PLC可编程控制器十字路口交通信号等的PLC控制.doc

1、PLC可编程控制器课程设计目 录小节 电气控制技术课程设计任务书.1第一章 绪论.2第二章 PLC的基础知识.2 2.1 PLC概述.2 2.2 PLC的特点.3 2.3 PLC的应用.3 2.4 PLC的分类.4 2.5 PLC的结构.5第三章 交通信号控制系统分析.6 3.1十字路口交通灯控制实际情况描述.6 3.2十字路口交通灯的路况画出模拟图.63.3结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验.6第四章 交通信号控制系统设计.8 4.1 交通灯控制系统硬件设计.8 4.2 交通灯控制系统软件设计.12第五章 总结.195.1 难点分析.195.2 收获与体会.20参考文献.20绪论在现代生活

2、中，彩灯作为一种装饰，既可以增强人们的感观，起到广告宣传的作用，又可以增添节日气氛，为人们的生活增添亮丽，用在舞台上增强晚会灯光效果。随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高，人们对于彩灯的要求越来越高，另一方面，随着电子技术的发展，应用系统向着小型化、快速化、大容量、重量轻的方向发展，PLC技术的应用引起电子产品及系统开发的巨大变革。梯形图语言作为可编程逻辑器件的标准语言描述能力强，覆盖面广，抽象能力强，在实际应用中越来越广泛。于是，人们开始追求贯彻整个系统设计的自动化，可以从繁重的设计工作中彻底解脱出来，把精力集中在创造性的方案与概念构思上，从而可以提高设计效率，缩短产品的研制周期。整个过

3、程通过PLC自动完成，大大减轻了设计人员的工作强度，减少了出错的机会，并且提高了设计质量。PLC可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计,可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为,可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一,PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性,同时其内部定时器资源十分丰富,可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制,特别对多岔路口

4、的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。同时,PLC本身还具有通讯联网功能,将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理,可缩短车辆通行等候时间,实现科学化管理.交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市

5、交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。PLC课程设计要求1、设计系统的PLC外部电气接线图 2、系统的操作面板3、设计好顺序功能图 4、系统的T形图第二章 PLC的基础知识2.1 PLC概述（一）PLC的发展自60年代末第一台PLC问世以来，已很快被应用到机械制造、冶金、矿业、轻工等各个领域，大大推进了机电一体化进程，被人们称为现代工业控制三大支柱之一。为什么PLC会有如此的生命力？首先由于历史的原因，经过长时间的发展和完善。PLC的

6、编程概念和控制思想已为广大的自动化行业人员所熟悉，这是一个目前任何其他工业控制器都无法与之相提并论的巨大知识资源；其次，PLC系统硬件技术成熟，性能价格比较高，运行稳定可靠，开发过程也简单方便，运行维护成本很低。而且PLC是从取代工厂内继电器线路、进行顺序控制发展开来的工业控制产品。从诞生之日起，PLC在工业环境适应性（包括现场安装环境以及电磁干扰的防护性）、连续生产以及人机接口等方面都有充分的考虑，具有稳定可靠、简单易用、操作维护方便等优点，这是它能持久占有市场的根本原因。所有这些特点造就了PLC的旺盛生命力。例如其可靠性。也就是说和一般家庭、办公室相比，在恶劣的工业环境中，能够24小时连续

7、运行365天，且10年不停止的除了可编程序控制器PLC以外别无他物。我国的 PLC 生产目前也有一定的发展，小型 PLC 已批量生产；中型 PLC 已有产品；大型 PLC 已开始研制。国内 PLC 形成产品化的生产企业约 30 多家，国内产品市场占有率不超过 10%，主要生产单位有：苏州电子计 算机厂、苏州机床电器厂、上海兰星电气有限公司、天津市自动化仪表厂、杭州通灵控制电脑公司、北京 机械工业自动化所和江苏嘉华实业有限公司等。国内产品在价格上占有明显的优势。 随着微处理器、网络通信、人机界面技术的迅速发展，工业自动化技术日新月异，各种产品竞争激烈， 新产品不断涌现。PLC 也由最初的只能处理

8、开关量而发展到可以处理模拟量和数据，加之与 DCS、pid 调节 器、工业 pc 等技术相结合，使之不再是一种简单的控制设备，而且必将随着自动控制技术的不断发展而发 展生存下去。 PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。最的工厂自动化控制主要是以继电器回路控制占据主导地位，电气控制人员常常抱怨这种控制系统体积大、耗电多、寿命短、可靠性差以及运行速度慢等缺点，急需要一种新的控制装置来取代，所以PLC的出现是顺应时代、趋势的发展。它的出现，在技术角度大大方便了电控设计人员，软硬件设计简便，维护方便，在体积、可靠性、耗电量有很大程度的提高，从而带动成本的节约，而

9、且可以通过计算机进行数据的传输和监控，一系列的优点使PLC很快被接受并代替继电器控制回路广泛应用于工厂自动控制中。伴随时代发展，进入21世纪崭新工业控制领域，PLC仍然能够引导自动化行业的发展，主要是由于在最初其采用计算机的设计思想和适应各种现场应用，随着电子事业的飞速发展，PLC已经可以在各个领域去适应不同的客户要求。这就是PLC的生命力，具有一个非常灵活的大脑，和可以随时变化和更新的身体部件。目前，在全球PLC制造商中，根据美国Automation Research Corp(ARC)调查，世界PLC领导厂家的五霸分别为Siemens(西门子)公司、Allen-Bradley(A-B)公司

10、、Schneider(施耐德)公司、Mitsubishi(三菱)公司、Omrom(欧姆龙)公司，他们的销售额约占全球总销售额的三分之二。 PLC已在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。据统计，当今世界PLC生产厂家约150家，生产300多个品种。2000年销售额约为86亿美元，占工控机市场份额的50%，PLC将在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。 新一代的PLC具有PID调节功能，它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛地应用于航天、冶金、轻工、建材等行业。但PLC也面临着其它行业工控产品的挑战，各厂家正

11、采取措施不断改进产品，主要表现为以下几个方面： 1.微型、小型PLC功能明显增强 很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC。三菱的FXOS14点(8个24VDC输入，6个继电器输出)，其尺寸仅为58mm89mm，仅大于信用卡几个毫米，而功能却有所增强，使PLC的应用领域扩大到远离工业控制的其它行业，如快餐厅、医院手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐场所和商业部门。 2.集成化发展趋势增强 由于控制内容的复杂化和高难度化，使PLC向集成化方向发展，PLC与PC集成、PLC与DCS集成、PLC与PID集成等，并强化了通讯能力和网络化，尤其是以PC为基的控制产品增

12、长率最快。PLC与PC集成，即将计算机、PLC及操作人员的人?机接口结合在一起，使PLC能利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和PLC的模块交互存取数据。以PC机为基的控制容易编程和维护用户的利益，开放的体系结构提供灵活性，最终降低成本和提高生产率。 3.向开放性转变 PLC曾存在严重的缺点，主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的，绝大多数的PLC是专用总线、专用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公司的组态、寻址、语文结构不一致，使各种PLC互不兼容。国际电工协会(IEC)在1992年颁布了IEC1131-3可编程序控制器的编程软件标准，为各PLC厂家编程的标准化铺平了道路。现在

13、开发以PC为基、在WINDOWS平台下，符合IEC1131-3国际标准的新一代开放体系结构的PLC正在规划中。（二） PLC 的定义和特点PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。工业可编程序控制器(PLC)则在工控领域中占有主要的地位。PLC具有通用性强

14、、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。（三） PLC 的应用领域自60年代末第一台PLC问世以来，已很快被应用到机械制造、冶金、矿业、轻工等各个领域，大大推进了机电一体化进程，被人们称为现代工业控制三大支柱之一。为什么PLC会有如此的生命力？首先由于历史的原因，经过长时间的发展和完善。PLC的编程概念和控制思想已为广大的自动化行业人员所熟悉，这是一个目前任何其他工业控制器都无法与之相提并论的巨大知识资源；其次，PLC系统硬件技术成熟，性能价格比较高，运行稳定可靠，开发过程也简单方便，运行维护成本很低。而且PLC是从取代工厂内继电器线路、进行顺序控制发展开来的工业控制产品

15、。从诞生之日起，PLC在工业环境适应性（包括现场安装环境以及电磁干扰的防护性）、连续生产以及人机接口等方面都有充分的考虑，具有稳定可靠、简单易用、操作维护方便等优点，这是它能持久占有市场的根本原因。所有这些特点造就了PLC的旺盛生命力。例如其可靠性。也就是说和一般家庭、办公室相比，在恶劣的工业环境中，能够24小时连续运行365天，且10年不停止的除了可编程序控制器PLC以外别无他物。 可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller

16、），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。2.2 PLC的特点1 可靠性高，抗干扰能力强；2 通用性高，使用方便；3程序设计简单，易学，易懂；4采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便；5系统设计周期短；6安装简便，调试方便，维护工作量小；7对生产工艺改变适应性强，可进行柔性生产；2.3 PLC的应用目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺

17、、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。 1开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2 模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 3 运

18、动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 4 过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在

19、冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 5 数据处理 现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 6 通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通

20、信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。2.4 PLC的分类1 按plc的结构形式分类：1）整体式；2）模块式。2 按plc的I/O点数分类：1）小型256点以下；2）中型256点以上，2048点以下；3）大型2048点以上。3按plc功能分类：抵挡型，中挡型，高档型。2.5 PLC的结构PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、

21、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。PLC的基本结构框图如下：接口部件输出输入接口部件 中央处理单元 CPU板 接受 驱动 现场信号 受控元件 电 源 部 件 PLC的基本结构框图2.6 PLC的工作原理PLC是一种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求，编程号控制程序后，用编程器将程序键入到PLC的用户程序存储器中寄存。PLC的控制功能就是通过运行用户程序来实现的。 PLC扫描工作方式主要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。1）输入采样 PLC在开始执行程序之前，首先扫描输入端子，按顺序将所有输入信号读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中，这个过程称为输入采样。PLC

22、在运行程序时，所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息，而是取输入映像寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，只有到下一个扫描周期输入采样阶段才被刷新。2）程序执行 PLC完成采样工作后，按顺序从0000号地址开始的程序进行扫描执行，并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获取所需的数据进行运算处理。再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未被执行完毕之前不会送到输出端子上。3）输出刷新 在执行到END的命令时，即指行完用户所有程序后，PLC将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。18PLC可编程控制

23、器课程设计第三章 交通信号控制系统分析3.1十字路口交通灯控制实际情况描述（1）南北方向绿灯和东西方向的绿灯不能同时亮；如果同时亮，则应自动立即关闭信号灯系统，并立即发出报警信号。 （2）系统工作后，首先南北红灯亮并维持60s；与此同时，东西绿灯亮，并维持50s时间，到50s时，东西绿灯闪亮，闪亮6s后熄灭。（3）在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮并维持4s，然后东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时南北红灯熄灭，南北绿灯亮。 （4）东西红灯亮并维持60s；与此同时，南北绿灯亮并维持50s；然后，南北绿灯闪亮6s后熄灭。 （5）南北绿灯熄灭时，南北黄灯亮维持4s后熄灭；同时南北红灯亮，东西绿灯亮。至此，结束

24、一个工作循环。3.2十字路口交通灯的路况画出模拟图北 南东西图6-17 交通指挥灯示意图绿 黄红绿黄红红黄绿绿红黄 3.3 结合十字路口交通灯的路况模拟控制实验在PLC交通灯模拟模块中，主干道东西南北每面都有3个控制灯，分别为：禁止通行灯 （亮时为红色）准备禁止通行灯 （亮时为黄色）直通灯 （亮时为绿色）另外行人道东西南北每面都有2个控制灯,分别为：禁止通行灯 （亮时为红色）直通灯 （亮时为绿色） 结合十字路口交通灯实际情况设计交通灯模拟控制系统如下：当南北主干道红灯点亮时，东西住干道应依次点亮绿灯，绿灯闪亮，黄灯，反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮绿灯，绿灯闪，黄灯。南北向和东

25、西向行人道均设为通行绿灯和禁行红灯。南北人行道通行绿灯应在南北主干道绿灯点亮时点亮，当南北主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。东西行人道通行绿灯于东西主干道绿灯点亮是点亮，当东西主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时东西行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯。除此之外另设两个功能，使用10个脉冲开关。实现让盲人可以方便通过十字路口和手动控制车流量。其中8个安装在人行道的两边当东西方向行走的盲人要过马路的时候，按下脉冲开关东西向行人道绿灯亮起，南北向主干道红灯闪亮，延迟10秒恢复原来的控制系统。南北向脉冲开关对应东西向功能相同，另外两个脉冲开可以控制车流量，当东西向主干道等

26、待车量较多的时候，按下东西向控制脉冲开关，东西向主干道延长绿灯点亮时间到15秒。东西向行人道绿灯也要对应延长。南北向脉冲开关对应东西向功能相同。第四章 交通灯控制系统设计4.1 交通灯控制系统硬件设计4.1.1 PLC智能化控制交通灯的方法传统的十字路口交通控制灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿 灯的延时预先设置好。然而实际上交通流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、适用的方案，仍然会发 生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计的方法已不能

27、适应迅猛发展的交 通现状，需要有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。而模糊控制恰恰具有这方面的优势。此系统就是应用可编程序控制器(PLC)对十字路口交通控 制灯实现模糊控制传统的十字路口交通控制灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿 灯的延时预先设置好。然而实际上交通流量的变化往往是不确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、适用的方案，仍然会发 生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交 通现状，需要有一种能够根据流量变化情况自适

28、应控制的交通灯。而模糊控制恰恰具有这方面的优势。此系统就是应用可编程序控制器(PLC)对十字路口交通控 制灯实现模糊控制此控制系统的输入量是指十字路口各方向上车辆数的动态变化量。具体由传感器采集后送入可编程序控制器。在十字路口的四个方向(E、S、W、N)的近端J(斑马线附近)和远端Y(距斑马线约100米处)各设置一个传感器，分别统计通过该处的车辆数。为了实现模糊控制，需要将绿灯时间分为两部分：其一是固定的10秒作为路口车辆状态参数的采集时间t1；其二是根据两个方向车辆流量变化进行模糊决策的延时t2。然后通过传感器采集后的排队等候的车辆数送往PLC进行模糊推理运算得出延迟时t2，最后由t1和t2

29、来实现对十字路口车流量的灵活控制。4.1.2 PLC选择 一、PLC机型和容量的选择步骤与原则随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。 PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点： 1、合理的结构型式 PLC主要有整体式和模块式两种结构

30、型式。 整体式PLC的每一个IO点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便在IO点数、输入点数与输出点数的比例、IO模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。 2、安装方式的选择 PLC系统的安装方式分为集中式、远程IO式以及多台PLC联网的分布式。 集中式不需要设置驱动远程IO硬件，系统反应快、成本低；远程IO式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程IO可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程IO电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合

31、，可以选用小型PLC，但必须要附加通讯模块。 3、相应的功能要求 一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。 对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带AD和DA转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。 对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。 4、响应速度要求 PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用

32、PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速IO处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。 5、系统可靠性的要求 对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。 6、机型尽量统一 主要考虑到以下三方面问题： 1)机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。 2)机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。 3)机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。二、PLC容量的选择步骤与原则

33、PLC的容量包括IO点数和用户存储容量两个方面。 1、IO点数的选择 PLC平均的IO点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的IO点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的IO点最少，但必须留有一定的裕量。 通常IO点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10%15%的裕量来确定。 2、存储容量的选择 用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25%之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。 PLC的IO点数的多少，在很大程序上反映了PLC系统的功能

34、要求，因此可在IO点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加20%30%的裕量。 存储容量(字节)开关量IO点数10模拟量IO通道数100三、本系统选择的PLC 本次交通灯设计用的是来自OMRON的CPM1A-30CDR-A可编程控制器。 产品规格：CPM1A CPU单元CPM1A 在编程环境等方面，它不仅具备了以往的小型PLC所具有的功能，尽可能使安装空间最小化，并实现了具有10点-100点输入输出点数的弹性构成。而且还可 连接可编程控制终端，创造了尚无前例的灵活运用。它不仅可以替代继电器控制柜，就是作为小型控制器或在传感器应用中，亦能适应生产现场不同的需求，AC电源输入，继电器输出，能加

35、扩展单元。4.1.3可编程控制器I/O端口分配根据对交通指挥信号灯系统控制要求分析，系统采用自动控制方式，输入有系统开启与停止按钮信号；输出有东西方向、南北方向各两组指示信号和故障指示驱动信号。由于每一个方向的两组指示灯中，同种颜色的指示灯同时工作，为了节省输出点数，可采用并联输出方法。由此可知，该系统所需的输入点数为2，输出点数为7，全部是开关量，则可将I/O分配用表6-8表示。表6-8 交通指挥灯的I/O分配表输入元件输入地址输出元件输出地址开启按钮SB100000南北绿灯F001000停止按钮SB200001南北黄灯F101001南北红灯F201002警灯（故障指示）F301003东西绿

36、灯F401004东西黄灯F501005东西红灯F6010064.1.4 PLC的外部接线图根据上述I/O表可知，I/O所需点数只有9点，则PLC外部输入输出的信号接线如图6-19所示。其中，每一方向的两组指示灯中，同种颜色的指示灯并联，用PLC的同一个输出点。COMCOM01000010010100201003010040100501006000000M00001北绿南绿北黄南黄南红北红警灯东绿西绿东黄西黄西红东红图6-19 系统的I/O接线图电源SB1SB2F1F0F2F3F4F5F64.2交通灯控制系统软件件设计4.2.1十字路口交通灯模拟控制时序图 交通指挥信号灯控制系统工作时，对指挥灯

37、的控制要求按一定时序进行，如图6-18所示。启动/停止南北红灯东西绿灯东西黄灯东西红灯南北绿灯南北黄灯图6-18 交通信号灯时序状态示意图4.2.2 流程图根据交通灯的实际控制情况，可得出其流程图如下：启动开关南北红灯亮南北绿灯南北绿灯闪14S10S4S东西绿灯亮东西绿灯闪东西红灯亮10S4S14S东西行人道南北行人道结束启动开关南北红灯亮南北绿灯南北绿灯闪60S50S6S东西绿灯亮东西绿灯闪东西红灯亮50S6S60S东西行人道南北行人道结束50S6S4S60S60S50S6S4S南北主干道启动开关东西绿灯亮东西绿灯闪东西黄灯亮东西红灯亮东西主干道南北红灯亮南北绿灯亮南北绿灯闪南北黄灯亮结束交

38、通灯模拟控制系统流程图启动开关按下脉冲开关原来控制循环系统行人道绿灯点亮，主干道红灯闪亮结束YN启动开关盲人脉冲按键控制流程图按下脉冲开关对应方向绿灯点亮时间延长到15秒，另一方向红灯点亮延长到15秒再次按下启动开关按此次控制方式进行循环原来方式控制系统结束YNYN手动控制车流量流程图4.2.3程序梯形图根据对交通信号灯的控制要求及PLC控制系统的I/O分配的定义，可对PLC进行控制程序的设计，其梯形图如图6-20所示。下面对所设计的梯形图作几点说明：(1) 当按下启动按钮，00000接通，中间继电器20000接通，01002线圈得电，南北红灯亮，与此同时，01002的常开触点闭合，01004

39、线圈得电，东西绿灯亮。(2) 延时50秒后，TIM 006的常闭触点接通，与该接点串联的TIM 008的常开接点共同控制产生0.5秒的钟脉冲信号，使东西绿灯闪烁6s（闪烁12次）。(3) 经过6秒后，TIM 007的常闭接点断开，01004线圈失电，东西绿灯熄灭。此时TIM 007的常开接点闭合，01005线圈接通，东西黄灯亮4s。(4) 经过4秒后，TIM 005的常闭接点断开，01005线圈失电，东西黄灯灭，这是启动TIM 000进入延时。(5) 延时60s后，TIM 000的常闭接点断开，01002线圈失电，南北红灯灭；同时，TIM 000的常开接点闭合，01006接通，东西红灯亮；由于

40、01006的常开接点闭合，01000线圈得电，南北绿灯亮。南北绿灯工作50s后，系统的工作情况与上述类同。如果发生南北、东西绿灯同时亮，则系统出现故障，应立即报警处理。当系统需要停止工作时，只要按下停止按钮即可。 交通灯控制的PLC梯形图如下东西红灯工作延时东西绿灯工作延时东西黄灯工作延时南北绿灯闪烁延时南北红灯工作东西绿灯闪烁东西绿灯工作东西黄灯工作00000020000000001200000100320000T004TIM 000#600T000TIM 004#600TIM 006#500TIM 007#600100320000T000TIM 005#40TIM 001#500TIM 0

41、02#60T006T007T000T001TIM 003#40T0020100320000T000T000010020100601002T006T006T007T008TIM 008#5T007T005010040100501006T001T001T002T0080100001001T003T002TIM 009#520000T009T008010000100401003启动/停止按钮南北红灯工作延时东西绿灯闪烁延时南北绿灯工作延时南北黄灯工作延时东西红灯工作南北绿灯闪烁南北绿灯工作南北黄灯工作事故报警END4.2.4 梯形图对应的语句表步序 指令 注解0 LD 000001 OR 200002 AND-NOT 00001 3 OUT 20000 启动停止 4 LD-NOT 010035 AND 200006 AND-NOT T0047 TIM 0008 #600 南北红灯工作延时9 LD