有SB1与SB2两个按钮和A、B两盏灯，要求当SB1按下A亮并保持，当SB2按下B亮并保持，两灯不_百度知道
有SB1与SB2两个按钮和A、B两盏灯，要求当SB1按下A亮并保持，当SB2按下B亮并保持，两灯不
有SB1与SB2两个按钮和A、B两盏灯，要求当SB1按下A亮并保持，当SB2按下B亮并保持，两灯不同时亮。求画出可编程控制器的梯形图。
我有更好的答案
不会短路的，只不过对电机不好，一下从反到正，很容易烧坏的。最好先停止，再按另一个方向的按钮
采纳率：65%
为您推荐：
其他类似问题
换一换
回答问题，赢新手礼包
个人、企业类
违法有害信息,请在下方选择后提交
色情、暴力
我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。交通灯工作示意图交通信号灯系统操作界面
时间： 17:24:59
新疆工业高等专科学校毕业设计PLC 控制十字路口交通灯系别：电气与信息工程系专业班级： 指导教师： 完成日期：&&&&新疆工业高等专科学校毕业设计（论文）任务书一、题目：PLC 控制十字路口交通灯 二、指导思想和目的： 通过毕业设计， 培养学生综合运用所学的知识和技能解决问题的本领， 巩 固和加深对所学知识的理解； 培养学生调查研究的习惯和工作能力； 培养学生 建立正确的设计和科学研究的思想， 树立实事求是、 严肃认真的科学工作态度。 三、设计任务或主要技术指标： 1、给出方案与论证； 2、绘制梯形图 3、所有未在正文中列出的电路图、器件参数、测试数据等均列入附件； 4、在规定的时间内制订设计方案，查阅文献； 四、设计进度与要求： 1） ：第 1 周 查阅资料 2） ：第 2 周 确定设计方案 3） ：第 3-6 周 编写系统软件，包括 PLC 程序编写及上位机组态软件 4） ：第 7-8 周 做出报告 五、主要参考书及参考资料： [1]廖常初.PLC 编程及应用. 北京：机械工业出版社 [6]陆秀玲.PLC控制的恒压供水系统.自动化仪表 [2]李华.变频调速技术在供水系统中的应用.电气传动自动化 [3]陈伯时.电力拖动自动控制系统.北京:机械工业出版社专 业 班 级 ： 日期：2012 年 2 月 20 日 教研室主任（签名） ：学 生 ： 指 导 教 师 ：系（部）主任（签名） ：年 月 日&&&&电气与信息工程系系毕业答辩情况记录表答辩人姓名 设计题目 答辩日期 班 级 PLC 控制十字路口交通灯 年 月 日 答辩时间 专 业 指导老师 时 分— 时 分自 述回 答 问 题小 结答辩年月日&&&&新疆工业高等专科学校毕业设计（论文）评定意见书设计（论文）题目： 专 题： PLC 控制十字路口交通灯 PLC 控制十字路口交通灯 专业 班级 月 日设 计 者：姓名 设计时间： 2012 年 指导教师：姓名 评 阅 人：姓名 评定意见：月 日— 2012 年职称 讲师 单位新疆工业高等专科学校 职称 单位评定成绩： 指导教师（签名） ： 评阅人（签名） ： 答辩委员会主任（签名） ： 年 月 日 年 月 日 年 月 日&&&&毕业设计评定意见参考提纲1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2.设计或论文 （说明书） 的优缺点， 包括： 学生理论水平、 独立实践工作能力、 表现出的创造性和综合应用能力、勤勉态度等。 3.设计或论文（说明书）中较成功的部分。 4.作毕业设计或论文（说明书）时遇到的困难和问题。&&&&摘 要交通灯自诞生以来，给我们的生活带来了很大的方便。同时交通灯也在不断的发展， 其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更 加智能化。尤其是近几年来，随着电子与计算机技术的飞速发展，电子电路分析和设计方 法有了很大的改进，电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段， 而现今 PLC 技术飞快发展，应用越来越广，在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用 于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可 靠性高，在现代工业中的作用更加突出。同时交通控制更是趋向智能化方向发展，LED 交通 信号灯在持续发光、雨淋、灰尘等恶劣的气候条件下，仍然能保持较好的工作性能，而且 价格更低廉。 组态王，因其适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点而被广泛应 用于工控领域。它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、 组态开发的重要作用。本文采用西门子 PLC 控制交通红绿灯亮灭程序，并通过组态王动态 显示出实时变化。 关键词：西门子 S7-200；交通灯；PLC；梯形图；组态王 关键词&&&&目录1 前言 ....................................................................... 1 1.设计研究背景 ............................................................... 1 1.2 交通灯的研究目的和意义 ................................................... 1 2 系统方案分析 ............................................................... 3 2.1 控制要求 ................................................................. 3 2.2 交通灯工作示意图交通信号灯系统操作界面 ................................... 3 2.3 系统设计方案分析 ......................................................... 3 2.4 S7--200 系列 PLC 基础知识 ................................................. 5 2.4.1 S7--200 系列 PLC 特点 ................................................... 5 2.4.2 S7--200 系列 PLC 的基本逻辑指令 ......................................... 6 2.4.3 S7--200 系列 PLC 的定时器指令 ........................................... 6 2.5 组态王 6.55 基础操作指导 .................................................. 7 2.5.1 组态王新工程的建立 ..................................................... 7 2.5.2 新画面的建立 ........................................................... 7 2.5.3 设备配置的建立 ......................................................... 7 2.5.4 数据词典 ............................................................... 9 3 系统程序设计 .............................................................. 11 3.1 硬件的设计 .............................................................. 11 3.1.1 PLC 的结构及工作原理 .................................................. 11 3.1.2 PLC 的选型 ............................................................ 12 3.1.3 PLC 的地址分配 ........................................................ 12 3.2 软件的设计 .............................................................. 14 3.2.1 主程序流程图及时序图 .................................................. 14 3.2.2 模拟时序图 ............................................................ 16 3.2.3 正常时序梯形图 ........................................................ 17 3.2.4 急车强通情况 .......................................................... 19 3.2.5 车流滞留情况红绿灯时间长度控制 ........................................ 20 3.2.6 车流量的计算 .......................................................... 21 3.2.7 运行程序语句表 ........................................................ 22 3.2.8 系统程序分析 .......................................................... 23 3.3 本章小结 ................................................................ 24 4 系统整体调试 .............................................................. 25 4.1 硬件调试 ................................................................ 25 4.2 软件调试 ................................................................ 25 4.2.1 调试准备工作 .......................................................... 25 4.2.2 调试过程 .............................................................. 25 4.3 运行结果分析 ............................................................ 26 总 结 .................................................................... 27 致 谢 .................................................................... 28 参考文献 .................................................................... 29 附录 A S7-200PLC 的 CPU 的 I/O 规范 ............................................ 30 附录 B S7-200PLC 的 CPU 的输入规范 ............................................ 31 附录 C S7-200PLC 的 CPU 的输出规范 ............................................ 32&&&&附录 D 硬件设计原理电路图 ................................................... 33&&&&PLC 控制十字路口交通灯1 前言1.设计研究背景1858 年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号 灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868 年，英国机械工程师纳伊特 在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿 两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869 年 1 月 2 日， 煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。1914 年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿 灯由红绿黄三色圆形的投光器组成， 安装在纽约市 5 号大街的一座高塔上。 红灯亮表示 “停 止”，绿灯亮表示“通行”。 1918 年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制 的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音 器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏 上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一 段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于 疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968 年，联合国《道路交 通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车 辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让 合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯 的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车 线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。1.2 交通灯的研究目的和意义在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的安全提供了强 有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通 灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其 适应现在的交通状况，成为研究的设计。 传统的十字路口交通控制灯，通常的做法是：事先经过车辆流量的调查，运用统计的 方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而，实际上车辆流量的变化往往是不确定的， 有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的方案， 仍然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过。 这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现 状，更为现实的需要是能有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。 目前，大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。 由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，采用固定时间的控制方 法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现空等现象，影响了道路的畅通。为此，采用 不依赖数学模型的模糊控制方法设计交通灯控制器，能较好地解决这个问题。另外随着众 多高科技技术在日常生活的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日益严重，为保证交通控制1&&&&PLC 控制十字路口交通灯的可靠、稳定，选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的 PLC 是必要的。 随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的交通灯装置远远不能满 足当前高度自动化的需要。可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、计量技术、 新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过 程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优 点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。 可编程控制器交通灯控制系统的特点： ①脱机手动工作； ②联机自动就地工作； ③上机控制的单周期运行方式； ④由上位机通过串口向下位机送入设定配方参数实现自动控制； ⑤自动启动、自动停机控制方式。 近年来 PLC 的性能价格比有较大幅度的提高，使得实际应用成为可能。 本系统采用 PLC 是基于以下四个原因： ①PLC 具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在 30 万小时以上； ②编程能力强，可以将模糊化、模糊决策和解模糊都方便地用软件来实现； ③抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证交通控制 的可靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的 PLC； 根据交通信号灯系统的要求与特点，我们采用了德国西门子公司 S7-200 型 PLC。西门 子 PLC 有小型化、高速度、高性能等特点，是 S7-200 系列中最高档次的超小型程序装置。 西门子可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备， 其中的模拟输入设备和通信设备是系统所必需的，能够方便地联网通信。本系统就是应用 可编程序控制器(PLC)对十字路口交通控制灯实现控制。2&&&&PLC 控制十字路口交通灯2 系统方案分析2.1 控制要求交通灯控制系统的控制要求如下： 1 信号灯受一个起动开关控制，当起动开关接通时，信号系统开始工作，且先南北红 灯亮，东西绿灯亮。当起动开关断开时，所有信号灯都熄灭。 2 南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，如果同时亮时应关闭信号灯系统，并报警。 4 东西红灯亮维持 30S。南北绿灯亮维持 25S。然后闪烁 3S，熄灭。同时南北黄灯亮， 维持 2S 后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。 5 急车强通时,发送信号给交通灯让其对来急车方向的交通灯进行绿灯畅通. 急车强通 信号受急车强通开关控制；无急车时，信号灯接正常时序控制；有急车来时，一律强制让 急车方向的绿灯亮，使急车放行，直至急车通过为止。2.2 交通灯工作示意图交通信号灯系统操作界面2.2.1 十字路口交通信号灯系统操作界面2.3 系统设计方案分析按照交通灯系统控制要求下， 结合西门子 S7-200 系列可编程控制器的特性 （见附录） ， 选择适合的型号。设计思想分析如下：给一个启动的输入信号，要配合一个 SB1 的按钮， 当 SB1 启动按钮动作，系统工作。 首先，南北方向道路处于禁止通行的状态，东西方向道路处于允许通行的状态。 南北方向道路亮红灯状态过程中，南北红灯亮 25S,需计时器设定延时 25 秒，才会转入 下一状态南北绿灯亮；同时，东西方向道路也一起亮绿灯 20S,需计时器设定延时 20 秒，才 会转下一状态东西绿灯闪烁；东西绿灯闪烁 3S，需振荡器或脉冲源（秒/次）动作使东西绿 灯闪烁，还要需计时器设定延时 3 秒，才会转下一状态东西黄灯亮；东西黄灯亮 2S,需计时 器设定延时 2 秒，才会转入下一状态东西红灯亮。 其次，东西方向道路处于禁止通行的状态，南北方向道路处于允许通行的状态。 东西方向道路亮红灯状态过程中，东西红灯亮 30S,需计时器设定延时3&&&&PLC 控制十字路口交通灯30 秒，才会转入下一状态东西绿灯亮；同时，南北方向道路也一起亮绿灯 25S,需计时器设 定延时 25 秒，才会转下一状态南北绿灯闪烁；南北绿灯闪烁 3S，需振荡器或脉冲源（秒/ 次）动作使南北绿灯闪烁，还要需计时器设定延时 3 秒，才会转下一状态南北黄灯亮；南 北黄灯亮 2S,需计时器设定延时 2 秒，才会转入下一状态南北红灯亮，如此循环下去。 另外，当断开系统，所有信号灯熄灭；需要按钮 SB1 动作断开系统，停此输入信号入 可编程控制器，而最快的方法，是使可编程控制器不动作，那么肯定无信号输出。而且， 南北、东西绿灯同时亮，报警。可编程控制器要输出一个信号，驱动一个报警灯。 综上所述，可编程控制器要满足一个信号输入（作系统接通、断开作用），七个信号 输出，十字路口有十二个交通信号灯，但南北、东西两个为一组用一个输出信号控制，再 加上一个报警信号驱动的报警灯。通过如下的十字路口交通灯状态分析表、主流程图、十 字路口交通灯时序图一一展开，将十字路口交通灯控制系统设计思路逐渐脉络清晰。红灯亮 25S 南北方向 绿灯亮 25S 交通灯状态 绿灯闪 3S 黄灯亮 2S东西方向 绿灯亮 20S 交通灯状态 绿灯闪 3S 黄灯亮 2S 红灯亮 30S表 2.3.1 十字路口交通灯状态分析表十字路口交通灯状态的分析： 十字路口交通灯如下图 2.3.1 所示，将 12 个交通灯进行编图 2.3.2十字路口交通灯状态图这 12 个交通灯共有四个状态： 状态 1：南北红灯（1、7）亮，东西绿灯（6、12）亮。4&&&&PLC 控制十字路口交通灯状态 2：南北红灯（1、7）继续亮，东西绿灯（6、12）闪。 状态 3：南北红灯（1、7）继续亮，东西黄灯（5、11）亮。 状态 4：东西红灯（4、10）亮，南北绿灯（3、9）亮。 状态 5：东西红灯（4、10）继续亮，南北绿灯（3、9）闪。 状态 6：东西红灯（1、7）继续亮，南北黄灯（2、8）亮。2.4 S7--200 系列 PLC 基础知识2.4.1 S7--200 系列 PLC 特点 S7--200 系列 PLC 具有极高的性价比，较强的功能使其无论在独立运动中，还是连成网 络皆能完成各种控制任务。它的使用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自 动控制。其应用领域包括各种机床、纺织机械、印刷机械、食品化工工业、环保、电梯、 中央空调、 实验室设备、 传送带系统和压缩机控制等。 S7--200 系列 PLC 有 CPU21X 和 CPU22X 两代产品，其中 CPU22X 型 PLC 有 CPU221、CPU222、CPU224 和 CPU226 四种型号。类型 DC 输入 CPU 221 DC 输出 电源电压 DC24V 输入电压 DC24V 输出电压 DC24V 输出电流 0.75A, 晶体管DC 输入 继电器输出AC 85-264VDC24VDC24V AC 24-230V2A，继电器CPU 222 CPU 224 CPU 226 CPU 226XMDC 输入 DC 输出DC24VDC24VDC24V0.75A, 晶体管DC 输入 继电器输出AC 85-264VDC24VDC24V2A，继电器表 2.4.1CPU 22X 系列 PLC 的类型及参数5&&&&PLC 控制十字路口交通灯2.4.2 S7--200 系列 PLC 的基本逻辑指令指令名称 指令符 功能 操作数取LD bit读入逻辑行或电路块的第一个常开接点取反LDN bit读入逻辑行或电路块的第一个常闭接点 Bit：与A bit串联一个常开接点 I，Q，M，SM，T，C， V，S与非AN bit串联一个常闭接点或O bit并联一个常开接点或非ON bit并联一个常闭接点电路块与ALD串联一个电路块 无电路块或OLD并联一个电路块 Bit：Q，M，SM，T，输出= bit输出逻辑行的运算结果 C，V，S置位S bit，N置继电器状态为接通 Bit： Q，M，SM，V，S复位R bit，N使继电器复位为断开表 2.4.2 S7--200 系列 PLC 的基本逻辑指令2.4.3 S7--200 系列 PLC 的定时器指令 类型、编号及分辨率 1. TON——接通延时 2. TONR——有记忆接通延时 3. TOF——断开延时 3 种分辨率（时基） ：1ms、10ms、100ms——分别对应不同的定时器号 定时器 6 个要素： 指令格式（时基、编号等） 预置值——PT 使能——IN 复位——3 种定时器不同 当前值——Txxx 定时器状态（位）——可由触点显示 定时值=时基×预置值 PT。由于定时器的计时间隔与程序的扫描周期并不同步，定时器 可能在其时基（1ms、10ms、100ms）内任何时间启动，所以，未避免计时时间丢失，一般 要求设置 PT 预置值必须大于最小需要的时间间隔。例如：使用 10ms 时基定时器实现 140ms 延时（时间间隔） ，则 PT 应设置为 15（10ms×15=150ms）6&&&&PLC 控制十字路口交通灯语句表 功能 操作码 操作数使能＝1 计数，计数到设定值时（一 直计数到 32767） ，定时器位＝1。使能＝ TON Txxx PT 0 复位（定时器位＝0） 。一般用于单一时 间间隔的定时使能＝1， 定时器位＝1， 计数器复位 （清零） 。使能由 1 到 0 负跳变，计数器 TOF Txxx PT 开始计数，到设定值时（停止计数） ，定 时器位＝0。使能＝1，计数器开始计数，计数到设定 值时，计数器位＝1。使能断开，计数器 TONR Txxx PT 停止计数，计数器位仍为 1，使能位再为 1 时，计数器在原来的计数基础上计数。表 2.4.3 S7-200 系列的定时器指令2.5 组态王 6.55 基础操作指导2.5.1 组态王新工程的建立 新工程的建立为：打开组态王，单击“新建”或者文件中的新建工程，选择保存路径， 添加工程名称、工程描述，然后选择“完成&即可。 2.5.2 新画面的建立 双击已经建立的工程，单击左侧文件下的画面，双击新建画面，输入新画面名称，完 成即可。 2.5.3 设备配置的建立 单击左侧设备，然后在打开的界面中双击新建，根据向导选择一步一步完成，具体如 下图所示：7&&&&PLC 控制十字路口交通灯图 2.5.1图 2.5.28&&&&PLC 控制十字路口交通灯图 2.5.3图 2.5.49&&&&PLC 控制十字路口交通灯2.5.4 数据词典 单击左侧数据库下的数据词典，在打开的界面中选择新建，然后填写变量名，选 择变量类型、连接设备、寄存器、数据类型，完成。需要指出的是，这里的寄存器必须和 编写的 PLC 程序中以及 PLC 输出点保持一致，否则组态界面不能正确显示。图 2.5.510&&&&PLC 控制十字路口交通灯3 系统程序设计3.1 硬件的设计3.1.1 PLC 的结构及工作原理 PLC 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从结构上 分，PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O 板、显示面板、 内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU 模块、I/O 模 块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。其结构如图 2-1 所示。 中央处理单元(CPU)是 PLC 的控制中枢，它按照 PLC 系统程序赋予的功能接收并存储 从编程器键入的用户程序和数据、检查电源、存储器 I/O 以及警戒定时器的状态；并能诊 断用户程序中的语法错误。当 PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置 的状态和数据，并分别存入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经 过命令解释后， 按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I/O 映象区或数据寄存器内， 等所有的用户程序执行完毕之后，最后将 I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据 传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止运行。图 3.1.1 PLC 的结构图PLC 工作原理 当 PLC 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，PLC 的 CPU 以一 定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 1 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC 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 映象区中的相应得单元内。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。11&&&&PLC 控制十字路口交通灯2 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC 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。 3.1.2 PLC 的选型 从上面的分析可以知道，系统共有开关量输入点 1 个，开关量输出点 7 个，如果选用 CPU222 / PLC，也需要扩展单元 PLC，参照西门子 S7-200 系列特性（见附录），选用主机 为 CPU224（14 输入/10 继电器输出）。 其外形图 3.1.4 如上： 输入电路采用了双向光电耦合器，24V DC 极性可任意选择， 1M、2M 为输入端子的公 共端。1L、2L 为输出公共端。 CPU224 另有 24V、280mA 电源供 PLC 输入点使用。 3.1.3 PLC 的地址分配 列出交通信号灯 PLC 的输入/输出点分配表，见表 3-2。 定时器 T=PT×S; 定时实际时间=设定值×精度 1ms: T32,T96 10ms: T33~T36, T97~T100 100ms: T37~T63, T101~T255输入信号定时元件 12输出信号&&&&PLC 控制十字路口交通灯输入点 名称 工作 SB1 按钮 I0.1 SB2 I0.0 代号 编号T33:南北红灯工 名称 作 25S T97: 东西红灯 工作 30S T98:东西绿灯工 作 20S 报警 HL0 灯 南北 HL1.HL2 红灯 东西 HL3.HL4 烁 3S T100:东西黄灯 工作 2S T34:南北绿灯工 作 25S T35:南北绿灯闪 烁 3S T36:南北黄灯工 作 2S 绿灯 东西 HL5.HL6 黄灯 南北 HL7.HL8 绿灯 东西 HL9.HL10 红灯 南北 HL11.HL12 黄灯 代号输出点 编号 Q0.0Q0.1I0.2 SB3T99:东西绿灯闪Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6表 3.1.5 交通信号灯 PLC 的 I/O 输出点分配表,13&&&&PLC 控制十字路口交通灯3.2 软件的设计3.2.1 主程序流程图及时序图图 3.2.1主程序流程图14&&&&PLC 控制十字路口交通灯图 3.2.2正常时序流程图15&&&&PLC 控制十字路口交通灯3.2.2 模拟时序图ON 启 动 OFF南 北 红东 西 绿东 西 黄东 西 红南 北 绿20S3S2S25S3S2S20S3S2S25S30S图 3.2.3十字路口交通灯时序图16&&&&PLC 控制十字路口交通灯3.2.3 正常时序梯形图17&&&&PLC 控制十字路口交通灯18&&&&PLC 控制十字路口交通灯3.2.4 急车强通情况3.2.4 急车强通流程图急车强通信号受急车强通开关控制；无急车时，信号灯接正常时序控制；有急车来时， 将急车强通开关接通，不管原来信号灯的状态如何，一律强制让急车方向的绿灯亮，使急 车放行，直至急车通过为止；急车一过，将急车强制开关断开，信号灯的状态立即转为急 车放行方向上的绿灯闪 3 次，随后按正常时续控制；急车强通信号只能响应一路方向的急 车，若两个方向先后送急车，则响应先来的一方，随后再响应另一方。交通路段经常会出 现紧急情况的发生。比如一台救护车需要急救，强通十字路口，为了病人的生命安全保障， 需把此路段畅通，让救护车通过。19&&&&PLC 控制十字路口交通灯3.2.5 车流滞留情况红绿灯时间长度控制图 3.2.4 十字路口 PLC 自动调整红绿灯时长的程序流程图流程图中的 15s、30s、75s 等时间分别为交管部门定的车辆左转弯时间、直行最小时 间、允许的最大通行时间;σ为车流量的偏差量。以上值及其 4 个路口车流量的满溢值均可 在程序初始化中任意更改。车辆左转弯是造成交通堵塞很重要的一个方面，应加以适当限 制，故车辆左转弯始终采用最小定时控制，以减小系统的复杂程度，提高可靠性。车辆通 行的时间中包含绿、黄灯闪烁的时间，红、黄、绿各灯的切换与现用的方式相同。人行道20&&&&PLC 控制十字路口交通灯的红绿灯接线与现用的方式相同，其绿灯点亮的时刻与该方向车辆直行绿灯点亮的时刻同 步一致，但要较车辆直行绿灯提前熄灭，采用定时控制，如绿灯定时亮 18s。其目的是不让 右转弯车辆过分受人行道灯的限制。若是人车分流，右转弯车辆不受限制。 3.2.6 车流量的计算 （1）每股行车道的车流量通过 PLC 分别统计。当车辆进入路口经过第一个传感器 1(见图 11)时，使统计数加 1，经过第二个传感器 2 出路口时，使统计数减 1，其差值为该股 车道上车辆的滞留量(动态值)，可以与其他道的值进行比较，据此作为调整红绿灯时 长的依据。 （2）先统计每股车道上车辆的滞留量，然后按大方向原则累加统计。如，将东西向的(见 图 5)左行、直行、右行道上的车辆的滞留量相加，再与其它的 3 个方向的车流量进行 比较，据此作为调整红绿灯时长的依据。 （3）统计每股车道上车辆的滞留量后按通行最大化原则(不影响行车安全的多道相向行驶) 累加统计。如，东、西相向的 2 个左行、直行、右行道上的车辆的滞留量全部相加， 再与南北向的总车流量进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据(下面的例子就是按 此种方式)。图 3.2.5 程序流程图上述所描述的车流量统计方式,十字路口 PLC 自动调整红绿灯时长的程序流程图如图 8 所示，其行车顺序与现实生活中执行的一样，只是时间长短不一样。 程序的控制规律如下: (1)当各路口的车辆滞留量达一定值溢满时(相当于比较严重的堵车)，红绿灯切换采用 现有的常规定时控制方式; (2)当东、西向路口的车辆滞留量比南、北向路口的大时(反之亦然)，该方向的通行时 间=最小通行定时时间＋自适应滞环比较增加的延时时间(是变化的)，但不大于允许的最大 通行时间。其中最小定时时间是为了避免红绿灯切换过快之弊;最大通行时间是为了保障公 平性，不能让其它的车或行人过分久等。进一步的说明在后面的注释中。21&&&&PLC 控制十字路口交通灯(3)自适应滞环比较(本例的核心控制规律)增加的时间的确定。若东、西向车辆滞留量 ≥南、北向一个偏差量σ(如 30 辆车或其它值)时，先让东、西向的左转弯车左行 15s(定时 控制，值可改)，再让直行车直行 30s(直行时间的最小值，值可改)后再加一段延时保持， 直至东、西向的车辆滞留量比南、北向的车辆滞留量还要少一个偏差量σ，才结束该方向 的通行，切换到其它路上，否则一直延时继续通行下去，直至到达最大通行时间而强制切 换。滞环特性如图 9 所示。实际应用时σ的值需整定，过小则导致红绿灯切换过频，过大 又不能实现适时控制。 3.2.7 运行程序语句表 交通灯 PLC0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 LD AN AN TON LD TON LDN AN AN TON I0.0 Q0.0 T97 T33,+2500 南北红灯 25S T33 T97,+3000 东西红灯 30S Q0.0 I0.0 T33 T98,+2000 东西绿灯 20S T98 T99, +300 东西绿灯闪烁 3S T99 T100, +200 东西黄灯 2S T33 T34, +2500 南北绿灯 25S T34 T35, +300 南北绿灯闪烁 3S T35 T36, +200 南北黄灯 2S T33 Q0.0 I0.0 Q0.1 南北红灯工作 T33 Q0.4 东西红灯工作 Q0.1 T98 T98 T99 T3222启动10 LD 11 TON 12 LD 13 TON 14 LD 15 TON 16 LD 17 TON 18 LD 19 TON 20 LDN 21 AN 22 AN 23 = 24 LD 25 = 26 LD 27 AN 28 LD 29 AN 30 A&&&&PLC 控制十字路口交通灯31 OLD 32 = 33 LD 34 AN 35 = 36 LD 37 AN 38 LD 39 AN 40 A 41 OLD 42 = 43 LD 44 AN 45 = 46 LD 47 A 48 = 49 LD 50 AN 51 TON 52 LD 53 TON Q0.5 南北绿灯工作 T35 T36 Q0.6 南北黄灯工作 Q0.5 Q0.2 Q0.0 报警灯工作 I0.0 T96 T32, +500 T32 T96, +500 Q0.2 东西绿灯工作 T99 T100 Q0.3 东西黄灯工作 Q0.4 T34 T34 T35 T323.2.8 系统程序分析 当开关 SB1 合上时，I0.0 触点接通，T33 通电待 25 秒后动作（南北红灯熄灭），T98 通电待 20 秒后动作（东西绿灯闪烁），Q0.1 得电，南北红灯亮；同时 Q0.1 的动合触点闭 合，Q0.2 线圈得电，东西绿灯亮。 ?维持到 20 秒，T98 的动合触点接通，T99 通电待 3 秒后动作（东西黄灯亮），与 T98 触点串联的 T32 动合触点每隔 0.5 秒导通 0.5 秒，从而使东西绿灯闪烁。 又过 3 秒，T100 通电待 2 秒后动作（东西黄灯灭），T99 的动断触点断开，Q0.2 线圈 失电，东西绿灯灭；此时 T99 的动合触点闭合，Q0.3 线圈得电，东西黄灯亮。 再过 2 秒后，T100 的动断触点断开，Q0.3 线圈失电，东西黄灯灭。 此时自开关闭合南北红灯亮起累计时间达 25 秒， 的动断触点断开， T33 Q0.1 线圈失电， 南北红灯灭；T33 的动合触点闭合，T97 通电待 30 秒后动作（东西红灯熄灭），T34 通电待 25 秒后动作（南北绿灯闪烁），Q0.4 线圈得电，东西红灯亮，Q0.4 的动合触点闭合，Q0.5 线圈得电，南北绿灯亮。 又经过 25 秒，T34 动合触点闭合，T35 通电待 3 秒后动作（南北黄灯亮），与 T34 触 点串联的 T32 的触点每隔 0.5 秒导通 0.5 秒，从而使南北绿灯闪烁。 闪烁 3 秒，T34 动断触点断开，Q0.5 线圈失电，南北绿灯灭；此时 T35 的动合触点闭23&&&&PLC 控制十字路口交通灯合，Q0.6 线圈得电，南北黄灯亮。 维持 2 秒后，T36 动断触点断开，Q0.6 线圈失电，南北黄灯灭。 自南北红灯灭及东西红灯亮累计时间达 30 秒钟，T97 的动断触点断开，T33 动断触点 位，Q0.2 线圈失电，即维持了 30 秒的东西红灯灭。T33 动断触点复位断开时，T97 定时器 失电，T97 的动断触点复位闭合，只要不断开按钮 SB1，系统继续循环下去。 交通滞留的异常情况，在路口与路尾设置两个传感器进行检测车流量. 交通路段车流量繁忙时，传感器起到勘测车流量的存在与通过的作用。当一方车流量过 大的时候,PLC 要对控制这一路段的信号灯进行调控,让滞留或堵车的一方绿灯时间加长,直 到交通畅通为止这种工作的好处是避免了交通堵塞造成的不必要的麻烦与事故,就、控制进 行很方便,很便捷3.3 本章小结本章介绍 S7-200 系列 PLC 交通灯控制系统的应用设计,关键是系统总体设计,核心则是 控制程序设计。重点要掌握 PLC 系统设计的基本原则和设计的一般流程,要有一个整体的概 念。在满足控制要求、环境要求和性价比等条件下，合理选择 PLC 的机型和硬件配置，正 确地进行估算，合理选择输入/输出模块，完成 PLC 的硬件与软件的设计。 通过这次可编程控制器的课程设计，终于发现脑海里有了工程的思想。以前单方面的 学习了电子硬件知识和软件知识。有人说只懂硬件，那是一个技术员，只懂软件的，那是 程序员。系统结合，要软硬兼施，才能具备一个工程师综合素质。24&&&&PLC 控制十字路口交通灯4 系统整体调试4.1 硬件调试硬件调试是利用开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件 中存在的故障。硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。 ①静态调试 静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。 第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。 第二步：用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线 与地线之间是否有短路现象。 第三步：加电检测。给板加电，检测所有的插座或是器件的电源端是否符合要求的值 第四步：是联机检查。因为只有用可编程控制器开发系统才能完成对用户系统的调试。 ②动态调试 动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故 障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。 由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该 元件无关的 器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。 当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在 的相互联系进行调试。由分到合的调试既告完成。 由近及远是将信号流经的各器件按照距离可编程控制器的逻辑距离进行由近及远的分 层，然后分层调试。调试时，仍采用去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故障 元件了。4.2 软件调试4.2.1 调试准备工作 调试前应该对整个线路硬件系统进行常规检查。在通电之前要耐心细致地作一系列的 常规检查(包括接线检查、绝缘检查、接地电阻检查、保险检查等)，避免损坏 PLC 模块(用 STEP7 的诊断程序对所有模块进行检查)。 在检查组态王时要重点检查连接设备项，看选择寄存器项是否和 PLC 中输出点保持一 致。 4.2.2 调试过程 编译 打开 S7--200 编程软件，打开建立的工程，也就是本项目红绿灯程序。选择编译，查 看程序是否有错，如果程序出错会有提示。修改后保存重新编译指导编译通过。 下载 选择通信，在打开的界面中双击刷新，计算机会自动扫描连接的 PLC 设备。需要指出 的是，如果你的工程是从其他计算机上移植过来的，一定要刷新，如果本机以前已经连接25&&&&PLC 控制十字路口交通灯过，而且你开发的程序也是本机上则可以直接下载。扫描后选择下载，会把你编写好的程 序下载到 PLC 中这时候就可以等待执行了。这时候可以先不连接组态王，先打开监控界面， 通过监控界面查看是否和期望的情况一致，如果不一致则要修改程序，然后按照上面的步 骤再来一次。 执行 在和组态界面连接好以后必须把 PLC 编程软件关闭或停止，因为要为组态王让出通信 地址口，否则组态王不能正确运行。这时候可以手动开发板上的启动按钮，也可以点击组 态运行界面上的启动按钮，查看 PLC 运行情况。 如果组态界面和 PLC 运行情况不一致，检查组态界面开发是否出错，如果出错，找到 原因加以修改重新运行。如果仅仅是比 PLC 运行延迟数秒则属正常情况。4.3 运行结果分析运行界面上，当 PLC 运行到某一句程序，PLC 内部继电器触点动作，与之相应组态界面 上的灯发生相应的变化，真实的反映出现实中的情形。 组态界面上等发生变化时，相应的行人也会做出相应的变化，通过不同时间小人的显 示与隐藏来展现出行人的动作，这使得画面显得更加的逼真，增加了组态软件更人性的一 面。 运行结果：S7--200PLC 运行正常，组态王与之建立了良好的通信，组态界面反应真实。26&&&&PLC 控制十字路口交通灯总结交通信号灯控制系统的设计,我们以前学过，我想这个设计是很容易的。当真正做起来 的时候，还是觉得有点困难的，有些东西以前学了，但现在用起来可能又有点疑问。就如 画电气原理图吧，整体的构造脑海里都有一个整体的概念。而你要画出来的话，你可能会 遇到细节上的问题，比如说按钮开关的方向是怎样，以及怎么划分区域等。遇到这些问题 的时候都能让你主动去翻书，复习这些陌生的知识。我认为这是一种最好的学习方法—— 通过实践去检验自己的知识。这个只有你自己投入进去你才能发现自己知识点的欠缺。做 为一名机电专业的学生对电器原理图的了解更应该有深刻的认识，知道它的重要性。要能 看的懂，给你一张电气原理图，你要能够写出梯形图。 查找资料也是一件繁琐的事情，虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资料也不是 一件容易的事，需要耐心查找。 在程序设计过程中，我对以前的编程方法做了归纳，之前我习惯用功能流程写程序， 遇到难点的时候习惯翻书，对照例子提取点精华。现在能灵活运用经验设计法、电气原理 图设计法、顺序控制设计法。特别多顺序控制设计有了一定的了解。这里面最经典我认为 是单序列的编程方法、选择序列的编程方法和并行序列的编程方法这个三个是很值得研究 的，也是一种格式。只要你能熟悉掌握，灵活应用的话，那么编程对你来说将变的非常容 易。一个流程图无论多么复杂，都可以拆分上面的形式，然后就可以利用上面的方法编程 了。当然对于简单的流程也可以用顺序设计。这种方法也是一种固定的格式，只要按照它 的格式就可以写出正确的程序，它的优点可以说易懂，条理清晰，但结构多。对于活动步 多的设计我想用这个设计比较烦琐。 在调试过程中我更加体会到 PLC 的可靠性高，抗干扰能力强，.通用性强，控制程序可 变，使用方便等优点。更加熟悉了西门子编程软件使用方法与各种基本指令。 这次的设计使我把可编程控制器的理论知识用在实践中，实现了理论和实践相结合， 从中更懂得理论是实践的基础，实践又能检验理论的正确性，让我受益非浅， 对我以后工 作中遇到问题或者继续学习将会产生巨大的帮助和影响。27&&&&PLC 控制十字路口交通灯致谢本论文从 3 月份设计以来，到目前为止已经有快 1 个月的时间了，这次毕业设计中， 虽然都没太多的经验，但是在段老师的指导下，同学鼓励、帮助下，相互奋勉，最终圆满 的完成了设计任务。在整个过程当中，有许多人给了我启发和帮助，在毕业论文完成之际， 我要在此表达对他们最诚挚的感谢。首先，最需要感谢的人是我的指导老师段老师。老师 平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，方案可行的确定和 论文纲领细节的修改，中期检查，后期详细设计等整个过程中都给予了我悉心的指导。每 一次的批评和教育，使我受益非浅，值此论文完成之际,谨向段老师再一次向他致以衷心的 谢意，感谢他为学生营造的浓郁学术氛围,以及学习上的耐心细致帮助! 最后我还要感谢我的同学与朋友，他们也给我很大的帮助，给我提供了不少的建议， 让我少走了许多的弯路。28&&&&PLC 控制十字路口交通灯参考文献1 王曙光. 《S7-200PLC 应用基础与实例》. 人民邮电出版社, 2007 2 严盈富. 《西门子 S7-200PLC 入门》.人民邮电出版社, 2007 3 龙志文. 《SIMATIC 子 S7-200PLC 原理及应用》.机械工业出版社, 2007 4 刘永华. 《电气控制与 PLC》，北京航空航天大学出版社, 2007 5 罗宇航. 《流行 PLC 实用程序及设计（西门子 S7-200PLC 系列）》.西安电子科技大学出版社, 2007 6 伊宏业. 《PLC 可编程控制器教程》. 航空工业出版社, 1997 7 刘洪涛，黄海编. 《 PLC 应用开发从基础到实践》.电子工业出版社, 2007 8 张万忠，《可编程控制器入门与应用实例》北京：中国电力出版社，2004 9 台方，《可编程序控制器应用教程》北京：中国水利水电出版社，200129&&&&PLC 控制十字路口交通灯附录 A S7-200PLC 的 CPU 的 I/O 规范CPU221 CPU222 CPU224 CPU226 CP U2 26 XM 本机数字 I/O 数字 I/O 映像 区 模拟 I/O 映像 区 允许最大的扩 展模块 允许最大的智 能模块 脉冲捕捉输入 高速计数 单相 两相 脉冲输出 6 4 个计数器 4 个 30kHz 2 个 20kHz 8 6 个计数器 6 个 30kHz 4 个 30kHz 14 无 2 模块 7 模块 无 2 模块 7 模块 无 32 16 入/16 出） 64（32 入/32 出） （ 6 输入/4 输出 8 输入/6 输出 14 输入/10 输出 24 输入/16 输出256（128 入/128 出）2 个 20kHz(仅限于 DC 输出)30&&&&PLC 控制十字路口交通灯附录 B S7-200PLC 的 CPU 的输入规范常规 类型 额定电压 最大持续允许电压 浪涌电压 逻辑 1（最小） 逻辑 0（最大） 24 VDC 输入 漏型/源型（IEC 类型 1 漏型） 24 VDC,4 mA 30 VDC 35 VDC,0.5s 15 VDC,2.5mA 5 VDC,1mA 可选(0.2 至 12.8 ms) 输入延迟 CPU226,CPU226XM:输入点 I1.6-I2.7 具有固 定延迟(4.5 ms) 连接 2 线接近开关传感器（Bero）允许漏电流 隔离（现场与逻辑） 光电隔离 隔离组 高速输入速度（最大） 逻辑 1=15—30 VDC 逻辑 1=15—26 VDC 同时接通的输入 电线长度（最大） 屏 蔽 单相 20 kHz 30 kHz 最大 1 mA 是 500 VAC,1 分钟 见外部接线图 两相 10 kHz 20 kHz55 摄氏度时所有的输出 普通输入 500 米，HSC 输入 50 米 普通输入 300 米31&&&&PLC 控制十字路口交通灯附录 C S7-200PLC 的 CPU 的输出规范常规 类型 额定电压 电压范围 浪涌电流(最 逻辑 1(最小) 逻辑 0(最大) 每点额定电流 每个公共端的 漏电流(最大) 灯负载(最大) 感性嵌位电压 接通电阻(接 隔离 光电隔离(现 场到逻辑) 逻辑到接点 接点到接点 电阻(逻辑到 接点) 隔离组 延 时 断开到接通/ 接通到断开 (最大) 脉冲频率(最 机械寿命周期 20 kHz 1 Hz (无负载) 500 VAC，1 分钟 见外部接线图 1500 VAC，1 分钟 750 VAC，1 分钟 100MΩ 见外部接线图 24VDC 输出 固态- -MOSFET 24 VDC 20.4-28.8 VDC 8 A ,100ms 20 VDC,最大电流 0.1 VDC，10 KΩ负载 0．75 A 6 A 10 иA 5 W L+减 48 VDC，1W 功耗 0．3Ω最大 0．2Ω（新的时候的最大值） 继电器输出 干触点 24VDC 或 250VAC 5—30 VDC 或 5—250 VAC 7A 触点闭合 2．0A 10 A 30 WDC；200 WAC -2/10 иs(Q0.0 和 Q0.1) 15/100иs（其他）-10ms32&&&&PLC 控制十字路口交通灯附录 D 硬件设计原理电路图33