PLC課程設(shè)計(jì)報(bào)告-段斯靜

1、成績(jī) _重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院自動(dòng)化系可編程邏輯控制器課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目 十字路口交通燈控制 系 別 自動(dòng)化系 專業(yè)名稱 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 05111001 學(xué) 號(hào) 0313100323 姓 名 段斯靜 指導(dǎo)教師 楊傳燕 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院自動(dòng)化系制二0一三年 六月18可編程邏輯控制器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書供10氣工程及其自動(dòng)化、電氣工程與自動(dòng)化、自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生用引言：可編程邏輯控制器課程設(shè)計(jì)是該課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，既有別于畢業(yè)設(shè)計(jì)，又不同于課堂教學(xué)。它需要學(xué)生統(tǒng)籌運(yùn)用所學(xué)基本理論、基本方法對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試。一、 設(shè)計(jì)題目四：十字路口交通燈的控制本設(shè)計(jì)要求熟練使用西門

2、子公司的S7-200系列產(chǎn)品各基本指令和部分應(yīng)用指令，根據(jù)控制要求進(jìn)行PLC梯形圖編程，解決十字路口交通燈控制的問(wèn)題。二、 系統(tǒng)工作過(guò)程說(shuō)明圖1是一個(gè)十字路口的交通燈模擬示意圖，R、Y、G分別代表紅燈、黃燈、綠燈。紅燈亮表示相應(yīng)方向的車停止行進(jìn)，綠燈亮表示相應(yīng)方向的車可以通行，綠燈閃爍、黃燈亮表示短暫的時(shí)間后相應(yīng)方向的車將改變行進(jìn)狀態(tài)，提醒司機(jī)朋友做好準(zhǔn)備。圖1 十字路口的交通燈模擬示意圖如圖1所示，本設(shè)計(jì)具體要求完成以下工作過(guò)程：（1）按一下“啟動(dòng)”按鈕，信號(hào)燈控制系統(tǒng)開始工作，設(shè)此時(shí)南北向紅燈亮，東西綠燈亮，按一下“停止”按鈕，所有信號(hào)燈都熄滅。（2） 南北紅燈亮維持30秒，在南北紅燈亮的

3、同時(shí)東西綠燈也亮，東西綠燈并維持24秒。到24秒時(shí)，東西綠燈以2Hz的頻率閃爍，閃爍3秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持3秒。東西黃燈亮3秒后熄滅，東西紅燈亮，同時(shí)，南北紅燈熄滅，綠燈亮。（3）東西紅燈亮維持40秒。南北綠燈亮維持34秒后以以2Hz的頻率閃爍，閃爍3秒后熄滅。在南北綠燈熄滅時(shí)，南北黃燈亮，維持3秒后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮。（4）完成（2）、（3）的整個(gè)過(guò)程為一個(gè)周期，當(dāng)“啟動(dòng)”按鈕按下時(shí)，可以周而復(fù)始的工作，直至按下“停止”按鈕，整個(gè)系統(tǒng)才停止工作。（5）東西綠燈和南北綠燈不能同時(shí)亮，東西紅燈和南北紅燈不能同時(shí)亮，否則則自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。三、 設(shè)

4、計(jì)步驟：（1）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，確定I/O點(diǎn)數(shù)，分配I/O地址；（2）畫出PLC硬件接線圖；（3）繪制PLC梯形圖；（4）繪制時(shí)序圖；（5）簡(jiǎn)述工作過(guò)程。摘要PLC可編程邏輯控制器是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種新型工業(yè)控制裝置。本次課程設(shè)計(jì)是用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)十字路口交通信號(hào)燈的控制，其控制方法是采用西門子的S7-200系列CPU226型號(hào)PLC對(duì)東西南北的紅、黃、綠燈實(shí)現(xiàn)有規(guī)律的循環(huán)閃亮，以達(dá)到對(duì)交通信號(hào)燈的控制?？刂七^(guò)程中采用了順序控制設(shè)計(jì)法用了八個(gè)定時(shí)器六個(gè)計(jì)數(shù)器分時(shí)段分頻率自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)八個(gè)控制對(duì)象的控制?？刂瞥绦虬ㄓ许樞蚬δ軋D（SFC）、梯形

5、圖(LAD)、指令表(STL)。仿真測(cè)試用的是S7-200漢化版的仿真軟件進(jìn)行仿真，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試實(shí)現(xiàn)了所需的全部設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：PLC；西門子S7-200；交通信號(hào)燈；順序功能圖；梯形圖；仿真調(diào)試； 自動(dòng)控制 一、緒論1、設(shè)計(jì)目的在十字路口設(shè)置交通燈可以對(duì)交通進(jìn)行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強(qiáng)有力的保障。但是隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為本次課程設(shè)計(jì)的課題。2、 設(shè)計(jì)內(nèi)容按照任務(wù)書對(duì)交通信號(hào)燈的控制要求，本文討論了用PLC實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)信號(hào)燈24小時(shí)循環(huán)運(yùn)行，工作規(guī)律按時(shí)序圖運(yùn)行（

6、見附圖）。系統(tǒng)工作受開關(guān)控制：“啟動(dòng)”按鈕按下則系統(tǒng)工作；“停止”按鈕按下則系統(tǒng)停止工作。東西方向紅燈一個(gè) , 南北方向紅燈一個(gè)，東西方向黃燈一個(gè) , 南北方向黃燈一個(gè)，東西方向綠燈一個(gè) , 南北方向綠燈一個(gè)， 紅燈亮表示相應(yīng)方向的車停止行進(jìn)，綠燈亮表示相應(yīng)方向的車可以通行，綠燈閃爍、黃燈亮表示短暫的時(shí)間后相應(yīng)方向的車將改變行進(jìn)狀態(tài)，提醒司機(jī)朋友做好準(zhǔn)備。3、 要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)（1）按一下“啟動(dòng)”按鈕，信號(hào)燈控制系統(tǒng)開始工作，設(shè)此時(shí)南北向紅燈亮，東西綠燈亮，按一下“停止”按鈕，所有信號(hào)燈都熄滅。（2） 南北紅燈亮維持30秒，在南北紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮，東西綠燈并維持24秒。到24秒時(shí)，東西綠燈

7、以2Hz的頻率閃爍，閃爍3秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持3秒。東西黃燈亮3秒后熄滅，東西紅燈亮，同時(shí)，南北紅燈熄滅，綠燈亮。（3）東西紅燈亮維持40秒。南北綠燈亮維持34秒后以以2Hz的頻率閃爍，閃爍3秒后熄滅。在南北綠燈熄滅時(shí)，南北黃燈亮，維持3秒后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮。（4）完成（2）、（3）的整個(gè)過(guò)程為一個(gè)周期，當(dāng)“啟動(dòng)”按鈕按下時(shí)，可以周而復(fù)始的工作，直至按下“停止”按鈕，整個(gè)系統(tǒng)才停止工作。（5）東西綠燈和南北綠燈不能同時(shí)亮，東西紅燈和南北紅燈不能同時(shí)亮，否則則自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。二、系統(tǒng)分析及硬件設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)工作說(shuō)明1.1 功能要求隨著PLC技術(shù)

8、的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來(lái)越多。不同型號(hào)的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等也各有不同，適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。 PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)：1、合理的結(jié)構(gòu)型式 PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。 整體式PLC的每一個(gè)IO點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控

9、制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便在IO點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、IO模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。2、安裝方式的選擇3、 響應(yīng)速度要求 PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速IO處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。4、系統(tǒng)可靠性的要求 對(duì)于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。5、機(jī)型盡量統(tǒng)一 1.2

10、性能要求 一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。 對(duì)于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶AD和DA轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。 對(duì)于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。2、 系統(tǒng)I/O分配輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱地址名稱地址啟動(dòng)開關(guān)I0.0南北綠燈Q0.0南北紅燈Q0.1南北黃燈Q0.2關(guān)斷開關(guān)I0.1東西綠燈Q0.3東西黃燈Q0.4東西紅燈Q0.5蜂鳴器

11、Q0.6表1 I/0地址分配表3、 PLC外圍接線圖2 系統(tǒng)外圍接線圖三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1、 系統(tǒng)流程圖 圖3 系統(tǒng)順序流程圖2、系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)圖4 系統(tǒng)梯形圖4、 系統(tǒng)調(diào)試若用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應(yīng)先畫出梯形圖，然后編程，這樣可少出錯(cuò)，速度也快。編程結(jié)束后先空調(diào)程序，待各個(gè)動(dòng)作正常后，再在設(shè)備上調(diào)試。為了準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，調(diào)試的順序按照先硬件后軟件，先局部后整體的順序來(lái)完成。（1）硬件調(diào)試：接通電源，檢查西門子S7-200可編程控制器是否可以正常工作，接頭是否接觸良好，然后把其與電腦的通信口連接。 （2）軟件調(diào)試：按要求輸入梯形圖，轉(zhuǎn)

12、換成指令表，并進(jìn)行語(yǔ)法的檢查，正確后設(shè)置正確的通信口，將指令讀入到指定的可編程控制器ROM中，在打開組態(tài)網(wǎng)畫圖以及同步編程進(jìn)行下一步的調(diào)試。（3）運(yùn)行調(diào)試： 在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，打開西門子S7-200可編程控制器的“RUN”開關(guān)進(jìn)行調(diào)試；在打開組態(tài)網(wǎng)觀察運(yùn)行的情況下，看是否是隨時(shí)按下停止按鈕可以停止系統(tǒng)運(yùn)行?？偨Y(jié)通過(guò)本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問(wèn)題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的以前沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)，于是圖書館和網(wǎng)絡(luò)成了我們很好的助手。在查閱資料

13、的過(guò)程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識(shí)，不知不覺(jué)中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我們受益非淺。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，總是遇到這樣或那樣的問(wèn)題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來(lái)了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。參考文獻(xiàn)1劉美俊主編西門子PLC編程及應(yīng)用 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，201172劉美俊主編可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，20063廖常初主編S7-200PLC基礎(chǔ)教程 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007附錄一、 語(yǔ)句表網(wǎng)絡(luò)

14、1：LD SM0.1 = M0.0網(wǎng)絡(luò)2：LD I0.0 O M.01 O T47 AN I0.1 AN M1.1 AN T41 = M0.1 TON T41，240網(wǎng)絡(luò)3：LD I0.0 O T47 O M0.2 AN I0.1 AN T40 AN M1.1 = M0.2 TON T40，300網(wǎng)絡(luò)4：LD T41 O M0.3 AN T42 = M0.3 TON T42，30網(wǎng)絡(luò)5：LD T42 O M0.4 AN T43 = M0.4 TON T43，30網(wǎng)絡(luò)6：LD T43 O M0.5 AN T45 = M0.5 TON T45，340網(wǎng)絡(luò)7：LD T45 O M0.7 AN T46 = M0.7 TON T46，30網(wǎng)絡(luò)8：LD T46 O M1.0 AN T47 = M1.0 TON T47，30網(wǎng)絡(luò)9：LD T40 O M0.6 AN T44 = M0.6 TON T44，400網(wǎng)絡(luò)10：LD M0.1 LD M0.3 A T33 OLD = Q0.3網(wǎng)絡(luò)11：L