西門子模塊6ES222-1HD22-0XA0原裝代理

   隨著經濟的發展，車輛急劇增多，城市道路交通堵車現象日益嚴重。因此，許多城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速路的系統研究和控制，高速道路沒有充分發揮出預期的作用。而城市高速道路在構造上的特點，也決定了其交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，較大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道車流量繁忙的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規劃部門有待解決的主要問題。
    鑒于當前實際中，一般在主干道是行車道而次道是人行橫道和一些非機動車通行的十字馬路處的交通燈仍然采用固定通行的一般的交通燈系統。這樣的系統，不利于提高道路的利用率，也不利于主要車道的通行，在沒有行人需要通過人行橫道的時候，主要車道上的行人也必須在停止線以外停車侯本車道綠燈亮。本文提出了一種全新的思路來解決此類問題，在有行人請求的情況下才會使主要車道的紅燈點亮，禁止機動車通行，給行人通過的時間。而平時則主干道上一直綠燈亮，允許車輛快速通行，這樣可以大大提高主干道利用率，緩解日益嚴重的交通擁堵。文中采用PLC來實現帶有人行橫道請求的十字馬路交通燈控制系統的設計。

1 可編程控制器簡介
    PLC是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術發展起來的一種通用的工業自動控制裝置。它具有體積小、功能強、靈活通用與維護方便等一系列優點。特別是它的高可靠性和較強的適應惡劣環境的能力，受到用戶的青睞。因此在冶金、化工、交通、電力等領域獲得了廣泛的應用，成為了現代工業控制的三大支柱之一。
    PLC實質是一種專用于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相近。從結構，PLC分為固定式和模塊式兩種。固定式PLC包括CPU板、I／O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I／O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規則組合配置。
    當PLC投入運行后，其工作過程一般分為輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。

2 帶人行橫道過馬路請求的交通燈控制系統硬件設計
2．1 交通燈控制整體框圖設計
    主干道是行車道而次道是人行橫道和一些非機動車通行道，在馬路通行及人行橫道通行方向均有紅、黃、綠交通燈，按照交通情況依次點亮交通信號燈。

論文中設計的交通燈控制系統主要實現檢測和控制兩大功能。檢測次道上有沒有行人請求通過；控制主干道與次干道的紅、黃、綠燈的協調自動工作。

 沒有行人請求過馬路時，主干道交通一直通行，次道一直禁止通行；有行人請求過馬路時，要有一個過程的等待，才能得到通行許可。根據控制系統的要求，考慮了可靠性、準確性與經濟性后，選用西門子S7-200系列PLC來做主控制器。

  啟動按鈕用于整個系統初次上電工作的啟動或者掉電不工作的重新啟動，采用一般的帶鎖點動按鈕。街左請求按鈕安裝在主干道的左側，當街道左側有行人請求通過人行橫道時，只需要按一下這個按鈕就可以得到系統的響應，采用一般的點動式按鈕，按下一次，系統響應一次，不按則系統不響應。街右請求按鈕安裝在主干道的右側，當街道右側有行人請求通過人行橫道時，只需要按一下這個按鈕就可以得到系統的響應，采用一般的點動式按鈕，按下一次，系統響應一次，不按則系統不響應。
    次干道上的交通燈平時一般顯示紅色，只有當這一方向上有人請求通過并且得到PLC主機響應后，信號燈才會變化。主干道這個方向上的交通燈平時一般顯示綠色，只有當人行橫道上有行人請求通過并且得到PLC主機響應后，主干道上的信號燈才先變黃然后變紅，當行人及非機動車通過以后再變綠。
2．2 交通燈控制系統的I／O分配

3 帶人行橫道過馬路請求的交通燈控制系統軟件設計4 結束語
    基于西門子PLC的快速路交通燈控制系統充分利用了PLC的可靠性高、抗干擾強、可編程設計靈活的優點。應用此系統可以充分提高主干道的利用率，緩解交通擁堵的現狀，方便人民生活，提高經濟效益。

電梯是高層建筑不可缺少的垂直方向的交通運輸工具。

隨著經濟和技術的發展，電梯的使用領域越來越廣，電梯已成為現代物質文明的一個標志。由于傳統的電梯運行邏輯控制系統采用的是繼電器邏輯控制線路。采用這種控制線路，存在易出故障、維護不便、運行壽命較短、占用空間大等缺點。

從技術發展來看，這種系統將逐漸被淘汰。

PLC是一種專門為工業環境設計的通用控制裝置，可以完成大型而復雜的控制任務，以可靠性高、通用性強、體積小、著稱，成為工業自動化的技術支柱之一，在工業自動控制領域占有十分重要的地位 。本文將可編程序控制器（PLC）應用于三層電梯進行邏輯控制，設計了一套完整的電梯控制系統方案并通過三層電梯模型實現了其基本功能，大大提高了電梯可靠性、可維護性以及靈活性，延長了使用壽命，同時縮短了電梯的開發周期。這種電梯控制系統較原有電梯控制系統可以更容易的完成更為復雜的控制任務，其許多功能是傳統的繼電器控制系統無法實現的。

1 控制系統總體設計方案

程序總體設計時，需要充分考慮到乘客乘坐電梯時的隨機性、突發性和不確定性：也需充分考慮到乘客的思維方式與習慣動作等因素，采用智能邏輯控制策略，實現電梯的全數字化控制，其目的是使電梯的運行能反映人的智慧。整個控制系統的設計遵循如下原則：

1）電梯由乘客控制執行；

2）行車方向由內選信號和外呼梯信號決定，順向優先執行；

3）無論電梯運行于何種狀態，只要有內選信號時，優先響應內選行車方向；

4）停層時有自動開門信號；

5）平層精確定位控制；

6）樓層自動控制與顯示；

7）上、下行自動控制與顯示。

2 硬件系統

硬件系統主要包括PLC、三層電梯模型。

2.1 三層電梯的輸入點

三層電梯的輸入點如下：

1）內選召喚按鈕：位于轎廂內，對應每層各有一個；

2）外選召喚按鈕：一層只有上呼，二層有上呼和下呼，三層只有下呼；

3）平層電磁傳感器檢測：位于井道內每一層的相應位置上，每層各有一個； 用于選向、選層、指層，內選召喚、外選召喚的消號；

4）電梯啟動和停止按鈕各一個。

共12個輸入點。

2.2 三層電梯的輸出點

三層電梯的輸出點如下：

1）正反向繼電器：共兩個，用于控制電機的旋轉方向；

2）內選指示燈：對應內選召喚按鈕，共兩個；

3）外呼指示燈：對應外呼召喚按鈕，共四個；

4）樓層顯示：每層一個，共三個；

5）上下行顯示：共兩個，表示電梯的運行狀態。

共14個輸出點。

本文采用的PLC 為S7- 200 CPU226,I /O 點數為：24 輸入/16輸出。完全滿足要求。

3 軟件系統

軟件系統的整體思路為：對電梯的運行狀態控制進行分類：上行，下行，停車以及各個指示燈的控制。文中采用模塊化控制，將啟動/停止，上行，下行，停車，指示燈，定時器以及臨時變量的存儲，分別做成對應的梯形圖網絡，這樣做的優點是：結構清晰，可維護性強，調試簡單易行。

3.1 啟動/停止控制網絡

該網絡為系統的上電控制網絡。當系統上電時電梯為停止狀態，按下啟動按鈕系統開始掃描各個按鍵的狀態為電梯的運行決策提供依據。

3.2 所有上行情況的網絡

在這里把所有的上行情況并聯起來，共同產生一個上行信號，為了**按鍵狀態不丟失，用按鍵對應的燈的狀態來表示按鍵的狀態。當電梯在1樓時情況較簡單，由平層信號KL1確定電梯在一樓，再根據表1把所有的觸發條件并聯起來。當電梯在2樓時情況復雜，有優先級的考慮。為了**順向優先，用了兩個中間繼電器M 2.0和M2.1 存儲電梯停在2樓之前的運行狀態，即記錄了電梯是從1樓上去的還是從3樓下來的。M2.0得電時即電梯原來狀態為上行時，在2樓即2樓平層信號KL2得電，若3樓有呼叫則上行線圈得電電梯上行。

3.3 所有下行情況的網絡

所有下行情況并聯于此，為電梯下行提供決策。其情況與上行類似，不再贅述。

4 結論

本文介紹了西門子公司S7 - 200 系列可編程控制器（PLC）在三層電梯控制系統中的應用，給出了可編程控制器控制三層電梯電氣控制系統的硬件組成和軟件設計。采用了梯形圖編程的程序控制方式，設計了一套完整的基于可編程控制器（PLC）的三層電梯控制系統總體設計方案并通過三層電梯模型實現了其基本功能。最后對本文所設計的電梯控制系統進行了相關調試，能夠很好的實現電梯控制，滿足設計要求，實現行車方向由內選信號和外呼梯信號決定，順向優先執行，無論電梯運行于何種狀態，只有內選信號時，優先相應內選行車方向，平層定位控制精確。

1.概述

目前設備遠程控制在遠程數據采集、安防、設備監控等領域得到廣泛應用。本文以三菱PLC的遠程控制為例講述卓嵐聯網產品在設備遠程控制方面的應用。**提出了域名系統、NAT技術、斷網恢復機制是實現設備遠程控制的三大關鍵技術。

在該應用案例中，用戶具有分布于世界各地的PLC，用戶想通過任何一臺能夠連接到Internet的計算機對PLC的工作狀態進行訪問和修改。遠程控制技術，避免了用戶需要到現場診斷的麻煩，節省了人力物力。

上海卓嵐科技的聯網產品包括：嵌入式設備聯網模塊、串口服務器等。

如用戶設備是一個類似PLC的帶串口(DB9)的設備，則可以通過卓嵐串口服務器連接到網絡;如果用戶設備電路板是可以重新設計的，則可以選用卓嵐聯網模塊，并將其集成到用戶電路板。兩種方案在原理上是相同的。

在遠程計算機端，卓嵐科技提供了3種方式方便用戶和聯網產品通信：

1.卓嵐設備管理DLL+VB等程序。提供的DLL設備管理函數庫，可以被用戶程序所調用，用戶只需使用提供的open、close、send、recv

函數，即可實現通信。

2.串口程序+虛擬串口驅動。例如三菱PLC需要通過MELSOFT開發環境和PLC通信，某些Modbus設備則通過三維力控軟件和設備通信，它們

都是現成的串口程序。使用卓嵐虛擬串口驅動，可以在網絡化升級后，仍然使用這些串口程序。

3.Socket網絡程序：對于高級用戶，可以選擇通過TCP/IP直接和聯網產品通信。

2.域名(DNS)系統

域名系統的支持是遠程控制的關鍵技術。目前網絡接入以ADSL接入網絡占絕大多數，但是若遠程計算機通過ADSL聯網，每次的IP是不同，必須解決設備如何知道遠程計算機IP的問題，解決的方法是動態域名系統。

在卓嵐遠程控制技術中，遠程計算機通過動態域名服務在每次聯網時都可以獲得**一的域名，例如yourname.。卓嵐聯網產品支持域名，可以用域名*通信的的目的地址，例如將其設置為yourname.。

這樣，無論遠程計算機在何時何地通過ADSL接入網絡，卓嵐聯網產品都可以在*一時間和其建立TCP連接。

3.網絡地址映射(NAT)技術

NAT技術是解決兩個內網之間計算機如何互聯的技術。對于初次接觸TCP/IP的用戶，可能對于內網IP(例如192.168.0.200)、IP(例如114.123.223.12)、計算機如何訪問內網計算機比較迷惑。計算機連接內網計算機時，不能簡單地向該計算機的內網IP發起連接。這里關系到網絡地址映射NAT技術。NAT技術可以在ADSL路由器上做一個NAT映射，將用戶的內網IP映射為IP和端口。

在卓嵐的設備遠程控制應用案例中，提供了如何使用網絡地址映射(NAT)技術實現網絡連接的操作步驟，由于篇幅所限這里不詳述。

4.創新的斷網恢復機制

TCP連接的不正常中斷在設備遠程監控中比在局域網中更加常見，因為在Internet環境下，中間的任何一臺路由器出現問題都可以導致連接中斷。

斷網在遠程監控中產生如下問題：如客戶端務端建立TCP連接后，服務端由于掉電等原因重新啟動，那么客戶端將不再能夠務端建立連接。原因很簡單，因為客戶端認為連接已經建立，這導致了服務端無法向客戶端發送數據。

心跳包技術是目前常見的斷網恢復機制，但是該方案并沒有寫入TCP/IP規范，原始是心跳包技術存在很多爭議的負影響，例如增加了網絡負擔等。

卓嵐的設備管理DLL庫和虛擬串口驅動內部集成了創新的斷網恢復機制，采用優于心跳包的技術，可以在服務端、客戶端、中間路由器任何一方斷網情況下，迅速恢復連接。

5.總結

域名系統、NAT技術、斷網恢復等關鍵技術**了使用卓嵐產品在實現PLC的遠程監控方面的方便性、穩定性。

概述

自動化系統中所使用的各種類型PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是分散安裝在生產現場的各單機設備上，雖然它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環境中，但PLC是專門為工業生產環境而設計的控制裝置，在設計和制造過程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施，故具有較強的適應惡劣工業環境的能力、運行穩定性和較高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業環境使用，但是由于它直接和現場的I/O設備相連，外來干擾很容電源線 或I/O傳輸線侵入，從而引起控制系統的誤動作。PLC受到的干擾可分為外部干擾和內部干擾。在實際的生產環境下，外部干擾是隨機的，與系統結構無關，且干擾源是無法的，只能針對具體情況加以限制；內部干擾與系統結構有關，主要通過系統內交流主電路，模擬量輸入信號等引起，可合理設計系統線路來削弱和抑制內部干擾和防止外部干擾。要提高PLC控制系統的可靠性，就要從多方面提高系統的抗干擾能力。

分析硬件電路，提出硬件抗干擾措施

1、PLC控制系統的安裝和使用環境

PLC是專為工業控制設計的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業環境使用。但是在PLC控制系統中，如果環境過于惡劣，或安裝使用不當，會降低系統的可靠性。PLC使用環境溫度通常在0℃ ～55℃范圍內，應避免太陽光直接照射，安裝位置應遠離發熱量大的器件，同時應**有足夠大的散熱空間和通風條件。環境濕度一般應小于85%，以**PLC有良好的絕緣。在含有腐蝕性氣體、濃霧或粉塵的場合，需將PLC封閉安裝。此外，如果PLC安裝位置有強烈的振動源，系統的可靠性也會降低，所以應采取相應的減振措施。

2 、PLC的電源與接地

PLC本身的抗干擾能力一般都很強。通常，只能將PLC的電源與系統的動力設備電源分開配線，對于電源線來的干擾，一般都有足夠強的抑制能力。但是，如果遇上特殊情況，電源干擾特別嚴重，可加接一個帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設備與地之間的干擾，提高系統的可靠性。如果一個系統中含有擴展單元，則其電源必須與基本單元共用一個開關控制，也就是說，它們的上電與斷電必須同時進行。良好的接地是**PLC運行的重要條件。

接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統是PLC控制系統抗干擾的重要措施之一。接地在干擾上起很大的作用。這里的接地是指決定系統電位的地，而不是信號系統歸路的接地。在PLC控制系統中有許多懸浮的金屬架，它們是懼空中干擾的空中線，需要有決定電位的地線。交流地是PLC控制系統供電所必需的，它通過變壓器中心點構成供電兩條回路之一。這條回路上的電流、各種諧波電流等是個嚴重的干擾源。因此交流地線、直流地線、模擬地和數字地等必須分開。數字地和模擬地的共點地較好置懸浮方式。地線各點之間的電位差盡可能小，盡量加粗地線，有條件可采用環形地線。系統地端子(LG)是抗干擾的中性端子，通常不需要接地，可是，當電磁干擾比較嚴重時，這個端子需與接大地的端子()連接。

3 、PLC的輸入、輸出設備

輸入電路是PLC接受開關量、模擬量等輸入信號的端口，其元器件質量的優劣、接線方式及是否牢靠也是影響控制系統可靠性的重要因素。以開關量輸入為例，按鈕、行程開關的觸點接觸要保持在良好狀態，接線要牢固可靠。機械限位開關是容易產生故障的元件，設計時，應盡量選用可靠性高的接近開關代替機械限位開關。此外，按鈕觸點的選擇也影響到系統的可靠性。在設計電路時，應盡量選用可靠性高的元器件，對于模擬量輸入信號來說，常用的有4～20mA、0～20mA直流電流信號；0～5V、0～10V直流電壓信號，電源為直流24V。

對于開關量輸出來說，PLC的輸出有繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出三種形式，具體選擇哪種形式的輸出應根據負載要求來決定，選擇不當會使系統可靠性降低，嚴重時導致系統不能正常工作。如晶閘管輸出只能用于交流負載，晶體管輸出只能用于直流負載。此外，PLC的輸出端子帶負載能力是有限的，如果**過了規定的較大限值，必須外接繼電器或接觸器，才能正常工作。外接繼電器、接觸器、電磁閥等執行元件的質量，是影響系統可靠性的重要因素。常見的故障有線圈短路、機械故障造成觸點不動或接觸不良。這一方面可以通過選用高質量的元器件來提高可靠性，另一方面，在對系統可靠性及智能化要求較高的場合，可以根據電路中電流異常的情況對輸出單元的一些重點部位進行診斷，當檢測到異常信號時，系統按程序自動轉入故障處理，從而提高系統工作的可靠性。若PLC輸出端子接有感性元件，則應采取相應的保護措施，以保護PLC的輸出觸點。

為了防止或減少外部配線的干擾，交流輸入、輸出信號與直流輸入、輸出應分別使用各自的電纜；對于集成電路或晶體管設備的輸入、輸出信號線、必須使用屏蔽電纜，屏蔽電纜在輸入、輸出側懸空，而在控制側接地，其處理方式如圖2。

軟件抗干擾措施

硬件抗干擾措施的目的是盡可能地切斷干擾進入控制系統，但由于干擾存在的隨機性，尤其是在工業生產環境下，硬件抗干擾措施并不能將各種干擾完全拒之門外，這時，可以發揮軟件的靈活性與硬件措施相結合來提高系統的抗干擾能力。
1、利用"看門狗"方法對系統的運動狀態進行監控

PLC內部具有豐富的軟元件，如定時器、計數器、輔助繼電器等，利用它們來設計一些程序，可以屏蔽輸入元件的誤信號，防止輸出元件的誤動作。在設計應用程序時，可以利用"看門狗"方法實現對系統各組成部分運行狀態的監控。如用PLC控制某一運動部件時，編程時可定義一個定時器作"看門狗"用，對運動部件的工作狀態進行監視。定時器的設定值，為運動部件所需要的較大可能時間。在發出該部件的動作指令時，同時啟動"看門狗"定時器。若運動部件在規定時間內達到*位置，發出一個動作完成信號，使定時器清零，說明監控對象工作正常；否則，說明監控對象工作不正常，發出報警或停止工作信號。

2 、消抖

在振動環境中，行程開關或按鈕常常會因為抖動而發出誤信號，一般的抖動時間都比較短，針對抖動時間短的特點，可用PLC內部計時器經過一定時間的延時，得到抖動后的可靠有效信號，從而達到抗干擾的目的。

3 、用軟件數字濾波的方法提高輸入信號的信噪比

為了提高輸入信號的信噪比，常采用軟件數字濾波來提高有用信號真實性。對于有大幅度隨機干擾的系統，采用程序限幅法，即連續采樣五次，若某一次采樣值遠遠大于其它幾次采樣的幅值，那么就舍去之。對于流量、壓力、液面、位移等參數，往往會在一定范圍內頻繁波動，則采用算術平均法。即用n次采樣的平均值來代替當前值。一般認為：流量n= 12，壓力n=4較合適。對于緩慢變化信號如溫度參數，可連續三次采樣，選取居中的采樣值作為有效信號。對于具有積分器A/D轉換來說，采樣時間應取工頻周期(20ms)的整數倍。實踐證明其抑制工頻干擾能力**過單純積分器的效果。

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