基于PLC的电动机顺序起动停止控制设计.doc

基于PLC的电动机顺序起动停止控制设计(完整资料）
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物理与电子工程学院

《PLC原理与应用》
课程设计报告书

设计题目：基于ＰLC的电动机顺序起动/停止控制设计
专业：自动化 　　
班 　级: 　　 　 　 　 XX 　 　 　　　　　 　 　
学生姓名： 　 　 XX 　　 　　
学 　 号： 　 　 　 　　 ＸＸXX　 　 　 　　
指导教师： ＸX 　 　 　　 　 　

2013年1２月１７日

物理与电子工程学院 课程设计任务书
专业： 　 自动化 　 　　 　 　　 　　　 班级: 　 2班　　
学生姓名
ＸX
学号
XX
课程名称
PLC原理与应用
设计题目
基于PLC的电动机顺序起动／停止控制设计
设计目的、主要内容（参数、方法)及要求
设计目的:
1、掌握ＰLＣ功能指令的用法.
2、掌握PLC控制系统的设计流程.
设计主要内容及要求：
1、设计一个３台电动机Ｍ1、M2、M3顺序起动，逆序停止的控制程序,具体要求如下:
(1)按下起按钮后:①Ｍ１起动；②５S后,M2起动；③1０S后，M3起动.
(2）按下停止按钮后:①M3停止；②1０S后,M2停止；③5S后,Ｍ１停止。
(3)在起动过程中，若果按下停止按钮,则立即中止起动过程，对已起动运行的电动机，马上进行方向顺序停止，直到全部结束。
2、画出实现程序流程图。
3、列出输入、输出端口。
４、写出梯形图程序。
５、调试程序,直至符合设计要求。

工作量
2周时间，每天3学时,共计42学时
进度安排
第1天：明确课程设计的目的和意义，根据课程设计要求查找相关资料
第2-３天：学习课程设计中用到的ＰLC相关知识
第４—５天:根据课程设计的要求画出程序流程图
第6天：列出I/O分配表
第７-８天:写出梯形图程序,并对程序进行注释
第9－１0天:学习西门子S7－200的编程软件SＴEP 7 MｉcroWIN　SP6,并在该软件中编写梯形图程序
第1１天:学习西门子S７-20０仿真软件，并进行程序仿真和调试.
第12天:将课程设计中用到的程序在PLＣ试验箱上进行运行和调试.
第13-1４天:撰写课程设计报告。

主要参考资料
［1]廖常初．S7－200　PLC编程及应用［Ｍ]。北京:机械工业出版社,２013．8
［2］梅丽凤。电气控制与ＰLC应用技术［M]。机械工业出版社，2012。3
［3]殷洪义．可编程序控制器选择设计与维护［Ｍ］．机械工业出版社,2006。1
指导教师签字

教研室主任签字

摘 要
本文介绍了基于电力拖动的3台电动机的顺序启动停止的设计方案.我们运用其原理的思路是:用三套异步电机M1、M２和M3，顺序启动、停止控制电路是在一个设备启动之后另一个设备才能启动运行的一种控制方法，常用于主、辅设备之间的控制，我们使用了ＰLC进行控制,当按下SB1时，电动机M1会立即启动，而M2会延迟几秒启动，再延迟几秒M３启动。当按下SB2时。电动机M３会停止,而M2会延迟几秒钟停止，再延迟几秒M1会停止。用PLC进行控本设计两台电动机的顺序启动/停止可以运用到生活的各个方面这也充分体现了PLC在当今社会对生活的重要之处.本设计在顺序控制的基础上采用PLC对电动机的控制通过合理的选择和设计提高了电动机的控制水平使电动机达到了较为理想的控制效果. 根据顺序功能图的设计法联系到现实做出了本设计两台电动机顺序启动/停止控制的ＰLC系统设计。

关键词：接触器；ＰLC控制;顺序启停

目 录
１ 课程设计背景 １
1。１ 课程设计的定义ﻩ1
1．2 课程设计的目的及意义1
1.3 可编程逻辑控制器简介ﻩ1
２ 基于PＬC的电动机顺序起动/停止控制设计的硬件设计ﻩ3
2.１　控制对象及要求ﻩ３
２。２ 硬件选型 3
２。3 系统I/O分配 ５
2．4　PLC端子接线图ﻩ5
3 基于PLC的电动机顺序起动/停止控制设计的软件设计 5
３。1 编程软件介绍ﻩ５
3.２ 程序流程图８
３.3 程序调试ﻩ8
４ 心得体会ﻩ9
参考文献 10
附 　录 1１

１ 课程设计背景
1。1 课程设计的定义
课程设计是“针对某一门”课程的要求，对学生进行综合性训练的过程,其中包括参考资料的查找、相关工具的应用以及课程设计文本的撰写和设计的实现或仿真等。
1.２　课程设计的目的及意义
设计目的：
１、掌握PＬC功能指令的用法。
2、掌握PＬC控制系统的设计流程.
意义:
课程设计的目的在于培养学生运用课程中所学到的理论知识，解决实际问题的能力，培养学生查阅资料文献的能力，培养学生使用相关软体的能力,培养学生动手的能力,培养学生规范撰写的能力等。
1。３ 可编程逻辑控制器简介
可编程逻辑控制器（Prｏgraｍmabｌｅ Logic Contrｏｌｌｅr,PLC），它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为:电源、中央处理单元(CＰＵ)、存储器、输入输出接口电路、功能模块（如计数、定位等功能模块）和通信模块.
ＰLC工作原理：当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期.在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CＰU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。在输入采样阶段,可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入Ｉ/Ｏ映象区中的相应的单元内.①输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入；②在用户程序执行阶段,可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAＭ存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I／O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即,在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RＡM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/Ｏ指令则可以直接存取Ｉ/O点.即使用I／O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从Ｉ／Ｏ模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。③当扫描用户程序结束后,可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间,ＣＰU按照Ｉ/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。这时,才是可编程逻辑控制器的真正输出.
可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点.
（1)使用方便，编程简单
采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短,现场调试容易。另外,可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
(2）功能强，性能价格比高
一台小型PＬC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。它与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。
（3)硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强
PLC产品已经标准化、系列化、模块化,配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统.PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。
硬件配置确定后,可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。
（４）可靠性高，抗干扰能力强
传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器,由于触点接触不良,容易出现故障。PＬC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件,接线可减少到继电器控制系统的１/1０-1/１00,因触点接触不良造成的故障大为减少。
PLＣ采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上,可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场,PＬC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。
(５）系统的设计、安装、调试工作量少
ＰLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。
PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握.对于复杂的控制系统，设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。
PLC的用户程序可以在实验室模拟调试,输入信号用小开关来模拟,通过PＬC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。
（6）维修工作量小，维修方便
PLＣ的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因,用更换模块的方法可以迅速地排除故。
２ 基于PLC的电动机顺序起动／停止控制设计的硬件设计
2。1 控制对象及要求
电动机的选用首先要了解电动机的机械负载特性根据机械负载的类型和特性来选择电动机的额定容量、额定转速、额定电压以及型式.要为某一生产机械选配一台电动机首先要合理选择电动机的功率。通常根据生产机械负载的需要来选择电动机的功率同时还要考虑负载的工作制问题也就是说所选的电动机应适应机械负载的连续、短时或间断周期工作性质。功率选用时不能太大也不能太小.选小了保证不了电动机和生产机械的正常工作选大了虽然能保证正常运行但是不经济电动机容量不能被充分利用而且电动机经常不能满载运行使得效率和功率因数不高。 其次根据电源电压条件要求所选用的电动机的额定电压与频率同供电电源电压与频率相符合。电动机的转速一定要按生产机械铭牌上的要求选择否则可能改变生产机械的性能。此外电动机的结构、防护、冷却和安装形式应适应使用环境条件的要求并且要力求安装、调试、检修方便以保证电机能安全可靠的运行。
2．2 硬件选型
在电动机顺序启动停止控制系统中，输入信号有停止按钮SB１、正转按钮SB2，热继电器触点ＦR,输出信号有接触器ＫＭ１、ＫＭ2、ＫＭ3。系统的输入输出信号较少，选用S7-200 CPU２2４（或CPU222)既经济而且可以满足要求。
常开常闭开关器的选择：
按钮开关:一种短时接通或断开小电流电路的电器，它不直接控制主电路的通断,而在控制电路中发出手动“指令"去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路，故称“主令电器”。
（1）按钮开关的结构
按钮开关的结构：由按钮帽、复位弹簧、固定触点、可动触点、外壳和支柱连杆等组成。
常开触头(动合触头）：是指原始状态时(电器未受外力或线圈未通电),固定触点与可动触点处于分开状态的触头.
常开(动合)按钮开关，未按下时,触头是断开的,按下时触头闭合接通;当松开后,按钮开关在复位弹簧的作用下复位断开。在控制电路中，常开按钮常用来启动电动机,也称启动按钮.
常闭（动断）按钮开关与常开按钮开关相反,末按下时,触头是闭合的，按下时触头断开；当手松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下复位闭合。常闭按钮常用于控制电动机停车，也称停车按钮。
复合按钮开关：将常开与常闭按钮开关组合为一体的按钮开关，即具有常闭触头和常开触头。未按下时,常闭触头是闭合的,常开触头是断开的.按下按钮时,常闭触头首先断开,常开触头后闭合;当松开后,按钮开关在复位弹簧的作用下，首先将常开触头断开，继而将常闭触头闭合。复合按钮用于联锁控制电路中。
（2）按钮开关的安装和使用
１）将按钮安装在面板上时,应布置整齐，排列合理,可根据电动机启动的先后次序，从上到下或从左到右排列:
2）按钮的安装固定应牢固,接线应可靠。应用红色按钮表示停止,绿色或黑色表示启动或通电,不要搞错.
3）由于按钮触头间距离较小，如有油污等容易发生短路故障，因此应保持触头的清洁.
4)安装按钮的按钮板和按钮盒必须是金属的,并设法使它们与机床总接地母线相连接，对于悬挂式按钮必须设有专用接地线，不得借用金属管作为地线。
５)按钮用于高温场合时，易使塑料变形老化而导致松动,引起接线螺钉间相碰短路，可在接线螺钉处加套绝缘塑料管来防止短路.
6）带指示灯的按钮因灯泡发热,长期使用易使塑料灯罩变形，应降低灯泡电压，延长使用寿命。
7)“停止"按钮必须是红色;“急停”按钮必须是红色蘑菇头式；“启动"按钮必须有防护挡圈，防护挡圈应高于按钮头,以防意外触动使电气设备误动作。
2.3 系统I/O分配
I／O地址分配见表2—３-1所示：
输入
输出
名称
符号
地址编号
名称
符号
地址编号
停止按钮
ＳＢ1
I０。0
接触器
ＫM1
Q0．０
启动按钮
ＳB2
I０。1
接触器
KＭ２
Q０.1
热继电器触点
FR
Ｉ0。2
接触器
ＫＭ3
Q0.２
表２-3-1　I／O分配表

２。4 PLC端子接线图
PLC控制系统的端子接线图如图2—4-1所示。

图2－4—1 PＬＣ端子接线图

3基于ＰLC的电动机顺序起动/停止控制设计的软件设计
3。１ 编程软件介绍
本设计采用Sｔep７　Miｃｒo　Ｗin ｖ4。０.4。１6 （电子编程)编程软件进行编程：　
ＳTEP７－MICRO/WIN 编程软件，强大的工控编程组态软件
在Windows平台上运行的SＩMATIC S7—200软件简单、易学,能够解决复杂的自动化任务
可以快速进入，节省编程时间，具有扩展功能，基于标准的Windｏｗｓ软件(类似于Winword, Ｏuｔlook等标准应用软件。
STEP 7—Mｉcrｏ/WIN编程软件为用户开发、编辑和监控自己的应用程序提供了良好的编程环境.　
1、基本功能：
STＥP ７－Micro/WIN是在Windows平台上运行的ＳIMATIC　S７－2０0 PLC编程软件,简单、易学,能够解决复杂的自动化任务。
适用于所有SIMATIC S7—200 PLC机型软件编程。
支持ＩL、ＬAD、FBD三种编程语言,可以在三者之间随时切换.　
具有密码保护功能。
STＥP　7—Ｍｉcro/ＷIＮ提供软件工具帮助您调试和测试您的程序。这些特征包括：监视S7—200正在执行的用户程序状态，为S７-2０0指定运行程序的扫描次数，强制变量值等。
指令向导功能：PＩD自整定界面；ＰＬＣ内置脉冲串输出（PＴO）和脉宽调制（PWＭ）指令向导;数据记录向导;配方向导。
支持TＤ　20０和TD 2０0C 文本显示界面　（ＴD 20０向导）.
2、其他功能
（１）运动控制　
S7-2００提供有开环运动控制的三种方式:
脉宽调制(PWM)—内置于Ｓ7—２0０，用于速度、位置或占空比控制。
脉冲串输出(PTO）—内置于Ｓ7—200,用于速度和位置控制.　
EM253位控模块－用于速度和位置控制的附加模块。　
为了简化您应用程序中位控功能的使用，SＴEP7—Ｍｉｃro／ＷＩＮ提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成ＰWＭ、PＴＯ或位控模块的组态.该向导可以生成位控指令，您可以用这些指令在您的应用程序中对速度和位置进行动态控制。对于位控模块，SＴEＰ 7－Ｍicｒo/WIN还提供了一个控制面板,可以控制、监视和测试您的运动操作.
（２)创建调制解调模块程序
使用EＭ241调制解调模块可以将S7-2０0直接连到一个模拟电话线上,并且支持S7－200与SＴEP　7－Micro/WIN的通讯。该调制解调模块还支持Ｍodbuｓ从站RTＵ协议,该模块与Ｓ7—200之间的通讯通过扩展I/O总线实现。
SＴEP 7—Micro／ＷIN提供一个调制解调扩展向导，它可以帮助您设置一个远端的调制解调器，或者设置将S7－200连向远端设备的调制解调模块。
(３）UＳS协议库
STEP　7—Mｉｃro/WIN指令库,该指令库包括预先组态好的子程序和中断程序,这些子程序和中断程序都是专门为通过USS协议与驱动通讯而设计的。通过ＵSＳ指令,您可以控制这个物理驱动,并读/写驱动参数。
可以在ＳTEP ７－Ｍicro/WＩN指令树的库文件夹中找到这些指令。当您选择一个USS指令时，系统会自动增加一个或多个相关的子程序(UＳＳ1到USS7）。
西门子库在一张单独的CD上出售，SＴＥＰ 7-Micrｏ/WＩN附加件：指令库，订货号是６ES7　83０－2BC00－0YＸ0.在定购和安装了1。1版本的西门子库后，任何后续ＳTEP 7－Ｍｉcro／ＷIN V3.２x和Ｖ４．0升级都会在不需要附加费用的情况下自动升级您的库（当增加或修改库时）。
（３）Ｍｏdｂus从站协议指令
STEP 7—Mｉcro/ＷIＮ指令库包含有专门为Modｂus通讯设计的预先定义的子程序和中断服务程序，使得与Modｂus主站的通讯简单易行.使用Modｂus从站协议指令，您可以将S７－20０组态作为Ｍodbｕs RTＵ从站,与Moｄbuｓ主站通讯。
可以在STEP 7-Ｍicro/WIＮ指令树的库文件夹中找到这些指令。通过这些新指令，可以将S７-200作为Mｏdｂus从站。当选择一个Modbuｓ从站指令时，会有一个或多个相关的子程序自动添加到您的项目中。
西门子库在一张单独的光盘上出售,SＴＥＰ ７-Micro/ＷIＮ附加件：指令库，订货号为６ES7８３0-２BC00—0ＹX0.在定购和安装了１.1版本的西门子库后，任何后续的ＳTEP 7－Miｃrｏ/WＩNV3。2x和V4．0升级都会在不需要附加费用的情况下自动升级您的库(当增加或修改库时）。
(4）使用配方
STEP 7-Micro/Wｉｎ软件中提供了配方向导程序来帮助您组织配方和定义配方。配方存在存储卡中,而不是ＰＬC中.
ＳTEP　７-Ｍｉcro/WIＮ软件和S7－200 PLC已经支持配方功能。STＥP ７－Micrｏ/Wiｎ软件中提供了配方向导程序来帮助您组织配方和定义配方。所有配方存在存储卡中.因此，为了使用配方功能,必须要在ＰLＣ中插入一块64K或者２5６K的存储卡。要查阅关于存储卡的更多信息。
（５）使用数据
STＥP 7-Mｉcｒｏ／Ｗin提供数据归档向导，将过程测量数据存入存储卡中。将过程数据移入存储卡可以节省V存储区的地址空间，否则这些数据将储存在V存储区中。
(6)ＰID自整定和PＩD整定控制面板
S7-２00ＰLC已经支持ＰID自整定功能，STＥP ７-Ｍｉcro/WIN中也添加了PＩD整定控制面板.这就大大增强了S7-200ＰLC的功能，并且使这一功能的使用变得更加容易。
可以使用操作员面板中的用户程序或者PIＤ整定控制面板来启动自整定功能。在同一时间，不仅仅只有一个PID回路可以进行自整定，如果需要的话，所有８个ＰＩD回路可以同时进行自整定。PID自整定算法向您推荐增益值、积分时间值和微分时间值。您也可以为您的调节回路选择快速响应、中速响应、慢速响应或者极慢速响应等调节类型。
用PＩＤ整定控制面板，您可以启动自整定过程,取消自整定过程和在图表中监视结果.控制面板会显示所有可能发生的错误和警告信息。它也允许您将自整定后得到的增益值、积分时间值和微分时间值应用到实际控制中去。
3。2 程序流程图
程序流程图控制系统的程序流程图如图３－２—1所示.
图3－2—1　程序流程图
3.3程序调试
（1）输入程序：通过计算机梯形图正确输入PＬC中.
(2）静态调试：按PLC的I/O接线图正确连接好输入设备，进行PLC的模拟静态调试,观察ＰLC的输出指示灯是否按要求指示，否则,检查并修改程序,直至指示正确。
（3）动态调试：按ＰLC的I／O接线图正确连接好输出设备，进行系统的空载调试,观察能否按控制要求实现电动机顺序启动、逆序停止。否则，检查电路或修改程序，直至符合控制要求。

4心得体会
在本次设计的过程中，我发现很多的问题，有关于可编程控制器方面的，也有关于人与人之间相互帮助方面的。虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多,可编程控制器课程设计重点就在于梯形图的设计,需要有很巧妙的设计方法,虽然以前也设计过类似的梯形图，但我觉的设计出一个好的梯形图并不是一件简单的事;有好多的东西,只有我们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握.
至于排错，出错了，多观察、对错误重复n次，估计是由什么原因引起的，从电路整体来看、分析可能是什么错误，再缩小范围。如果实再找不出来,就出去吹吹风吧，不能急于求成，但不要放弃；要保持你的头脑清醒。
另外，我在程序方面的总结是1)、写程序注释写得越详细越好、不要怕麻烦. 2）、画流程图绝对有助于写程序以及日后查错.３)、随时备份,最好以版本形式备份，并写清楚该版本实现了什么,改进了什么,还没有实现什么.
在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候,需要做大量的工作,花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。

参 考 文 献
［１]廖常初。Ｓ7-2０0　ＰＬC编程及应用[M]。北京：机械工业出版社，201３.8
[2］梅丽凤.电气控制与PＬＣ应用技术［Ｍ]。机械工业出版社,2012。３
［３]殷洪义。可编程序控制器选择设计与维护[Ｍ]。机械工业出版社，200６.1

附 录
程序梯形图

基于PLC和MＣGS的交通灯系统设计
【摘要】

　 　　当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段.社会的发展,人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLＣ 的智能控制原则是控制系统的核心，采用PＬC把东西方向或南北方向的车辆按数量规模进行分档,相应给定的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档。 这样就可以实现按车流量规模给定绿灯时长,达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高了交通控制系统的效率．
　 PＬＣ结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中.由于PLＣ具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PＬC应用于交通灯系统中。
PLC还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成同一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在实时检测和自动控制的PLＣ应用系统中，ＰLC往往是作为一个核心部件来使用。

关键字：PLC、交通灯、控制系统、组态设计

Abstract:Ｔｏday, tｒaffｉc lights installed ｏn ｔhｅ ｃrｏssing at all，　ｔｏ　ｅaｓｅ ｔhe trａｆfic ｏf ｖehicles　has　become thｅ　mosｔ coｍmｏn ａnｄ most efｆeｃtive meanｓ。　Ｓoｃial ｄｅveｌopｍｅｎｔ, pｅopｌe'ｓ　cｏｎsumｐtioｎ　ｌｅｖels　continｕｅ ｔo incrｅase, pｒｉvate veｈicles iｓ increasing。 Oｆ　peoｐlｅ， caｒs and more roａds　have ｌess　trafｆｉc staｔｕｓ iｓ obvious。 Ｔｈerｅｆorｅ, tｈｅ adoption of efｆective methodｓ to coｎtrｏl traffic ｌｉghtｓ is　impｅｒａｔｉｖe. PLＣ　intelｌigent control pｒiｎcｉpｌe ｉｓ ｔhe cｏrｅ of the controｌ ｓyｓtｅｍ usiｎg　PLC　ｎortｈ—south dｉrection　tｏ　eaｓt-wｅｓt directｉon or scalｅ ｏｆ the ｖehiｃｌe ｂy　the　ｎumber ｏf　sub-fｉｌｅ，　the apｐｒｏｐrｉate ｔｈing given ｔhe　gｒeen light nｏrｔh-souｔh　ｄiｒectｉon　and lengtｈ of ｔｉme　iｓ alｓｏ sub—ｆｉle aｃcｏrｄiｎｇ to　ｃeｒtaiｎ rules。 Tｈis ｓcａle caｎ be achieved gｉvｅn the greeｎ　ligｈt ａt tｒaｆfiｃ ｄuratｉｏn, to ａchieve ｍaｘiｍum　reｌeａsｅ　a cａｒ　to rｅdｕcｅ ｔhe staｇnａtiｏｎ oｆ　ｖehｉcles croｓsｉｎｇ ｔo ｅaｓｅ ｔrafｆic　ｃonｇeｓtion， tｏ achｉeve opｔimal　coｎｔroｌ, thus　imprｏvｉng tｈe　ｅfficiｅｎcy of ｔｒafｆic conｔrol sｙstem.
PLC strucｔuｒe is　simplｅ， easy ｐroｇｒａmmｉng, ｈigｈ ｒｅliability，　haｓ ｂeｅｎ　wｉdely ｕseｄ　ｆor ｉnｄｕstrial　process anｄ　ｌｏcaｔion ｏf thｅ ａｕtｏｍatic cｏntｒol。 Ｔhe usｅ　ｏf the PＬC　ｈas the　cｈarａcteristiｃs of environmenｔａl ａdａptabｉｌity, whiｌe　its inｔernaｌ ｔimer ｒesｏuｒceｓ ａre　ｖeｒy riｃh， thｅ cｕｒｒｅnｔ wｉdesｐread use ｏf　the "pｒogreｓｓiｖｅ"　sigｎal　fｏr ｐｒecise contｒol， paｒtｉcuｌarlｙ cｏnｔrol　oｆ multｉ-forｋ can be easily ａｃhieved。　Ｔherefore，　the PＬC　ｉs now ｉｎcreasinglｙ used ｉn ｔraffｉｃ lighｔｓ sysｔem．
ＰLC　aｌso hａｓ ａ commｕｎications neｔworkｉng cａpａbilｉｔieｓ，　tｈｅ　saｍｅ　sigｎal on thｅ ｒoad ｔｏ form a ｕnｉｆiｅd LAN manaｇeｍent, and can shorｔen the　waｉting ｔｉme foｒ vehicle tｒaffｉc, ｔo achieｖe ｓｃiｅntifiｃ maｎagｅment． Iｎ　real—ｔimｅ deteｃtｉｏn and applicatiｏn of　ａuｔomａtic ｃonｔrol syｓtems　PLC，　PLC iｓ　often ｕsed ａｓ a ｃore　componenｔ.

Key wｏrdｓ：trａｆfic　lighｔｓ, control　systｅms， confiｇuｒaｔion deｓign

1 可编程控制系统介绍
1.1 PＬC简介
随着微处理器，计算机的和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制技术已经渗透到所有工业领域。当前用于工业控制的计算机可分为:可编程控制器,基于ＰC总线的工业控制计算机，基与单片机的测控装置，用于模拟量闭环控制的可编程调节器,集散控制系统(DCS）和现场总线控制系统（FCＳ)等。可编程控制器是应用广泛，功能强大,使用方便的通用工业控制装置,已成为当代工业自动化的重要支柱．近几年，在国内已得到迅速推广普及.
可编程控制器是６0年代末在美国首先出现的,当时叫可编程逻辑控制器，目的是用来取代继电器,以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象,将控制内容写入控制器的用户程序内,控制器和被控对象连接也很方便。
可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备,改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的要求专门设计控制器，适合批量生产.由于这些特点,可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。
可编程序控制器，英文称Progｒammａblｅ Cｏntroｌler,简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computeｒ）混淆，故人们仍习惯地用PLＣ作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置,专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器,用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时／计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLＣ是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLＣ的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知识,而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLＣ后,只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PＬC应用于生产实践.
PLC的类型繁多,功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异,通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PＬC的硬件系统结构如下图所示：

　 　　　　１—１ ＰLC的硬件系统结构

1。1。1 主机
　主机部分包括中央处理器(ＣPU）、系统程序存储器（RＯM）和用户程序及数据存储器。CPU是PＬC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、做出逻辑判断和进行数据处理,即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端,并响应外部设备(如电脑、打印机等)的请求以及进行各种内部判断等。PLＣ的内部存储器有两类,一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定,用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器,主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。

1．1．２ 输入／输出(Ｉ/O)接口
Ｉ/Ｏ接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。Ｉ/O接口一般采用光电耦合电路,以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I／Ｏ点数即输入/输出端子数是PLＣ的一项主要技术指标,通常小型机有几十个点，中型机有几百个点,大型机将超过千点。

1．1.3 输入/输出扩展接口
I/Ｏ扩展接口用于将扩充外部输入／输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机)连接在一起。

1。1.４ 外部设备接口
此接口可将打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联,以完成相应的操作。
实验装置提供的主机型号是西门子S7—200系列的CPU224(AC/DC/RELAY）。输入点数为14,输出点数为10。

1。1.5编程
　编程是PLC利用外部设备,用户可用以输入、检查、修改、调试程序或监示ＰLＣ的工作情况。通过专用的PC／PPＩ电缆线将PLＣ与电脑联接，并利用专用的编程软件进行电脑编程和监控。

1。1.6 电源
图中电源是指为ＣＰU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。

1．2　PLＣ的工作原理
PLC的ＣPU采用顺序逻辑扫描用户程序的方式进行工作,即在PLC运行时，ＣPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号）作周期性循环扫描,如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束.然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。
ＰLC的CＰU扫描一个周期必经输入采样、执行用户程序、处理通讯请求、CPU自诊断和输出刷新三个阶段。
输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入,并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段.
执行用户程序阶段:按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令,经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中,输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。
处理通讯请求阶段：ＣPU处理从通讯接口和智能模块接收到的信息，如由编程器送来的程序、命令和各种数据，并把要现实的状态、数据、出错信息等发送给编辑器进行显示。如果有计算机等通讯请求，也在这段时间完成数据和发送任务。
CPU自诊断:自诊断测试包括定期检查CPU模块的操作和扩展模块的状态是否正常，将监控定时器复位.
输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式(继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。

1.3 PLＣ的程序编制

1。3.1软件编制
　 　 PLC是采用软件编制程序来实现控制要求的。编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个动合点和动断触点。编程元件是指输入映像寄存器、输出映像寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存储器等。
PＬC内部这些