，因而可靠性更高，容易實現復雜的控制和先進的控制方法，可以同時控制多個控制回路和多個控制參數。例如生產過程中的溫度、流量、壓力、速度等。功能說明：（1） 邏輯控制功能邏輯控制功能實際上就是位處理功能，是PLC的最基本功能之一。PLC設置有“與”（AND）、“或”（OR）、“非”（NOT）等邏輯指令，根據外部現場（開關、按鈕或其它傳感器）的狀態，根據指定的邏輯進行運算處理后，將結果輸出到現場的被控對象（電磁閥、電機等）

33、。因此，PLC可代替繼電器進行開關控制，完成接點的串聯、并聯、串并聯、并串聯等各種連接。另外，在PLC中一個邏輯位的狀態可以無限次的使用，邏輯關系的修改和變更也十分方便。（2） 定時控制功能定時控制功能是PLC的最基本功能之一。PLC中有許多可供用戶使用的定時器，其功能類似于繼電器線路中的時間繼電器。定時器的設定值（定時時間）可以在編程時設定，也可以在運行過程中根據需要進行修改，使用方便靈活。程序執行時，PLC將根據用戶用定時器指令指定的定時器對某個操作進行限時或延時控制，以滿足生產工藝的要求。（3） 計數控制功能 計數控制功能是PLC的基本功能之一。PLC為用戶提供了許多計數器，計數器記到某

34、一個數時，產生一個狀態信號，利用該狀態信號實現對某個操作的計數控制。計數器的設定值可以在編程時設定，也可以在運行過程中進行修改。程序執行時，PLC將根據用戶用計數器指令指定的計數器對某個控制信號的狀態改變次數進行計數，以完成對某個計數過程的計數控制。（4）步進控制功能PLC為用戶提供了若干個移位寄存器，可以實現由時間、計數或其他指定邏輯信號為轉步條件的步進控制。即在一道工序完成以后，在轉步條件控制下，自動進行下一道工序。有些PLC還專門設置了用于步進控制的步進指令和鼓形控制器操作指令，編程和使用都極為方便。（5）數據處理功能 PLC大部分都具有數據處理功能，可以實現算術運算、數據比較、數據傳送

35、、數據移位、數制轉換、譯碼編碼等操作。中、大型PLC數據處理功能更加齊全，可完成開方、PID運算、浮點運算等操作，還可以和CRT、打印機相聯、實現程序、數據的顯示的打印。（6）回路控制功能 有些PLC具有A/D、D/A轉換功能，可以方便的完成對模擬量的控制和調節。（7）通訊聯網功能 有些PLC采用通訊技術，實現遠程I/O控制、多臺PLC之間的同位鏈接、PLC與計算機之間的通訊等。（8）監控功能 PLC設置了較強的監控功能，利用編程器或監視器，操作人員對PLC有關部分的運行狀態進行監視。利用編程器可以調整定時器、計數器的設定值和當前值，并可以根據需要改變PLC內部邏輯信號的狀態及數據區的數據內容

36、，為調試和維護提供了極大的方便。（9）停電記憶功能 PLC內部的部分存儲器所使用的RAM設置了停電保持器件（如備用電池等），以保證存儲器中信息能夠長期保存。利用某些記憶指令，可以對工作狀態進行記憶，以保持PLC斷電后的數據內容不變。PLC電源恢復后，可以在原工作基礎上繼續工作。（10）故障診斷功能 PLC可以對系統構成、某些硬件狀態、指令的合法性等進行自診斷，發現異常情況，發出報警并顯示錯誤類型，如屬嚴重錯誤則自動終止運行。PLC的故障自診斷功能大大提高了PLC控制系統的安全性和可維護性第二章交通燈控制電路的設計2.1PLC正常時序本文選用三菱系列的FX2N-64，其輸入端接收來自各個路口的車

37、輛探測器測得的輸出標準電脈沖，輸出接十字路口的紅綠信號交通燈。信號燈的選擇:選用紅、黃、綠發光二極管作為信號燈(箭頭方向型)。FX2N系列擁有無以匹及的速度、高級的功能、邏輯選件以及定位控制等特點，FX2N是從16到256路輸入/輸出的多種應用的選擇方案。價格便宜，功能齊全，比起其他PLC有著速度、邏輯、定位等優越之處。安裝簡單，維修方便。FX2N-64的I/O總數32，輸入/輸出各32個，輸入類型為漏型，輸出類型為繼電器或晶體管。FX2N通過儲存的程序周期運轉。2.2I/O地址分配和硬件插圖輸入設備 輸入編號點 輸出設備 輸入編號點起動開關 X400 南,北紅燈 Y430東西急車 X401

38、東,西綠燈 Y431強通開關 東,西黃燈 Y432南北急車 X402 南,北綠燈 Y433強通開關 東,西黃燈 Y434 南,北紅燈 Y435PLC Y430 COMX400Y431 COMY432 COMX401Y433 COMX402Y434Y435+24V COMHL1 南北紅燈啟動HL2HL3 東西綠燈HL4HL5 東西黃燈 IHL6南北急車HL7 HL8 南北綠燈東西急車HL9 HL10 東西紅燈 com com HL11 _ - 南北黃燈HL12圖3-1 正常時序交通燈電路圖O/Y431到O/Y435 PLC輸出點分別控制著兩個信號燈，如果PLC輸出點的輸出電流不夠大,可以用一個輸

39、出點驅動一盞信號燈,也可以在PLC輸出端增設中間繼電器,由中間繼電器再 去驅動信號燈.根據示意圖和控制要求可知,該系統需要3個輸入點和6個輸出點,起地址分配如下:2.3主程序流程圖圖3-2 主程序流程圖啟動電源，信號輸入先傳送到急車強通控制，無線接收數據相同執行急車強通的子程序，不同就傳送到滯留情況，電感式傳感器有高頻電流通過電感時，車流量大，當車輛進入路口經過第一個傳感器時，使統計數加1，經過第二個傳感器2出路口時，使統計數減1，其差值為該股車道上車輛的滯留量(動態值)，可以與其他道的值進行比較，據此作為調整紅綠燈時長的依據。這時執行滯留情況子程序。如果不是進入正常時序狀態。2.4正常時序情

40、況PLC投入運行后，由方波發生器的輔助繼電器M100產生周期為1s（接通0.5s、斷開0.5s）的方波脈沖，供信號閃光燈控制用。圖3-3正常時序流圖3-4 十字路口交通燈正常時序控制時序圖圖3-5正常時序控制梯型圖十字路口PLC自動調整紅綠燈時給信號燈電源，信號系統工作；南北紅燈亮，東西綠燈亮；南北紅燈亮維持25s，在南北紅燈亮的同時東西綠燈亮，并維持20s；到20s 時，東西綠燈閃亮，綠燈閃亮周期為1s（亮0.5s，0.5s）；綠燈閃亮3s后熄滅，東西黃燈亮，并維持2s；到2s時，東西黃燈熄，東西燈亮，同時南北紅燈熄滅，南北綠燈亮；西燈亮維持30s，南北綠燈亮維持25s到25s時，南北綠燈閃

41、亮3s后熄滅，南北黃燈亮，并維持2s；到2s時南北黃燈熄，南北紅燈亮，同時東西紅燈熄,東西綠燈亮，開始第二周期的動作。程序運行過程如下：當啟動開關合上是，X400接通，使Y432、Y434接通，南北紅燈亮、東西綠燈亮；T450開始計時。T450 20s計時到，T450常閉觸點斷開，T450常逼觸點閉合，通過M100常開觸點、T451常閉觸點使Y434按照M100的通斷周期通斷，東西綠燈閃光；T451開始計時。當東西綠燈閃3次（時間為3s）時，T451計時到，T451常閉觸點斷開，使Y434斷開，東西綠燈閃光熄；T451常開觸點閉合，使Y435接通，東西黃燈亮；T452開始計時。T452 2s計

42、時到，T452常閉觸點斷開，使Y432、Y435斷開，南北紅燈熄、東西黃燈熄；T452常開觸點閉合，使Y452常閉觸點閉合，使Y436、Y430接通，東西紅燈亮、南北綠燈亮；T453開始計時。T453 25s計時到，T453常閉觸點斷開，T453常開觸點閉合，通過M100的通斷周期通斷，南北綠燈閃光；T454開始計時。T454 3s計時到，T454常閉觸點斷開，使Y430斷開，南北綠燈閃光熄；T454常開觸點閉合，使Y431接通，南北黃燈亮；T455開始計時。T455 2s計時到，T455常閉觸點斷開，使Y436、Y431斷開，東西紅燈熄、南北黃燈熄；同時使T450、T451、T451、T45

43、3、T454、T455全部計時器復位（斷開），于是T450常閉觸點、T452常閉觸點閉合，分別使南北紅燈亮和東西綠燈亮，開始第二周期的動作，以后周而復始的進行。當啟動開關斷開時，X400斷開電器斷開，全部信號燈熄滅。2.5車流滯留情況紅綠燈時間長度控制流程圖中的15s、30s、75s等時間分別為交管部門定的車輛左轉彎時間、直行最小時間、允許的最大通行時間;為車流量的偏差量。以上值及其4個路口車流量的滿溢值均可在程序初始化中任意更改。車輛左轉彎是造成交通堵塞很重要的一個方面，應加以適當限制，故車輛左轉彎始終采用最小定時控制，以減小系統的復雜程度，提高可靠性。車輛通行的時間中包含綠、黃燈閃爍的時間，紅、黃、綠各燈的切換與現用的方式相同。人行道的紅綠燈接線與現用的方式相同，其