西門子PLC交通燈設(shè)計(jì)說(shuō)明

./目錄1引言41.1PLC概述41.2PLC的功能41.3PLC的工作原理和結(jié)構(gòu)51.3.1PLC的工作原理：51.3.2結(jié)構(gòu)：51.4PLC的硬件介紹和選型51.5西門子S7-200系列PLC的基本指令81.5.1邏輯取及輸出線圈指令〔LD、LDI、OUT8單個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)指令〔AND、ANI91.5.3S7-200系列PLC的定時(shí)器指令101.6西門子S7-200系列的編程軟件111.6.1編程準(zhǔn)備111.6.2程序的調(diào)試和監(jiān)控122交通燈控制要求132.1路況示意圖132.2工作要求和過(guò)程132.3根據(jù)交通燈示意圖模擬控制實(shí)驗(yàn)143交通燈控制的設(shè)計(jì)143.1順序圖143.2I/O分配及接線圖153.3編制程序173.4交通燈時(shí)序波形圖213.5PLC系統(tǒng)調(diào)試214致225參考文獻(xiàn)221.5西門子S7-200系列PLC的基本指令1.5.1邏輯取及輸出線圈指令〔LD、LDI、OUT〔一指令用法LD：取指令,用于常開觸點(diǎn)與母線連接。LDI：取反指令,用于常閉觸點(diǎn)與母線連接。OUT：線圈驅(qū)動(dòng)指令,用于將邏輯運(yùn)算的結(jié)果驅(qū)動(dòng)一個(gè)指定線圈?！捕噶钣梅ㄕf(shuō)明〔1LD、LDI指令用于將觸點(diǎn)接到母線上,操作目標(biāo)元件為X、Y、M、T、C、S。LD、LDI指令還可與AND、ORB指令配合,用于分支回路的起點(diǎn)?！?OUT指令的目標(biāo)元件為Y、M、T、C、S和功能指令線圈。〔3OUT指令可以連續(xù)使用若干次,相當(dāng)于線圈并聯(lián)。1.5.2單個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)指令〔AND、ANI1.指令用法AND：與指令。用于單個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián),完成邏輯"與"運(yùn)算,助記符號(hào)為AND**,**為觸點(diǎn)地址。ANI：與反指令。用于常閉觸點(diǎn)的串聯(lián),完成邏輯"與非"運(yùn)算,助記符號(hào)為ANI**,**為觸點(diǎn)地址。2.指令用法說(shuō)明〔1AND、ANI指令均用于單個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián),串聯(lián)觸點(diǎn)數(shù)目沒(méi)有限制。該指令可以重復(fù)多次使用。指令的目標(biāo)元件為X、Y、M、T、C、S?！?OUT指令后,通過(guò)觸點(diǎn)對(duì)其他線圈使用OUT指令稱為縱接輸出。〔3串聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)目和縱接的次數(shù)雖然沒(méi)有限制,但由于圖形編程器和打印機(jī)功能有限制,因此盡量做到一行不超過(guò)10個(gè)觸點(diǎn)和1個(gè)線圈,連續(xù)輸出總共不超過(guò)24行。〔4串聯(lián)和并聯(lián)指令是用來(lái)描述單個(gè)觸點(diǎn)與其他觸點(diǎn)或觸點(diǎn)組成的電路連接關(guān)系的。指令名稱指令符功能操作數(shù)取LDbit讀入邏輯行或電路塊的第一個(gè)常開接點(diǎn)Bit：I,Q,M,SM,T,C,V,S取反LDNbit讀入邏輯行或電路塊的第一個(gè)常閉接點(diǎn)與Abit串聯(lián)一個(gè)常開接點(diǎn)與非ANbit串聯(lián)一個(gè)常閉接點(diǎn)或Obit并聯(lián)一個(gè)常開接點(diǎn)或非ONbit并聯(lián)一個(gè)常閉接點(diǎn)電路塊與ALD串聯(lián)一個(gè)電路塊無(wú)電路塊或OLD并聯(lián)一個(gè)電路塊輸出=bit輸出邏輯行的運(yùn)算結(jié)果Bit：Q,M,SM,T,C,V,S置位Sbit,N置繼電器狀態(tài)為接通Bit：Q,M,SM,V,S復(fù)位Rbit,N使繼電器復(fù)位為斷開表S7-200系列的基本邏輯指令1.5.3S7-200系列PLC的定時(shí)器指令類型、編號(hào)及分辨率1. TON——接通延時(shí)2. TONR——有記憶接通延時(shí)3. TOF——斷開延時(shí)3種分辨率〔時(shí)基：1ms、10ms、100ms——分別對(duì)應(yīng)不同的定時(shí)器號(hào)定時(shí)器6個(gè)要素：指令格式〔時(shí)基、編號(hào)等預(yù)置值——PT使能——IN復(fù)位——3種定時(shí)器不同當(dāng)前值——Txxx定時(shí)器狀態(tài)〔位——可由觸點(diǎn)顯示定時(shí)值=時(shí)基×預(yù)置值PT。由于定時(shí)器的計(jì)時(shí)間隔與程序的掃描周期并不同步,定時(shí)器可能在其時(shí)基〔1ms、10ms、100ms任何時(shí)間啟動(dòng),所以,未避免計(jì)時(shí)時(shí)間丟失,一般要求設(shè)置PT預(yù)置值必須大于最小需要的時(shí)間間隔。例如：使用10ms時(shí)基定時(shí)器實(shí)現(xiàn)140ms延時(shí)〔時(shí)間間隔,則PT應(yīng)設(shè)置為15〔10ms×15=150ms梯形圖LAD語(yǔ)句表功能操作碼操作數(shù)INTONINTONPTTxxxTONTxxxPT使能＝1計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)到設(shè)定值時(shí)〔一直計(jì)數(shù)到32767,定時(shí)器位＝1。使能＝0復(fù)位〔定時(shí)器位＝0。一般用于單一時(shí)間間隔的定時(shí)INTOFINTOFPTTxxxTOFTxxxPT使能＝1,定時(shí)器位＝1,計(jì)數(shù)器復(fù)位〔清零。使能由1到0負(fù)跳變,計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù),到設(shè)定值時(shí)〔停止計(jì)數(shù),定時(shí)器位＝0。INTONRINTONRPTTxxxTONRTxxxPT使能＝1,計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)到設(shè)定值時(shí),計(jì)數(shù)器位＝1。使能斷開,計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)器位仍為1,使能位再為1時(shí),計(jì)數(shù)器在原來(lái)的計(jì)數(shù)基礎(chǔ)上計(jì)數(shù)。S7-200的定時(shí)器指令以上三種計(jì)數(shù)器可以通過(guò)復(fù)位指令復(fù)位。1.6西門子S7-200系列的編程軟件1.6.1編程準(zhǔn)備〔一.指令集和編輯器的選擇寫程序之前,用戶必須選擇指令集和編輯器。在S7-200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC1131-3兩種。SIMATIC是專為S7-200PLC設(shè)計(jì)的,專用性強(qiáng),采用SIMATIC指令編寫的程序執(zhí)行時(shí)間短,可以使用LAD、STL、FBD三種編輯器。IEC1131-3指令集是按國(guó)際電工委員會(huì)〔IECPLC編程標(biāo)準(zhǔn)提供的指令系統(tǒng),作為不同PLC廠商的指令標(biāo)準(zhǔn),集中指令較少。有些SIMATIC所包含的指令,在IEC1131-3中不是標(biāo)準(zhǔn)指令。IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)指令集適用于不同廠家PLC,可以使用LAD和FBD兩種編輯器。本教材主要用SIMATIC編程模式。1單命令"工具"→"選項(xiàng)"→"一般"標(biāo)簽→"編程模式"→選SIMATIC。程序編輯器有LAD、STL、FBD三種。本論文主要用LAD和STL。2擇編輯器的方法如下：用菜單命令"檢視"→LAD或STL。或者菜單命令"工具"→"選項(xiàng)"→"一般"標(biāo)簽→"默認(rèn)編輯器"?！捕鶕?jù)PLC類型進(jìn)行參數(shù)檢查在PLC和運(yùn)行STEP7-Micro/WIN的PC連線后,在建立通信或編輯通信設(shè)置以前,應(yīng)根據(jù)PLC的類型進(jìn)行圍檢查。必須保證STEP7-Micro/WIN中PLC類型選擇與實(shí)際PLC類型相符。方法如下：1菜單命令"PLC"→"類型"→"讀取PLC"。2在指令樹→"項(xiàng)目"名稱→"類型"→"讀取PLC"1.6.2程序的調(diào)試和監(jiān)控在運(yùn)行STEP7-Micro/WIN32編程設(shè)備和PLC之間建立通信并向PLC下載程序后,便可運(yùn)行程序,收集狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)試程序。〔一選擇工作方式PLC有運(yùn)行和停止兩種工作方式。在不同的工作方式下,PLC進(jìn)行調(diào)試的操作方法不同。單擊工具欄中的"運(yùn)行"按鈕或"停止"按鈕可以進(jìn)入相應(yīng)的工作方式.〔1選擇STOP工作方式在STOP〔停止工作方式中,可以創(chuàng)建和編輯程序,PLC處于半空閑狀態(tài)：停止用戶程序執(zhí)行；執(zhí)行輸入更新；用戶中斷條件被禁用。PLC操作系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)控PLC,將狀態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給STEP7-Micro/WIN32,并執(zhí)行所有的"強(qiáng)制"或"取消強(qiáng)制"命令。當(dāng)PLC位于STOP〔停止工作方式可以進(jìn)行下列操作：1使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)檢視操作數(shù)的當(dāng)前值?！惨?yàn)槌绦蛭磮?zhí)行,這一步驟等同于執(zhí)行"單次讀取"2可以使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)強(qiáng)制數(shù)值。使用圖狀態(tài)寫入數(shù)值。3寫入或強(qiáng)制輸出。4執(zhí)行有限次掃描,并通過(guò)狀態(tài)圖或程序狀態(tài)觀察結(jié)果?！?選擇運(yùn)行工作方式當(dāng)PLC位于RUN〔運(yùn)行工作方式時(shí),不能使用"首次掃描"或"多次掃描"功能?？梢栽跔顟B(tài)圖表中寫入和強(qiáng)制數(shù)值,或使用LAD或FBD程序編輯器強(qiáng)制數(shù)值,方法與在STOP〔停止工作方式中強(qiáng)制數(shù)值相同。還可以執(zhí)行下列操作〔不能在STOP工作方式使用：1使用圖狀態(tài)收集PLC數(shù)據(jù)值的連續(xù)更新。如果希望使用單次更新,圖狀態(tài)必須關(guān)閉,才能使用"單次讀取"命令。2使用程序狀態(tài)收集PLC數(shù)據(jù)值的連續(xù)更新。3使用RUN工作方式中的"程序編輯"編輯程序,并將改動(dòng)下載至PLC。2交通燈控制要求2.1路況示意圖北西東南2.2工作要求和過(guò)程主要程序要求如下：信號(hào)燈受啟動(dòng)開關(guān)控制。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)接同時(shí),信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作,先南、北紅燈亮,在東、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?！?南、北紅燈亮維持25s,在南、北紅燈亮的同時(shí)東.西燈也亮,并維持20s,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,并維持2s。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?！?東、西紅燈亮維持30s,南、北綠燈亮維持25s,然后閃亮3s后熄滅,同時(shí)南、北黃燈亮,維持2s后熄滅,這時(shí)南、北紅燈亮,東、西綠燈亮?！?上述動(dòng)作循環(huán)進(jìn)行。注意：要求南北綠燈和東西綠燈不能同時(shí)亮,否則關(guān)閉系統(tǒng),并立刻報(bào)警。2.3根據(jù)交通燈示意圖模擬控制實(shí)驗(yàn)在PLC交通燈模擬模塊中,東西南北都有3個(gè)控制信號(hào)燈,他們分別是：1,禁止通行燈〔亮?xí)r為紅色2,允許通行〔亮?xí)r為綠色3,準(zhǔn)備禁止通行〔亮?xí)r為黃色所以結(jié)合交通燈實(shí)際情況可以設(shè)計(jì)交通燈模擬控制實(shí)驗(yàn)：當(dāng)交通系統(tǒng)起動(dòng)開關(guān)接通時(shí)按照工作要求南北向和東西向均設(shè)有紅燈25秒,綠燈20秒,綠燈閃亮3秒和黃燈2秒。當(dāng)東西方向的紅燈點(diǎn)亮?xí)r,南北方向應(yīng)該依次點(diǎn)亮綠燈,綠燈閃亮,然后黃燈點(diǎn)亮。反之,當(dāng)南北方向的紅燈點(diǎn)亮?xí)r,東西方向應(yīng)該依次點(diǎn)亮綠燈,綠燈閃亮,然后黃燈點(diǎn)亮。當(dāng)起動(dòng)開關(guān)斷開時(shí),所有信號(hào)燈都熄滅。3交通燈控制的設(shè)計(jì)3.1順序圖根據(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所示南北紅燈亮東西綠燈閃南北紅燈亮南北紅燈亮東西綠燈閃南北紅燈亮東西綠燈亮南北紅燈亮東西黃燈亮東西紅燈亮南北綠燈亮東西紅燈亮南北綠燈閃東西紅燈亮南北黃燈亮原始狀態(tài)S0.0S0.1S0.5S0.2S0.3S0.4南北綠燈亮東西綠燈亮報(bào)警并使I0.0失電I0.0T0T1T2T3T4T53.2I/O分配及接線圖硬件結(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分配及其接線分別如圖3.2〔1,〔2所示所謂輸入/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。下面先跟據(jù)輸入/輸出接口的數(shù)量編制出輸入輸出分配表：I/O分配表輸入輸出機(jī)器件報(bào)警燈Q0.0T37南北紅燈25S啟動(dòng)開關(guān)I0.0南北紅燈Q0.1T38東西紅燈25S南北綠燈Q0.2T39東西綠燈20S南北黃燈Q0.3T40東西綠燈閃3S停止開關(guān)I0.1東西紅燈Q0.4T41東西黃燈2S東西綠燈Q0.5T42南北綠燈20S東西黃燈Q0.6T43南北綠燈閃3ST44南北黃燈2ST37T37.I0.0Q0.0I0.0Q0.0Q0.1Q0.2I0.11LQ0.31MQ0.4Q0.52LGND+24VL1NSB1SB2220VPLC交通燈外部分配及接線圖3.3編制程序根據(jù)上述I/O分配表編制出程序如下：T38I0.0Q0.0T38I0.0Q0.0INTONPT100msINTONPT100ms250ss250ssT38T37T38T37INTONPT100msINTONPT100ms250s250sT39T37T39T37I0.0Q0.0INTONI0.0Q0.0INTONPT100ms200sSsS200sSsST40T40T39T39INTONPT100msINTONPT100ms3030T41T40INTONPT100msT41T40INTONPT100ms2020T42T42T37INTONPT100msT37INTONPT100ms200200T43T42T43T423020T44T43INTONPT100msINTONPT100ms3020T44T43INTONPT100msINTONPT100msQ0.1I0.0Q0.0T37﹙﹚Q0.1I0.0Q0.0T37Q0.4T37Q0.4T37﹙﹚Q0.2T39Q0.1Q0.2T39Q0.1﹙﹚T40T40T40T40<=I10>=I1<=I10>=I1T40T40T40T40<=I30>=I20<=I30>=I20T41T41Q0.3T40Q0.3T40T42Q0.5T42Q0.4﹙﹚T42Q0.5T