3. PLC交通灯的硬件配置
3.1 硬件的介绍
早期为了取代继电器控制线路，采用存储器程序指令完成顺序控制的设计。现如今的PLC已经发展了许多的类型，按其结构可分为整体型与模块型两类；按其应用环境可分为现场安装与控制室安装；按CPU字长可分为1位、4位、8位、16位、32位、64位。随着科技的发展PLC的功能也越来越丰富，主要包含：控制功能逻辑控制（即定时、计数、顺序、逻辑）控制；数据采集、存储与处理功能数学运算功能；输入/输出接口调理功能具有A/D、D/A转换功能；通信、联网功能（有RS232、RS458接口本文来自辣%文,论.文/网，
毕业论文 www.751com.cn 加7位QQ324'9114找原文）可进行远程I/O控制，进行多台PLC联网、通信，实现程序或数据的交换（如数据转移、程序文档转移等）；人及界面功能与变成调试功能[4]。
PLC的核心为CPU，如同人类的大脑起着中枢神经的作用，S7-200系列CPU有不同的类型，具体各类型CPU的特性如表1所示[5]。
表1 各类型CPU的特性
特性 CPU221 CPU222 CPU214 CPU226 CPU226XM
外型尺寸（mm） 90×80×62 90×80×62 120.5×80×62 190×80×62 190×80×62
程序存储区 2048字 2048字 4096字 4096字 8192字
数据存储区 1024字 1024字 2560字 2560字 5120字
掉电保持时间/h 50 50 190 190 190
本机I/O 6入/4出 8入/6出 14入/10出 24入/16出 24入/16出
扩展模块数量 0 2 7 7 7
高速计数器
单相
双相
4路30KHZ
2路20KHZ
4路30KHZ
2路20KHZ
6路30KHZ
4路20KHZ
6路30KHZ
4路20KHZ
6路30KHZ
4路20KHZ
脉冲输出（DC） 2路20KHZ 2路20KHZ 2路20KHZ 2路20KHZ 2路20KHZ
模拟电位器 1 1 2 2 2
实时时钟 配置时钟卡 配置时卡 内置 内置 内置
通讯口 1RS-485 1RS-485 1RS-485 2RS-485 2RS-485
3.2 交通灯PLC的工作原理及选型
PLC实质上是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与PC（微型计算机）机相近，在结构上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，内存模块，电源模块，底板或机架。这些模块可以按照一定的规则组合配置[6]。
S7-200系列PLC是西门子公司20世纪90年代推出的整体式小型可编程控制器。早些时候称为CPU21X，其后的改进型称为CPU22X，其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在中小规模控制系统中应用广泛。
S7-200系列PLC可提供5种不同的基本单元和多种规格的扩展单元,其系统构成除基本单元、扩展单元外，还有编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。
按照可编程控制器系统的构成原理，可编程控制器系统由传感器，可编程控制器和执行器组成，可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序来实现控制任务[7]。PLC操作过程如图2所示。
图2 PLC操作过程原理图
3.3 I/O分配及接线图
硬件结构设计了解各个对象的控制要求,分析对象的控制要求,确定输入/输出(I/O)接口的数量,确定所控制参数的精度及类型.如对开关量,模拟量的控制,用户存储器的存储容量等。选择合适的PLC机型及外设配置,完成PLC的硬件结构配置[8]。
PLC与电气回路中的接口是经过输出接口完成的，I/O模块集成PLC中的I/O电路，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。I/O模块中的输入模块将其中的电信号数字信号进入PLC的系统当中，I/O模块当中的输出模块与其是相反的，即把PLC当中的数字信号转变成电信号，去执行交通灯的变灯指示，I/O模块分为开关量的输入（DI）、开关量输出（DO）、模拟量输入（AI）、模拟量的输出（AO）等模块。开关量：电压水平分、隔离方式分；模拟量：电流型、电压型。我们可根据输入/输出接口的数量，画出I/O的分配表。I/O的分配表如表2所示。
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