PLC在十字路口交通灯控制系统中的应用毕业设计样本.doc

毕业设计题目(中 文):PLC在十字路口交通灯控制系统中应用(英 文):The application of PLC in intersectiontraffic light control system姓 名杨 洋学 号院 （系）机电工程系专 业机电一体化指引教师年四甜 03月 15日 目 录绪论11 PLC基本21.1 PLC特点21.2 PLC构造和工作原理31.2.1 PLC基本构造31.2.2 PLC工作原理42 西门子S7-200系列PLC硬件单元62.1 主机62.1.1 CPU重要特点72.1.2 存储系统72.2 扩展单元72.3 特殊功能模块82.4 内部软元件92.5 基本指令103 系统设计与仿真123.1 控制规定123.2 硬件设计133.2.1 交通信号灯PLC输入/输出点分派表133.2.2 交通信号灯PLC控制硬件接线图133.3 软件设计143.3.1 交通信号灯PLC控制梯形图143.3.2 交通信号灯PLC控制指令表153.3.3 程序阐明163.3.4 交通信号灯状态波形图17结论18参照文献19致 谢20插图索引图1 交通灯放置12图2 交通信号灯PLC控制硬件接线图13图3 交通信号灯状态波形图17附表索引表1 S7-200 I/O编址8表2 交通灯亮闪表12表3 交通信号灯PLC输入/输出点分派表13PLC在十字路口交通灯控制系统中应用摘 要PLC可编程序控制器是以微解决器为基本，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来一种新型工业控制装置。它具备构造简朴、编程以便、可靠性高等长处，已广泛用于工业过程和位置自动控制中。据记录，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多一种设备。专家以为，可编程控制器将成为此后工业控制重要手段和重要基本设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产三大支柱。由于PLC具备对使用环境适应性强特性，同步其内部定期器资源十分丰富，可对当前普遍使用“渐进式”信号灯进行精准控制，特别对多岔路口控制可以便地实现。因而当前越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。可缩短车辆通行等待时间，实现科学化管理。在该设计中，还引入EDA模仿十字路口红绿灯闪亮及车辆通行，十分形象地显示出了PLC在交通灯系统中实际应用。【核心词】：十字路口 交通灯 PLCThe application of PLC in intersection traffic light control systemAbstractThe PLC programmable logic controller is a new industrial control devices，which is based on microprocessor，synthesizes computer technology，automatic control technology and communication technologies. It has the simple structure，the convenient programming，the reliable higher merit，and has widely used in the commercial run and position automatic control. Statistics have indicated，the programmable controller is most one kind of equipment in the industrial automation installment applies. The expert believed that the programmable controller will become the main method and one of important foundation equipment in further，PLC，the robot，CAD/CAM will become the industrial production three big props. Because PLC adapts to environment strong，simultaneously its internal timer resources are extremely rich，which carry on the accuracy control to the present universal use many “the evolution type” the signal light，special to the multi-road fork control. Therefore the present PLC is used in the traffic light system，which may reduce the vehicles general waiting time and realize scientific style management. In this design，also introduces the EDA simulation intersection traffic light to glisten and the vehicles to passes through，which visual demonstrates PLC in the traffic light system practical application.【Key words】 crossroads traffic light PLC绪论随着社会经济发展，都市交通问题越来越引起们关注。人、车、路三者关系协调，已成为交通管理部门需要解决重要问题之一。都市交通控制系统用于都市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导计算机综合管理系统，它是当代都市交通监控指挥系统中最重要构成某些。随着都市机动车量不断增长，许多大都市如北京、上海、南京等浮现了交通超负荷运营状况，因而，自80年代后期，些都市纷纷修建都市高速道路，在高速道路建设完毕初期，它们也曾有效地改进了交通状况。然而，随着交通量迅速增和缺少对高速道路系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期作用。而都市高速道路在构造上特点，也决定了都市高速道路交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况制约。因此，如何采用适当控制办法，最大限度运用好耗费巨资修建都市高速道路，缓和主干道与匝道、城区同周边地区交通拥堵状况，越来越成为交通运送管理和都市规划部门亟待解决重要问题。随着交通越来越发达所浮现问题也越来越多,路面狭窄,车辆拥挤。特别是到了上下班时候,许多车辆在路口挥霍了诸多时间,不但给车主带了诸多麻烦也给交通部门带了不少麻烦。为理解决这些问题,国家政府也花了不少心思和精力去研究,探讨。为了能有效地解决交通问题,政府对都市进行了有规模都市规划和道路扩建与维修。尚有就是对交通灯进行了研究和改进,调节交通灯时间控制和变换频率以及工作时间控制,从而使交通更为畅通和安全,提高了交通灯自身作用和价值。本论文通过对交通灯现状和发展，运用PLC技术对交通灯进行逻辑控制。本文第一章重要简介交通某些基本状况和PLC某些基本知识；第二章是对所选芯片西门子S7-200系列PLC做简朴简介，重要是从硬件上理解该产品。第三章重要是PLC控制系统，对硬件和软件规定。理解PLC控制系统。1 PLC基本PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基本新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布PLC原则草案中对PLC做了如下定义： 可编程控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境应用而设计。它采用一类可编程存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定期、计数与算术操作等面向顾客指令，并通过数字或模仿输入/输出控制各种类型机械或生产过程 。可编程控制器及其关于外部设备，都应按易于工业控制系统联成一种整体，易于扩充其功能原则设计。总之，可编程控制器是一台专为工业环境应用而设计计算机，它是将老式继电器技术，计算机技术和通信技术相融合而发展起来一种新型控制装置 。在详细国内工业应用中，由于它不是针对某一详细工业应用，因而它硬件应依照实际需要来进行配备，其软件则依照控制规定进行编写。 随着微解决器浮现，大规模、超大规模、集成电路技术迅速发展和数据通信技术不断进步，PLC也迅速发展其发展过程大体可以分为三个阶段1。 1. 初期PLC初期PLC称为可编程逻辑控制器。这时，PLC重要功能只是执行原先由继器完毕顺序控制、定期等。初期PLC性能要优于继电器控制装置，其长处涉及简朴易懂、便于安装、体积小、能耗低、有故障批示及能重复使用等。其中PLC特有编程语言梯形图，始终沿用到当前。2. 中期PLC这时PLC产品已使用了16位、32位高性能微解决器，并且实现了多解决器多通道解决，通信技术是PLC应用得到了进一步发展。在硬件方面，除了保存原有开发模块外，还增长了模仿量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器容量，使各种逻辑线圈数量增长，还提供了一定数量数据寄存器，使PLC范畴更大。在软件方面，还增长了算术运算、数据解决和传送通信、直诊断等功能。3. 近期PLC由于超大规模集成电路技术迅速发展，微解决器价格大幅度下降，使各种类型PLC所采用微解决器档次普遍提高。为了提高PLC解决速度，各制造厂商还研制开发了专用逻辑解决芯片。 世界上生产PLC产品厂家多达200各种，其中比较知名有美国AB、通用(GE)，日本三菱(MITSBISHI)、欧姆龙(OMRON)、松下，德国西门子(SIEMENS)，韩国三星(SUMSUNG)、LG等。1.1 PLC特点PLC具备如下重要特点： 1. 可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备核心性能。PLC由于采用当代大规模集成电路技术，采用严格生产工艺制造，内部电路采用了先进抗干扰技术，具备很高可靠性。由于PLC模块均采用大规模与超大规模集成电路，因此I/O接口电路均采用光电隔离;在构造上对、防潮、防尘、抗震等均有周到考虑;在硬件上采用隔离、滤波、屏蔽、接地等抗干扰办法;在软件上采用数字滤波等抗干扰和故障诊断办法。以上这些使PLC具备较高抗干扰能力。2. 控制系统构造简朴，通用性强在PLC控制系统中，只需要在PLC输入/输出端子上接入相应信号线即可，不需要连接如继电器之类低压电器和大量而又复杂硬件接线线路 ，大大简化了控制系统构造。，PLC输入/输出可直接与交流220V、直流24V等强电相连，并且具备较强带负载能力。3. 编程以便，易于使用PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿公司工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言图形符号与表达方式和继电器电路图相称接近，只用PLC少量开关量逻辑控制指令就可以以便地实现继电器电路功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言人使用计算机从事工业控制打开了以便之门。4. 功能完善PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模系列化产品。可以用于各种规模工业控制场合。除了逻辑解决功能以外，当代PLC大多具备完善数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC功能单元大量涌现，使PLC渗入到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。在PLC内部具备许多控制功能，如：逻辑控制、定期控制、计数控制、步进控制、PID控制、数据控制、通信和联网，尚有其她特殊功能模块。5. 设计、施工、调试周期短PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部接线，使控制系统设计及建造周期大为缩短，同步维护也变得容易起来。更重要是使同一设备通过变化程序变化生产过程成为也许。这很适合多品种、小批量生产场合。6. 体积小，维护操作以便PLC体积小，质量轻，便于安装，不需要专门机房，可以在各种工业环境下直接运营。使用时只需将现场各种设备与PLC相应I/O端相连接，即可投入运营。各种模块上均有运营和故障批示装置，便于顾客理解运营状况和查找故障。1.2 PLC构造和工作原理1.2.1 PLC基本构造在种类繁多PLC中，其构成构造和工作原理都基本相似。用PLC实行控制，其实质是按一定算法进行输入/输出转换，并将这个转换予以物理实现，并应用于工业现场。PLC专为工业现场而设计，采用了典型计算机构造，它重要由CPU、电源、存储器和专门设计输入/输出接口电路等构成2。 1. 中央解决器(CPU) 中央解决器(CPU)普通由控制器运算器和寄存器构成。它们都集成在一种芯片内，CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元输入/输出接口电路相连接。与普通计算机同样，CPU是PLC核心，它按照PLC中系统程序赋予功能指挥PLC有条不序地进行工作。顾客程序和数据事先存入存储器中，当PLC处在运营方式时，CPU按循环扫描方式执行顾客程序。 CPU重要任务如下： (1) 按PLC系统程序赋予功能接受并存储从编程器输入顾客程序和数据。 (2) 用扫描方式接受现场输入装置状态与数据，并存入输入映像寄存器或数据寄存器。 (3) 诊断电源或PLC内部电路工作状态和编程过程中语法错误。 (4) 在PLC进入运营状态后，从存储器中逐条读取顾客，程序通过命令解释后，按指令规定任务产生相应控制信号，去启、闭关于控制电路，分时地去执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作。完毕顾客程序中规定逻辑运算或算术运算等任务。依照运算成果更换关于标志位状态和输入映像寄存器内容，实现输出、制表、打印或数据通信等控制。 2. 存储器 PLC存储器涉及系统存储器和顾客存储器两个某些。 (1)系统存储器 系统存储器是指用来存储PLC系统程序存储器。它由PLC生产厂家编写并固化在ROM内，顾客不能直接更改。它使PLC具备基本功能，可以完毕PLC设计者规定各项工作。其重要内容涉及3个某些：系统管理程序、顾客指令解释程序和原则程序模块与系统调试。 (2)顾客存储器顾客存储器由顾客程序存储器和数据存储器两某些构成，其重要任务作用是用来存储顾客针对详细控制任务用规定PLC编程语言编写各种顾客程序。PLC使用存储器有3种类型：随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和可擦除可编程只读存储器(EEPRO)。3. 输入/输出接口单元PLC输入和输出信号类型可以是开关量、模仿量和数字量。输入/输出接口单元从广义上可分为2个某些：一某些是与被控制设备相连接口电路，另一某些是输入和输出映像寄存器。 4. 扩展接口和通信接口PLC具备扩展接口和通信接口能力，其作用如下：(1)扩展接口作用是将扩展单元和功能模块与基本单元相连，是PLC配备更加灵活以满足不同控制系统需求。(2)通信接口作用是通过这些通信接口可以与监视器打印机和其她，PLC或计算机相连从而实现”人-机”或”机-机”之间对话。5. 电源某些PLC普通使用220交流电源，内部开关电源位PLC中央解决器、存储器等。电路提供5V、+-12V、24V等直流电源使PLC能正常工作。6. 编程设备编程设备作用是供顾客进行程序编制、编辑、调试和监视。7. 其她部件有些PLC还可以有ERROM写入器、存储器卡等其她外部设备，用于增强PLC存储容量和扩展功能。1.2.2 PLC工作原理PLC在程序运营方式、输入输出操作、特殊功能模块等方面做了特别考虑2。1. PLC3个工作阶段当PLC投入运营后，其工作过程普通分为输入采样阶段、顾客程序执行阶段和输出刷新阶段三个阶段完毕。上述3个阶段即为一种周期。在整个运营期间PLCCPU以一定扫描速度重复执行上述3个阶段。(1)输入采样阶段PLC。在输入采样阶段，先扫描因此输入端子并将各输入端子状态存入相应输入元件映像寄存器。此时，输入元件映像寄存器被刷新，接着进入顾客程序执行阶段。在顾客程序执行阶段或输出阶段，输入元件映像寄存器与外界隔离，无论输入端子信号如何变化，输入元件映像积存器始终保持不变，直到下个扫描周期输入采样阶段才将输入端子新内容重新写入。(2)顾客程序执行阶段。依照PLC梯形图程序扫描规则，PLC以先左后右，先上后下步序逐句扫描。当指令中涉及输入/输出时，PLC从输入映像寄存器中读入上一阶段采入相应输入端子状态，从输出映像寄存器读入相应输出映像寄存器当前状态。然后，进行相应运算，运算成果在存入元件映像寄存器中。对元件映像来说，每一种元件状态会随程序执行过程而变化。(3)输出刷新阶段。在所有指令执行完毕后，输出映像寄存器中所有继电器状态在（通/断）在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定方式输出驱动外部负载。对于小型PLC，I/O点数较少，顾客程序较短，用集中采样集中输出工作方式，虽然在一定限度上减少了系统响应速度，但从主线上提高了系统抗干扰能力，增强了系统可靠性。2. PLC对输入/输出解决规则PLC对输入/输出解决规则如下：输入映像寄存器数据取决于输入端子板上各输入点在上有个刷新期间通/断状。2 西门子S7-200系列PLC硬件单元西门子公司PLC产品涉及S7-200、S7-300、S7-400、LOGO、HMI人机界面、工业网络、工业软件等。S7系列PLC具备体积小、速度快、原则化，具备网络通信能力，功能更强，可靠性更高长处。S7系列PLC产品可分为微型PLC（S7-200）、小规模性能规定PLC（S7-300）和中高规模性能规定PLC（S7-400）等。其中S7-200系列PLC出众重要体当前如下几种方面3：1. 极高可靠性2. 极丰富指令集3. 易于掌握4. 便捷操作5. 丰富内置集成功能6. 实时特性7. 强劲通信能力8. 丰富扩展模块S7-200系列PLC重要由下面几种某些构成。1. 基本单元基本单元又称为CPU模块，有也称为主机或本机。它涉及CPU、存储器、基本输入/输出点和电源等，是PLC重要某些。事实上它就是个完整控制系统，可以单独完毕一定任务。2. 扩展单元S7-200 CPU22*系列PLC具备2到7个扩展模块，顾客可以依照需要扩展各种I/O模块。 3. 特殊功能模块当需要完毕某些特殊功能控任务时，需要扩展模块和功能模块。它是完毕某种特殊控制任务某些装置。4. 有关设备为了充分运用系统硬件和软件资源而开发有关设备，重要涉及编辑设备、网络设备和人机操作界面等。5. 为了可以更好地使用以上设备开发配套程序。它重要由原则工具、工程工具、运营软件和人机接口软件等几大类构成。2.1 主机S7-200 CPU22*系列CPU模块重要涉及一种中央解决器、电源、通信口及I/O接口。它重要作用有：执行程序；从现场设备中采集信号；输出控制信号；驱动外部负载。S7-200 CPU22*系列PLC具备如下5种不同构造配备：(1)CPU221具备6个输入点和4个输出点，共计10个I/O点。无扩展能力。有4路高速计数器（30KHZ），2路高速脉冲输出，1个RS485通信/编程口，2个独立输入端，可同步作加、减计数，可连接2个相位差为90度A/B相增量编码器。程序和数据存储容量较小，合用于少点控制系统。(2)CPU222具备8个输入点和6个输出点，共计14个I/O点。1个模仿量电位器，最多可扩展10AI/AO点。4KB顾客程序区和2KB数据存储区。有4路高速计数器（30KHZ），2路高速脉冲输出，1个RS485通信/编程口，2个独立输入端可同步作加、减计数，可连接2个相位差为90度A/B相增量编码器。可以进行一定模仿量控制和2个模块扩展，因而是应用更广泛全功能控制器。(3)CPU224具备14个输入点和10个输出点，共计24个I/O点。2个模仿量电位器，最多可扩展35AI/AO点。8KB顾客程序区和5KB数据存储区。有6路高速计数器（30KHZ），2路高速脉冲输出，1个RS485通信/编程口，有7个扩展模块。它具备更强模仿量解决能力，是S7-200系列产品中使用最多。(4)CPU226。具备24个输入点和16个输出点，共计40个I/O点。2个模仿量电位器，最多可扩展35AI/AO点。8KB顾客程序区和5KB数据存储区。有6路高速计数器（30KHZ），2路高速脉冲输出，2个RS485通信/编程口。它重要用于点数较多、规定较高小型或中型控制系统。(5)CPU226XM。这是西门子公司推出一种增强型主机。它在顾客程序存储容量和数据存储容量上进行了扩展，其她指标和CPU226相似。2.1.1 CPU重要特点1. 内部集成具备强劲通信能力PPI接口是S7-200顾客口，CPU接口物理特性为RS485，可在三种方式下工作。(1)PPI方式：通过PPI方式，S7-200系列PLC与计算机之间或者是PLC互相之间可通过普通两芯屏蔽双绞电缆进行联网。(2)MPI方式：通过MPI方式，S7-200可以通过内置接口连接到MPI网络上，它可以与S7-300/S7-400CPU进行通信。(3)自由口通信方式；通过自由口通信方式，S7-200系列PLC可以与任何通信合同公开其她设备、控制器进行通信。2. 丰富内置集成功能(1)集成24V负载电源，可直接连接到传感器和变送器(2)对于不同设备类型，其CPU各有2个类型，具备不同电源电压和控制电压。(3)中断输入，容许以极高速度对过程信号上升沿作出响应。(4)具备4到6个高数计数器（30KHZ）。(5)2路脉冲输出由于控制步进电机，或伺服电机运动，从而实现对目的定位任务。3. 丰富扩展模块对数字量和模仿量扩展模块可以便选用。4. 具备易于掌握，便捷操作以及丰富指令集。2.1.2 存储系统S7-200系列PLC存储系统由RAM和EEPROM两种类型存储器构成，CPU模块内部配备了一定容量RAM和EEPROM。同步，S7-200系列PLCCPU模块支持可选EEPROM存储器卡。在CPU模块内部超级电容和电池模块用于长时间保存数据，顾客数据可通过主机超级电容存储若干天。2.2 扩展单元当CPU需要进行某种特殊功能控制或其I/O扩展，普通I/O扩展涉及I/O点数扩展和功能模块扩展两类。 1. I/O扩展模块 S7-200系列PLC提供了五大类扩展模块：(1)数字量输入扩展模板EM221（8路扩展输入）。(2)数字量输出扩展模板EM222（8路扩展输出）。(3)数字量输入和输出混合扩展模板EM223（8I/O，16I/O，24I/O）。(4)模仿量输入扩展模块EM231，每个EM231可扩展3路模仿量输入通道，A/D转换时间25uS，辨别率为12位。(5)模仿量输入扩展模块EM235，每个EM235可同步扩展3路模仿输入和1路模仿量输出通道，其中A/D转换时间25uS，D/A转换时间100uS，辨别率均为12位。 2. 热电偶/热电阻扩展模块 3. 通信扩展模块表1 S7-200 I/O编址信息类型CPU221CPU222CPU224CPU226I_数字量输入0.015.70.015.70.015.70.015.7Q_数字量输出0.015.70.015.70.015.70.015.7M_中间标志位0.015.70.015.70.015.70.015.7C_计数器0255025502550255T_计时器0255025502550255AIW_模仿输入字030030030AQW_模仿输出字030030030 2.3 特殊功能模块S7-200系列PLC特殊功能模块有数字量扩展模板、模仿量扩展模块、热电偶/热电阻扩展模块、通信扩展模块和现场设备接口模块。 1. 数字量扩展模板(1)EM221 数字量输入模板，24V，8输入。(2)EM222 数字量输出模板，24V，8输出。(3)EM223 数字量混合模板，24V。2. 模仿量扩展模块(1)EM231 4模仿输入点，2W，12位。(2)EM232 2模仿输入点，2W，12位。(3)EM235 4模仿输入点，1模仿输出点， 2W，12位。3. 热电偶/热电阻扩展模块EM231为惯用热电偶/热电阻扩展模块。其功率损失为1.8W，15位加符号位，WM231 AI4热电偶有4模仿量输入点，EM231 AI2 热电阻有2模仿量输入点。4. 通信扩展模块EM277 JPROFIBU-DP模块是惯用通信扩展模块，它用于PLC现场总线通信连接。其波特变化范畴为960011500波特。5. 现场设备接口模块CPU243-2通信解决器是AS-I主站连接某些，专用于S7-200 CPU22*，连接同步明显增长了S7-200可运用I/O点数。2.4 内部软元件顾客使用PLC中每一种I/O、内部存储单元、定期器和计数器都称为软元件。各个软元件功能不同，均有其固定地址。软元件是PLC内部具备一定功能器件，这些器件事实上都是由电子电路、寄存器及存储单元等构成。它特点是；它具备继电器特性，但它没有机械性特点，它最大长处是其触点可以无限次使用，并且它们寿命长。编程时，顾客只要记住软元件地址就可以了。下面对软元件简介一下。1. 输入继电器（I） 它是PLC用来接受顾客设备输入信号接口。当外部开关信号闭合，则输入继电器线圈得电，在程序中常开触点闭合，常触点断开，这些触点可以在编程时任意使用，不受次数限制。输入继电器位存取地址编号范畴为I0.0I15.7，输入继电器数据存取可采用位、字节、字或双字来存取。2. 输出继电器（Q）它是用来将输出信号传送到负载接口，每一种输出继电器线圈都与相应PLC输出端相连，并有无数对常开和常闭触点供编程时使用。输出继电器位存取地址编号范畴为Q0.0Q15.7，输出继电器可采用位、字节、字或双字来存取。3. 通用辅助继电器（M）通用辅助继电器又称为内部标志位存储器，它作用和继电接触器控制系统中间继电器相似，它是用来保存控制继电器中间操作状态。内部标志位存储器可采用位、字节、字或双字来存取。内部标志位存储器位存取地址编号为M0.0M31.7，共32个字节。4. 特殊继电器（SM） 特殊继电器是指用来存储系统状态变量关于控制参数和信息具备特殊功能辅助继电器。特殊标志位存储器能以位、字节、字或双字来存取。CPU224SM位地址编号范畴为SM0.0SM179.7，共180个字节。惯用特殊存储器用途如下：(1) SM0.0 运营监视。SM0.0始终为1状态。当PLC运营时可以运用其触点驱动输出继电器，在外部显示程序与否处在运营状态。(2) SM0.1 初始化脉冲。(3) SM0.3 开机进入RUN时，接通一种扫描周期，可在启动操作之前，给设备提前预热。(4) SM0.4、0.5 占空比为50%时钟脉冲。当PLC处在运营状态时，SM0.4产生周期为1min时钟脉冲，SM0.5产生周期为1S时钟脉冲。(5) SM0.6 扫描时钟，一种扫描周期ON，另一种为OFF，循环交替。(6) SM0.7 改造方式开关位置批示，开关放置在RUN位置时为1。(7) SM1.0 零标志位，运算成果=0，该位置1。(8) SM1.1 溢出标志位，成果溢出或为非法值时，该位置1。(9) SM1.2 负数标志位，运算成果为负数时，该位置1。(10) SM1.3 被0除标志位。5. 变量存储器（V）变量存储器重要用于存储变量。它可以存储程序执行过程中控制逻辑操作中间成果，也可以使用变量存储器来保存与工序或任务有关其她数据。变量存储器可以是位寻址，也可以是按字节、字、双字为单位寻址，其位存取编号范畴依照CPU型号不同，CPU221/222为V0.0V2047.7，共2KB存储容量，CPU224/226为V0.0V5119.7，共5KB存储容量。6. 局部变量存储器（L） 局部变量存储器和变量存储器十分相似，都是用来存储变量存储器。区别在于局部变量存储器用来存储局部变量，而不存储全局变量。局部变量存储器位存取地址编号范畴为L0.0L63.7，它可以按位、字节、字、双字直接寻址。7. 顺序控制继电器（S）通惯用在顺序控制或步进控制中，并与其指令一起使用以实现顺序或步进控制功能流程图编程。顺序控制继电器地址编号范畴为S0.0S31.7。8. 定期器（T）它是合计时间增量内部器件，作用相称于继电器控制系统中时间继电器。其设定期间由程序设立。并且每个定期器可提供无数对常开触点和常闭触点供编程使用。定期器定期精度分别为1ms、10ms和100ms三种，CPU222、CPU224及CPU226定期器地址编号范畴为T0T255，它们辨别率、定期范畴并不相似，顾客依照所用CPU型号及时基，对的选用定期器编号。9. 计数器（C）计数器用于合计计数输入端接受到由断开到接通脉冲个数，重要用于对产品进行计数或进行特定功能编程。计数器可提供无数对常开和常闭触点供编程使用，其设定值由程序赋予。计数器地址编号范畴为C0C255。10. 模仿量输入映像寄存器（AI）和模仿量输出映像寄存器（AQ）11. 高速计数器（HC）12. 累加器（AC）2.5 基本指令S7-200系列PLC基本指令涉及惯用指令、堆栈操作指令、计数指令、定期器指令、比较指令和程序控制指令等1。 1. 触点指令 触点指令涉及逻辑取和线圈驱动指令，它有两种连接形式，即串联和并联。 (1)逻辑取和线圈驱动指令。指令格式为：LD 取指令；LDN 取反指令；= 线圈输出指令。 (2)触点串联指令。指令格式为：A 常开触点串联：AN 常闭触点串联。 (3)触点并联指令。指令格式为：O 常开触点并联：ON 常闭触点并联。 2. 逻辑电路块连接指令 电路块连接指令重要有两种形式：串联电路块并联指令和并联电路块串联指令。串联电路块并联指令其格式为：OLD；并联电路块串联指令其格式为：ALD。 3. 置位，复位指令 置位指令格式为：S bit，N;复位指令格式为：R bit N。 4. 取反指令 其格式为：NOT。 5. 逻辑入栈LPS、逻辑出栈LPP和逻辑读栈LRD指令 逻辑入栈LPS功能是用于生成一条新逻辑母线，右侧为新逻辑块，是分支电路逻辑块开始。 逻辑出栈LPP功能是用于LPS产生新母线右侧最后一种逻辑块，结束LPS开始这个分支电路逻辑块。 逻辑读栈LRD功能是用于LPS开始分支电路逻辑块中第二条逻辑块，自身不进行任何进栈和出栈操作。 6. 计数器指令 增计数器指令CTU：其指令格式为：CTU Cx，PV。x为计数器编号。 减计数器指令CTD：其指令格式为：CTD Cx，PV。x为计数器编号。 增减计数器指令CTUD：其指令格式为：CTUD Cx，PV。x为计数器编号。 7. 定期器指令接通延时指令TON：其指令格式为：TON Tx，PT。x为定期器编号。断开延时指令TOF：其指令格式为：TOF Tx，PT。x为定期器编号。有记忆接通延时指令TONR：其指令格式为：TOR Tx，PT。x为定期器编号。8. 结束及暂停指令结束指令可分为有条件结束指令END和无条件结束指令MEND。暂停指令指令格式为：STOP。9. 子程序指令子程序指令涉及3个指令：建立子程序、子程序调用和子程序返回。子程序调用指令又有2条指令：子程序调用指令CALL和子程序条件返回指令CRET。3 系统设计与仿真3.1 控制规定1.信号灯由一种按钮控制其启动，一种按钮控制其停止。 2.信号灯分为南北绿灯，南被黄灯，南北红灯和东西绿灯，东西黄灯，东西红灯及报警灯。 3.南北红灯亮，并维持25S。当南北红灯亮时，东西绿灯也亮，维持20S后，东西绿灯闪烁3S后熄灭，然后东西黄灯亮2S后熄灭，接着东西红灯亮，南北绿灯亮。 4.东西红灯亮，并维持30S。当东西红灯亮时， 南北绿灯也亮，维持25S后， 南北绿灯闪烁3S后熄灭，然后南北黄灯亮2S后熄灭，接着南北红灯亮， 东西绿灯亮。按以上方式周而复始地工作。如表2：表2 交通灯亮闪表东西 信号 绿灯亮 绿灯闪 黄灯亮 红灯亮 时间 20S 3S 2S 30S 南北 信号 红灯亮 绿灯亮 绿灯闪 黄灯亮 时间 25S 25S 3S 2S 图1 交通灯放置3.2 硬件设计3.2.1 交通信号灯PLC输入/输出点分派表表3 交通信号灯PLC输入/输出点分派表输入信号输出信号 名称 代号 输入点编号启动按钮 SB1 I0.0停止按钮 SB2 I0.1名称 代号 输入点编号南北绿灯 HL1-1 HL1-2 Q0.0南北黄灯 HL2-1 HL2-2 Q0.1 南北红灯 HL3-1 HL3-2 Q0.2报警灯 HL4 Q0.3东西绿灯 HL5-1 HL5-2 Q0.4东西黄灯 HL6-1 HL6-2 Q0.5东西红灯 HL7-1 HL7-2 Q0.63.2.2 交通信号灯PLC控制硬件接线图 图2 交通信号灯PLC控制硬件接线图其中,S7-200 CPU222系统有8个输入信号和6个输出信号. 1个模仿量电位器，最多可扩展10AI/AO点。4KB顾客程序区和2KB数据存储区。有4路高速计数器（30KHZ），2路高速脉冲输出，1个RS485通信/编程口，2个独立输入端可同步作加、减计数，可连接2个相位差为90度A/B相增量编码器。可以进行一定模仿量控制和2个模块扩展，对于比较适合小型控制系统。因此在这个设计中选用了S7-200 CPU2224。 在硬件接线图中，输入口I0.0接受启动按钮SB1输入，输入口I0.1接受停止按钮SB2输入；输出口Q0.0接受南绿灯(HL1-1