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第1章 可编程控制器的基本组成和工作原理 1.1 可编程控制器的概述 可编程控制器[1] (PLC)是一种数字运算的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器,用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及有关设备,都应按易于与工业控制系统联为一体,易于扩充功能的原则设计。 可编程控制器的特点: 通用性和灵活性强,应用范围广； 可靠性高,抗干扰的能力强； 产品系列化、模块化、功能完备、性能优良； 编制程序简单、容易； 设计、安装、调试周期短,易于扩充； 体积小、重量轻,维护方便。 1.2 可编程控制器的基本组成 可编程控制器的基本组成:输入部分、逻辑部分和输出部分。输入部分的作用:检测被控制对象实际运行的各种输入信号,并将这些信号转换、放大、保存。逻辑部分的主要作用:按照预先规定的控制规则处理输入部分所取得的信息,做出相应的控制决策。输出部分即执行部分的主要作用:执行实时操作处理。 逻辑部分所体现的控制规则实际是通过PLC体现控制规则的程序来实现的。 PLC由微处理器和存储器以及存储的系统软件和用户软件组成逻辑部分，这逻辑部分的硬件和软件提供了逻辑与、或、非运算、定时器、奇数器、移位寄存器、触发器和寄存器等诸多逻辑功能以及实现这些逻辑功能的编程语言。 可编程控制器的硬件组成：（1）CPU，它是PLC的核心部分（2）存储器（系统程序存储器、用户程序存储器、数据存储器）（3）输入输出模块（I/O模块）（4）编程器（5）外围设备（6）电源（7）专用输入/输出模块和智能输入/输出模块。 1.3 PLC工作原理 PLC工作原理:根据现场输入的特定的状况和控制要求来完成控制任务,它不是靠逻辑电路的固定组合和系统中器件并行运行的方式来实现控制要求,而是在其硬件系统的支持下,通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务。PLC采用顺序地逐条地扫描用户程序的运行方式。就控制系统而言,运用实时采集和定时采集取得控制信息。 在PLC中,CPU是通过输入/输出模块(即I/O模块)与外围设备连接。 I/O模块一般包括：数字量输入模块，数字量输出模块，模拟量输入模块，模拟量输出模块。 定时器逻辑：PLC一般提供多个软件定时逻辑功能。定时器一般包括：（1）定时条件 控制定时器开始定时的外部状态条件。（2）定时设定值 指定定时时间的长短。（3）定时器当前值 记录定时器当前已经历的时间。 定时器到达设定值时状态为ON，未开始定时或未达到定时设定值时其状态为OFF。 定时器逻辑功能 定时条件 定时器 定时继电器 当前值 操作 OFF 等于设定值 不操作 OFF ON ≠0 计时 OFF ON =0 不操作 ON 可编程控制器的指令系统是在特定的PLC系统的相应操作系统支持下由该特定的PLC系统识别并能执行的、具有一定功能的全体基本操作命令的集合。它包括：逻辑操作类指令（与、或、非、锁存）、输出类指令（计时、计数）、数据处理类指令（数据传送和移位）、数据运算类指令（四则运算）、程序流程控制类（程序分支、跳转、中断、步进等）指令和其它指令。 第2章 十字路口交通灯示意图和I/O编码分配情况 十字路口交通灯控制系统示意图(如2-1图)：在十字路口的东、西、南、北各个方向装设红、绿、黄灯各一套。让红、绿、黄灯按照一定的时序轮流发亮，来保障交通的安全有序运行。 图2-1 本系统的功能主要是实现交通信号灯的正常时序控制和交通信号灯的急通控制。 I/O编号分配 输入设备 输入点编号 输出设备 输出点编号 启动开关 00000 南北绿灯 01000 东西急 通开关 00001 南北黄灯 01001 南北红灯 01002 南北急 通开关 00002 东西绿灯 01004 东西黄灯 01005 东西红灯 01006 第3章 交通灯控制顺序说明及流程图 3.1 交通灯控制顺序说明 当启动开关接通时，信号灯系统开始工作。首先南北红灯亮。南北红灯亮持续25S，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并只持续20S。到20S时，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮3S后熄灭，东西黄灯亮，并持续2S，然后东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时南北红灯熄灭。南北绿灯亮。东西红灯持续30S。南北绿灯亮持续25S。到25S时，南北绿灯闪亮3S后熄灭，南北黄灯亮，并持续2S。到2S时南北黄灯熄灭，南北红灯亮，同时东西红灯熄灭，东西绿灯亮，开始第二周期的循环。 当东西急通开关合上产生一个强通脉冲，正常时序控制的全部输出断开，在东西强通期间，南北红灯亮，东西绿灯亮，让东西急车放行，东西绿灯计时停止。东西急车强通后，其急通开关断开，产生一个脉冲使南北红灯亮，东西绿灯闪，