西門子s7-200plc交通燈課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，許多大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組

2、成部分。 實(shí)現(xiàn)路口交通燈系統(tǒng)的控制方法很多，可以用標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件、可編程序控制器PLC、單片機(jī)等方案來實(shí)現(xiàn)。其中用標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件來實(shí)現(xiàn)電路在很大程度上要受到邏輯器件如門電路等的影響，調(diào)試工作極為不易，而筆者對(duì)單片機(jī)運(yùn)用來進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)也不是很熟悉，因此，最終筆者選擇了用西門子PLC來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)，完成本次設(shè)計(jì)的題目。</p><p>　　關(guān)鍵字：西門子S7-200，交通燈，PLC，梯形圖。</

3、p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　1.1 PLC概述1</p><p>　　1.2 PLC的功能1</p><p>　　1.3 PLC的工作原理和結(jié)構(gòu)2</p><p>

4、;　　1.3.1 PLC的工作原理：2</p><p>　　1.3.2 結(jié)構(gòu)：2</p><p>　　1.4 西門子S7-200系列的編程軟件2</p><p>　　1.4.1 編程準(zhǔn)備2</p><p>　　1.4.2 程序的調(diào)試和監(jiān)控3</p><p>　　2 交通燈控制要求4</p>

5、<p>　　2.1 路況示意圖4</p><p>　　2.2 工作要求和過程4</p><p>　　3 交通燈控制的設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 順序圖5</p><p>　　3.2 I/O分配及接線圖6</p><p>　　3.3 交通燈時(shí)序波形圖7</p><p&

6、gt;　　3.4 編制程序10</p><p><b>　　4 致謝11</b></p><p><b>　　5 參考文獻(xiàn)12</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 PLC概述</p><p>　　P

7、LC是Programmable Logic Controller的縮寫，即可編程邏輯控制器。它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序順序控制器PSC、可編程序邏輯控制器PLC和可編程序控制器PC幾個(gè)不同時(shí)期。為與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）相區(qū)別，所以現(xiàn)在仍然將可編程邏輯控制器簡稱plc。它是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，

8、并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。</p><p>　　1.2 PLC的功能</p><p>　　(1)控制功能邏輯控制，包括（定時(shí)，計(jì)數(shù)，順序，邏輯）控制</p><p>　　(2)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能數(shù)學(xué)運(yùn)算功能</p><p>　　(3)輸入/輸出接口調(diào)理功能具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，通過I/O模塊完

9、成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)。位數(shù)和精度可以根據(jù)用戶要求選擇。 具有溫度測量接口，直接連接各種電阻或電偶。 </p><p>　　(4)通信、聯(lián)網(wǎng)功能現(xiàn)代PLC大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有RS232或RS485接口，可進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制，多臺(tái) PLC可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺(tái)或多臺(tái)可編程控制器的信號(hào)處理單元之間，實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。通信接口或通信處理器按標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口或

10、專有的通信協(xié)議完成程序和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移。如西門 子S7-200的Profibus現(xiàn)場總線口，其通信速率可以達(dá)到12Mbps。 在系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)，可由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。通常所說的SCADA系統(tǒng)，現(xiàn)場端和遠(yuǎn)程端也可以采用PLC作現(xiàn)場機(jī)。</p><p>　　(5)人機(jī)界面功能提供操作者以監(jiān)視機(jī)器/過程工作必需的信息。允許操作者和PC系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相

11、互作用，以便作決策和調(diào)整。 </p><p>　　(6)編程、調(diào)試等使用復(fù)雜程度不同的手持、便攜和桌面式編程器、工作站和操作屏，進(jìn)行編程、調(diào)試、監(jiān)視 、試驗(yàn)和記錄，并通過打印機(jī)打印出程序文件。</p><p>　　1.3 PLC的工作原理和結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.3.1 PLC的工作原理：</p><p>　　采用循環(huán)掃描方式。在PL

12、C處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。</p><p>　　注意：由于PLC是掃描工作過程，在程序執(zhí)行階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)變化，要等到下一周期的輸入處理階段才能改變。</p><p><b>　　1.3.2 結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　　plc實(shí)質(zhì)上是一種

13、專用與工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)再結(jié)構(gòu)上分為固定式和組合式（模塊式）兩種，固定式plc包括CPU板，I/O板，顯示面板，內(nèi)存塊，電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。</p><p>　　模塊式plc包括CPU模塊，I/O模塊，內(nèi)存模塊，電源模塊，底板或機(jī)架。這些模塊可以按照一定的規(guī)則組合配置。</p><p>　　1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖</p>

14、<p>　　1.4 西門子S7-200系列的編程軟件</p><p>　　1.4.1 編程準(zhǔn)備</p><p>　　(1)指令集和編輯器的選擇</p><p>　　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SIMATI

15、C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指令集是按國際電工委員會(huì)（IEC）PLC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IEC 1131-3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。</p><p>　　單命令“

16、工具”→“選項(xiàng)” →“一般”標(biāo)簽→“編程模式” →選SIMATIC。</p><p>　　程序編輯器有LAD、STL、FBD三種。本論文主要用LAD和STL。</p><p>　　擇編輯器的方法如下：</p><p>　　用菜單命令“檢視” →LAD或STL。</p><p>　　或者菜單命令“工具”→“選項(xiàng)” →“一般”標(biāo)簽→“默認(rèn)編輯器”

17、。</p><p>　　(2) 根據(jù)PLC類型進(jìn)行參數(shù)檢查</p><p>　　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)行范圍檢查。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：</p><p>　　菜單命令“PLC”→“類型” →“讀取PLC”。</p

18、><p>　　b. 在指令樹→“項(xiàng)目”名稱→“類型” →“讀取PLC”</p><p>　　1.4.2 程序的調(diào)試和監(jiān)控</p><p>　　在運(yùn)行STEP 7-Micro/WIN 32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。</p><p><b>　　(1)選擇工作方式</b

19、></p><p>　　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.</p><p>　　選擇STOP工作方式:</p><p>　　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。

20、PLC操作系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)控PLC，將狀態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給STEP 7-Micro/WIN 32，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：</p><p>　　(1) 使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)檢視操作數(shù)的當(dāng)前值。（因?yàn)槌绦蛭磮?zhí)行，這一步驟等同于執(zhí)行“單次讀取”）</p><p>　　(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。<

21、/p><p>　　(3) 寫入或強(qiáng)制輸出。</p><p>　　(4)執(zhí)行有限次掃描，并通過狀態(tài)圖或程序狀態(tài)觀察結(jié)果。</p><p><b>　　選擇運(yùn)行工作方式:</b></p><p>　　(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。</p>

22、<p>　　(2)使用程序狀態(tài)收集PLC數(shù)據(jù)值的連續(xù)更新。</p><p>　　(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。</p><p>　　2 交通燈控制要求</p><p>　　2.1 路況示意圖</p><p>　　西 東</

23、p><p><b>　　2.1路況示意圖</b></p><p>　　2.2 工作要求和過程</p><p><b>　　主要程序要求如下：</b></p><p>　　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。&l

24、t;/p><p>　?。?）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。</p><p>　?。?）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。在動(dòng)系綠燈熄滅時(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。</p><

25、p>　　（3）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。</p><p>　?。?）上述動(dòng)作循環(huán)進(jìn)行。</p><p>　　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。</p><p>　　3 交通燈控制的設(shè)計(jì)</p><p&

26、gt;<b>　　3.1 順序圖</b></p><p>　　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.</p><p>　　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

27、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。</p><p>　　順序功能圖如圖3.1所示。</p>&l

28、t;p>　　3.1 交通燈順序功能圖</p><p>　　3.2 I/O分配及接線圖</p><p>　　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：</p><p><b>　　I/O分配表:</b></p><p>　　3.3 交通燈時(shí)序波形圖</p><p>　　3.2 交

29、通燈控制時(shí)序圖</p><p><b>　　3.4 編制程序</b></p><p>　　根據(jù)上述I/O分配表編制出程序如下：</p><p><b>　　﹙﹚</b></p><p><b>　　﹙﹚</b></p><p><b>　　﹙

30、﹚ </b></p><p><b>　　﹙﹚</b></p><p><b>　　﹙﹚</b></p><p><b>　　﹙﹚</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　短暫的讀書

31、生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，而于我的人生卻只是一個(gè)逗號(hào)，我將面對(duì)又一次征程的開始。偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻(xiàn)給一位平凡的人，我的導(dǎo)師。我不是您最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會(huì)了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的

32、指導(dǎo),經(jīng)由您悉心的點(diǎn)撥,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟,常常讓我有“山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村”。</p><p>　　感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠摯謝意！</p><p>　　最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中

33、曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]廖常初.PLC編程及應(yīng)用（第三版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008[2]田淑珍.S7-200 PLC原理及應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009[3]張運(yùn)剛等.PLC技術(shù)與應(yīng)用 [M].北京：人民郵電出版社，2