宋玉明

摘要：本文完成了PLC硬件設(shè)計(jì)部分、軟件設(shè)計(jì)部分、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)部分。實(shí)現(xiàn)路口交通燈系統(tǒng)的控制方法很多，可以用標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件、可編程序控制器PLC、單片機(jī)等方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們選擇了用可編程的控制器PLC（西門子PLC S7-200）來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：PLC交通燈程序報(bào)告

一PLC簡(jiǎn)介：

PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。

二西門子PLC S7-200特點(diǎn)：

是SIEMENS公司推出的一種小型PLC。它結(jié)構(gòu)緊湊、擴(kuò)展性良好、指令功能強(qiáng)大、價(jià)格低廉成，為當(dāng)代各種小型控制工程的理想控制器

三PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。

3.1開(kāi)關(guān)量的邏輯控制

這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。

3.2模擬量控制

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。

3.3運(yùn)動(dòng)控制

PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。

3.4過(guò)程控制

過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是

運(yùn)行專用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。

3.5數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

3.6通信及聯(lián)網(wǎng)

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著

計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

四S7-200對(duì)交通信號(hào)燈的控制要求：

圖1是交通信號(hào)燈設(shè)置示意圖?，F(xiàn)假定交叉的道路是南北向及東西向。每個(gè)方向各有紅綠黃三色信號(hào)燈，這些燈點(diǎn)亮的時(shí)序圖如圖2所示。置1表示燈點(diǎn)亮。圖三為輸入，輸出地址分配。一個(gè)周期內(nèi)6只信號(hào)燈亮滅的時(shí)間均已標(biāo)在圖中。燈在控制開(kāi)關(guān)打開(kāi)后是依周期不斷循環(huán)的。符合此控制要求的梯形圖程序可以用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)，由于是時(shí)間原則，也可以用時(shí)序設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)。時(shí)序可以按狀態(tài)的不同劃分為幾步，所以也可以使用順序功能圖來(lái)設(shè)計(jì)程序。

信號(hào)燈受一個(gè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開(kāi)始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。

（1）南北綠燈和東西綠燈不能同時(shí)亮。如果同時(shí)亮應(yīng)關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并立即報(bào)警

（2）南北紅燈亮維持25s。在南北紅燈的同時(shí)東西綠燈也亮，并維持20s。20s時(shí)，東西綠燈閃亮，閃亮3s后熄滅，在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持2s。到2s時(shí)，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮。同時(shí)，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。

（3）東西紅燈亮維持30s。南北綠燈亮維持25s，然后閃亮3s，再熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持2s后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮。

（4）周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)。

解決方案：

用單序列順序功能圖編程。這是一個(gè)時(shí)間控制程序。分析時(shí)序圖可知，圖二中A，B，C，D，E，F(xiàn)六點(diǎn)是六只信號(hào)燈工作狀態(tài)變化的切換點(diǎn)。依據(jù)梯形圖中輸出的條件都是用機(jī)內(nèi)器件的關(guān)系表達(dá)的特點(diǎn)，設(shè)想可以選擇一些定時(shí)器分別表示這些時(shí)間，再用這些定時(shí)器的觸點(diǎn)表達(dá)各只信號(hào)燈的輸出控制規(guī)律。

十字路口交通信號(hào)燈單序列順序控制方案的梯形圖可見(jiàn)圖二梯形圖分為兩大段落，第一個(gè)段落是時(shí)間點(diǎn)形成段落，包括形成A，B，C，D，E，F(xiàn)六點(diǎn)的定時(shí)器及形成綠燈閃爍的震蕩控制的定時(shí)器。這是整個(gè)程序的鋪墊段落。第二個(gè)段落是輸出控制段落，6只信號(hào)燈的工作條件均用定時(shí)器的觸點(diǎn)表示。其中綠燈的點(diǎn)亮條件是兩個(gè)并聯(lián)支路，一個(gè)是綠燈長(zhǎng)亮的控制，一個(gè)是綠燈閃亮的控制。圖中還安排了南北、東西同時(shí)點(diǎn)亮的報(bào)警。

結(jié)束語(yǔ)：

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。采用PLC控制的交通信號(hào)燈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，響應(yīng)速度快，性能、價(jià)格比很高，和單片機(jī)系統(tǒng)相比具有極高的可靠性。