plc交通灯控制新版系统.doc

目 录1 题目背景意义11.1交通灯研究背景及意义11.2交通灯控制系统设计意义22 设计题目介绍22.1设计内容及要求22.2交通灯控制系统设计意义23 系统设计方案33.1设计方案33.2设计思绪步骤图34 硬件系统设计44.1控制系统模块配置54.2 PLC I/O口设置54.3硬件接线图65 软件系统设计66 系统仿真调试86.1 软件调试96.2 运行调试107 结论10参考文件11附录111 题目背景意义1.1交通灯研究背景及意义伴随中国经济飞速发展，城市人口越来越多，居民出行次数和机动车拥有量不停增加，城市道路拥挤、车流量不均衡等问题日趋严重。大家常常会为道路拥挤、交通秩序混乱、出行时间过长等城市交通问题倍感苦恼，比如：绿灯方向几乎没有什么车辆,而红灯方向却排着长队等候经过。所以提升城市路网通行能力、实现道路交通科学化管理迫在眉睫，怎样才能保持城市交通安全便捷、高效通畅和绿色环境保护，已成为政府政策计划一个关键问题。经过对十字路口交通灯控制系统设计和制作，使我们深入巩固和加深了对所学基础理论、基础技能和专业知识认识掌握。同时也培养本身综合利用所学过基础理论、基础知识和基础技能进行分析和处理实际问题能力，更使我们受到了PLC系统开发综合训练，从而能够使我们进行PLC系统设计和实施，而且掌握经典自动控制系统工作原理和设计思绪。更关键是：经过对十字路口交通灯系统每个步骤实际制作，锻炼了本身刻苦钻研、勇于探索、实事求是、善于和她人合作工作作风，这为我们未来上岗实习做好了充足准备。 1.2交通灯控制系统设计意义伴随城市汽车数量增多和汽车进入家庭步伐加紧，城市道路交通问题显得越来越关键。马路上常常会看到这种现象：一旦整个路口交通信号灯出现故障，若没有交警立即疏导，该路口会塞得一塌糊涂，甚至造成严重交通事故。原交通信号控制大全部采取继电器或单片机实现，存在着功效少、可靠性差、维护量大等缺点，越来越不能适应城市道路交通高速发展要求。本文对十字路口交通信号灯控制系统，利用可编程逻辑器件PLC做了软件和硬件设计，能基础达成控制要求。怎样采取适宜控制方法，最大程度利用好花费巨款修建城市高速道路，缓解主干道和匝道、城区同周围地域交通拥堵情况，越来越成为交通运输管理和城市计划部门亟待处理关键问题。怎样采取适宜控制方法，最大程度利用好花费巨款修建城市高速道路，缓解主干道和匝道、城区同周围地域交通拥堵情况，越来越成为交通运输管理和城市计划部门亟待处理关键问题。所以，交通灯设计是十分关键且迫在眉睫。伴随社会发展，一个城市交通是否便捷是衡量其是否含有发展潜力关键指标，现在，中国大中小城市全部出现了交通拥堵现象，尤其是大城市，伴随城市机动车量不停增加，如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行情况，所以，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成早期，它们也曾有效地改善了交通情况。2 设计题目介绍2.1设计内容及要求利用西门子S7-300PLC ，组态软件Wincc Flexible， 触摸屏，交换机及外围相关低压电器，组成控制系统，依据项目要求，编写相关程序，完成对应功效，组态人机界面，能够进行模拟仿真。具体要求：（1）制作画面模板，在模板画面中显示“交通灯控制模拟项目”和日期时钟。（2）先组态两个画面，一个为主画面，一个为系统画面。两画面之间能进行切换。（3）在系统画面中作出交通灯控制系统图。（4）交通灯绿灯亮时间模拟量数值0100进行设置。（5）按下开启键时,交通灯开始按以下时序图运行：东西向绿灯亮25s后，闪烁3次（1s/次），接着东西向黄灯亮，2s后东西向红灯亮，25s后东西向绿灯又亮如此不停循环，直至停止工作。南北向红灯亮30s后，南北向绿灯亮，25s后南北向绿灯闪烁3次（1s/次），接着南北向黄灯亮，2s后南北向红灯又亮如此不停循环，直至停止工作。按下停止键时，全部灯全部灭。 （6）交通灯亮灭剩下时间可动画显示。（7）交通灯亮时间数值高于90时产生一个交通拥堵报警。（8）组态报警画面，并能实现系统画面之间切换。（9）组态一个用户组“班组长”和一个用户名“user1“，“user1”属于“班组长”用户组，“user1”密码为“000”。“班组长”用户组权限为操作和“绿灯亮时间”。然后在系统画面中绿灯亮设定安全权限。即通常见户不能进行绿灯亮设定值设定，用户“user1”能够进行设定。（10）组态一个用户视图画面，要求该用户名作登录按钮和注销按钮，能显示目前用户名。能和系统画面进行切换。 2.2交通灯控制系统设计意义交通灯控制系统是近现代社会伴随物流、出行等交通发展产生一套独特公共管理系统。伴随中国城市现代化进程不停推进，交通是影响中国社会经济发展严重问题，而城市交通问题关键就是对十字路口交通信号控制。伴随中国城市现代化进程不停推进，交通是影响中国社会经济发展严重问题，而城市交通问题关键就是对十字路口交通信号控制。现在大多数城市全部常常会出现交通拥堵现象，人、车、路三者关系协调，已成为交通管理部门需要处理关键问题之一。十字路口交通灯路况画出模拟图图1所表示：图1交通灯模拟图3 系统设计方案3.1设计方案(1)完成控制系统PLC硬件组态，网络组态。编写程序步骤图，完成系统梯形图并仿真调试成功，下装到PLC,完成在线调试。(2)完成外部阀门，电机，行程开关等低压电器选择，及系统IO清单，系统接线图。(3)根据任务书要求完成人机界面组态画面,并下装触摸屏，连接PLC和触摸屏，调试相关任务。3.2设计思绪步骤图依据课程设计任务书任务要求，我初步定下了此次课程设计大致设计方案。基于越简单越可靠考虑，强调设计实用性，利用简单次序控制，逐步定时逐步实施，以实现对交通信号灯基础控制。因为此次设计包含到两个软件配合，本图只给出大致设计思绪步骤，在具体设计过程中再进行不一样软件负担功效分配。东西向绿灯亮25s后，闪烁3次（1s/次），接着东西向黄灯亮，2s后东西向红灯亮，25s后东西向绿灯又亮如此不停循环，直至停止工作。南北向红灯亮30s后，南北向绿灯亮，25s后南北向绿灯闪烁3次（1s/次），接着南北向黄灯亮，2s后南北向红灯又亮Step7设计思绪步骤图图2所表示：东西黄灯亮2s东西绿灯亮25s，闪烁3次 开启东西红灯亮30s南北绿灯亮25s，闪烁3次南北红灯亮30s 南北黄灯亮2s图2 Step7设计思绪步骤图WINCC设计思绪步骤图图3所表示：图3 wincc步骤图4 硬件系统设计4.1控制系统模块配置模块配置基础步骤：（1）选择SIMATIC 300里RACK300Rail；（2）1号槽里选择电源模块（PS）:PS-300选PS 307 5A； （3）2号槽选CPU模块：CPU 300里选CPU 315F-2PN/OP里最终一个选V3.1； （4）3号槽空； （5）4号槽信号模块（SM）：SM-300里DI/DO-300里第一个； （6）5号槽选SM-300里AI/AO-300里第四个； （7）选好后Save and Compile。控制系统使用西门子S7-300PLC，对应模块见图4所表示：图4 S7-300PLC对应模块4.2 PLC I/O口设置PLC数字量输入类型通常常见全部是DC型号，就是直流输入，当然也有交流输入。直流输入通常全部是24V，外接信号通常全部为无源开关量信号。所谓开关量信号或是数字量信号，就是表现出信号只有两种状态，象开关一样：或是开或是关，没有第三种状态。在计算机中表现是：0或是1；电气电路中表现是：接通或是切断等等。因为输入外接信号通常全部是无源信号，所以在接入PLC端子时，要提供电源形成适宜电流回路，在PLC上为方便输入信号电源供取，提供有24VDC（250MA）直流电源引出端子。PLC I/O口分配地址如表1所表示：表1 I/O清单 输入设备输出设备元件名称 地址元件名称 地址开启按钮SB1M0.1南北向红灯H1Q1.0停止按钮SB2M0.2南北向绿灯G1Q1.7南北向黄灯Y1Q1.3东西向红灯H2Q0.0东西向绿灯G2Q0.7东西向黄灯Y2Q0.34.3硬件接线图PLC硬件接线图图5所表示： 图5 S7-300PLC硬件接线图5 软件系统设计软件设计关键是PLC梯形图设计，包含符号编辑，I/O口编排等。按下开启键时,交通灯开始按以下时序图运行：东西向绿灯亮25s后，闪烁3次（1s/次），接着东西向黄灯亮，2s后东西向红灯亮，25s后东西向绿灯又亮如此不停循环，直至停止工作。南北向红灯亮30s后，南北向绿灯亮，25s后南北向绿灯闪烁3次（1s/次），接着南北向黄灯亮，2s后南北向红灯又亮如此不停循环，直至停止工作。按下停止键时，全部灯全部灭。由任务要求可知，交通灯系统东西方向，南北方向输出电信号图6所表示。图6 东西南北方向交通灯时序图符号表图7所表示：图7 符号表定义6 系统仿真调试6.1 软件调试打开Step7软件，按要求输入梯形图，看软件是否和PLC可编程控制器正常连接，下载此梯形图到PLC可编程控制器，进行下一步运行调试。6.2 运行调试在硬件调试和软件调试基础上，运行此程序并进行调试直至程序可根据系统要求运行。按要求运行后，我打开画面分为4个部分，分别是主界面，系统界面，报警界面，用户界面。主画面图8所表示：图8 主画面（1）制作画面模板，在模板画面中显示“交通灯控制模拟项目”和日期时钟。（2）先组态两个画面，一个为主画面，一个为系统画面。两画面之间能进行切换。（3）在系统画面中作出交通灯控制系统图（4）组态报警画面，并能实现系统画面之间切换。（5）组态一个用户视图画面，要求该用户名作登录按钮和注销按钮，能显示目前用户名。能和系统画面进行切换。系统画面图9所表示 图9 系统画面用户画面图10所表示：图10用户画面报警画面图11所表示：图11报警画面7总结对于这次PLC课程设计，我设计了交通红绿灯PLC控制系统。经过快要两个周设计制作，我完成了以下内容：1. 使用Step7软件，在Step中根据要求编写了梯型图而且梯形图实现了红灯、绿灯、黄灯亮灭切换。2. 使用Wincc软件，在Wincc中掌握了添加画面和画面之间切换，添加I/O域、按钮，I/O域属性设定。I/O域属性选择对应变量。3. 组和用户，用户User1设置密码。4. 模拟量报警，上升沿有效，超出90报警，报警界面亮。5. 然后在Wincc中集成到Step7，点击设备相连接。设计步聚和基础方法。经过这次设计实践。我学会了PLC基础编程方法，对PLC工作原理和使用方法也有了更深刻了解。PLC课程设计是学习电厂开关量控制技术关键实践步骤，其目标是经过课程设计实践，使学生巩固和深化对相关专业理论知识了解；培养学生利用所学知识和技能，配合相关技术资料查阅，独立分析和处理生产实际中相关工业控制实际问题能力；深入提升学生对PLC控制系统分析、设计能力。要求学生了解可编程控制器原理、硬件结构；掌握基础编程语言；掌握系统硬件配置方法和步骤；掌握PLC软件编程和调试操作方法和步骤。参考文件1刘华波，王雪，何文雪.组态软件WINCC及其应用.北京: 机械工业出版社， 2阳胜峰，吴志敏.图解西门子S7-300/400PLC编程技术.北京：中国电力出版社，3吴作明，杜明星.深入浅出西门子STEP7.北京：北京航空航天大学出版社，4柳春生. 电器控制和PLC:西门子S7-300机型.北京: 机械工业出版社，5胡健. 西门子S7-300 PLC应用教程.北京: 机械工业出版社，附录：