TIA博途-plc控制交通信號燈

精品文檔 人才培養(yǎng)模式改革和開放教育試點理工類畢業(yè)設(shè)計（論文）安徽廣播電視大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)分校名稱 馬鞍山電視（網(wǎng)絡(luò)）大學(xué) 教學(xué)點名稱 馬鞍山電大 年級名稱 02秋開放（本科） 專業(yè)名稱 計算機科學(xué)與技術(shù) 課題名稱 plc控制交通信號燈 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2017年 5 月 18 日摘要：可編程序控制器在工業(yè)自動化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化價格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出，隨著社會的發(fā)展和進步，路上的車輛越來越多，而道路建設(shè)卻往往跟不上城市發(fā)展的速度，因此城市交通的問題日益突出，經(jīng)常在十字路口等交通繁忙的地方發(fā)生堵塞情況，在這個時候，道路交通燈的正常運行以及合理的功能就是交通暢通的重要保證。而以往的交通信號燈大都采用繼電器或是單片機來實現(xiàn)。存在著功能少?？煽啃圆睢＞S護量大等缺點，而PLC編程簡單。易維護，可以隨著不同場合的需要靈活改變程序以實現(xiàn)不同的功能需求。且可靠性高。性價比較好，最重要的是PLC很適合來控制交通信號燈這類的時序控制系統(tǒng)。所以設(shè)計了一種用PLC控制的城市十字路口交通燈控制系統(tǒng)。詳細的闡述了設(shè)計方案的選擇以及整個程序設(shè)計的過程。經(jīng)過上機實踐，結(jié)果表明，該系統(tǒng)設(shè)計方案合理，可靠性高，達到預(yù)期目標，實現(xiàn)效果好目錄一、 摘要2二、 PLC與TIA博途介紹 41、 plc的特點與應(yīng)用 42、 全集成自動化軟件TIA portal的簡介 6三、 梯形圖的設(shè)計與編程方法 7四、 plc程序 11五、 設(shè)計總結(jié) 171、 plc的特點與應(yīng)用SIMATIC S7-1200控制器隨著可編程序控制器在工業(yè)自動化中的發(fā)展，廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用更加突出。SIMATIC S7-1200是一款緊湊型、模塊化的PLC，可完成簡單邏輯控制、高級邏輯控制、HMI 和網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù)。具有支持小型運動控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)的高級應(yīng)用功能?？蓪崿F(xiàn)簡單卻高度精確的自動化任務(wù)。SIMATIC S7-1200 控制器實現(xiàn)了模塊化和緊湊型設(shè)計，功能強大、投資安全并且完全適合各種應(yīng)用。可擴展性強、靈活度高的設(shè)計，可實現(xiàn)最高標準工業(yè)通信的通信接口以及一整套強大的集成技術(shù)功能，使該控制器成為完整、全面的自動化解決方案的重要組成部分。SIMATIC S7-1200 系統(tǒng)有五種不同模塊，分別為 CPU 1211C、CPU 1212C 、 CPU 1214C、CPU1215C和CPU1217C。其中的每一種模塊都可以進行擴展，以完全滿足您的系統(tǒng)需要。(1)安裝簡單方便所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都有內(nèi)置的卡扣，可簡單方便地安裝在標準的 35 mm DIN 導(dǎo)軌上。這些內(nèi)置的卡扣也可以卡入到已擴展的位置，當(dāng)需要安裝面板時，可提供安裝孔。SIMATIC S7-1200 硬件可以安裝在水平或豎直的位置，為您提供其它安裝選項。(2)節(jié)省空間的設(shè)計所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都經(jīng)過專門設(shè)計，以節(jié)省控制面板的空間。例如，經(jīng)過測量，CPU 1214C 的寬度僅為 110 mm，CPU 1212C 和 CPU 1211C 的寬度僅為 90 mm。結(jié)合通信模塊和信號模塊的較小占用空間，在安裝過程中，該模塊化的緊湊系統(tǒng)節(jié)省了寶貴的空間，為您提供了最高效率和最大靈活性。S7-1200SIMATIC S7-1200硬件創(chuàng)新集成Profinet / Ethernet 端口不需要專用編程電纜和以太網(wǎng)擴展模塊，減少了安裝空間和成本。信號板可以增加額外的I / O點，而不必要改變CPU的體積；例如僅僅需要一路熱電阻傳感器信號的輸入，通過信號板就可以完成。CPU本體集成數(shù)字量I/O，模擬量I/O和運動控制I/O 不需要額外的硬件擴展，減少了PLC安裝空間和成本。S7-1200SIMATIC S7-1200軟件創(chuàng)新Step7 Basic是針對邏輯控制，HMI和網(wǎng)絡(luò)通信功能進行開發(fā)的通用型編輯器 所有向?qū)?，工具條和菜單具有相似的可視化效果，易于學(xué)習(xí)與維護可節(jié)約使用者大量時間。在設(shè)計階段，硬件組態(tài)簡單快速，所有文檔存儲于CPU中，包括符號，注釋，描述，易于維護。具有PID控制環(huán)節(jié)自整定功能，應(yīng)用PLCopen 架構(gòu)的運動控制功能，這些功能都嵌入到工程軟件包括用戶程序中。S7-1200通訊PROFINET I/O作為所有控制器的接口標準，用于現(xiàn)場通信；同時也支持TCP/IP標準通信方式。通過PN網(wǎng)絡(luò)，可以進行固件升級。智能IO設(shè)備（I-Device ）。標準的Web服務(wù)器功能，用戶可自定義Web網(wǎng)頁，可以獲取控制和診斷信息。針對控制器和通訊模塊的編程非常簡單。新模塊S7-1217C和已有模塊S7-1215C都具有第二個PROFINET接口，可以同時連接HMI，I/O，驅(qū)動和編程計算機。2、 全集成自動化軟件TIA portal的簡介TIA博途作為一切未來軟件工程組態(tài)包的基礎(chǔ)，可對西門子全集成自動化中所涉及的所有自動化和驅(qū)動產(chǎn)品進行組態(tài)、編程和調(diào)試。它是業(yè)內(nèi)首個采用統(tǒng)一的工程組態(tài)和軟件項目環(huán)境的自動化軟件，幾乎適用于所有自動化任務(wù)。借助該全新的工程技術(shù)軟件平臺，用戶能夠快速、直觀地開發(fā)和調(diào)試自動化系統(tǒng)。與傳統(tǒng)方法相比，無需花費大量時間集成各個軟件包，同時顯著降低了成本。作為西門子所有軟件工程組態(tài)包的一個集成組件，TIA博途平臺在所有組態(tài)界面間提供高級共享服務(wù)，向用戶提供統(tǒng)一的導(dǎo)航并確保系統(tǒng)操作的一致性。例如，自動化系統(tǒng)中的所有設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)可在一個共享編輯器內(nèi)進行組態(tài)。在此共享軟件平臺中，項目導(dǎo)航、庫概念、數(shù)據(jù)管理、項目存儲、診斷和在線功能等作為標準配置提供給用戶。統(tǒng)一的軟件開發(fā)環(huán)境由可編程控制器、人機界面和驅(qū)動裝置組成，有利于提高整個自動化項目的效率。此外，TIA博途在控制參數(shù)、程序塊、變量、消息等數(shù)據(jù)管理方面，所有數(shù)據(jù)只需輸入一次，大大減少了自動化項目的軟件工程組態(tài)時間，降低了成本。TIA博途的設(shè)計基于面向?qū)ο蠛图袛?shù)據(jù)管理，避免了數(shù)據(jù)輸入錯誤，實現(xiàn)了無縫的數(shù)據(jù)一致性。使用項目范圍的交叉索引系統(tǒng)，用戶可在整個自動化項目內(nèi)輕松查找數(shù)據(jù)和程序塊，極大地縮短了軟件項目的故障診斷和調(diào)試時間。TIA博途采用此新型、統(tǒng)一軟件框架，可在同一開發(fā)環(huán)境中組態(tài)西門子的所有可編程控制器、人機界面和驅(qū)動裝置。在控制器、驅(qū)動裝置和人機界面之間建立通信時的共享任務(wù)，可大大降低連接和組態(tài)成本。TIA博途的硬件要求：處理器：四核以上。內(nèi)存：不少于4G，建議8G。硬盤：300GB以上。顯示器：不小于15.6“ 寬屏。圖形分辨率：不低于19201080上述要求是保證軟件流暢運行的條件TIA博途的軟件要求：Windows7 Home Premium SP1(針對Basic版)。Windows7 Professional SP1或Enterprise SP1或Ultimate SP1。Windows8.1(針對Basic版)。Windows8.1 Pro或Enterprise。Microsoft Server 2012 R2 Standard。Windows Server 2008 R2 Standard Edition SP2。三、 梯形圖的設(shè)計與編程方法首先下載與安裝SIMATIC STEP7 Professional V13軟件，給s7-1200硬件組態(tài)和編寫PLC程序。1、打開SIMATIC STEP7 Professional V13軟件：2、在SIMATIC STEP7 Professional V13軟件中創(chuàng)建新項目，填寫項目名稱、作者：3、創(chuàng)建項目后，便要組態(tài)PLC設(shè)備型號：4、根據(jù)PLC的訂貨號選擇添加新設(shè)備，我們這里選擇的是SIMAIC S7-1200 CPU1211C AC/DC/RLY 6ES7 211-1HE40-0XB0這個型號的PLC：設(shè)備說明：25KB 工作存儲器；24 VDC 電源，板載 DI6 x 24 VDC 漏型/源型，DQ4 x 繼電器輸出和 AI2；板載 3 個高速計數(shù)器（可通過數(shù)字量信號板進行擴展）和 4 路脈沖輸出；信號板擴展板載式 I/O；多達 3 個可進行串行通信的通信模塊；0.1ms/1000 條指令；PROFINET 接口用于編程、HMI 以及 PLC 間通信5、添加設(shè)備后,查看設(shè)備的IP地址：192.168.0.1。將本計算機的IP地址改成同頻段地址：6、進行設(shè)備編譯,將設(shè)備組態(tài)軟件下載到PLC中：、設(shè)備組態(tài)下載完成后，就可以在程序塊中寫程序了：四、 PLC程序：首先，在寫交通燈程序之前，在設(shè)備組態(tài)里，將設(shè)備屬性-常規(guī)中，勾選“允許使用時鐘存儲器字節(jié)”。并為時鐘標志選定一個地址，我們這里選擇的是MB100，時鐘標志的每一位都將被分配不同頻率的脈沖信號。脈沖信號標志M100.0到M100.7都將被分配不同頻率的脈沖，我們這里需要用到M100.5，1HZ時鐘，正好是一秒改變一次狀態(tài)。使用時鐘脈沖只需要更改組態(tài)設(shè)置，簡單便捷。不需要用IEC定時器指令，大大減少了梯形圖程序塊的數(shù)量。寫程序時只需要在脈沖信號后面加上一個IEC計數(shù)器CTU加計數(shù)指令就可以了。后面就根據(jù)交通燈在0到132秒這個區(qū)間的變化，來使用比較器操作指令將紅綠黃燈依次點亮，這里要注意邏輯順序。最后，還要有一個計數(shù)器復(fù)位程序就可以了。交通燈時序圖說明：南北直行：0到30秒綠燈，31到33秒黃燈，34到132秒紅燈南北左轉(zhuǎn)：0到33秒紅燈，34到64秒綠燈，65到67秒黃燈，68到132秒紅燈南北右轉(zhuǎn)：0到33秒紅燈，34到64秒綠燈，65到67秒黃燈，68到101秒紅燈，102到130秒綠燈，131到132秒黃燈東西直行：0到67秒紅燈，68到98秒綠燈，99到101秒黃燈，102到132秒紅燈東西左轉(zhuǎn)：0到101秒紅燈，102到130秒綠燈，131到132秒黃燈東西右轉(zhuǎn)：0到33秒紅燈，34到64秒綠燈，65到67秒黃燈，68到101秒紅燈，102到130秒綠燈，131到132秒黃燈PLC梯形圖：上述為PLC梯形圖，經(jīng)過上機實驗，以滿足交通燈使用。五、 設(shè)計總結(jié)將PLC用于對交通信號燈的控制，主要是考慮其具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強的特性，同時其內(nèi)部定時器資源十分豐富，可對目前普遍使用的“漸進式”紅綠燈信號進行精確控制，特別對多岔路口的控制