交通灯系统的PLC控制 l娄碧远

1、贵州航天职业技术学院PLC 系 统 实 训 题 目： 交通灯系统的PLC控制 班 级： 12级计算机应用技术二班 姓 名： 娄碧远 学 号： A123GZ 2014.6.28 指导老师： 李 君 君 前 言近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。它具有结构简单、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。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。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

2、越多地将PLC应用于交通灯系统中。交通信号灯的出现，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。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。针对选题十字路口交通信号灯控制系统设计，本文采用顺序控制设计法中并行序列的顺序功能图设计方法，将东西、南北两个方向的路灯并行控制，再以转换为中心的方法将顺序功能图转换为梯形图，最后利用编程器将指令输入PLC中进行调试，最终实现交通灯的自动控制。目 录1 课程设计的目的及意义11.1 目的11.2 意义12 课程设计总体思路介

3、绍12.1 PLC的结构和工作原理12.1.1 PLC的结构12.1.2 PLC的工作原理22.2 PLC编程软件介绍22.3 西门子S7-200仿真软件介绍22.4 交通灯系统控制介绍23 交通灯信号控制的实现33.1 控制要求33.2 交通灯工作时序图33.2 地址分配43.3 硬件原理图44 设计梯形图程序55 仿真实现交通灯控制功能75.1 编译程序75.2 通过仿真软件实现系统功能85.1.1 下载程序8 5.1.2 仿真开始85.1.3 仿真结果分析及结论116 实训总结12参考文献13交通灯系统的PLC控制1 课程设计的目的及意义1.1 目的通过课程设计学习到在课堂上没有学习到的

4、知识，掌握PLC的工作原理，熟悉PLC的工作环境，能够熟练使用PLC编程软件和仿真软件。通过课程设计学会使用PLC制作出交通灯系统，并且能够独立完成对该系统的控制和仿真。进一步掌握理论知识和提高实际操作能力。1.2 意义 对于我来说具有深远的意义，首先对于自己的知识和技能是一种提升，对实际动手能力也是一种提升。通过这次课程设计，有助于更加深刻的认识和了解PLC以及交通灯系统的PLC控制。无论对现在还是今后，都有不可估量的作用和意义。2 课程设计总体思路介绍2.1 PLC的结构和工作原理2.1.1 PLC的结构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

5、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。 图2-1 PLC的基本结构框图2.1.2 PLC的工作原理 （1）输入采样阶段，在此阶段，顺序读入所有输入缎子通断状态，并将读入的信息存入内存，接着进入程序执行阶段，在程序执行时，即使输入信号发生变化，内存中输入信息也不变化，只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息。 （2） 程序执行阶段：PLC对用户程序扫描。 （3）输出刷新阶段：当所有指令执行完毕通过隔

6、离电路，驱动功率放大器，电路是输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载。2.2 PLC编程软件介绍 STEP7 Micro/min是专门问西门子S7-200开发的编程软件。能在window xp和部分window7上运行,支持LAD、FBD、STL语言。是一门功能强大和齐全的PLC编程软件。这次课程设计使用的版本为step 7-micro/win sp9。2.3 西门子S7-200仿真软件介绍西门子S7-200仿真软件是一门专门用于对PLC在计算机上进行仿真的软件，它与仿真硬件同为仿真的技术工具。通过仿真软件，可以对本次课程设计交通灯系统的功能进行仿真实现。2.4 交通灯系统控制介绍随着科学技术

7、不断的发展，交通在今天成了一个最引人关注的话题，而交通灯系统在交通中的作用更是重中之重。这次课程设计的交通灯系统，主要模拟十字路口红绿灯东西方向和南北方向红黄绿灯的闪烁时间和跳转时间，实现在仿真软件上对交通灯系统的操作。3 交通灯信号控制的实现3.1 控制要求 按下启动按钮，系统开始工作，南北红灯、东西红灯同时亮。东西红灯亮5秒后，东西绿灯开始亮，此时为南北红灯、东西绿灯亮。东西绿灯亮3秒后，东西黄灯开始亮，此时为南北红灯、东西黄灯亮。东西黄灯亮2秒后熄灭，此时南北红灯单独亮5秒。南北红灯亮5秒后，转为南北绿灯单独亮3秒，3秒后再次转为南北红灯，东西红灯同时亮，以此为一个周期依次循环。按下停止

8、按钮，所有交通灯停止工作，系统暂停运行。3.2 交通灯工作时序图图3-1 交通灯工作时序图3.2 地址分配十字路口交通信号灯西门子S7 200PLC控制I/O表，如图3-2所示。图3-2 I/O地址分配表3.3 硬件原理图图3-3 I/O连线图该模拟交通信号灯分为南北和东西两个方向，分别由绿、黄、红三种颜色，其标号分别是R1、G1、Y1、R2、G2、Y2，其中，南北红灯为R1，南北绿灯为G1，南北黄灯为Y1，东西红灯为R2，东西绿灯为G2，东西黄灯为Y2。如图3-3所示。4 设计梯形图程序根据交通灯系统的设计要求，设计的成的梯形图如如4-1、4-2、4-3所示，相应的程序解释也直接描述在了梯形

9、图中。图4-1 交通灯控制程序梯形图图4-2 交通灯控制程序体形图（续）图4-3 交通灯控制程序梯形图（续）5 仿真实现交通灯控制功能5.1 编译程序在编程软件中完成梯形图的了解之后，需要对程序进行编译，编译无误后在将该程序导出。编译通过的程序如显示如图5-1所示。图5-15.2 通过仿真软件实现系统功能5.1.1 下载程序打开西门子S7_200仿真软件，选择CPU型号为CPU224型，然后下载实现保存好的程序。如图5-2所示。图5-25.1.2 仿真开始（1）按下启动按钮，系统开始工作，南北红灯、东西红灯同时亮，如图5-3。图5-3（2） 东西红灯亮5秒后，东西绿灯开始亮，此时为南北红灯、东

10、西绿灯亮，如图5-4。图5-4（3） 东西绿灯亮3秒后，东西黄灯开始亮，此时为南北红灯、东西黄灯亮，如图5-5。图5-5（4） 东西黄灯亮2秒后熄灭，此时南北红灯单独亮5秒，如图5-6。图5-6（5）南北红灯亮5秒后，转为南北绿灯单独亮3秒，3秒后再次转为南北红灯，东西红灯同时亮，以此为一个周期依次循环，如图5-7。图5-7 （6）按下停止按钮，所有交通灯停止工作，系统暂停运行。图5-85.1.3 仿真结果分析及结论（1） 分析 在对交通灯系统的仿真过程中，首先要先从理论上明确整个仿真过程的思路，明确仿真软件上每一颗按钮所代表的意义。在仿真过程中需要对输出端的信号进行认真的观察并辨别他们在实际

11、情况中所代表的意义，这样才能更快更好的理解整个系统的功能是否得以实现。（2） 结论这次对交通灯系统的仿真，基本实现了其主要功能，实现了实际意义中的红绿灯控制交通路口的功能。但是这并不是一个十分完整的系统，想要更完善的系统还需要在付出更多的努力。6 实训总结在这次PLC课程设计中我较好的掌握了西门子仿真软件的应用。在调试系统的制作中，我需要的元件在元件库里没有，在上网搜索了资料后，知道元件可以自己通过系统提供的工具自己制作。于是我通过工具箱，自己画出了所需元件的形状，然后自己设定看颜色，再通过属性设置了元件的动作值，填充颜色和动作表达式。通过运行达到了预计的要求。通过这次课程设计，我发现了自己的不足，在实践中仍存在困惑。在本次设计中，我还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和百度成了我很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽