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1、高等教育自学考试本科毕业论文 基于交通信号灯的PLC控制设计考生姓名： 准考证号： 专业层次： 本科 院 （系）： 机电工程学院 指导教师： 职 称： 讲师 重庆科技学院二O年 月 日高等教育自学考试本科毕业论文 基于交通信号灯的PLC控制设计考生姓名： 戴继荣 准考证号： 011809103472 专业层次： 本科 指导教师： 杨小强 院 （系）： 机电工程学院 重庆科技学院二O一二年 一 月 九 日摘 要随着社会的发展，人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。单片机也可以控制交通灯系统，由于单片机电
2、子元件的可靠性没有PLC可靠性高，容易出现系统的错误，从而产生一些不便，甚至事故，所以为保证交通的畅行，十字路口的交通灯的控制显得尤为重要，不能有差错，在正常工作中，为了保证系统运行的可靠性一般选用PLC来控制交通灯。可编程控制器是以微处理器为基础，综合计算机技术，自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型工业控制装置。它将传统继电器技术和现代计算机信息处理两者的优点结合起来，成为了工业自动化领域中最重要的、应用最多的控制设备，并已跃居工业自动化三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）的首位。近年来PLC的应用更为广泛，它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，对使用环境适应性强，同时其内部
3、定时器资源十分丰富，十字路口的交通灯控制可方便地实现。因此使用PLC控制交通灯系统势在必行。关键词：交通灯，PLC，控制，交通灯系统，可编程控制器Based on the traffic signal lamp PLC control designABSTRACTWith the development of society, peoples consumption level unceasing enhancement, personal vehicles unceasing increase. More people, less car road traffic condition is
4、very obvious. So adopt effective methods to control traffic lights to be imperative. Single chip microcomputer can control the traffic light system, as a result of SCM electronic components reliability without PLC high reliability, prone to systematic errors, resulting in some inconvenience, or acci
5、dents, so as to ensure traffic free, crossroads traffic lights control is particularly important, can not have errors, in normal operation, to ensure the operation reliability generally use PLC to control traffic lights.Programmable controller is a microprocessor-based, integrated computer technolog
6、y, automatic control technology and communication technology and developed a new type of industrial control devices. It will the traditional relay technology and modern computer information processing of the advantages of both union rises, become the field of industrial automation in the most import
7、ant, most applied control equipment, industrial automation and has become the three pillar ( PLC, robot, CAD / CAM ) in the first place. In recent years, PLC is applied more widely, it has the advantages of simple structure, easy programming, high reliability, the use of environmental adaptability,
8、while its internal timer resources are very rich, a crossroads of traffic lights control can be realized conveniently. The use of PLC control system for traffic light be imperative.Keywords: traffic lights，plc，control，The traffic light system，Programmable，Controller目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 交通灯的由来11
9、.2 交通灯的升级12可编程程序控制器（PLC）22.1 PLC的概述和定义22.1.1 PLC的概述22.2.2 PLC的定义22.2 PLC的发展历程及趋势32.2.1 PLC的发展历程32.2.2 PLC的发展趋势42.3 PLC的硬件结构52.4 PLC的主要技术性能62.5 PLC的应用72.5.1 PLC的应用领域72.5.2 PLC在我国的应用72.6 PLC的工作原理82.6.1输入采样阶段82.6.2用户程序执行阶段82.6.3输出刷新阶段83 系 统 设 计103.1控制要求103.2系统设计方案分析103.3 PLC选择114 I/O口通道分配和I/O接线图134.1 I
10、/O口通道分配134.2 I/O接线图145红绿灯交通信号系统的电路155.1时钟脉冲发生电路155.2计数秒数选择电路155.3倒计时控制电路155.4 红绿灯信号控制电路156 PLC控制程序设计166.1交通信号灯模拟控制时序图166.2交通信号灯控制梯形图176.3交通信号灯控制程序19结 论22致 谢23参考文献241 绪论1.1 交通灯的由来19世纪初，在英国中部的约克城，红、绿装分别代表女性的不同身份。其中，着红装的女人表示我已结婚，而着绿装的女人则是未婚者。后来，英国伦敦议会大厦前经常发生马车轧人的事故，于是人们受到红绿装启发，1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在
11、伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德哈特设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯-煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。后来在信号灯的中心装上煤气灯罩 ，它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。不幸的是只面世23天的煤气灯突然爆炸自灭，使一位正在值勤的警察也因此断送了性命。 从此，城市的交通信号灯被取缔了。直到1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。 随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红
12、、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。1.2 交通灯的升级自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进。设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。可编程控制器(PLC)以微处理器为核心，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，编程容易，功能扩展方便，修改灵活,而且结构简单，抗干扰能力强。欧姆龙可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备更是符合交通灯控制系统的要求与特点，能够方便地联网通信。2可编程
13、程序控制器（PLC）2.1 PLC的概述和定义2.1.1 PLC的概述可编程控制器（简称PLC）是在继电器控制和计算机技术的基础上开发出来，并逐渐发展成为以微处理器为核心，集计算机技术，自动控制技术及通讯技术于一体的一种新型工业控制装置。PLC改变原传统的“硬”接线程序控制方式为存储程序控制方式，即通过运行事先编好，并存于程序存储器中的用户程序来完成控制的功能。而控制要求改变时只需修改存储器中用户程序的部分语句即可。可编程控制器以其可靠性高，组合灵活，编程简单，维护方便等独特优势被日趋广泛应用于国民经济的各个控制领域，它的应用深度和广度已成为一个国家工业先进水平的重要标志。2.2.2 PLC的
14、定义可编程控制器(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)，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可编程控制器一直在迅速发展中，因此到目前为止，尚未对其下最后的定义。国际电工委员会（IEC）又先后颁布了PLC 标准的草案第一
15、稿，第二稿，并在1987 年2 月通过了对它的如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定 时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系 统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选
16、用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。2.2 PLC的发展历程及趋势2.2.1 PLC的发展历程在可编程控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位，应用广泛。但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。1968年美国通用汽车公司（G.M）为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。于是就设想将计算机功能强大、灵活、通用性好等优点与电器控制系统简单易懂、价格便宜等优点结合起
17、来，制成一种通用控制装置，而且这种装置采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。1969年美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司的这种要求，研制成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，取得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。早期的可编程控制器仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，只是用来取代传统的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller ）。随着微电子技术和计算机技术的发展，20世纪70年代中期微处理器技术应用到PLC中，使PLC不仅具有逻辑控制功能，还增
18、加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。20世纪80年代以后，随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展，16位和32位微处理器应用于PLC中，使PLC得到迅速发展。PLC不仅控制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能，使PLC真正成为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等功能的名符其实的多功能控制器。PLC的发展过程大致可以分为如下几个阶段：19701980年：PLC的结构定型阶段。在这一阶段，由于PLC刚诞生，各种类型的顺序控制器不断出现（如逻辑电路型、1位机型、通用计算机型、单板
19、机型等），但迅速被淘汰。最终以微处理器为核心的现有PLC结构形成，取得了市场的认可，得以迅速发展.推广。PLC的原理、结构、软件、硬件趋向统一与成熟，PLC的应用领域由最初的小范围、有选择使用、逐步向机床、生产线扩展。19801990年：PLC的普及阶段。在这一阶段，PLC的生产规模日益扩大，价格不断下降，PLC被迅速普及。各PLC生产厂家产品的价格.品种开始系列化，并且形成了固定I/O点型、基本单元加扩展块型、模块化结构型这三种延续至今的基本结构模型。PLC的应用范围开始向顺序控制的全部领域扩展。19902000年，PLC的高性能与小型化阶段。在这一阶段，随着微电子技术的进步，PLC的功能日
20、益增强，PLC的CPU运算速度大幅度上升、位数不断增加，使得适用于各种特殊控制的功能模块不断被开发，PLC的应用范围由单一的顺序控制向现场控制拓展。此外，PLC的体积大幅度缩小，出现了各类微型化PLC。2000年至今：PLC的高性能与网络化阶段。在本阶段，为了适应信息技术的发展与工厂自动化的需要，PLC的各种功能不断进步。一方面，PLC在继续提高CPU运算速度，位数的同时，开发了适用于过程控制，运动控制的特殊功能与模块，使PLC的应用范围开始涉及工业自动化的全部领域。与此同时，PLC的网络与通信功能得到迅速发展，PLC不仅可以连接传统的编程与通入/输出设备，还可以通过各种总线构成网络，为工厂自
21、动化奠定了基础。2.2.2 PLC的发展趋势从当前产品技术性能来看，PLC发展趋势仍然主要体现在体积的缩小与性能的提高两大方面。1 体积小型化。电子产品体积的小型化是微电子技术发展的必然结果。现代PLC无论从内部元件组成还是硬件、软件结构都已经与早期的PLC有了很大的不同，PLC体积被大幅度缩小。2 性能的提高。PLC的性能主要包括CPU性能与I/O性能两大方面。可编程序控制器在我国的发展状况如下：1 我国可编程序控制器的发展与国际上的发展有所不同，国际上可编程序控制器的发展是从研制、开发、生产到应用，而我国则是从成套设备引进、可编程序控制器引进应用、消化移植、合资生产到广泛应用。大致可划分为
22、下述三个阶段：（1）可编程序控制器的初级认识阶段（70 年代后期到 80 年代初期）国际上可编程序控制器的发展，首先引起了国内工程技术界的极大兴趣，所以我国对可编程序控制器的认识始于 70 年代后期到 80 年代初期的成套设备引进中，当时的上海宝钢一期工程中有多项工程引进了十几种机型约 200 多台可编程序控制器。这些可编程序控制器用于原料码头到高炉、轧钢、钢管等整个钢铁冶炼以及加工生产线上，取代了传统的继电器逻辑系统，并部分取代了模拟量控制和小型 DDC 系统。继宝钢一期工程后，国内许多厂家陆续引进的设备和生产线大都配备了可编程序控制器，其应用范围包括电站、石油化工、汽车制造、港口和码头等各
23、领域。正是在成套设备引进过程中，我们打开了眼界，了解认识了可编程序控制器，这也促进了可编程序控制器在我国的发展。（2）可编程序控制器的引进应用和消化移植阶段（80 年代初期到90年代初期）80年代初期开始，随着我国改革开放的不断深入，在成套设备引进的同时，国外原装的可编程序控制器开始涌入国内市场。许多部门和单位相继引进可编程序控制器并自己设计组成控制系统，其应用范围也扩大到建材、轻工、煤炭、水处理、食品、制药、造纸、橡胶和精细化工等工业领域。（3）可编程序控制器的广泛发展阶段（90 年代初期到现在） 进入90年代，我国的可编程序控制器进入了广泛发展阶段，主要表现在以下几个方面：2 政府重视可编
24、程序控制器的发展得到了政府的高度重视，在当时机械电子工业部的领导下，于 1991 年成立了可编程序控制器行业协会。可编程序控制器行业协会在政府和企事业之间起到了桥梁作用，沟通了情况，为做出决策提供了依据。同时可编程序控制器的标准化工作也受到了有关部门的重视，于 1993 年成立了可编程序控制器标准化技术委员会，为我国可编程序控制器的进一步发展打下了基础。2.3 PLC的硬件结构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相同，如图2-1所示： 2-1 PLC的结构图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（
25、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。其结构如图2-1所示。中央处理单元(CPU)是PLC 的控制中枢，它按照PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、检查电源、存储器I/O以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或
26、算数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止运行。2.4 PLC的主要技术性能PLC的主要技术性能，通常可以用以下各种指标进行描述。1 I/O总点数I/O总点数是衡量PLC可以接收输入信号（I）和输出信号（O）的数量。PLC输入输出有开关量和模拟量两种，其中开关量用最大I/O点数表示，模拟量用最大I/O通道数表示。2 用户程序存储容量用户程序存储量是衡量可存储用户应用程序多少的指标，通常以字或K字为单位，PLC中通常以字为单位来存储指令和数据，一般的逻辑操作指令每条占
27、一个字，定时/计数、移位等指令占2个字，而数据指令占2-4个字。3 编程语言编程语言一般有梯形图、语句表、控制系统程序流图等几种，因PLC不同而不同。4 编程手段手持编程器、CRT编程器、计算机编程分为小型、中型及大型PLC的编程装置。5 指令执行时间指令执行时间是指CPU执行基本指令所需要的时间，一般每步几至几十微秒。6 扫描速度扫描速度是指扫描1K字用户程序所需的时间，一般以ms/K字为单位。7 指令系统指令系统的指令种类和数量是衡量PLC的软件功能强弱的重要指标。PLC的指令一般分为基本指令和高级指令两部分。8 内部继电器的种类和数量PLC内部继电器是指内部辅助继电器、定时器/计数器、移
28、位寄存器、特殊功能继电器等，其数量多少关系到编程是否灵活方便。9、其它除以上基本性能外，不同的PLC还有一些其他指标，如输入/输出方式、特殊功能模块种类、自诊断、通讯联网、远程I/O、监控、主要硬件型号、工作环境及电源等级等。2.5 PLC的应用2.5.1 PLC的应用领域PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置，使得其应用受到限制。但最近十多年来，PLC的应用面越来越广，其主要原因是：一方面由于微处理器芯片几有关元件的价格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增强，它也能解决复杂的计算和通信问题。目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽
29、车、装卸、造纸、纺织、环保和娱乐等行业。PLC的应用范围通常可分成以下5种类型：1 顺序控制 这是PLC应用最广泛的领域，也是最适合PLC使用的领域。它用来取代传统的 继电器顺序控制。PLC应用于单机控制、多机群控、生产自动线控制等。例如：注塑机械、印刷机械、包装机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。2 运动控制 PLC制造商目前已提供了拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，在多数情况下，PLC把描述目标位置的数据送给模块，其输出移动一轴或数据到目标位置。每个轴移动时，位置控制模块保持适当的位置和加速度，确保运动平滑。3 过程控制 PLC还能控制大量的过
30、程参数，例如：温度、流量、压力、液位和速度。PID模块提供了使PLC具有闭环控制的功能，即一个具有PID控制能力的PLC可用于过程控制。当过程控制中某个变量出现偏差时，PID控制算法会计算出正确的输出，把变量保持在设定植上。4 数据处理 在机械加工中，PLC作为主要的控制和管理系统用于CNC和NC系统中，可以完成大量的数据处理工作。5 通信网络 PLC的通信包括主机与远程I/O之间的通信、多台PLC之间的通信、PLC和其他智能控制设备（如计算机、变频器、数控装置）之间的通信。PLC与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。2.5.2 PLC在我国的应用虽然我国在P
31、LC生产方面比较弱，但在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30多亿人民币，应用的行业也很广。在我国，一般按I/O点数将PLC分为以下级别（但不绝对，国外分类有些区别）：微型：32 I/O 小型：256 I/O 中型：1024 I/O 大型：4096 I/O 巨型：8192 I/O 在我国应用的PLC系统中，I/O64点以下PLC销售额占整个PLC的47%，64点256点的占31%，合计占整个PLC销售额的78%。 2.6 PLC的工作原理 PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点
32、(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式-扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。2.6.1输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和
33、数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。2.6.2用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态
34、；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。2.6.3输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。PLC的扫描工作过程如图2-2所示，PLC的扫描周期图2-3所示用户输出设备输入端子输入锁存器输入映象寄存器输出映象寄存器输出锁存器输出端子程序执行用户输入设备写读 2-2 PLC的扫描工作过程图 输入刷新 程序执行输出刷新一个扫描周期输入刷新2-3 PLC的扫描周期图3 系 统 设 计3.1控制要求1.系统工作受开关控制，启动
35、开关ON则系统工作；起动开关OFF则系统停止工作。2.控制对象有八个：东西方向红灯两个；南北方向红灯两个，东西方向黄灯两个，南北方向黄灯两个，东西方向绿灯两个，南北方向绿灯两个，东西方向左转弯绿灯两个，南北方向左转弯绿灯两个。3.控制规律：当起动开关接通时，交通信号灯控制系统则开始工作；先同时使南北红灯，东西红灯亮，南北左转信号灯亮；20秒后，东西红灯灭，东西绿灯亮，南北左转信号灯灭；35秒到时，东西绿灯开始闪烁；3秒后东西绿灯灭，东西黄灯亮；2秒到，东西黄灯灭，东西红灯亮，东西左转信号灯亮；20秒后，东西左转信号灯灭，南北红灯灭，南北绿灯亮；35秒到时，南北绿灯开始闪烁；3秒后南北绿灯灭，南
36、北黄灯亮，2秒到，南北黄灯灭，南北红灯亮，南北左转信号灯亮；20秒后，东西红灯灭，东西绿灯亮，南北左转信号灯灭，则一个周期完成，此后，整个交通灯控制系统就按照以上的时序一个周期又一个周期的循环。当起动开关关断时，交通信号灯系统停止工作。3.2系统设计方案分析在交通信号灯的设计中，外部硬件电路方面主要包括：两组红绿灯、两组LED显示器（见模拟图3-1），交通信号灯系统结构图（见图3-2）。3-1 模拟图时钟发生电路红绿灯信号控制电路倒计时控制电路计数秒数选择电路 3-2交通信号灯系统结构图3.3 PLC选择随着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
37、、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、
38、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，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
39、，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
40、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。4. I/O口通道分配和I/O接线图4.1 I/O口通道分配I/O口通道分配（如图4-1）类别器件号端子号作用输入类别SB10.00启动按钮SB2器件号0.01端子号停止按钮作用输出Y010.00东西绿灯Y110.01东西黄灯Y210.02东西红灯
41、Y310.03南北绿灯Y410.04南北黄灯Y510.05南北红灯Y610.06东西左转弯绿灯Y810.07南北左转弯绿灯4-1 I/O口通道分配4.2 I/O接线图：I/O接线图（如图4-2）4-2 I/O接线图5红绿灯交通信号系统的电路5.1时钟脉冲发生电路在红绿灯交通信号系统中，大多数的情况是通过自动控制的方式指挥交通的。因此，为了避免意外事件的发生，电路必须给出一个稳定的时钟（clock）才能让系统正常的工作。5.2计数秒数选择电路当通过交通路口时，如果能在一个方向增添一个倒计时显示器对车辆、行人加以提示，可能会有更好的效果。因此，计数秒数选择电路最主要的功能就是负责输出显示器需要的数
42、值（即倒数的秒数值），作为倒计时显示器电路的计数秒数。5.3倒计时控制电路通过日常生活中的观察，我发现在一些交通路口已经开始使用倒计时显示器，它们的作用就是用来提示车辆行人目前还有多长时间信号灯会发生变化，这样车辆行人就可以提前判断是否有足够的时间通过路口，进而就可以避免很多意外事故的发生。例如：南北方向绿灯，车辆处于正常行驶中，东西方向红灯，车辆处于等待中，若南北方向行驶的车辆看到倒计时显示器上可以通行的时间很短，可能就会放慢速度等待下一次通行，这样在东西方向绿灯时，车辆就能够正常行驶，不会为等待南北方向强行的车辆而耽误更多的时间。如此循环下去，道路就会畅通无阻了。考虑到有些路口的交通拥堵现
43、象较为严重，车辆会在道路上排成很长的一队，这样排在较远距离的司机就很难看清楚倒计时显示器上变化的数字，有可能会影响到车辆之间的正常行驶。因此，如果采用发光二极管作为倒计时的显示装置就会使司机和行人一目了然，同样也能够起到很好的提示作用。5.4 红绿灯信号控制电路在红绿灯交通信号系统中，大多数的情况是通过自动控制的方式指挥交通。但为了配合高峰时段，防止交通拥挤，有时还必须使用手动控制，即让交通警察自行指挥交通。因此，红绿灯信号控制电路除了负责监控路口红绿灯之外，最主要的功能就是能够利用开关来切换手动与自动的模式，让交通警察能够通过外部输入的方式来控制红绿灯交通信号系统的运做。 6 PLC控制程序
44、设计6.1交通信号灯模拟控制时序图交通信号灯模拟控制时序图（如图6-1） 6-1通信号灯模拟控制时序图6.2交通信号灯控制梯形图 6.3交通信号灯控制程序 ：LD 0.00OR 200.00OUT 200.00LD 200.00ANDNOT TIM008ANDNOT 0.01TIM 000 #200LD 200.00ANDNOT TIM008ANDNOT 0.01TIM 001 #350LD TIM001ANDNOT 0.01TIM 002 #30LD TIM002ANDNOT 0.01TIM 003 #20LD TIM003ANDNOT 0.01TIM 004 #200LD TIM003AN
45、DNOT 0.01TIM 005 #350LD TIM005ANDNOT 0.01TIM 006 #30LD TIM006ANDNOT 0.01TIM 007 #20LD TIM007ANDNOT 0.01TIM 008 #200LD TIM000ANDNOT TIM001LD TIM001ANDNOT TIM002AND P_1sORLDOR TIM008ANDNOT 0.01OUT 10.00LD TIM002ANDNOT TIM003ANDNOT 0.01OUT 10.01LDNOT TIM000LD TIM003ANDNOT TIM008ORLDANDNOT 0.01OUT 10.02LD TIM004ANDNOT TIM005LD TIM005ANDNOT TIM006AND P_1sORLDANDNOT 0.01OUT 10.03LD TIM006ANDNOT TIM007ANDNOT 0.
