PLC交通灯.docx

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PLC交通灯

一　ＰＬＣ控制方案……………………………………………………………3

二　PLC的基本结构……………………………………………………………4

（1）PLC的产生……………………………………………………………4

（2）PLC硬件的结构……………………………………………………………5

（3）PLC的发展趋势……………………………………………………………6

三　PLC的基本工作原理………………………………………………………7

　　四　系统硬件构成……………………………………………………………8

（1）PLC系统……………………………………………………………8

（2）现场操作面板TD200………………………………………………………8

（3）上位机……………………………………………………………8

五　系统软件设计……………………………………………………………9

（1）上位监控软件……………………………………………………………9

（2）PLC程序……………………………………………………………9

六　系统的测试和评价…………………………………………………………14

七总结……………………………………………………………15

八致谢……………………………………………………………16

九参考文献……………………………………………………………17

摘要

PLC在工业自动化中的地位极为重要，广泛应用于各个行业。

随着科技的发展，PLC的功能日益完善，加上价格低，可靠性高，在工业中应用更加广泛。

城市交通灯采用PLC技术具有可靠性高，维护方便，用法简单，通用性强等特点。

PLC可编程控制器采用全分布式架构设计，创新的独立监控保证设备、环境的控制管理，高可靠性的控制技术提供了工业级产品最重要的保证，创新的编程，带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息，在应用中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除可编程控制器以外的电路及设备也获得故障自诊断保护，整个系统极高的可靠性为自动化控制整体安全提供了保证。

功能完善，适用性强PLC可编程控制器标准化、系列化、模块化配备品种齐全的各种硬件装置，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。

解决好公路交通问题。

将保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。

关键词：

交通灯、PLC

一ＰＬＣ控制方案

近几年,扬州市照明发展非常迅速,按照常规管理已经很难满足实际要求,经市委、市政府决定,我公司于2007年9月开始建设路灯集中监控系统,并于11月份完成中控室、40个监控终端的安装工作。

该系统通过中心控制室下发指令,对路灯实行开灯、关灯控制,对各个供电回路的电压、电流进行测量。

同时为了能够更好的监测路灯设备的工作状态和运行情况,保证设备的稳定运行,实现对设备的集中监控,提出了终端设备选用适合工业现场环境的PLC控制方案:

第一,采用可靠性高,适合各种应用环境的PLC进行现场控制。

第二,设置现场操作面板,实现本地显示和操作。

第三,选用带标准通讯接口的PLC直接和数传电台相连,缩短每台终端的通讯时间为每1秒钟测量一个终端。

第四,实现记忆功能和数据保护功能,当工作设备临时断电后,重新来电后能够记忆并恢复设备的原来工作状态。

根据时间的不同,按时准确开关每个工作回路。

第五,对电流、电压采用精确算法进行编程,每个回路有很小的电流波动（0.05A）就能及时反映出来,实时反映路灯亮灯灭灯情况。

第六,预留通讯端口可以对路灯进行在线节能调压控制,与智能仪表连接等。

二　PLC的基本结构

PLC主要由中央控制单元（CPU）、存储器（RAM或ROM或）输入输出模块（I/O）部分、电源和编程设备组成（见图1-1），有的PLC还可以配备特殊功能模块，用来完成某些特殊的任务。

术语“体系结构”是指PLC的硬件，或软件，或者二者的结合。

开放式的体系结构，是指系统使用现成的标准组件，能方便的与其它生产厂家的设备和程序兼容。

封闭的体系结构是指该系统为专用的并且与其他系统不兼容。

目前，大多数PLC系统从本质上讲都是封闭的系统，所以使用时必须确定所选用的硬件和软件与所使用的PLC是兼容的。

（1）PLC的产生

PLC的产生，在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。

传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。

1968年美国通用汽车公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称ProgrammableController（PC）。

个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC）。

上世纪80年代至90年代中期是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。

在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

PLC具有通用性强、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。

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

（2）PLC硬件的结构

PLC的构成从结构上分，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、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

CPU的构成CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。

进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。

在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。

CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。

但工作节奏由震荡信号控制。

运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。

寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。

I/O模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。

I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。

输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。

I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。

常用的I/O分类如下：

开关量：

按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。

模拟量：

按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。

除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。

按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。

电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。

同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。

电源输入类型有：

交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。

底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：

电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

（3）PLC的发展趋势

21世纪，PLC会有更大的发展。

从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。

目前的计算机集散控制系统DCS（DistributedControlSystem）中已有大量的可编程控制器应用。

伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

三　PLC的基本工作原理

一．PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式

1．每次扫描过程。

集中对输入信号进行采样。

集中对输出信号进行刷新。

2．输入刷新过程。

当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。

只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。

3．一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。

4．元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。

5．扫描周期的长短由三条决定。

（1）CPU执行指令的速度

（2）指令本身占有的时间（3）指令条数

6．由于采用集中采样。

集中输出的方式。

存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。

四　系统硬件构成

（1）PLC系统

PLC的输入信号包括各个工作回路的工作状态,控制回路故障信号,各个工作回路的工作电压、工作电流等信号,根据濮阳路灯的设备情况,DI/DO点共计为20个,模拟量输入的点为16个。

根据前面的解决方案和上述的输入输出点数,可编程控制器（PLC）选用SIEMENSS7-200系列226PLC,该系列PLC性价比好,完全满足系统控制要求,具有两个RS-485接口,一个接高速数传电台,一个可用于就地显示和设置参数以及和现场仪表相连。

（2）现场操作面板TD200

TD200是可编程控制器S7-200PLC系列的文本显示和操作员面板,可以显示从S7-200CPU读来的信息,可以调整选定的程序变量,可以提供强制/非强制I/O点能力,提供为具有实时时钟的CPU设置时间和日期的能力,提供多种字符集以支持英文及中文显示。

该屏使用方便,灵活实现控制命令的输入及状态监视,且在安装时不占用空间,其坚固的防护结构和专业设计能适应现场恶劣的环境。

（3）上位机

系统在监控中心微机室设置一台工业控制计算机为上位机（操作员站）,用于对整个路灯控制系统进行远程监控,不同的级别的操作员被授予不同的操作密码,根据各自的权限对系统进行有效的监控和管理,操作员能在监控中心自行增减终端设备并对终端设备的编码、名称、灯型、地理位置、编组等进行组态,并可对终端设备的控制参数、转发/被转发、各项运行参数、告警保护参数进行在线远程设置,对主调度机巡测周期、嵌层分组、控制选择调整、图形显示、告警发布等进行组态设置。

可按不同的灯型、区域、路段、时段采用时控与光控相结合的方式自动完成遥控开/关灯等功能,同时手动完成群控、组控、路控、单控功能。

上位机可按预定周期自动巡测、组测、路测、抽测、单测智能测控终端采集的各项运行参数,并自动建立数据库。

上位机可根据需要随时查