天煌交通灯课程设计报告

工业控制装置与系统课程设计201 到 201 学年第学期 系 别 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师华东理工大学信息科学与工程学院自动化系201 年 月教师评语 成 绩： 教师签名： 0目 录1 内容概述 .11.1 被控对象介绍.11.2 控制要求 .21.3 本设计控制系统结构与控制设备.31.4 本设计目标与内容.42 系统设计方案 .42.1 端口分配及接线图.43 控制系统软件开发与调试 .63.1 主要软件应用.63.2 PLC 程序设计与调试 .53.2.1 技术路线 .63.2.2 PLC 程序流程图 .73.2.3 PLC 程序设计 .83.2.4 程序分析 .133.3 PLC 程序测试 .133.3.1 PLC 程序的调试 .133.3.2 PLC 程序下载 .143.4 人机界面设计与调试.143.4.1 人机界面的设计 .143.4.2 人机地址设置 .143.4.3 人机输入按钮及输出显示设置 .153.4.4 人机通讯 .164 系统连机调试及其运行结果 .185 总结与展望 .19参考文献 .20工业控制装置与系统课程设计（自动化 13 级）01 内容概述1.1 被控对象介绍交通灯系统组成：本实验模型控制系统主要包括十字路口交通灯实物模型、输入输出接口区、可编程控制器、上位计算机等构件。（1）十字路口交通灯实物模型由仿真实物建筑模型、车辆实物模型、道路模型及交通指挥灯等部件组成；具有指示和控制、启/停按钮、手/自动按钮、行人呼叫按钮、四方向红/黄/绿灯指示模块等，为系统的被控对象。（2）输入输出接口区安装有输入输出接口端子及电源输入端子，用于系统信号的输入输出接线及电源供给。整套系统供电电源为 DC24V。（3）可编程控制器本系统采用可编程控制器（PLC）作为控制机构元器件，它负责整个系统输入、输出信息的处理和储存、控制。它验证不同的系统控制信息（启动/停止、手动/自动等）从而使系统以不同的控制模式运行；另外，它还接受系统各种请求信息（例如：行人呼叫等），并根据不同方向的请求信息进行不同的响应等。（4）上位计算机安装有 PLC 编程软件的计算机作为上位编程工具，对 PLC 进行不同类型的编程，使 PLC 实现不同的控制功能。THFJ-1型 十 字 路 口 交 通 灯实 物 教 学 模 型手 动自 动 启 动停 止A B C D AB东 西 灯 南 北 灯红黄绿 绿黄红COM+24V模 型 区 输 入 输 出 接 口 区工业控制装置与系统课程设计（自动化 13 级）11.2 控制要求基于 PLC 控制的红绿灯系统的控制要求如下：1、自动模式：（1）初始状态：东西红灯点亮，南北绿灯点亮，手自动模式为自动。（2）东西红灯点亮 20 秒，南北绿灯点亮 20 秒。（3）东西红灯点亮 3 秒，南北绿灯闪烁 3 秒。（4）东西红灯点亮 2 秒，南北黄灯点亮 2 秒。（5）东西绿灯点亮 20 秒，南北红灯点亮 20 秒。（6）东西绿灯闪烁 3 秒，南北红灯点亮 3 秒。（7）东西黄灯点亮 2 秒，南北黄灯点亮 2 秒。1、手动模式：（1）初始状态：东西红灯点亮，南北绿灯点亮，手自动模式为自动。（2）东西红灯点亮 20 秒，南北绿灯点亮 20 秒。（3）东西红灯点亮 3 秒，南北绿灯闪烁 3 秒。（4）东西红灯点亮 2 秒，南北黄灯点亮 2 秒。（5）东西绿灯点亮 20 秒，南北红灯点亮 20 秒。（6）东西绿灯闪烁 3 秒，南北红灯点亮 3 秒。（7）东西黄灯点亮 2 秒，南北黄灯点亮 2 秒。工业控制装置与系统课程设计（自动化 13 级）21.3 本设计控制系统结构与控制设备图 1、1 控制系统拓扑图（1）、系统中设备 IP 地址分配。PLC IP 地址：192.168.0.100（2）研华触摸屏 IP 地址：192.168.0.50（3）本系统利用西门子 S7-300 可编程序控制器，介绍所用的 PLC 型号及模块配置。电源（PS）：PS 307 5A中央处理器（CPU）：315-2 DP通讯处理器（CP）：CP 343-1（4）本系统的触摸屏是研华触摸屏，10.1 寸WebOP-2100T 采用 ARM9-based RISC 高效能处理器，自带内存和闪存。并配有 10.1“ LED 背光模式的 LCD 显示屏，本身自带的即时操作系统及研华最新推出的 WebOP Designer 的组态软件，使得 WebOP-2100T 不仅可与 PLCs，运动/热控制器，变频器和传感器等多种工业设备无缝相连，完美协作，还可借助多种通讯接口与其它设备轻松相连，并可通过串口、以太网、USB 下载运行数据。WebOP-2100T 人机界面可与 300 多种 PLC 产品无缝兼容。支持 RTC，RAM 电池备份和WVGA 操作面板，确保在 PLC 偶尔出现故障时，系统文件依然安全。在与传统操作面板/人机界面小型 SCADA 系统/人机界面+通讯网关等产品进行比较时，带工业控制装置与系统课程设计（自动化 13 级）3WebOP Designer 的 WebOP-2100T 兼具优异性价比和完美性能，是多元化产品市场中理想的应用选择。1.4 本设计目标与内容开发 PLC 控制程序，实现对交通灯对象的控制，同时，编写触摸屏程序，实现在现场通过触摸屏对被控对象进行控制。因此，本设计的主要内容包括：（1）熟悉被控对象，了解其控制要求（2）系统硬件接线（3）进行 PLC 控制系统硬件配置与组态（4）控制系统 PLC 软件开发（5）触摸屏人机界面程序设计（6）系统调试2 系统设计方案端口分配及接线图在此次设计中，系统占用 13 个 PLC 的 I/O 端口，分别是 6 个输入端口和 6 个输出端口，具体的 I/O 分配如表 2.1 所示。表 2.1 自动送料装置系统 I/O 地址序号 PLC 地址 电气符号 功能说明1 I0.0 SB1 总开关2 I0.1 SB2 手/自动3 I0.2 SB3 A-B、B-A 呼叫4 I0.3 SB4 C-D、D-C 呼叫5 I0.4 SB5 B-C、C-B 呼叫6 I0.5 SB6 A-D、D-A 呼叫7 Q0.1 L1 南北红灯8 Q0.2 L2 东西绿灯9 Q0.3 L3 东西黄灯10 Q0.4 L4 东西红灯11 Q0.5 L5 南北绿灯12 Q0.6 L6 南北黄灯13 PLC 输入端 1M、2M 等公共端接本模型电源输入“+24V” 电源正端工业控制装置与系统课程设计（自动化 13 级）414 PLC 输出端 1L、2L、3L 等公共端接本模型电源输入“COM”端 电源地端PLCI/O 接线图如图 2-2 所示。图 2-2 PLC 端子外部接线图工业控制装置与系统课程设计（自动化 13 级）53 控制系统软件开发与调试3.1 主要软件应用红绿灯系统主要应用软件：（1）STEP 7STEP 7 编程软件用于西门子系列工控产品包括 SIMATIC S7、M7 、C7 和基于 PC的 WinAC 的编程、监控和参数设置，是 SIMATIC 工业软件的重要组成部分。其版本Step7S7-300/400 的编程软件，编程方式仅局限于 LAD，STL ，FBD。（2）人机界面 WebOP DesignerWebOP Designer 是一款功能强大且直观的软件，可为 WebOP 系列人机界面产品建立完整的解决方案。WebOP Designer 已经得到很多应用领域的认可，是一款简便应用的集成可发工具。可帮助使用者从解决方案角度直接在屏幕上进行编程和高端矢量绘图。WebOP Designer 具备多种语言版本的 Windows 字体、菜单、警报、数据记录和操作日志记录，此外，还拥有在线和离线仿真、数据传输助手(DTH)，菜单编辑器和文本编辑器等功能，为使用者进行编程提供极大的便利。WebOP 系列人机界面在运行时，得益于 WebOP Designer 组态软件的良好设计，确保了系统运行的稳定性和 WebOP 系列人机界面的良好性能，实现压秒级屏幕切换，真正实现全天候无间断运转。3.2 PLC 程序设计 与调试根据可编过程控制器系统硬件结构和生产工艺要求，在软件规格说明书的基础上，用相应的编程语言指令，编制实际应用程序并形成程序说明书的过程就是程序设计。程序设计要对做一些必要的准备工作，首先要了解系统的概况形成整体概念。其次熟悉被控对象、编出高质量的程序。再次，充分利用已有的硬件和软件工具。如果是利用计算机编程，可以大大提高编程的效率和质量。3.2.1 技术路线本文主要研究用 PLC 控制红绿灯系统的应用。总体技术框架如图 3-1 所示。工业控制装置与系统课程设计（自动化 13