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1、基于PLC的交通灯控制系统设计与实现目 录摘 要I1 PLC的概述11.1 PLC的定义11.2 PLC的基本结构11.3 PLC的特点31.4 PLC工作方式42 硬件设计62.1 硬件设计步骤62.2 主机CPU及扩展模块选择62.3 I/O端口分配82.4硬件设计框图92.5 接线图：103. 软件设计103.1软件设计思路103.2功能指令介绍103.3梯形图13结 论25致 谢26参考文献27附录28摘 要随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号系统，它是
2、现代城市交通监控重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加，自80年代后期,许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好城市高速道路，缓解交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。传统的交通信号灯控制一般采用电子线路和继电器实现，结构复杂，可靠性低，故障率高,较难实现功能的变更。特别是由PLC实现的控制系统，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，结构简单，抗干扰能力强，运行稳定可靠，可方便地设置定时时间，编程容易，功能扩展方便，修改灵活等，并且有完善的自诊断和显示功能，维修工作
3、极为简单。根据交通灯的设计要求需要有2个输入端和46个输出端并且需要消耗流量为200mA，在设计中选用主机CPU226，由于CPU226有16个输出端口不够设计所需，又使用了5个8输出端口电流流量为50mA的EM222扩展模块。关键词：CPU226，七段数码管，继电器，功能指令，交通灯 Abstract As social and economic development, urban transport problems has drawn increasing attention. People, vehicles, roads relations between the coordina
4、tion of traffic management has become an important problem to be solved. Urban traffic control system is used for urban traffic data monitoring, traffic signal system, it is important to the modern urban traffic control part. With the increasing amount of urban motor vehicles, since the late 80s, ma
5、ny large cities such as Beijing, Shanghai, Nanjing and other traffic overload there running. So, how to use the appropriate control method to maximize the use of good urban high-speed roads, ease traffic congestion, more and more into transportation management and urban planning department solved th
6、e main problem. Traditional traffic signal control generally use the electronic circuits and relays, complex structure, low reliability, high failure rate, more difficult to achieve functional changes. The programmable logic controller (PLC) microprocessor core, with high reliability, control functi
7、on is strong, flexible and easy to use. In particular, realized by the PLC control system, commonly used control system based on electrical relay contacts compiled ladder diagram programming language, simple structure, strong anti-interference ability, reliable, and can easily set the alarm time, pr
8、ogramming Easy, convenient extensions, modify and flexible, and have perfect self-diagnosis and display, maintenance is very simple. According to the design requirements of traffic lights need to have 2 inputs and 46 outputs and the flow need to consume 200mA, used in the design of the host CPU226,
9、CPU226 16 because not enough designing the required output ports, and use the output of 5 8 50mA current flows to the port of EM222 expansion module. Ultimately the design requirements of traffic lights.Key words: CPU226, seven segment LED, relay, functional command, traffic lights211 PLC的概述1.1 PLC的
10、定义PLC(可编程控制器)是以微机技术为核心的通用工业控制装置，它将传统的继电器接触器控制技术与计算机技术和通信技术融于一体，具有功能强大、环境适应性好、编程简单、使用方便等优点。1.2 PLC的基本结构可编程序控制器主机的硬件电路由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、电源等五部分组成（1）中央处理器CPU是可编程序控制器的控制中心，在系统监控下工作，承担将外部输入信号的状态写入输入映像寄存器区域，然后将结果送到输出映像寄存器区域。CPU常用的微处理器有通用型微处理器、单片机和位片式计算机等。小型PLC的CPU多采用单片机或专用CPU；大型PKC的CPU多采用位片式结构，具有高速数据
11、处理能力。（2）存储器可编程序控制器的存储器由只读存储器ROM和随机存储器RAM两大部分构成。只读存储器ROM用以存放系统程序；中间运算数据和用户程序存在随机存储器RAM中，断电时，中间运算数据和用户程序保存在只读存储器EEPROM或由高能电池支持的RAM中。（3）基本I/O接口电路1.输入接口单元PLC内部输入电路的作用是将PLC外部电路（如行程开关、按钮、传感器等）提供的符合PLC输入电路要求的电压信号，通过光耦电路送至PLC内部电路。输入电路通常以光电隔离和阻容滤波的方式提高抗干扰能力，输入响应时间一般在0.1s15ms之间。多数PLC的输入接口单元都相同，通常有两种类型。一种是直流输入
12、；另一种是交流输入。2.输出接口单元PLC输出电路用来将CPU运算的结果变换成一定形式的功率输出，驱动被控负载（电磁铁、继电器、接触器线圈等）。PLC输出电路结构形式分为继电式、晶体管式和晶闸管输出型三种。3.公共端点通常将一组PLC输入/输出电路公共端与PLC内部连在一起，以减少PLC外部接线。比如PLC一般以3、4个输出接点为一组，在PLC内部连成一个输出公共端，公共端点之间是绝缘隔离的。分组后，不同组的负载可以采用不同的驱动电源。(4) 接口电路PLC接口电路分为I/O扩展接口电路和外设通信接口电路两大类。1、I/O扩展接口电路I/O扩展电路用于连接I/O扩展单元，可以用来扩充开关量I/
13、O点数和增加模拟量的I/O端子。I/O扩展接口电路采用并行接口和串行接口两种电路形式。2、外设通信接口电路外设通信接口电路用于连接手持编程器、其他图形编程器和文本显示器等，并能组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡同通过RS-485接口与电缆和计算机连接可以实现编程、监控、联网等功能。(5) 电源PLC内部配有一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源（5V直流）。当输入端子为非干接点（无源接点）结构时，为外部输入元件提供24V直流电源（仅供输入端子使用）。1.3 PLC的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性
14、能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC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。在应用软件中，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PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。（2）配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控
15、制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。(4) 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。(5) 体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。1.4 PLC工作方式 PLC虽然以微处理器为核心，具有微型计算机的许多特点，但它的
