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1、摘 要古老的交通灯控制系统大多是由数字电路来实现的，随着社会经济的发展，数字 电路交通灯越来越不能满足日益增长的交通压力，因此必须寻求一种新的方法来取代 这种复杂而工作不稳定的控制系统。现今 PLC 技术飞快发展，应用越来越广，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。 本论文就是运用 PLC 原理来实现对十字路口的交通灯的控制，介绍了基于可编程序控 制器在交通系统的运用，系统介绍了可编程序控制器的基本原理。我们所设计出来的 交通灯必须美观、大方、经济适用、有多种变化，为了达到要
2、求，并考虑到节省电子 元件的成本，以达到最大经济效益，运用欧姆龙系列的 PLC 来控制红绿灯的变化，经 过对现今交通灯控制系统进行实地考察，选择一种最优方案，用以在一定程度上缓解 目前交通压力。关键词：交通灯；PLC；自动控制 关键词目 录第一章 绪 论 11.1 交通灯的发展史 1 1.2 我国城市交通的发展现状 2 第二章 PLC 的基础知识 3个人收集整理 勿做商业用途2.1 PLC 的由来 3 2.2 PLC 的结构 4 2.3 PLC 的特点和功能 5 2.3.1 PLC 的特点 5 2.3.2 PLC 的功能 6 2.4 可编程控制器的分类、应用及发展 6 2.4.1 可编程控制器
3、的分类 6 2.4.2 可编程控制器的应用 7 2.4.3 可编程控制器的发展方向 7 2.5 PLC 的工作原理 8 2.5.1 工作原理 8 2.5.2 PLC 的工作过程 9 2.6 PLC 系统设计的一般步骤 10 2.7 PLC 硬件系统设计方法 12 2.7.1 应用系统总体方案设计 12 2.7.2 系统硬件设计根据 12 2.7.3 可编程序控制器的机型选择 12 2.7.4 输入/输出模板的选择 13 2.7.5 系统硬件设计文件 13 2.7.6 系统供电设计 13 第三章 PLC 编程软件 CX-Programmer 的使用简介 14个人收集整理 勿做商业用途3.1 CX
4、-P 编程软件的主要功能 14 3.2 CX-P 编程软件的使用： 153.2.1 绘制梯形图 15 3.2.2 程序的检查和编译 20 3.2.3 下载程序 21 3.2.4 程序的调试及监控 21 3.2.5 主要按钮图标 22 第四章 倒计时计数功能及其实现 23个人收集整理 勿做商业用途4.1 简述 23 4.2 数码显示管 23 4.2.1 数码管的分类 23 4.2.2 数码管引脚图 24 4.2.3 数码管的驱动方式 24 4.2.4 数码管参数 25 4.2.5 恒流驱动与非恒流驱动对数码管的影响 25 第五章 基于 PLC 的交通灯控制系统设计 27个人收集整理 勿做商业用途
5、5.1 控制要求： 27 5.2 I/O 分配表 27 5.3 交通灯 I/O 分布图 28 5.4 交通灯工作流程图 29 5.5 交通灯工作时序图 30 5.6 梯形图 31 第六章 总结与展望 36个人收集整理 勿做商业用途6.1 总结 36 6.2 展望 36 致谢 37 参考文献 38 附录 A： 39 附录 B： 41个人收集整理 勿做商业用途第一章1.1 交通灯的发展史绪 论当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。 但这一技术在19世纪就已出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信 号灯，用以指挥马车通行
6、。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师 纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。 它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止” ，绿色表示“注意” 。1869 年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。 电气启动的红绿灯出现在美国， 这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成， 1914 年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止” ，绿灯亮表示“通行” 。 1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把 压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯， 司机遇红灯
7、时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感 的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间， 推迟汽车放行，以免发生交通事故。 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。1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种 信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转 弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶 的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉 路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车
8、辆不能越过停车线，但车辆已 十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。 随着中国加入 WTO，我们不但要在经济、文化、科技等各方面与国际接轨，在交 通控制方面也应与国际接轨。俗话说“要想富，先修路” ，但路修好了如果在交通控制个人收集整理 勿做商业用途1方面做不好道路还是无法保障畅通安全。作为交通控制的重要组成部份的交通信号灯 也应具有可靠性。1.2 我国城市交通的发展现状随着我国社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注，交通问题成为 制约我国社会经济发展的一个大问题，我国的人口众多，现在大多数城市都经常会出 现交通拥堵现象，人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的
9、重要 问题之一。随着社会的发展，一个城市的交通是否便捷是衡量其是否具有发展潜力的 重要指标，目前，我国大中小城市都出现了交通拥堵的现象，特别是那些大城市，随 着城市机动车量的不断增加，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，因此，自 80 年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设 完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏 对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道 路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦 合处交通状况的制约。 如何采用合适的控制方法，最大限度利
10、用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解 主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，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。因此选择一个最优的放行时间是解决交通拥堵问题的根 本，现在也有很多城市开始考虑用 GPS 定位系统来检测路口的车流量从而实现交通灯 的智能控制即根据路口的车流量来控制交通，这种方法虽说能很大程度上缓解交通压 力，但以目前的经济条件还不能完全实现。 那么，我觉得最经济最实用的做法就是根据现今路口的实际车流量来确定好放行 时间，本论文就是通过对路口车流量的实际考察然后确定最优循环时间，运用 PLC 原 理来完成多交通灯的最优控制。而且，近年来随着科技的飞速发展
11、，PLC 的应用正在不 断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在工业控制和自动控制的 PLC 应用系统中，PLC 具有很强的抗干扰性， PLC 往往是作为一个核心部件来使用。个人收集整理 勿做商业用途2第二章2.1 PLC 的由来PLC 的基础知识可编程控制器（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
12、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。 在 19 世纪 60 年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装 置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随 着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地 重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这 一现状，美国通用汽车公司在 1969 年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制 装置，并提出了十项招标指标，即： 1编程方便，现场可修改程
13、序； 2维修方便，采用模块化结构； 3可靠性高于继电器控制装置； 4体积小于继电器控制装置； 5数据可直接送入管理计算机； 6成本可与继电器控制装置竞争； 7输入可以是交流 115V； 8输出为交流 115V，2A 以上，能直接驱动电磁阀，接触器等； 9在扩展时，原系统只要很小变更；个人收集整理 勿做商业用途310用户程序存储器容量至少能扩展到 4K。 1969 年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台 PLC，在美国通用汽车自动装配 线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性 高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广 应用。
14、到 1971 年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。 这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971 日本从 美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台 PLC。1973 年，西欧国家也研制出 它们的第一台 PLC。我国从 1974 年开始研制。于 1977 年开始工业应用。 在 1987 年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义： “PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字 运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运 算
15、、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输 入和输出， 控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与 工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 ”个人收集整理 勿做商业用途2.2 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、底板或机架，这些模块可以按照一定规则
16、组合配置。个人收集整理 勿做商业用途2.3 PLC 的特点和功能2.3.1 PLC 的特点 （1）高可靠性 PLC 的高可靠性主要表现在以下几个方面： 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 内部电路之 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，对采用的器件进行严格的筛选； 5）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； 6）大型 PLC 还可以采用由双 CPU 构成冗余系统或有三 C
17、PU 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，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
18、起来，系统的规 模和功能可根据用户的需要自行组合。个人收集整理 勿做商业用途（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，使系统迅速恢复运行。 2.3.2 PLC 的功能
19、 （1）逻辑控制 （2）定时控制 （3）计数控制 （4）步进(顺序)控制 （5）PID 控制 （6）数据控制：PLC 具有数据处理能力。 （7）通信和联网 （8）其它：PLC 还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控 制模块，CRT 模块。个人收集整理 勿做商业用途可编程控制器的分类、 2.4 可编程控制器的分类、应用及发展2.4.1 可编程控制器的分类 .4.1 （1）小型 PLC 小型 PLC 的 I/O 点数一般在 128 点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件 融为一体，除了开关量 I/O 以外，还可以连接模拟量 I/O 以及其他各种特殊功能模块。 它能执行包括逻
20、辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通讯联网以及各个人收集整理 勿做商业用途6种应用指令。 （2）中型 PLC 中型 PLC 采用模块化结构，其 I/O 点数一般在 2561024 点之间。I/O 的处理方式 除了采用一般 PLC 通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程 序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更 强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。 （3）大型 PLC 一般 I/O 点数在 1024 点以上的称为大型 PLC。大型 PLC 的软、硬件功能极强。具 有极强的自诊断功能。通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块
21、，可以构成三级通讯 网，实现工厂生产管理自动化。大型 PLC 还可以采用三 CPU 构成表决式系统，使机器 的可靠性更高。 PLC 可以分为整体式和模块式两种个人收集整理 勿做商业用途2.4.2 2.4.2 可编程控制器的应用 PLC 广泛应用于机械制造、石化、冶炼、电力、轻纺、汽车、交通及各种机电产品 的生产中。 典型的应用有：顺序控制、过程控制、数据处理、联网、显示打印。 2.4.3 2.4.3 可编程控制器的发展方向 （1）向体积更小、速度更快的方向发展 微电子技术及电子电路装配工艺的不断改进，都会使 PLC 的体积更加小，以便于 嵌入到任何小型的机器和设备之中。 （2）向大型化、高可靠
22、性及多功能方面发展 大型 PLC 向着容量大、智能高、通信功能强的方向发展。对于大规模、复杂系统 进行综合自动控制的 PLC，大多已采用多 CPU 的结构，有闭环控制的 PID 模块、模拟量 的模糊控制，自适应、参数自整定功能。 （3）与其他工业控制产品的结合 在大型自动控制系统中计算机和 PLC 在应用功能方面互相融合、互补、渗透，使个人收集整理 勿做商业用途7控制系统的性价比不断提高。2.5 PLC 的工作原理2.5.1 工作原理程序示例 COM X000 输入信号 X000 X000 Y000 X001 Y000 X000 常开触点 Y000 可编程控制器 输入端子个人收集整理 勿做商业
23、用途图 2-2 PLC 原理图外部电源 COM1 Y000 电机负载 输出端子M常闭触点PLC 是一种微机控制系统，其工作原理也与微机相同，但在应用时，可不必用计算 机的概念去做深入的了解，只需将它看成是由普通的继电器、定时器、计数器、移位 器等组成的装置，从而把 PLC 等效成输入、输出和内部控制电路三部分，如图 3-1 所 示。 （1）输入部分 这部分的作用是接受被控设备的信息或操作命令等外部输入信息。输入接线端是 PLC 与外部的开关、按钮、传感器转换信号等连接的端口。每个端子可等效为一个内部 继电器线圈，线圈号即输入接点号，这个线圈由接收到的输入端的外部信号来驱动， 其驱动电源可由 P
24、LC 的电源部件提供(如直流 24V)，也可由独立的交流电源(如交流 110V)供给。每个输入继电器可以有无穷多个内部触点，供设计 PLC 控制程序时使用。 （2）内部控制电路 这部分的作用是运算和处理由输入部分得到的信息，并判断应产生哪些输出。内个人收集整理 勿做商业用途8部控制电路实际上也就是用户根据控制要求编制的程序。 程序一般用梯形图形式表 PLC 示。梯形图是从继电器控制的电气原理图演变而来的，PIC 程序中的动合、动断触点、 线圈等概念均与继电器控制电路相同。在 PLC 内部还设有定时器、计数器、移位器、 保持器、内部辅助继电器等，继电器控制系统没有的器件，它们的线圈及动合、动断
25、触点只能在 PLC 内部控制电路中使用，而不能与外部电路相连。 （3）输出部分 这部分的作用是驱动外部负载。在 PLC 内部，有若干能与外部设备直接相连的输 出继电器(有继电器、双向硅、晶体管三种形式)，它也有无限多软件实现的动合、动 断触点，可在 PLC 内部控制电路中使用；但对应每一个输出端只有一个硬件的动合触 点与之相连，用以驱动需要操作的外部负载；如图 3-1 所示。外部负载的驱动电源接 在输出公共端(COM)上。 2.5.2 PLC 的工作过程 PLC 一般采用循环扫描方式工作。当 PLC 加电后，首先进行初始化处理，包括清除 IO 及内部辅助继电器、复位所有定时器、检查 I/O 单
26、元的连接等。开始运行之后， 串行地执行存贮器中的程序，这个过程可以分为如下四个阶段。 （1）公共处理阶段 这部分在每次循环开始都要被执行，包括复位系统定时器、检查程序存贮器、检 查 IO 总线、检查扫描时间等。如出现异常情况，则通过自诊断给出故障信号，或自 行进行相应的处理，这将有助于及时发现或提前预报系统的故障，提高系统的可靠性。 （2）执行外围设备命令阶段 当有简易编程器、图形编程器、打印机等外部设备与 PLC 相连时，则 PLC 在每次 循环时，都将执行来自外部设备的命令。 （3）程序执行阶段 在这个阶段，CPU 将指令逐条调出并执行，即按程序对所有的数据(输入和输出 的状态)进行处理，
27、包括逻辑、算术运算，再将结果送到输出状态寄存器。个人收集整理 勿做商业用途9（4）输入、输出更新阶段 PLC 的 CPU 在每个扫描周期进行一次输入来进行输出更新。CPU 对各个输入端进行 扫描，并将输入端的状态送到输入状态寄存器中；同时，把输出状态寄存器的状态通 过输出部件转换成外部设备能接受的电压或电流信号，以驱动被控设备。这种对输入、 输出状态的集中处理过程，称为批处理，这是 PLC 工作的重要特点。个人收集整理 勿做商业用途系统设计的一般 的一般步骤 2.6 PLC 系统设计的一般步骤如图 2-3 流程所示，PLC 控制系统设计的一般步骤可以分为： （1）根据生产过程分析控制要求，对于
28、复杂的控制系统，需要绘制系统控制流程 图，用以清楚的表明动作的顺序和条件，对于简单的系统可以省去这步； （2）根据控制要求确定所需要的输入、输出设备。据此确定 PLC 的 I/O 点数； （3）选择 PLC 的机型及其容量。选型十规模要适当，功能相当，结构紧凑，考虑 负载能力及其环境因数； （4）定义输入、输出点名称，分配 PLC 的 I/O 点，设计 I/O 连接图； （5）根据 PLC 所要完成的任务及其应该具备的功能，进行 PLC 程序设计，同时进 行控制台的设计和现场施工。个人收集整理 勿做商业用途10工 艺 过程 分 析控 制要 求 确定 用 户I/O设 备 选 择PLC分 配I/O
29、点、 设 计I/O连 接图 PLC程序 设 计 绘制 流 程图 设计 梯 形图 修改 编 制程 序 清单 输 入程 序 并检 查 调试 NO 现 场连 线 设 计控 制台（ 柜 ） 控 制台 设计 及 现场 施工个人收集整理 勿做商业用途满足 要 求？ YES 联 机调 试 NO NO满足 要 求？ YES 编 制 技术 文 件 交 付使 用图 2-3 PLC 系统设计步骤112.7 PLC 硬件系统设计方法2.7.1 应用系统总体方案设计 1PLC 控制系统类型 （1）由 PLC 构成的单机控制系统。 （2）由 PLC 构成的集中控制系统。 （3）由 PLC 构成的分布式控制系统。 （4）用
30、 PLC 构成远程 I0 控制系统。 2系统的运行方式 （1）手动运行方式。 （2）半自动运行方式。 （3）自动运行方式。 2.7.2 系统硬件设计根据 1工艺要求 2设备状况 3控制功能 4I0 点数和种类 5系统的先进性 2.7.3 可编程序控制器的机型选择 1CPU 的功能 2I/0 点数 3响应速度个人收集整理 勿做商业用途124指令系统 5机型选择的其他考虑 输入/输出模板的选择 2.7.4 输入/输出模板的选择 1数字量输入模块的选择 2数字量输出模块的选择 3模拟量模块的选择 4智能 I0 模块的应用选择 2.7.5 系统硬件设计文件 1系统硬件配置图 2模块统计表 3I0 硬件
31、接口图及 I0 地址表 2.7.6 系统供电设计 1供电系统的保护措施 2电源模块的选择 4I0 模块供电电源设计 5系统接地设计 6可编程序控制器供电系统设计 7电缆设计和敷设个人收集整理 勿做商业用途13第三章PLC 编程软件 CX-Programmer 的使用简介本设计主要涉及的是软件 CX-Programmer 的编程应用以及与外接设备的模拟仿真， CX-Programmer 是 OMRON 公司新的编程软件，适用于 C、CV、CS1 系列 PLC，它可完成 用户程序的建立、编辑、检查、调试以及监控，同时还具有完善的维护等功能，使得 程序的开发及系统的维护更为简单、快捷。个人收集整理
32、勿做商业用途CX3.1 CX-P 编程软件的主要功能CX-P 编程软件可以实现梯形图或语句表的编程、 编译检查程序、 程序和数据的上载 及下载、设置 PLC 的设定区、对 PLC 的运行状态或内存数据进行监控和测试、打印程 序清单、文档管理等功能。 CX-P 编程软件界面的外观如图 3-1 所示。编程界面包括标题栏、菜单条、工具条、 状态栏以及 5 个窗口（可用“视图”菜单中的“窗口”项来选择显示窗口）个人收集整理 勿做商业用途图 3-1CX-P 编程软件界面14CX- 编程软件的使用： 3.2 CX-P 编程软件的使用：用 CX-P 编程软件编制用户程序可按以下步骤进行：启动 CX-P 软件
33、、建立新工程 文件、绘制梯形图、编译程序、下载程序和监视程序运行等。 3.2.1 绘制梯形图 本设计的关键在于运用 CX-P 编程软件绘制梯形图。 下面简要说明使用 CX-P 软件 编写梯形图的过程。 （1）先用鼠标选取工具条中的“常开触点”按钮，然后在如图 B-4 所示的梯形图 编辑窗口中，单击第一条指令行的开始位置，将弹出如图 3-2 所示的新接点对话框， 输入图中的各项内容后，按“确定”键。个人收集整理 勿做商业用途图 3-2 “输入常开触点”窗口（2）图 3-3 显示第一个触点已经输入到第一行的起始位置。触点的上方是该常开 触点的名称和地址，下方是注释。触点左侧的红色标记表示该触点所在
34、的指令条存在 逻辑错误或者不完整。个人收集整理 勿做商业用途15图 3-4 显示常开触点如果想改变触点的显示方式，可利用“工具”菜单中的“选项”命令来实现。图 3-5 “选项”窗口（梯形图信息）（3） 若要在第一个触点的右边串接一个常闭触点， 可先用鼠标选取工具条中的 “常16闭触点”按钮，然后单击第一个触点的右边位置，在弹出的对话框中输入相应的内容， 完成第二个触点的输入。 （4）若要在第一行的最后输入一个线圈，可用鼠标选取工具条中的“新线圈”按 钮，然后按照上述的方法完成线圈的输入。当光标离开线圈时，软件会自动将该线圈 调整到紧靠右母线的位置，如图 3-6 所示。当线圈输入完毕后，第一个触
35、点左侧的红 色标记就会自动消失。个人收集整理 勿做商业用途图 3-6 添加输出线圈如果要改变右母线在梯形图中的显示位置，可以通过“工具”菜单中的“选项”命 令来实现。选项窗口如图 3-7 所示，只要改变图中“初始位置（单元格） ”的数值即可。个人收集整理 勿做商业用途17图 3-7 “选项”窗口（梯形图）（5）若要在第一个触点的下方并联一个常开触点，可用鼠标选取工具条中的“新 的纵线”按钮，再点击第一个触点的右边位置，添加一条纵线，此时软件会在第一个 触点的下方自动插入空行。然后按照第一步的方法，在第一个触点的下方添加一个常 开触点。 ，如图 3-8 所示：个人收集整理 勿做商业用途图 3-8
36、 添加纵线和常开触点18（6）如果要在梯形图第二行的行首输入常开触点 20000，可以用复制和粘贴命令 来完成。输入定时器线圈时，可用鼠标单击工具条中的“指令盒”按钮，并点击第二 行右边的空白处输入“001” ，在“操作数”栏的第二行输入定时器的定时常数“#300” ， 将出现如图 3-9 的对话框，在该窗口中输入定时器指令和操作数后，按“确定”键， 显示的内容如图 3-10 所示。个人收集整理 勿做商业用途图 3-9 “输入定时器指令”窗口图 3-10 显示定时器指令19（7）如果要在梯形图中插入一个定时器的常开或常闭触点，可依照第三步的方法 来完成。输入右移指令 SRD(75)和指令 MO
37、V(21)时方法与输入时间指令相同。 （8）输入程序结束指令“END” 。用鼠标选取工具条中的“指令盒”按钮，并点击 梯形图中第三行的起始处，在弹出窗口的“指令”栏中输入“END” ，按“确定”键后， 显示的内容如图 3-11 所示。至此，全部程序输入完毕完整程序截图见附录 A。个人收集整理 勿做商业用途图 3-11 添加 END 指令梯形图程序编辑完成后，可以通过双击工程窗口中“新程序”下的“符号”项， 显示本地符号表，查看该程序段中各符号的使用情况。详见附录 B。 3.2.2 程序的检查和编译 可以通过“PLC”菜单中的“程序检查选项”命令来实现程序编辑过程的语法、数 据等检查，当出现错误
38、时，会在相应指令条的左母线前出现红色标记，并在输出窗口个人收集整理 勿做商业用途20中显示错误信息。 程序编辑完成后，单击工具条中的“编译程序”按钮，或者选择“程序”菜单中 的“编译”命令进行程序的编译，检查程序的正确性，编译的结果将显示在输出窗口 中。当“错误”的级别较高时，可能会导致程序无法运行，而“警告”的级别较低， 程序仍然可以运行。 3.2.3 下载程序 程序编译完成后，要将程序传送到 PLC 中，可以按照以下 3 个步骤进行。 （1）使用专用电缆连接 PLC 与计算机，并在离线的状态下进行 PLC 的接口设置。 （2）选择“PLC”菜单中的“在线工作”命令，或点击工具条上的“在线工
39、作”按 钮，在出现的确认对话框中，选择“是” ，建立起 PLC 与计算机的通信。此时 CPU 面板 上的通信灯不断闪烁，梯形图编辑窗口的背景由白色变为灰色，表明系统已经正常进 入在线状态。 （3）开始下载程序。选择“PLC”菜单中的“传送”命令，在弹出的下拉菜单中点 击“到 PLC” ，将出现下载选项对话框，在选项中选取“程序” ，并确认，就可以实现程 序的下载。也可点击工具条中的“传送到 PLC”按钮来实现程序的下载。 3.2.4 程序的调试及监控 （1）程序监控 首先选择“PLC”菜单中“操作模式”下的“运行”或“监视”命个人收集整理 勿做商业用途令，PLC 开始运行程序；然后选取“PLC
40、”菜单中的“监视”命令，使程序进入监控状 态，以上操作也可利用工具条中的快捷按钮实现。进入程序的监控状态后，梯形图窗 口中被点亮的元件表示是导通的，否则为断开。 通过“查看”窗口也能实现程序的运行监视。将要观察的地址添加到查看窗口中， 利用元件值信息就可知道该元件的工作情况。 （2）暂停程序监控 暂停监视能够将程序的监视冻结在某一时刻，这一功能对程个人收集整理 勿做商业用途序的调试有很大帮助。触发暂停监视功能可以用手动触发或者触发器触发来实现，步 骤如下。211）在监视模式下，选择需要暂停监视的梯级。 2）单击工具条中“以触发器暂停”按钮，在出现的对话框中选择触发类型：手动 或触发器。 若选择
41、触发器，则在“地址和姓名”栏中键入触发信号地址，并选择“条件”类型。 当触发的条件满足时， “暂停监视”将出现在刚才所选择的区域。要恢复完全监视，可 再单击“以触发器暂停”按钮。 若选择手动，监视开始后，等屏幕中出现所需的内容时，单击工具条中“暂停”按 钮，使暂停监视功能发生作用。要恢复完全监视，可再次单击“暂停”按钮。 （3）强制操作 强制操作是指对梯形图中的元件进行强制性地赋值，来模拟真实个人收集整理 勿做商业用途的控制过程，以验证程序的正确性。先选中要操作的元件，再点击“PLC”菜单中的“强 制”命令，此时，进行强制操作的元件会出现强制标记。元件的强制操作可通过相同 的方法解除。 （4）
42、在线编辑程序 下载完成后，程序变成灰色，将无法进行直接修改，但可利个人收集整理 勿做商业用途用在线编辑功能来修改程序，提高编程效率。 先选择要编辑的对象，再点击程序菜单中“在线编辑”命令，在弹出的子菜单中选 择“开始” ，此时，编辑对象所在的梯级的背景将由灰色变为白色，表示可以对其进行 编辑。当编辑完成时，利用程序菜单的“在线编辑”中的“发送修改”命令将修改的 内容传送到 PLC。传送结束后，梯级的背景又会变成灰色，处于只读状态。 3.2.5 主要按钮图标个人收集整理 勿做商业用途“在线工作”按钮： “编译 PLC 程序”按钮： “运行模式”按钮：“编译程序”按钮： “监视模式”按钮： “以触
43、发器暂停”按钮：22第四章4.1 简述倒计时计数功能及其实现本系统使用数码管完成倒计时显示功能。以南北方向为例，数码管显示的数值从 绿灯的设置时间最大值往下减，每秒钟减 1，一直减到 1。然后又从红灯的设置时间最 大值往下减，一直减到 1。接下来又显示绿灯时间，如此循环。 按日常中的交通灯系统来讲，系统应该有4个两位的LED数码管，分别放置在模拟 交通灯控制板上的四个路口。因为四个方向的数码管应该显示同样的内容，所以我们 可以把它们同样对待，也就是说各个方向的数码管个位（把数码管第二位定义为个位， 第一位定义为十位）用一组信号线控制，十位用另一组信号线控制，各组信号线均为4 根。 下面先介绍一
44、下数码显示管的相关内容：个人收集整理 勿做商业用途4.2 数码显示管4.2.1 数码管的分类 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发 光二极管单元（多一个小数点显示） ；按能显示多少个“8”可分为 1 位、2 位、4 位等 等数码管； 按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指 将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时 应将公共极 COM 接到+5V， 当某一字段发光二极管的阴极为低电平时， 相应字段就点亮。 当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管 的阴极接到
45、一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极 COM 接 到地线 GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一 字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。个人收集整理 勿做商业用途234.2.2 数码管引脚图 根据管脚资料，我们可以判断该系统使用的是七段的共阴极数码管。图 4-1 LED 数码管引脚图LED 数码管中各段发光二极管的伏安特性和普通二极管类似，只是正向压降较大， 正向电阻也较大。在一定范围内，其正向电流与发光亮度成正比。由于常规的数码管 起辉电流只有 12 mA，最大极限电流也只有 1030 mA，所以它的输入端在 5 V 电源 或高于
46、 TTL 高电平(3.5 V)的电路信号相接时，一定要串加限流电阻，以免损坏器件。 4.2.3 数码管的驱动方式 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们 要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 （1）静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个 段码都由一个单片机的 I/O 端口进行驱动，或者使用如 BCD 码二-十进制译码器译码进 行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用 I/O 端口多，如驱动 5 个数码管静态显示则需要 5840 根 I/O 端口来驱动，要知道一个 89S51 单片机可用
47、 的 I/O 端口才 32 个呢：，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路 ） 的复杂性。 （2）动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方 式之一，动态驱动是将所有数码管的 8 个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在 一起， 另外为每个数码管的公共极 COM 增加位选通控制电路， 位选通由各自独立的 I/O 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个个人收集整理 勿做商业用途24数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通 COM 端电路的控制，所以我们只要将需 要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，
48、没有选通的数码管就不会亮。 通过分时轮流控制各个数码管的的 COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动 态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为 12ms，由于人的视觉暂留现 象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速 度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和 静态显示是一样的，能够节省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 本系统设计所用的是动态显示驱动方式。 4.2.4 数码管参数 8 字高度：8 字上沿与下沿的距离。比外型高度小。通常用英寸来表示。范围一般 为 0.25-20 英寸。 长*宽*高：长数码管正放时，水平方向的长度； 宽数码管正放时，垂直方向上的长度； 高数码管的厚度。 数码管使用的电流与电压： 电流： 静态时， 推荐使用 10-15mA； 动态时， 16/1 动态扫描时， 平均电流为 4-5mA， 峰值电流 50-60mA