s7-200PLC十字路口交通燈控制

1、編號(hào) 1151401101課程設(shè)計(jì)（ 2011 級(jí)本科）題 目： 十字路口交通燈控制 系（部）院： 物 理 與 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 專 業(yè)： 電 氣 工 程 及 其 自 動(dòng) 化 作者姓名： 安 康 指導(dǎo)教師： 張靜 職稱： 副教授 完成日期： 2014 年 6 月 30 日二一四 年 六 月課程設(shè)計(jì)任務(wù)書作 者 姓 名 安 康 學(xué)院、專業(yè)、年級(jí)物電學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè) 11 級(jí) 1 班指導(dǎo)教師姓名、職稱張靜 副教授任務(wù)下達(dá)日期2014年 6月 10日設(shè)計(jì)題目十字路口交通燈控制設(shè)計(jì)題目十子路口交通燈控制設(shè)計(jì)要求 信號(hào)燈受啟動(dòng)開關(guān)控制。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)接通時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，先南、北紅燈亮

2、， 東、西綠燈亮。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。（1）南、北綠燈和東、西綠燈不能同時(shí)亮，如果同時(shí)亮則應(yīng)關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并立刻報(bào)警。 （2）南、北紅燈亮維持 25s，在南、北紅燈亮的同時(shí)東 .西綠燈也亮，到 20s 時(shí)，東、西綠 燈閃亮，閃亮 3s 后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東 .西黃燈亮 ,到 2s 時(shí)，東、西黃燈熄滅，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 25s，南、北綠燈亮 20s ，然后閃亮 3s 后熄滅，南、北黃燈亮，維持 2s 后熄滅，南、北紅燈亮，東、西綠燈亮。（ 4）上述動(dòng)作循環(huán)進(jìn)行北交通燈示意圖西設(shè)計(jì)任務(wù)完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要包括：

3、電氣元件的選擇、電氣原理圖設(shè)計(jì)、 可編程控制器輸入輸出接線圖設(shè)計(jì)及控制面板設(shè)計(jì)等。完成控制梯形圖的軟件設(shè)計(jì)，主要包括：控制程序流程圖設(shè)計(jì)、梯形圖程序 設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試。完成課程設(shè)計(jì)說明書的撰寫，主要包括：封面、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)總 體思路、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、總結(jié)體會(huì)、參考文獻(xiàn)等。第一周星期一星期二星期四設(shè)計(jì)進(jìn)度及安排下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書，了解控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí) 查閱文獻(xiàn)資料，確定控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，完成控 制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)星期五至第二周星期二 完成控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試星期三星期四 撰寫課程設(shè)計(jì)說明書指導(dǎo)教師簽字：目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark

4、10 o Current Document 第 1 章 設(shè)計(jì)目的 . 1 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第 2 章 設(shè)計(jì)任務(wù) . 1設(shè)計(jì)思想 1總體方案設(shè)計(jì) 1整體工作流程 2十字路口交通燈時(shí)序圖 3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) . 4硬件選擇 4PLC 的 I/O 分配表 . 5PLC 的硬件接線圖 . 5 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 順序功能圖 6 HYPERLINK l bookmark18 o Cur

5、rent Document 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) . 7十字路口交通信號(hào)燈梯形圖 7指令表 11 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 第 5 章 控制系統(tǒng)仿真 . 12 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第 6 章 設(shè)計(jì)總結(jié) . 15參考文獻(xiàn) . 16第 1 章 設(shè)計(jì)目的通過對(duì)十字路口交通燈控制裝制的設(shè)計(jì)實(shí)踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)過程，設(shè)計(jì)要求，應(yīng)完成的工作內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法。通過設(shè)計(jì)進(jìn)一步鞏固以往所學(xué)的知識(shí)、達(dá)到靈活運(yùn)用的目的，提高編寫調(diào) 試程序語言的能力。加強(qiáng)自己的實(shí)踐能力，增強(qiáng)分析問題和

6、解決問題的能力，了解電氣控制和 可編程控制技術(shù)的應(yīng)用的前景。第 2 章 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)思想本文采用順序控制設(shè)計(jì)法， 該方法是根據(jù)功能流程圖， 以步為核心，從起始 步開始一步一步的設(shè)計(jì)下去，直到完成。 此法的關(guān)鍵時(shí)畫出功能流程圖。 首先將 被控制對(duì)象的工作狀態(tài)按輸出當(dāng)狀態(tài)的變化分成若干步， 并指出工步之間的轉(zhuǎn)化 條件和每個(gè)工步的控制對(duì)象。這種流程圖集中了工作的全部信息。在設(shè)計(jì)過程中，考慮到安全因素，我們加入報(bào)警系統(tǒng)，即出現(xiàn)東西、南北同 時(shí)綠燈或者同時(shí)黃燈或者同時(shí)紅燈時(shí)，報(bào)警燈亮，工作人員斷開啟動(dòng)按鈕， 進(jìn)行 維修和調(diào)試。經(jīng)過分析，十字路口交通燈在工作過程的一個(gè)周期過程中，將會(huì)出現(xiàn)以下 6 種狀態(tài)：

7、南北紅燈亮，東西綠燈持續(xù)亮；南北紅燈亮，東西綠燈閃爍；南北紅燈亮，東西黃燈亮；南北綠燈亮，東西紅燈亮；南北綠燈閃爍，東西紅燈亮；南北黃燈亮，東西紅燈亮。另外，若出現(xiàn)同色燈同時(shí)亮的情況， 報(bào)警燈亮南北、 東西方向分別表示南北、 東西方向有車輛通行?？傮w方案設(shè)計(jì)交通信號(hào)燈由紅燈、綠燈、黃燈組成。紅燈表示禁止通行，綠燈表示準(zhǔn)許通 行，黃燈表示警示。南北和東西每個(gè)方向各有紅、綠、黃三種信號(hào)燈。交通燈控 制示意圖如圖 1 所示。圖 1 交通燈控制示意圖按照交通燈系統(tǒng)控制要求下， 結(jié)合西門子 S7-200 系列可編程控制器的特性， 選擇適合的型號(hào)。 設(shè)計(jì)思想分析如下： 給一個(gè)啟動(dòng)的輸入信號(hào)， 要配合一個(gè)按

8、鈕， 當(dāng)啟動(dòng)按鈕動(dòng)作，系統(tǒng)工作。南北向紅燈亮 25s，東西向綠燈也亮， 20s 后東西 向綠燈閃爍 3s，然后熄滅同時(shí)東西甲燈滅。在綠燈熄滅的同時(shí)，東西向黃燈亮 2s，然后熄滅。在該燈熄滅的同時(shí)，東西向紅燈亮 25s 同時(shí)南北向綠燈亮， 20s 后南北向綠燈閃爍 3s，然后熄滅。在綠燈熄滅，南北向黃燈亮 2s，然后，南北 向紅燈亮開始第二個(gè)循環(huán)，以后周而復(fù)始地循環(huán)動(dòng)作。非正?？刂茣r(shí)即出現(xiàn)東西、 南北同時(shí)綠燈或者同時(shí)黃燈或者同時(shí)紅燈時(shí)， 報(bào) 警燈亮，工作人員斷開啟動(dòng)按鈕，進(jìn)行維修和調(diào)試。整體工作流程2.4 十字路口交通燈時(shí)序圖起動(dòng)I0.0東西綠燈 Q0.5東西車燈甲 Q0.7東西黃燈 Q0.4東

9、西紅燈 Q0.3南北綠燈 Q0.2 南北車燈乙 Q0.6 南北黃燈 Q0.1南北紅燈 Q0.03第 3 章 硬件設(shè)計(jì)硬件選擇硬件選硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了解各個(gè)對(duì)象的控制要求 , 分析對(duì)象的控制要求 ,確定 輸入/輸出（I/O） 接口的數(shù)量 ,確定所控制參數(shù)的精度及類型 .如對(duì)開關(guān)量 ,模擬量 的控制,用戶存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量等 .選擇合適的 PLC機(jī)型及外設(shè) ,完成 PLC的硬件 結(jié)構(gòu)配置.根據(jù)上述選型及工作要求 ,繪制 PLC控制交通燈的電路接線圖 ,編制 I/O 接 口功能表,根據(jù)信號(hào)控制要求 ,I/O 分配及其接線。所謂輸入 /輸出接口電路是 PLC 與被控對(duì)象間傳遞輸入輸出信號(hào)的接口部件， 各輸入

10、輸出點(diǎn)的通斷態(tài)用發(fā)光二極 管（ LED）顯示，外部接線一般接在 PLC的接線端子上本設(shè)計(jì)采用 PLC 來實(shí)現(xiàn)對(duì)十字路口交通信號(hào)燈的控制，其控制方法是選用 S7-200 CPU224基本單元（ 14 入/10 出）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。 控制過程中采用順序控制法用多個(gè)定 時(shí)器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)六個(gè)控制對(duì)象的控制。 根據(jù)交通信號(hào)燈的亮滅規(guī)律， 可用 PLC編 程對(duì)其實(shí)行自動(dòng)控制。PLC 的 I/O 分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)文字符說明文字符說明I0.0啟動(dòng)開關(guān) SB1Q0.0南北向紅燈Q0.1南北向黃燈Q0.2南北向綠燈Q0.3東西向紅燈Q0.4東西向黃燈

11、Q0.5東西向綠燈端口 I0.0 為接入系統(tǒng)開關(guān)的傳送信號(hào)，端口 Q0.0 接南北紅燈，端口 Q0.1 接南北黃燈，端口 Q0.2 接南北綠燈，端口 Q0.3 接?xùn)|西紅燈，端口 Q0.4 接?xùn)|西 黃燈，端口 Q0.5 接?xùn)|西綠燈PLC 的硬件接線圖53.4 順序功能圖圖 3.1 交通燈順序功能圖根據(jù)第二章交通燈的控制要求可以畫出順序功能圖設(shè) 啟 動(dòng)按 鈕 用 I0.0 表 示, 6 個(gè) 工 作狀 態(tài) 分別 用 順序 控 制繼 電 器位S0.0,S0.1,S0.2,S0.3,S0.4.S0.5表示, 分別用 T0.T1,T2,T3,T4,T5 表示定時(shí)器 .當(dāng) I0.0 啟動(dòng)按鈕得電時(shí) , 將激

12、活 S0.0, 進(jìn)入第一步狀態(tài) , 在該狀態(tài)南北紅燈 亮,東西綠燈亮 ,同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器 T1, T1 定時(shí)時(shí)間到時(shí) ,轉(zhuǎn)換條件滿足 ,結(jié)束 S0.0 激活 S0.1 進(jìn)入下一個(gè)工作狀態(tài) , 在該狀態(tài)南北紅燈亮 ,東西綠燈閃 . 同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器 T2, T2 定時(shí)時(shí)間到時(shí) , 轉(zhuǎn)換條件滿足 , 結(jié)束 S0.1 激活 S0.2 進(jìn)入下一個(gè)工作狀態(tài) , 在 該狀態(tài)南北紅燈亮 ,東西黃燈亮 ,依次激活 S0.3,S0.4.S0.5, 當(dāng)定時(shí)器 T6 時(shí)間到 時(shí)再次激活 S0.0, 不斷循環(huán)執(zhí)行 .順序功能圖如圖 3.1 所示第 4 章 軟件設(shè)計(jì)十字路口交通信號(hào)燈梯形圖89104.2 指令表11第 5

13、章 控制系統(tǒng)仿真(1) 南北紅燈亮，東西綠燈亮122）20秒后南北紅燈亮，東西綠燈閃爍 3 秒3）南北紅燈亮，東西黃燈亮4）東西紅燈亮，南北綠燈亮135）東西紅燈亮南北綠燈閃6）東西紅燈亮，南北黃燈亮南北紅燈亮，東西綠燈亮周而復(fù)始的進(jìn)行下去14第 6 章 設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過艱苦的努力， 這項(xiàng)設(shè)計(jì)工作終于完成了。這次的設(shè)計(jì)使我收獲頗豐，不 僅僅是專業(yè)知識(shí)上的又一次深化， 整個(gè)的設(shè)計(jì)過程也給了我很多以前沒有過的心 得和體會(huì)。 經(jīng)過本次課程設(shè)計(jì)， 讓我更加深刻的學(xué)習(xí)和鞏固了電氣控制及 PLC這 門課程，不僅從理論上掌握了課堂上沒有學(xué)懂的知識(shí)， 還從實(shí)踐中拓寬了我的知 識(shí)面，讓我對(duì)我們專業(yè)的知識(shí)有了更加全面

14、的認(rèn)識(shí)， 更加清晰的認(rèn)識(shí)到我們專業(yè) 知識(shí)的實(shí)用性是如此的強(qiáng)， 可以通過平時(shí)學(xué)的知識(shí)自己設(shè)計(jì)很多有意思的電子產(chǎn) 品，不僅能培養(yǎng)我們的興趣愛好， 更對(duì)我們今后的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。 在 設(shè)計(jì)過程中總感覺在書本上掌握很熟練的東西， 實(shí)際運(yùn)用時(shí)卻又要翻看課本， 因 此要多多實(shí)踐， 進(jìn)一步對(duì)器件的功能進(jìn)行更加靈活的掌握。 在做一項(xiàng)設(shè)計(jì)時(shí)要有 一種平和的心態(tài)， 做設(shè)計(jì)本來就是一件細(xì)致并且耗時(shí)的工作， 設(shè)計(jì)過程中很容易 出現(xiàn)自己沒有想到的情況， 這些都是很正常的， 不要因?yàn)橐稽c(diǎn)小挫折就失去耐心， 我們要做的就是以平和的心態(tài)通過動(dòng)手和思考來解決所遇到的問題。 此外通過這 次設(shè)計(jì)還提高了我獨(dú)立工作的能力。

15、以前有不懂的地方總是依賴書本和網(wǎng)絡(luò)， 當(dāng) 自己獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)東西的時(shí)候就會(huì)發(fā)現(xiàn)單純的靠網(wǎng)絡(luò)和課本是根本行不通的， 必 須有自己的設(shè)計(jì)，將自己的智慧融入其中。資料查詢、程序設(shè)計(jì)、調(diào)試修改這些 都需要自己來完成，這使得我能站到一個(gè)總體的層面來通盤考慮整個(gè)設(shè)計(jì)問題， 然后再進(jìn)行細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)和修改，可以說為以后的工作和生活都提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。在這次課程設(shè)計(jì)中遇到了很多問題， 也獲得了很多意想不到的知識(shí)。 在每次 突破一個(gè)問題后都有種久違的滿足感，甚至對(duì)每發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題都有種莫名的興 奮。雖然這次的課程設(shè)計(jì)整整花了我兩個(gè)星期的時(shí)間，每天從早到晚， 頭腦中就 只有這個(gè)設(shè)計(jì)，忙于修改方案，調(diào)試程序，但是通過這次的鍛

16、煉，我學(xué)到了很多 的東西， 不僅鍛煉了自己的思考能力、 繪圖能力和程序仿真能力， 還鍛煉了綜合 應(yīng)用知識(shí)的能力，同時(shí)， 我也是在這次課程設(shè)計(jì)中看到了自己的不足， 我還有許 多未知的知識(shí)要學(xué)，知道了今后需要更加努力，使自我能夠不斷完善。15參考文獻(xiàn)張曉峰、張靜 . 電氣與 plc 控制技術(shù)及應(yīng)用 . 北京：高等教育出版社， 2013廖常初 .PLC 編程及應(yīng)用 M （第 3版） .機(jī)械工業(yè)出版社 ,2008.方承遠(yuǎn) .工廠電氣控制技術(shù)（第 3 版） M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2008.許謬、王淑英 .電氣控制與 PLCM. . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2006.羅宇航 .流行 PLC 實(shí)用程序及設(shè)計(jì) .機(jī)械工業(yè)出版社 ,2006.方承遠(yuǎn) .工廠電氣控制技術(shù)（第 3 版） .機(jī)械工業(yè)出版社 ,2008.姚英學(xué) .計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 .高等教育出版社 ,2002.王愛玲 .現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng) .國防工業(yè)出版社 ,2003.羅宇航 .流行 PLC 實(shí)用程序及設(shè)計(jì) .西