十字路口交通信号灯的PLC控制系统设计 毕业论文(4)

十字路口交通信号灯的PLC控制系统设计

（四）.可编程逻辑控制器（PLC）的主要特点和发展

1. 可编程逻辑控制器（PLC）的主要特点 （1）、高可靠性

1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部 之间电气上隔离。

2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms. 3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 4）采用性能优良的开关电源。 5）对采用的器件进行严格的筛选。

6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即 采用有效措施，以防止故障扩大。

7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统, 使可靠性更进一步提高。 （2）、丰富的I/O接口模块

PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。

另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。 （3）、采用模块化结构

为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 （4）、编程简单易学

PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

（5）、安装简单，维修方便 PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场

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的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。

由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法使系统迅速恢复。

2.可编程逻辑控制器（PLC）的发展

虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段：

1）、早期的PLC（60年代末—70年代中期）

早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。

2）、中期的PLC（70年代中期—80年代中，后期）

在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元(CPU)。

这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。 3）、近期的PLC（80年代中、后期至今）

进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。

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三.十字路口交通信号PLC控制系统 （一）.控制对象

本系统的控制对象有八个，分别是：

东西方向红灯（R—EW）两个； 南北方向红灯 (R—SN) 两个； 东西方向黄灯（Y—EW）两个； 南北方向黄灯 (Y—SN) 两个； 东西方向绿灯（G—EW）两个； 南北方向绿灯 (G—SN) 两个； 东西方向左转弯绿灯(L—EW)两个； 南北方向左转弯绿灯(L—SN)两个

（二）.控制要求

系统工作受开关控制，启动开关“ON”则系统开始工作，启动开关“OFF”则系统停止工作，所有灯关闭。若因故障使东南西北的绿灯同时亮，系统能自动报警并自动关闭所有红、绿灯，转入提示警告方式。

（三）. 控制规律：

（1） 系统24小时循环运行，工作规律按时序图运行（见图2）。绿灯闪烁时

按0.5

秒间隔运行。

（2） 提示警告方式运行时，控制规律为：东、南、西、北四个方向黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭。黄灯闪亮按亮0.4秒，暗0.6秒的规律反复循环。

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四．十字路口交通信号PLC控制系统的具体设计

（一）.硬件设计

1.PLC型号的选用

城市道路交通信号控制是典型的开关量顺序控制，采用PLC能充分利用它的优点。在这里我们采用 OMRON C200H 型可编程控制器，适应情报化的控制器C200H，控制同情报化相融合，实现扩展性优良的生产现场；他能进一步增强PC的基本功能，可靠，方便的数据处理提高生产现场工作效率；它致力生产现场情报化充实适应windows的软件；它的单元品种齐全，对各种各样的机械设备实现最佳控制。

2.编程地址分配

分析PLC的输入和输出信号,在满足控制要求的前提下,要尽量减少占用PLC的I/O点。由系统控制要求可见，由控制开关输入的启、停信号是输入信号。由PLC的输出信号控制各指示灯的亮、灭，综合有9个输出点，由此可得系统I/O分配表。

交通信号灯控制I/O分配如图所示；

类别 输入 输出 元件 SB1 SB2 HL1 HL2 HL3 HL4 输出 HL5 HL6 HL7 端子号 00000 00001 00200 00201 00202 00203 00204 00205 00206 作用 启动按钮 停止按钮 南北向红灯 东西向绿灯 东西向黄灯 东西向红灯 南北向绿灯 南北向黄灯 报警提示

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3.设计接线图

交通信号PLC控制输入输出接线图如图

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