plc交通灯控制系统.docx

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1、精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -目录1 题目背景意义 1.1.1 交通灯的讨论背景及意义 1.1.2 交通灯掌握系统设计意义 2.2 设计题目介绍 2.2.1 设计内容及要求2.2.2 交通灯掌握系统设计意义 2.3 系统设计方案 3.3.1 设计方案 3.3.2 设计思路流程图3.4 硬件系统设计 4.4.1 掌握系统的模块配置 5.4.2 PLC I/O 口设置5.4.3 硬件接线图 6.5 软件系统设计 6.6 系统仿真调试 8.6.1 软件调试 9.6.2 运行调试 .1.0.7 结论.1.0.参考文献 .1.1.附录.1.1.I第 1 页，

2、共 16 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -1 题目背景意义1.1 交通灯的讨论背景及意义随着我国经济的飞速进展， 城市人口越来越多， 居民出行次数和机动车拥有量不断增加， 城市道路拥挤、 车流量不均衡等问题日趋严峻；人们常常会为道路拥挤、交通秩序纷乱、出行时间过长等城市交通问题倍感苦恼，例如：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；因此提高城市路网的通行才能、实现道路交通的科学化治理迫在眉睫， 如何才能保持城市交通的安全便利、高效畅通和绿色环保，已成为政府政策规划的一个重点问题；通过对十

3、字路口交通灯掌握系统的设计与制作，使我们进一步巩固和加深了对所学的基础理论、 基本技能和专业学问的熟悉把握；同时也培育自身综合运用所学过的基础理论、 基础学问和基本技能进行分析和解决实际问题的才能，更使我们受到了 PLC系统开发的综合训练， 从而能够使我们进行PLC系统设计和实施，并且把握典型自动掌握系统的工作原理和设计思路；更重要的是： 通过对十字路口交通灯系统的每个环节的实际制作，锤炼了自身的刻苦钻研、 勇于探究、 实事求是、善于与他人合作的工作作风， 这为我们将来的上岗实习做好了充分的预备；1.2 交通灯掌握系统设计意义随着城市汽车数量的增多和汽车进入家庭步伐的加快，城市道路交通问题显得

4、越来越重要； 公路上常常会看到这种现象： 一旦整个路口的交通信号灯显现故障，如没有交警的准时疏导， 该路口会塞得一塌糊涂， 甚至造成严峻的交通事故；原交通信号掌握大都采纳继电器或单片机实现，存在着功能少、 牢靠性差、 保护量大等缺点，越来越不能适应城市道路交通高速进展的要求；本文对十字路口交通信号灯掌握系统，运用可编程规律器件PLC做了软件和硬件的设计， 能基本达到掌握要求； 如何采纳合适的掌握方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、 城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输治理和城市规划部门亟待解决的主要问题；如何采纳合适的掌握方法，最大限度利用好耗费巨资修

5、建的城市高速道路， 缓解主干道与匝道、 城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输治理和城市规划部门亟待解决的主要问题；因此，交通灯的设计是非常重要且迫在眉睫的；随着社会的进展， 一个城市的交通是否便利是衡量其是否具有进展潜力的重要指标，目前，我国大中小城市都显现了交通拥堵的现象，特殊是大城市，随 着城市机动车量的不断增加，如北京、上海、南京等显现了交通超负荷运行的情形，因此，自80 岁月后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设- 1 -第 2 页，共 16 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -完

6、成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况；2 设计题目介绍2.1 设计内容及要求利用西门子 S7-300PLC ，组态软件 WinccFlexible， 触摸屏，交换机及外围的相关低压电器，组成掌握系统，依据项目要求，编写相关程序，完成相应 的功能，组态人机界面，能够进行模拟仿真；详细要求：（ 1）制作画面模板，在模板画面中显示“交通灯掌握模拟项目”和日期时钟；（ 2）先组态两个画面，一个为主画面，一个为系统画面；两画面之间能进行切换；（ 3）在系统画面中作出交通灯掌握的系统图；（ 4）交通灯绿灯亮的时间模拟量数值0100 进行设置；（ 5）按下启动键时 , 交通灯开头按如下的时序图运行：东西向

7、绿灯亮25s 后，闪耀 3 次（ 1s/ 次），接着东西向黄灯亮， 2s 后东西向红灯亮， 25s 后东西向绿灯又亮如此不断循环，直至停止工作；南北向红灯亮 30s 后，南北向绿灯亮， 25s 后南北向绿灯闪耀3 次（ 1s/ 次），接着南北向黄灯亮， 2s 后南北向红灯又亮如此不断循环，直至停止工作；按下停止键时，全部灯都灭；（ 6）交通灯亮灭的剩余时间可动画显示；（ 7）交通灯亮时间数值高于90 时产生一个交通拥堵的报警；（ 8）组态报警画面，并能实现系统画面之间的切换；（ 9）组态一个用户组“班组长”和一个用户名“user1 “，“ user1 ”属于“班组长”用户组， “ user1

8、”的密码为“ 000”；“班组长”用户组的权限为操作和“绿灯亮的时间”； 然后在系统画面中的绿灯亮设定安全权限；即一般用户不能进行绿灯亮设定值的设定，用户“user1 ”可以进行设定；（ 10）组态一个用户视图画面， 要求该用户名作登录按钮与注销按钮，能显示当前用户名；能与系统画面进行切换；2.2 交通灯掌握系统设计意义交通灯掌握系统是近现代社会随着物流、出行等交通进展产生的一套特殊的公共治理系统； 随着我国城市现代化进程的不断推动，交通是影响我国社会经济进展的严峻问题， 而城市交通问题的核心就是对十字路口交通信号的掌握；随着我国城市现代化进程的不断推动，交通是影响我国社会经济进展的严峻问题，

9、而城市交通问题的核心就是对十字路口交通信号的掌握；现在大多数城市都常常会显现交通拥堵现象，人、车、路三者关系的和谐，已成为交通治理部门需要解决- 2 -第 3 页，共 16 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -的重要问题之一；十字路口交通灯的路况画出模拟图如图1 所示：图 1 交通灯模拟图3 系统设计方案3.1 设计方案(1) 完成掌握系统 PLC的硬件组态，网络组态；编写程序流程图，完成系统的梯形图并仿真调试胜利，下装到PLC,完成在线的调试；(2) 完成外部阀门，电机，行程开关等低压电器的挑选，及系统的IO

10、清单，系统接线图；(3) 依据任务书要求完成人机界面的组态画面, 并下装触摸屏， 连接 PLC与触摸屏，调试相关的任务；3.2 设计思路流程图依据课程设计任务书的任务要求， 我初步定下了本次课程设计的大体设计方案；基于越简洁越牢靠的考虑，强调设计的有用性，利用简洁次序掌握，逐步定时逐步执行，以实现对交通信号灯的基本掌握；由于本次设计涉及到两个软件的协作，本图只给出大致的设计思路流程，在详细设计的过程中再进行不同软件承担的功能的安排；东西向绿灯亮 25s 后，闪耀 3 次（ 1s/ 次），接着东西向黄灯亮， 2s 后东西向红灯亮， 25s 后东西向绿灯又亮如此不断循环，直至停止工作；南北向红灯亮

11、 30s 后，南北向绿灯亮， 25s 后南北向绿灯闪耀3 次（1s/ 次），接着南北向黄灯亮， 2s 后南北向红灯又亮- 3 -第 4 页，共 16 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -Step7 设计思路流程图如图2 所示：东西绿灯亮25s，启动闪耀 3 次东西黄灯亮2s东西红灯亮30s南北红灯亮30s南北绿灯亮25s，闪 烁 3 次南北黄灯亮2s图 2 Step7 设计思路流程图WINCC 设计思路流程图如图3 所示：图 3 wincc 流程图4 硬件系统设计- 4 -第 5 页，共 16 页 - - - -

12、 - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -4.1 掌握系统的模块配置模块配置的基本步骤：（ 1）挑选 SIMATIC 300 里的 RACK300 的 Rail；（ 2） 1 号槽里挑选电源模块（ PS）:PS-300 选 PS 307 5A；（ 3）2 号槽选 CPU 模块：CPU 300 里选 CPU 315F-2PN/OP里最终一个选 V3.1；（ 4） 3 号槽空；（ 5） 4 号槽信号模块（ SM）： SM-300 里的 DI/DO-300 里的第一个；（ 6） 5 号槽选 SM-300 里的 AI/AO-300 里的第四个；

13、（ 7）选好后 Save and Compile；掌握系统使用西门子S7-300PLC，相应的模块见图4 所示：4.2 PLC I/O口设置图 4 S7-300PLC 相应的模块PLC的数字量输入类型一般常见的都是DC型号的，就是直流输入，当然也有沟通输入；直流输入一般都是24V，外接的信号一般都为无源的开关量信号；所谓开关量信号或者是数字量信号，就是表现出的信号只有两种状态，象开关一- 5 -第 6 页，共 16 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -样：或者是开或者是关，没有第三种状态；在运算机中表现的是：0

14、或者是 1；电气电路中表现的是： 接通或者是切断等等； 由于输入的外接信号通常都是无源的信号， 所以在接入 PLC端子时， 要供应电源形成合适的电流回路，在 PLC上为便利输入信号的电源供取，供应有24VDC（250MA）直流电源引出端子；PLC I/O 口安排地址如表1 所示：表 1 I/O输入设备元件名称地址清单输出设备元件名称地址启动按钮SB1M0.1南北向红灯H1Q1.0停止按钮SB2M0.2南北向绿灯G1Q1.7南北向黄灯Y1Q1.3东西向红灯H2Q0.0东西向绿灯G2Q0.7东西向黄灯Y2Q0.34.3 硬件接线图PLC 硬件接线图如图5 所示：图 5 S7-300PLC 硬件接线

15、图5 软件系统设计软件设计主要是 PLC梯形图的设计，包括符号编辑，I/O 口的编排等；按下启动键时 , 交通灯开头按如下的时序图运行：东西向绿灯亮25s 后，闪耀 3 次（1s/ 次），接着东西向黄灯亮， 2s 后东西向红灯亮， 25s 后东西向绿灯又- 6 -第 7 页，共 16 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -亮如此不断循环， 直至停止工作； 南北向红灯亮 30s 后，南北向绿灯亮， 25s后南北向绿灯闪耀3 次（1s/ 次），接着南北向黄灯亮， 2s 后南北向红灯又亮如此不断循环，直至停止工作；按下停

16、止键时，全部灯都灭；由任务要求可知，交通灯系统的东西方向， 南北方向输出电信号如图6 所示；图 6 东西南北方向交通灯的时序图符号表如图 7 所示：图 7 符号表定义- 7 -第 8 页，共 16 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -6 系统仿真调试6.1 软件调试打开 Step7软件，按要求输入梯形图，看软件是否与PLC可编程掌握器正常连接，下载此梯形图到PLC 可编程掌握器，进行下一步的运行调试；6.2 运行调试在硬件调试和软件调试的基础上， 运行此程序并进行调试直至程序可依据系统要求运行；按要求运行后，我的

17、打开画面分为4 个部分，分别是主界面，系统界面，报警界面，用户界面；主画面如图 8 所示：图 8 主画面（1）制作画面模板， 在模板画面中显示 “交通灯掌握模拟项目 ”和日期时钟；（2）先组态两个画面，一个为主画面，一个为系统画面；两画面之间能进行切换；（3）在系统画面中作出交通灯掌握的系统图（4）组态报警画面，并能实现系统画面之间的切换；（5）组态一个用户视图画面，要求该用户名作登录按钮与注销按钮，能显示当前用户名；能与系统画面进行切换；- 8 -第 9 页，共 16 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -系统画

18、面如图 9 所示用户画面如图 10 所示：图 9 系统画面图 10 用户画面- 9 -第 10 页，共 16 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -报警画面如图 11 所示：图 11 报警画面7 总结对于这次 PLC课程设计， 我设计了交通红绿灯PLC掌握系统；经过将近两个周的设计制作，我完成了以下内容：1. 使用 Step7 软件，在 Step中依据要求编写了梯型图并且梯形图实现了红灯、绿灯、黄灯亮灭的切换；2. 使用 Wincc 软件，在 Wincc 中把握了添加画面与画面之间的切换，添加I/O 域、按钮， I

19、/O 域属性的设定； I/O 域属性挑选对应的变量；3. 组和用户，用户 User1 设置密码；4. 模拟量报警，上升沿有效，超过90 报警，报警界面亮；5. 然后在 Wincc 中集成到 Step7，点击设备相连接；设计的步聚和基本方法；通过这次设计实践；我学会了PLC 的基本编程方法，对 PLC 的工作原理和使用方法也有了更深刻的懂得；PLC 课程设计是学习电厂开关量掌握技术的重要实践环节， 其目的是通过课程设计的实践， 使同学巩固和深化对相关专业理论学问的懂得； 培育同学运用所学学问和技能， 协作相关技术资料的查阅， 独立分析和解决生产实际中有关工业- 10 -第 11 页，共 16 页

20、 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -掌握实际问题的才能；进一步提高同学对PLC 掌握系统分析、设计的才能；要求同学明白可编程掌握器的原理、硬件结构； 把握基本的编程语言； 把握系统硬件配置的方法与步骤；把握PLC 软件编程与调试的操作方法与步骤；参考文献1 刘华波，王雪，何文雪 . 组态软件 WINCC及其应用 . 北京:机械工业出版社，20212 阳胜峰，吴志敏 . 图解西门子 S7-300/400PLC 编程技术 . 北京：中国电力出版社， 20213 吴作明，杜明星 . 深化浅出西门子STEP7.北京：北京航空航天高校出版社， 20214 柳春生 .电器掌握与 PLC:西门子 S7-300 机型. 北京:机械工业出版社， 20215 胡健.西门子 S7-300 PLC 应用教程 . 北京:机械工业出版社， 2021附录：- 11 -第 12 页，共 16 页 - - - - - - - - - -T5T1S52ST2SETA2EST3T4T11T10SSRROISTIOTUSSRDOIS- 13 -M.01LJG1“TIWOT2J“11“TSJ“R1W.000.OT2- 14 -T2T3TIOT4