本科生课程设计（论文）
用的通讯网络、通用的控制引擎，提供了一个既能满足您高性能应用需求又易于使用的环境。Controllogix 系统在编程软件、控制器和输入输出诸方面的紧密集成降低了在试运行和正常操作的开发成本和时间。Controllogix 系统以紧凑的、经济的产品提供离散控制、驱动控制、运动控制、过程控制、安全控制、便利的通讯连接、艺术级的输入输出功能。Controllogix 系统是模块化的系统，有效的设计、建立和修改它，这有助于在培训和工程方面显著的降低成本。并且它还具有真正意义上的冗余控制器结构提供无扰动切换和高可靠性、提供众多的通讯选择、更多的模拟量、数字量和特殊输入输出模块、适合顺序、过程、传动、运动控制的模块化高性能控制平台、每个 Controllogix 控制器可以执行多个控制任务，减少需要的控制器数量，这样，解决故障、可以在一个机架上使用多个处理器、通讯模块和输入输出模块等优点。Controllogix处理器提供可选的用户内存模块(750K到8M字节),能解决有大量输入输出点数系统的应用问题(支持多达4000点模拟量和128，000点数字量)。处理器可以控制本地输入输出和远程输入输出。处理器可以通过以太网EtherNet/IP、 控制网ControlNet、 设备网DeviceNet和远程输入输出Universal Remote I/O来监控系统中的输入和输出。
方案四：单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中
断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多
路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机
系统，在工业控制领域广泛应用。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻
辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。并具有结构简单，使用方便，实现模块化、单片机可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小时无故障、处理功能强，速度快、低电压，低功耗，便于生产便携式产品、控制功能强、环境适应能力强等优点。
目前适用于交通灯控制的中小型PLC种类繁多，价格低廉。使设计者会有更多的选择余地。系统整体造价会比单片机高，但是会保证系统的稳定性。因此经过以上各控制系统的介绍，可以分析看出，以罗克韦尔系列的PLC组成的控制系统是此次设计交通灯控制系统的最佳方案。
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第3章 硬件设计
3.1 PLC概述
1．PLC的分类 按组成结构形式分类： （1）整体式PLC
整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低、安装方便的特点。 （2）模块式PLC
模块式PLC是将PLC各组成部分分别做成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）及各种功能模块。 （3）叠装式PLC
将整体式的紧凑、体质小、安装方便和模块式的搭配灵活、安装整齐的优点相结合，便构成了叠装式PLC。 按I/O点数分类：
小型PLC一般I/O点数小于256点，单CPU，8位或16位处理器，用户存储器容量为4KB以下，适合于单机控制或小型系统的控制。
中型PLC一般I/O点数为256至2048点，双CPU，用户存储器容量为2至8KB。
大型PLC一般I/O点数大于2048点，多CPU，16位或32位处理器，用户存储容量为8至16KB。 2．PLC主要特点 （1）高可靠性
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。 各模块均采用屏蔽措施以防止辐射干扰。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。 （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、行程开关等。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。
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（3）采用模块化结构
为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型PLC 以外，绝大多数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起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 （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。
3.2 器件选型
目前罗克韦尔PLC主要分5类：
（1）低端为Micrologix500，编程软件为RS Logix500。 （2）中端小型机为SCL500，编程软件为RS Logix500。 （3）中端新贵族则为Compact Logix500。
（4）高端主流机型为Control Logix5000。最大支持128KB点I/O。功能十分强大。 （5）高端老型机为PLC-5，编程软件为RS Logix5。
本设计考虑到编程语言的内容多少，以及所需要的输入/输出口和模拟量输入口数量，选择了美国罗克韦尔公司生产的Control Logix5000系列。ControlLogix500系列PLC具有极高的可靠性，极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的集成功能，实时性强等优点。
ControlLogix创立了一个新的标准，以让PLC在所要求的简单易用的环境中发挥出更加出色的表现和性能。ControlLogix控制器在容量可选的存储单元的配合下，可以支持精确的复杂运算处理，除满足顺序控制、过程控制以外，并且可以提供快速的运动控制。其处理器是模块化的，允许根据具体应用，选择各种存储单元规格的不同处理器。多种多样的控制器、通讯模块和I/O模块可以不加限制地组合使用。对于I/O接口，不需要专门为之安排一个处理模块，系统就好比在生长一样，系统网络允许为额外的底板或者背板分配控制资源。ControlLogix控制器的优点有：
模块化的高性能控制平台可满足顺序控制、过程控制、驱动以及运动控制的
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要求。每一个ControlLogix控制器可以执行多个控制任务，减少了系统对控制器的数量要求，进而加快了系统故障的检查。多个周期性的任务可以在不同的时刻触发，以达到更高性能水平。
3.3 CPU模块
CPU是PLC的核心，它由控制器，运算器组成。它由程序内存中顺序取出使用者的程序指令，并对其译码，根据指令功能，发出有序的控制信号，从输入单元或组件区读取资料，在运算器中进行处理，而后把处理结果给输出单元存入组件去，不断循环扫描整个程序区，实行预定的控制程序。其处理模式有3种，第一种是RUN模式，第二种是REM模式，第三种是PROE。与继电接触器相比，PLC控制速度快，控制方式采用软接线，并且定时方便、可靠性好，稳定可靠，故障率低。故本设计采用PLC控制，来代替继电接触器。
本设计考虑到编程语言的内容多少，以及所需要的输入/输出口和模拟量输入口数量，选择了美国罗克韦尔公司生产的ControlLogix5561系列。ControlLogix5561系列PLC具有极高的可靠性，极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的集成功能，实时性强等优点。
3.4 以太网模块
ControlLogix系列以太网通讯模块，用于控制输入输出模块，在以太网链路上作为适配器连接分布式输入输出，用消息方式在以太网上和其他设备通讯，作为网桥将消息传输到其他网络。以太网用于工厂管理，在一个单一、高速网络上进行配置、数据采集、控制；对时间要求苛刻的应用，有规律的数据发送，连接Internet/Intranet。本次课设应用的以太网模块为1756-ENBT。
3.5 输入输出模块
输入模块和输出模块简称I/O模块，他是联系外部设备和CPU模块的桥梁。PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，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。
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。输入模块用来接收和采集输入信号，输出模块用来送出PLC运算后得出的控制信息，并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。PLC
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