交通信號燈plc控制設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 部設備通用，資源可共享，易于聯網通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統。從上章的分析可以知道，系統共有開關量輸入點2個，開關量輸出點7個，如果選用CPU222 / PLC，也需要擴展單元 PLC，參照西門子S7200系列特性（見附錄），選用主機為CPU224（14 輸入/10繼電器輸出）。其外形見圖34。圖34 CPU224外形圖輸入電路采用了雙向光電耦合器，24V DC極性可任意選擇， 1M、2M為輸入端子的公共端。1L、2L為輸出公共端。CPU224另有24V、280mA電源供PLC輸入點使用。其它配置見表31。表31 硬件配置表名 稱數 量DC24V電源1CPU2241PC/PPI編程電纜1STEP7編程軟件1PC機1 PLC的地址分配 PLC的輸入/輸出分配見表32。表32 交通信號燈PLC的輸入/輸出點分配表輸入信號輸出信號名稱代號輸入點編號名稱代號輸出點編號啟動按鈕SB1報警燈H0停止按鈕SB2東西綠燈H1, H2東西黃燈H3，H4東西紅燈H5，H6南北綠燈H7，H8南北黃燈H9，H10南北紅燈H11，H12 PLC的接線形式根據I/O表及PLC的配置圖很容易就可以得到PLC端子接線圖見圖35[6]。圖35 PLC控制接線圖第四章 控制系統下位機程序設計 STEP7Micro/WIN編程軟件簡介STEP7Micro/WIN編程軟件是專門為S7200設計的、在個人計算機的Windows操作系統下運行的編程軟件，它的功能強大、使用方便、簡單易學。CPU通過PC/PPI電纜或插在計算機中的CP 551CP5611等通信卡通信。STEP7Micro/WIN的用戶程序結構簡單清晰，即通過一個主程序調用一個子程序，在中斷事件出現時調用中斷程序，可以用數據塊進行變量的初始化設置。用戶可以用語句表、梯形圖和功能塊編程，不同的編程語言編制的程序可以相互轉換，可以用符號表來定義程序中使用的變量地址對應的符號，例如，指定符號“啟動按鈕”，是程序便于設計和理解。STEP7Micro/WIN為用戶提供了兩套指令庫，即SIMATIC指令集和國際標準指令集。SIMATIC是專為S7200PLC設計的，專用性強，采用SIMATIC指令編寫的程序執行時間短，可以使用LAD、STL、FBD三種編輯器。IEC11313指令集是按國際電工委員會（IEC）PLC編程標準提供的指令系統，作為不同PLC廠商的指令標準，集中指令較少。有些SIMATIC所包含的指令，在IEC 11313中不是標準指令。IEC11313標準指令集適用于不同廠家PLC，可以使用LAD和FBD兩種編輯器。通過調制解調器可以實現遠程編程，可以用單次掃描和強制輸出等方式來調試程序和進行故障診斷[2]。STEP7Micro/WIN的主界面一般可以分為以下幾個部分：菜單條、工具條、瀏覽條、指令樹、用戶窗口、輸出窗口和狀態條。除菜單條外，用戶可以根據需要通過檢視菜單和窗口菜單決定其它窗口的取舍和樣式的設置，除菜單條外，用戶可以根據需要通過檢視菜單和窗口菜單決定其它窗口的取舍和樣式的設置。主菜單包括：文件、編輯、檢視、PLC、調試、工具、窗口、幫助8個主菜單項。見圖41[3]。圖41 STEP7Micro/WIN的主界面(SFC)順序功能圖(SFC)又叫做狀態轉移圖或功能表圖，它是描述控制系統的控制過程、功能和特性的一種圖形，也是設計可編程序控制器的順序控制程序的有力工具。這是一種位于其他編程語言之上的圖形語言，用來編制順序控制程序。SFC提供了一種組織程序的圖形方法，在SFC中可以用別的語言嵌套編程。步、轉換和動作(Action)是SFC中的3種主要元件。步是一種邏輯塊，即對應于特定的控制任務的編程邏輯，動作是控制任務的獨立部分，轉換是從一個任務到另一個任務的原因。 對于目前大多數可編程序控制器來說，SFC還僅僅作為組織編程的工具使用，尚需用其他編程語言(如梯形圖)將它轉換為可編程序控制器可執行的程序。因此，通常只是將SFC作為可編程序控制器的輔助編程工具，而不是一種獨立的編程語言。順序功能圖的特點：① 以功能為主線，條理清楚，便于對程序操作；② 對大型的程序，可分工設計，采用較為靈活的程序結構，可節省程序設計時間；③ 常用于系統規模較大、程序關系比較復雜的場合；④ 只有在活動步的命令和操作被執行，對活動步后的轉換進行掃描，因此，整個程序的掃描時間較其他其程序編制的程序掃描時間要大大縮短[8]。十字路口交通燈狀態的分析：這12個交通燈共有七個狀態：狀態1：南北紅燈（H1H 12）亮，東西綠燈（H H 2）亮；狀態2：南北紅燈（H 1H 12）繼續亮，東西綠燈（H H2）閃；狀態3：南北紅燈（H 1H12）繼續亮，東西黃燈（H H 4）亮；狀態4：東西紅燈（H H 6）亮，南北綠燈（H H 8）亮；狀態5：東西紅燈（HH 6）繼續亮，南北綠燈（HH 8）閃；狀態6：東西紅燈（H H 7）繼續亮，南北黃燈（HH10）亮；狀態7：所有的燈全部熄滅。根據第二章交通燈的控制要求可以畫出順序功能圖[9]：, 、、,分別用T0、TTTTT5表示定時器.,進入第一步狀態,在該狀態南北紅燈亮,東西綠燈亮,同時啟動定時器T1, T1定時時間到時,轉換條件滿足, 在該狀態南北紅燈亮, T2定時時間到時,轉換條件滿足, 在該狀態南北紅燈亮,東西黃燈亮,、,不斷循環執行。順序功能圖見圖42。T4T3南北紅燈亮東西綠燈閃南北紅燈亮東西綠燈亮南北紅燈亮東西黃燈亮東西紅燈亮南北綠燈亮東西紅燈亮南北綠燈閃東西紅燈亮南北黃燈亮原始狀態南北綠燈亮東西綠燈亮T0T1T2T5圖42 交通燈順序功能圖程序梯形圖見圖43。 圖43 梯形圖當啟動按鈕SB1按下時，T37通電待25秒后動作（南北紅燈熄滅），T42通電待20秒后動作（東西綠燈閃爍），南北紅燈亮；，東西綠燈亮。維持到20秒，T42的常開觸點接通，T43通電待3秒后動作（東西黃燈亮），從而使東西綠燈閃爍。又過3秒，T44通電待2秒后動作（東西黃燈熄滅），T43的常閉觸點斷開，東西綠燈滅；此時T44的常閉觸點閉合，東西黃燈亮。再過2秒后，T44的常閉觸點斷開，東西黃燈滅。此時自啟動按鈕按下南北紅燈亮起累計時間達25秒，T37的常閉觸點斷開，南北紅燈滅；T37的常開觸點閉合，T41通電待30秒后動作（東西紅燈熄滅），T38通電待25秒后動作（南北綠燈閃爍），東西紅燈亮，，南北綠燈亮。又經過20秒，T38常開觸點閉合，T39通電待3秒后動作（南北黃燈亮），從而使南北綠燈閃爍。閃爍3秒，T39常閉觸點斷開，南北綠燈滅；此時T39的常開觸點閉合， T40通電待2秒后動作（南北黃燈熄滅），南北黃燈亮。維持2秒后，T40常閉觸點斷開，南北黃燈滅。自南北紅燈熄滅及東西紅燈亮累計時間達30秒鐘時，T37的常開