PLC专业课程设计方案报告段斯静.doc

成绩 _______

重庆邮电大学移通学院自动化系
可编程逻辑控制器
课程设计汇报

题 目 十字路口交通灯控制

系 别 自动化系
专业名称 电气工程及其自动化
班 级 05111001
学 号
姓 名 段斯静
指导老师 杨传燕

重庆邮电大学移通学院自动化系制
二0一三年 六月

《可编程逻辑控制器》课程设计任务书
——供10气工程及其自动化、电气工程和自动化、自动化专业学生用
引言：《可编程逻辑控制器》课程设计是该课程一个关键教学步骤，现有别于毕业设计，又不一样于课堂教学。它需要学生统筹利用所学基础理论、基础方法对现实生活中实际系统进行设计和调试。
一、 设计题目四：十字路口交通灯控制
本设计要求熟练使用西门子企业S7-200系列产品各基础指令和部分应用指令，依据控制要求进行PLC梯形图编程，处理十字路口交通灯控制问题。
二、 系统工作过程说明
图1是一个十字路口交通灯模拟示意图，R、Y、G分别代表红灯、黄灯、绿灯。红灯亮表示对应方向车停止行进，绿灯亮表示对应方向车能够通行，绿灯闪烁、黄灯亮表示短临时间后对应方向车将改变行进状态，提醒司机好友做好准备。

图1 十字路口交通灯模拟示意图
图1所表示，本设计具体要求完成以下工作过程：
（1）按一下“开启”按钮，信号灯控制系统开始工作，设此时南北向红灯亮，东西绿灯亮，按一下“停止”按钮，全部信号灯全部熄灭。
（2） 南北红灯亮维持30秒，在南北红灯亮同时东西绿灯也亮，东西绿灯并维持24秒。到24秒时，东西绿灯以2Hz频率闪烁，闪烁3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持3秒。东西黄灯亮3秒后熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。
（3）东西红灯亮维持40秒。南北绿灯亮维持34秒后以以2Hz频率闪烁，闪烁3秒后熄灭。在南北绿灯熄灭时，南北黄灯亮，维持3秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。
（4）完成（2）、（3）整个过程为一个周期，当“开启”按钮按下时，能够周而复始工作，直至按下“停止”按钮，整个系统才停止工作。
（5）东西绿灯和南北绿灯不能同时亮，东西红灯和南北红灯不能同时亮，不然则自动关闭系统并发出报警信号。
三、 设计步骤：
（1）对系统进行需求分析，确定I/O点数，分配I/O地址；
（2）画出PLC硬件接线图；
（3）绘制PLC梯形图；
（4）绘制时序图；
（5）简述工作过程。

摘要
PLC可编程逻辑控制器是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展而来一个新型工业控制装置。
此次课程设计是用PLC来实现对十字路口交通信号灯控制，其控制方法是采取西门子S7-200系列CPU226型号PLC对东西南北红、黄、绿灯实现有规律循环闪亮，以达成对交通信号灯控制。控制过程中采取了次序控制设计法用了八个定时器六个计数器分时段分频率自动实现对八个控制对象控制。控制程序包含有次序功效图（SFC）、梯形图(LAD)、指令表(STL)。仿真测试用是S7-200汉化版仿真软件进行仿真，经过反复调试实现了所需全部设计要求。

关键词：PLC；西门子S7-200；交通信号灯；次序功效图；梯形图；仿真调试；
自动控制

一、绪论
1、设计目标
在十字路口设置交通灯能够对交通进行有效疏通，并为交通参与者安全提供了强有力保障。不过伴随社会、经济快速发展，原先交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙交通情况。怎样改善交通灯控制系统，使其适应现在交通情况，成为此次课程设计课题。

2、 设计内容
根据任务书对交通信号灯控制要求，本文讨论了用PLC实现交通系统信号灯二十四小时循环运行，工作规律按时序图运行（见附图）。
系统工作受开关控制：“开启”按钮按下则系统工作；“停止”按钮按下则系统停止工作。
东西方向红灯一个 , 南北方向红灯一个，
东西方向黄灯一个 , 南北方向黄灯一个，
东西方向绿灯一个 , 南北方向绿灯一个，
红灯亮表示对应方向车停止行进，绿灯亮表示对应方向车能够通行，绿灯闪烁、黄灯亮表示短临时间后对应方向车将改变行进状态，提醒司机好友做好准备。

3、 要实现目标
（1）按一下“开启”按钮，信号灯控制系统开始工作，设此时南北向红灯亮，东西绿灯亮，按一下“停止”按钮，全部信号灯全部熄灭。
（2） 南北红灯亮维持30秒，在南北红灯亮同时东西绿灯也亮，东西绿灯并维持24秒。到24秒时，东西绿灯以2Hz频率闪烁，闪烁3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持3秒。东西黄灯亮3秒后熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。
（3）东西红灯亮维持40秒。南北绿灯亮维持34秒后以以2Hz频率闪烁，闪烁3秒后熄灭。在南北绿灯熄灭时，南北黄灯亮，维持3秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。
（4）完成（2）、（3）整个过程为一个周期，当“开启”按钮按下时，能够周而复始工作，直至按下“停止”按钮，整个系统才停止工作。
（5）东西绿灯和南北绿灯不能同时亮，东西红灯和南北红灯不能同时亮，不然则自动关闭系统并发出报警信号。

二、系统分析及硬件设计
1、系统工作说明
1.1 功效要求
伴随PLC技术发展，PLC产品种类也越来越多。不一样型号PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等也各有不一样，适用场所也各有侧重。所以，合理选择PLC，对于提升PLC控制系统技术经济指标有着关键意义。
PLC选择关键应从PLC机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功效模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。
PLC机型选择基础标准是在满足功效要求及确保可靠、维护方便前提下，努力争取最好性能价格比。选择时关键考虑以下几点：
1、合理结构型式
PLC关键有整体式和模块式两种结构型式。
整体式PLC每一个I／O点平均价格比模块式廉价，且体积相对较小通常见于系统工艺过程较为固定小型控制系统中；而模块式PLC功效扩展灵活方便在I／O点数、输入点数和输出点数百分比、I／O模块种类等方面选择余地大，且维修方便，通常于较复杂控制系统。
2、安装方法选择
3、 响应速度要求
PLC是为工业自动化设计通用控制器，不一样档次PLC响应速度通常全部能满足其应用范围内需要。假如要跨范围使用PLC，或一些功效或信号有特殊速度要求时，则应该慎重考虑PLC响应速度，可选择含有高速I／O处理功效PLC，或选择含有快速响应模块和中止输入模块PLC等。
4、系统可靠性要求
对于通常系统PLC可靠性均能满足。对可靠性要求很高系统，应考虑是否采取冗余系统或热备用系统。
5、机型尽可能统一

1.2性能要求
通常小型(低级)PLC含有逻辑运算、定时、计数等功效，对于只需要开关量控制设备全部可满足。
对于以开关量控制为主，带少许模拟量控制系统，可选择能带A／D和D／A转换单元，含有加减算术运算、数据传送功效增强型低级PLC。
对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功效，可视控制规模大小及复杂程度，选择中等或高级PLC。不过中、高级PLC价格较贵，通常见于大规模过程控制和集散控制系统等场所。

2、 系统I/O分配
输入信号
输出信号
名称
地址
名称
地址

开启开关

I0.0
南北绿灯
Q0.0
南北红灯
Q0.1
南北黄灯
Q0.2

关断开关

I0.1
东西绿灯
Q0.3
东西黄灯
Q0.4
东西红灯
Q0.5
蜂鸣器
Q0.6
表1 I/0地址分配表

3、 PLC外围接线

图2 系统外围接线图

三、系统软件设计
1、 系统步骤图

图3 系统次序步骤图

2、系统程序设计

图4 系统梯形图

四、 系统调试
若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后编程，这么可少犯错，速度也快。编程结束后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试。为了正确发觉系统存在问题，需要进行系统调试，调试次序根据先硬件后软件，先局部后整体次序来完成。
（1）硬件调试：
　　接通电源，检验西门子S7-200可编程控制器是否能够正常工作，接头是否接触良好，然后把其和电脑通信口连接。
（2）软件调试：
　　按要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语法检验，正确后设置正确通信口，将指令读入到指定可编程控制器ROM中，在打开组态网画图和同时编程进行下一步调试。
（3）运行调试：
在硬件调试和软件调试正确基础上，打开西门子S7-200可编程控制器“RUN”开关进行调试；在打开组态网观察运行情况下，看是否是随时按下停止按钮能够停止系统运行。

总结
经过此次设计，让我很好锻炼了理论联络实际，和具体项目、课题相结合开发、设计产品能力。既让我们知道了怎样把理论应用于实际，又让我们知道了在实践中碰到问题怎样用理论去处理。在此次设计中，我们还需要大量以前没有学到过知识，于是图书馆和网络成了我们很好助手。在查阅资料过程中，我们要判定优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料能力也得到了很好锻炼。我们学习知识是有限，在以后工作中我们肯定会碰到很多未知领域，这方面能力便会使我们受益非浅。在设计过程中，总是碰到这么或那样问题。有时发觉一个问题时候，需要做大量工作，花大量时间才能处理。自然而然，我耐心便在其中建立起来了。为以后工作积累了经验，增强了信心。

参考文件

[1]．刘美俊主编．西门子PLC编程及应用． 北京：机械工业出版社，．7
[2]．刘美俊主编．可编程控制器应用技术． 福州：福建科学技术出版社，
[3]．廖常初主编．S7-200PLC基础教程． 北京：机械工业出版社，

附录
一、 语句表
网络1：LD SM0.1
= M0.0
网络2：LD I0.0
O M.01
O T47
AN I0.1
AN M1.1
AN T41
= M0.1
TON T41，240
网络3：LD I0.0
O T47
O M0.2
AN I0.1
AN T40
AN M1.1
= M0.2
TON T40，300
网络4：LD T41
O M0.3
AN T42
= M0.3
TON T42，30
网络5：LD T42
O M0.4
AN T43
= M0.4
TON T43，30
网络6：LD T43
O M0.5
AN T45
= M0.5
TON T45，340
网络7：LD T45
O M0.7
AN T46
= M0.7
TON T46，30

网络8：LD T46
O M1.0
AN T47
= M1.0
TON T47，30
网络9：LD T40
O M0.6
AN T44
= M0.6
TON T44，400
网络10：LD M0.1
LD M0.3
A T33
OLD
= Q0.3
网络11：LD M0.2
= Q0.2
网络12：LD M0.4
= Q0.4
网络13：LD M0.5
LD M0.7
A T33
OLD
= Q0.0
网络14：LD M0.6
= Q0.5
网络15：LD M1.0
= Q0.1
网络16：LD SM0.0
AN T34
TON T33，25
网络17：LD T33
TON T34，25
网络18：LD M0.1
A M0.7
LD M0.2
A M0.5
OLD
= Q0.6
= M1.1

二、 其它图表

图5 试验现象图