PLC交通信号灯模拟控制系统设计qxy.docx

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1、摘要自从交通通灯诞生生以来，其其内部的的电路控控制系统统就不断断的被改改进。设计方方法也开开始多种种多样，从从而使交交通灯显显得更加加智能化化。可编程控控制器(PLCC)以微微处理器器为核心心，普遍遍采用依依据继电电接触器器控制系系统电气气原理图图编制的的梯形图图语言进进行程序序设计，编编程容易易，功能能扩展方方便，修修改灵活活,而且且结构简简单，抗抗干扰能能力强。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更是符合交通灯控制系统的要求与特点，能够方便地联网通信。本文选择择西门子子可编程程控制器器S7-2000为核心心部件，着着重

2、进行行硬件接接口设计计，利用用梯形图图和语句句表进行行编程，实实现了十十字路口口交通灯灯控制系系统的自自动化。关键词PPLC；交通控控制；自动化化目 录录第1章绪绪论3第2章可可编程程程序控制制器（PPLC）52.1 PLCC概述52.1.1 PPLC的的发展历历程52.1.2 PPLC的的发展趋趋势62.1.3 PPLC的的应用772.2 PLLC的硬硬件结构构82.3 PLLC的工工作原理理9第3章系系统设计计113.1控控制要求求113.2 系统硬硬件设计计113.2.1十字字路口的的系统框框图1113.2.2工作作原理图图123.3、编编程设计计133.3.1流程程图1333.3.2信

3、号号灯控制制编程元元件表1143.3.3梯形形图155结论语117致谢188参考文献献19第1章 绪论1.1课课题背景景18588年，在在英国伦伦敦主要要街头安安装了以以燃煤气气为光源源的红，蓝蓝两色的的机械扳扳手式信信号灯，用用以指挥挥马车通通行。这这是世界界上最早早的交通通信号灯灯。18868年年，英国国机械工工程师纳纳伊特在在伦敦威威斯敏斯斯特区的的议会大大厦前的的广场上上，安装装了世界界上最早早的煤气气红绿灯灯。它由由红绿两两以旋转转式方形形玻璃提提灯组成成，红色色表示“停停止”，绿绿色表示示“注意意”。118699年1月月2日，煤煤气灯爆炸炸，使警警察受伤伤，遂被被取消。119144

4、年，电电气启动动的红绿绿灯出现现在美国国。这种种红绿灯灯由红绿绿黄三色色圆形的的投光器器组成，安安装在纽纽约市55号大街街的一座座高塔上上。红灯灯亮表示示“停止止”，绿绿灯亮表表示“通通行”。 19118年，又又出现了了带控制制的红绿绿灯和红红外线红红绿灯。带带控制的的红绿灯灯，一种种是把压压力探测测器安在在地下，车车辆一接接近红灯灯便变为为绿灯；另一种种是用扩扩音器来来启动红红绿灯，司司机遇红红灯时按按一下嗽嗽叭，就就使红灯灯变为绿绿灯。红红外线红红绿灯当当行人踏踏上对压压力敏感感的路面面时，它它就能察察觉到有有人要过过马路。红红外光束束能把信信号灯的的红灯延延长一段段时间，推推迟汽车车放行

5、，以以免发生生交通事事故。信信号灯的的出现，使使交通得得以有效效管制，对对于疏导导交通流流量、提提高道路路通行能能力，减减少交通通事故有有明显效效果。119688年，联联合国道道路交通通和道路路标志信信号协定定对各各种信号号灯的含含义作了了规定。绿绿灯是通通行信号号，面对对绿灯的的车辆可可以直行行，左转转弯和右右转弯，除除非另一一种标志志禁止某某一种转转向。左左右转弯弯车辆都都必须让让合法地地正在路路口内行行驶的车车辆和过过人行横横道的行行人优先先通行。红红灯是禁禁行信号号，面对对红灯的的车辆必必须在交交叉路口口的停车车线后停停车。黄黄灯是警警告信号号，面对对黄灯的的车辆不不能越过过停车线线，

6、但车车辆已十十分接近近停车线线而不能能安全停停车时可可以进入入交叉路路口。1.2研研究目的的和意义义在十字路路口设置置交通灯灯可以对对交通进进行有效效的疏通通，并为为交通参参与者的的安全提提供了强强有力的的保障。但但是随着着社会、经经济的快快速发展展，原先先的交通通灯控制制系统已已经不能能适应现现在日益益繁忙的的交通状状况。如如何改善善交通灯灯控制系系统，使使其适应应现在的的交通状状况，成成为研究究的课题题。 传统的十十字路口口交通控控制灯，通通常的做做法是：事先经经过车辆辆流量的的调查，运运用统计计的方法法将两个个方向红红绿灯的的延时预预先设置置好。然然而，实实际上车车辆流量量的变化化往往是

7、是不确定定的，有有的路口口在不同同的时段段甚至可可能产生生很大的的差异。即即使是经经过长期期运行、较较适用的的方案，仍仍然会发发生这样样的现象象：绿灯灯方向几几乎没有有什么车车辆，而而红灯方方向却排排着长队队等候通通过。这这种流量量变化的的偶然性性是无法法建立准准确模型型的，统统计的方方法已不不能适应应迅猛发发展的交交通现状状，更为为现实的的需要是是能有一一种能够够根据流流量变化化情况自自适应控控制的交交通灯。目前，大大部分城城市中十十字路口口交通灯灯的控制制普遍采采用固定定转换时时间间隔隔的控制制方法。由由于十字字路口不不同时刻刻车辆的的流量是是复杂的的、随机机的和不不确定的的，采用用固定时

8、时间的控控制方法法，经常常造成道道路有效效利用时时间的浪浪费，出出现空等等现象，影影响了道道路的畅畅通。为为此，采采用不依依赖数学学模型的的模糊控控制方法法设计交交通灯控控制器，能能较好地地解决这这个问题题。另外外随着众众多高科科技技术术在日常常生活的的普遍应应用，城城市空中中各种电电磁干扰扰日益严严重，为为保证交交通控制制的可靠靠、稳定定，选择择了能够够在恶劣劣的电磁磁干扰环环境下正正常工作作的PLLC是必必要的。随着科学学技术的的日新月月异，自自动化程程度要求求越来越越高，原原有的交交通灯装装置远远远不能满满足当前前高度自自动化的的需要。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

9、、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。可编程控控制器交交通灯控控制系统统的特点点：脱机手手动工作作；联机自自动就地地工作；上机控控制的单单周期运运行方式式；由上位位机通过过串口向向下位机机送入设设定配方方参数实实现自动动控制；自动启启动、自自动停机机控制方方式。近年来PPLC的的性能价价格比有有较大幅幅度的提提高，使使得实际际应用成成为可能能。本系统采采用PLLC是基基于以下下四个原原因：PLCC具有很很高的可可靠性，通

10、通常的平平均无故故障时间间都在330万小小时以上上；编程能能力强，可可以将模模糊化、模模糊决策策和解模模糊都方方便地用用软件来来实现；抗干扰扰能力强强，目前前空中各各种电磁磁干扰日日益严重重，为了了保证交交通控制制的可靠靠稳定，我我们选择择了能够够在恶劣劣的电磁磁干扰环环境下正正常工作作的PLLC；根据交通通信号灯灯系统的的要求与与特点，我我们采用用了德国国西门子子公司SS7-2200型型PLCC。西门门子PLLC有小小型化、高高速度、高高性能等等特点，是是S7-2000系列中中最高档档次的超超小型程程序装置置。西门门子可编编程控制制器指令令丰富，可可以接各各种输出出、输入入扩充设设备，有有丰

11、富的的特殊扩扩展设备备，其中中的模拟拟输入设设备和通通信设备备是系统统所必需需的，能能够方便便地联网网通信。本本系统就就是应用用可编程程序控制制器(PPLC)对十字字路口交交通控制制灯实现现控制。1.3本本文的主主要工作作第一章，回回顾交通通灯的历历史，随随着社会会经济的的发展，交通管制的要求越来越高，采用可编程程序控制器来代替中间继电器和过程控制的微型机，设计开发了交通灯控制系统，才会满足稳定可靠的交通控制系统需求。第二章，叙叙述了可可编程程程序控制制器的产产生、发发展、应应用的历历程，通通过论述述可编程程程序控控制器的的各种优优点、 卓越性性能、结结构、原原理，有有一个感感性的总总体认识识

12、。第三章，结结合交通通灯控制制系统的的要求，进进行硬件件、程序序设计，从从主要部部件的选选择、流流程的分分析、程程序思路路的产生生来完成成本次设设计任务务。第四章，通通过对系系统的调调试和检检测，再再进行系系统性梳梳理，将将隐藏的的不足之之处加以以修正和和完善，确确保系统统能顺利利运行。第2章 可编程程程序控控制器（PPLC）2.1 PLCC概述可编程序序控制器器（Prrogrrammmabiie LLogiic CConttrolllerr,缩写写PLCC）是以以微处理理器为基基础，综综合计算算机、通通信、联联网以及及自动控控制技术术而开发发的新一一代工业业控制装装置。可可编程序序控制器器是

13、随着着技术的的进步与与现代社社会生产产方式的的转变，为为适应多多品种.小批量量生产的的需要，生生产.发发展起来来的一种种新型的的工业控控制装置置。PLLC从119699年问世世以来，虽虽然至今今还不到到40年年，但由由于其具具有通用用灵活的的控制性性能.简简单方便便的使用用性能，可可以适应应各种工工业环境境的可靠靠性，因因此在工工业自动动化各领领域取得得了广泛泛的应用用。有人人将它与与数控技技术、CCAD/CAMM技术工工业机械械人技术术并称为为现代工工业自动动化技术术的四大大支柱。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统

14、工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的发展，努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用，形成具有自主知识产权的可编程序控制器技术，应该是广大技术人员努力的方向。2.1.1 PPLC的的发展历历程在可编程程控制器器出现前前，在工工业电气气控制领领域中，继继电器控控制占主主导地位位，应用用广泛。但但是电器器控制系系统存在在体积大大、可靠靠性低、查查找和排排除故障障困难等等缺点，特特别是其其接线复复杂、不不易更改改，对生生产工艺艺变化的的适应性性差。19688年美国国通用汽汽车公司司（G.M）为为了适应应汽车型型号的不不断更新新，生产产工艺不不断变化化的需要要，实现现小批量量

15、、多品品种生产产，希望望能有一一种新型型工业控控制器，它它能做到到尽可能能减少重重新设计计和更换换电器控控制系统统及接线线，以降降低成本本，缩短短周期。于于是就设设想将计计算机功功能强大大、灵活活、通用用性好等等优点与与电器控控制系统统简单易易懂、价价格便宜宜等优点点结合起起来，制制成一种种通用控控制装置置，而且且这种装装置采用用面向控控制过程程、面向向问题的的“自然然语言”进进行编程程，使不不熟悉计计算机的的人也能能很快掌掌握使用用。19699年美国国数字设设备公司司（DEEC）根根据美国国通用汽汽车公司司的这种种要求，研研制成功功了世界界上第一一台可编编程控制制器，并并在通用用汽车公公司的

16、自自动装配配线上试试用，取取得很好好的效果果。从此此这项技技术迅速速发展起起来。早期的可可编程控控制器仅仅有逻辑辑运算、定定时、计计数等顺顺序控制制功能，只只是用来来取代传传统的继继电器控控制,通通常称为为可编程程逻辑控控制器（PProggrammmabble Loggic Conntroolleer ）。随随着微电电子技术术和计算算机技术术的发展展，200世纪770年代代中期微微处理器器技术应应用到PPLC中中，使PPLC不不仅具有有逻辑控控制功能能，还增增加了算算术运算算、数据据传送和和数据处处理等功功能。20世纪纪80年年代以后后，随着着大规模模、超大大规模集集成电路路等微电电子技术术的

17、迅速速发展，116位和和32位位微处理理器应用用于PLLC中，使使PLCC得到迅迅速发展展。PLLC不仅仅控制功功能增强强，同时时可靠性性提高，功功耗、体体积减小小，成本本降低，编编程和故故障检测测更加灵灵活方便便，而且且具有通通信和联联网、数数据处理理和图象象显示等等功能，使使PLCC真正成成为具有有逻辑控控制、过过程控制制、运动动控制、数数据处理理、联网网通信等等功能的的名符其其实的多多功能控控制器。PLC的的发展过过程大致致可以分分为如下下几个阶阶段：1970019880年：PLCC的结构构定型阶阶段。在在这一阶阶段，由由于PLLC刚诞诞生，各各种类型型的顺序序控制器器不断出出现（如如逻

18、辑电电路型、11位机型型、通用用计算机机型、单单板机型型等），但但迅速被被淘汰。最最终以微微处理器器为核心心的现有有PLCC结构形形成，取取得了市市场的认认可，得得以迅速速发展.推广。PPLC的的原理、结结构、软软件、硬硬件趋向向统一与与成熟，PPLC的的应用领领域由最最初的小小范围、有有选择使使用、逐逐步向机机床、生生产线扩扩展。1980019990年：PLCC的普及及阶段。在在这一阶阶段，PPLC的的生产规规模日益益扩大，价价格不断断下降，PPLC被被迅速普普及。各各PLCC生产厂厂家产品品的价格格.品种种开始系系列化，并并且形成成了固定定I/OO点型、基基本单元元加扩展展块型、模模块化结

19、结构型这这三种延延续至今今的基本本结构模模型。PPLC的的应用范范围开始始向顺序序控制的的全部领领域扩展展。比如如三菱公公司本阶阶段的主主要产品品有F.F1.F2小小型PLLC系列列产品,K/AA系列中中、大型型PLCC产品等等。1990020000年，PPLC的的高性能能与小型型化阶段段。在这这一阶段段，随着着微电子子技术的的进步，PPLC的的功能日日益增强强，PLLC的CCPU运运算速度度大幅度度上升、位位数不断断增加，使使得适用用于各种种特殊控控制的功功能模块块不断被被开发，PPLC的的应用范范围由单单一的顺顺序控制制向现场场控制拓拓展。此此外，PPLC的的体积大大幅度缩缩小，出出现了各

20、各类微型型化PLLC。三三菱公司司本阶段段的主要要产品有有FX小小型PLLC系列列产品，AAIS/A2UUS/QQ2A系列列中，大大型PLLC系列列产品等等。20000年至今今：PLLC的高高性能与与网络化化阶段。在在本阶段段，为了了适应信信息技术术的发展展与工厂厂自动化化的需要要，PLLC的各各种功能能不断进进步。一一方面，PPLC在在继续提提高CPPU运算算速度，位位数的同同时，开开发了适适用于过过程控制制，运动动控制的的特殊功功能与模模块，使使PLCC的应用用范围开开始涉及及工业自自动化的的全部领领域。与与此同时时，PLLC的网网络与通通信功能能得到迅迅速发展展，PLLC不仅仅可以连连接

21、传统统的编程程与通入入/输出出设备，还还可以通通过各种种总线构构成网络络，为工工厂自动动化奠定定了基础础。三菱菱公司本本阶段的的主要产产品有FFX小型型PLCC系列产产品（包包括最新新的FXX3u系系列产品品），QQn,QQnPHH系列中中，大型型PLCC系列产产品等。2.1.2 PPLC的的发展趋趋势从当前产产品技术术性能来来看，PPLC发发展趋势势仍然主主要体现现在体积积的缩小小与性能能的提高高两大方方面。体积小小型化。电电子产品品体积的的小型化化是微电电子技术术发展的的必然结结果。现现代PLLC无论论从内部部元件组组成还是是硬件、软软件结构构都已经经与早期期的PLLC有了了很大的的不同，

22、PPLC体体积被大大幅度缩缩小。性能的的提高。PPLC的的性能主主要包括括CPUU性能与与I/OO性能两两大方面面。可编程序序控制器器在我国国的发展展状况如如下： (1) 我国国可编程程序控制制器的发发展与国国际上的的发展有有所不同同，国际际上可编编程序控控制器的的发展是是从研制制、开发发、生产产到应用用，而我我国则是是从成套套设备引引进、可可编程序序控制器器引进应应用、消消化移植植、合资资生产到到广泛应应用。大大致可划划分为下下述三个个阶段：可编程程序控制制器的初初级认识识阶段（770 年年代后期期到 880 年年代初期期）国际际上可编编程序控控制器的的发展，首首先引起起了国内内工程技技术界

23、的的极大兴兴趣，所所以我国国对可编编程序控控制器的的认识始始于 770 年年代后期期到 880 年年代初期期的成套套设备引引进中，当当时的上上海宝钢钢一期工工程中有有多项工工程引进进了十几几种机型型约 2200 多台可可编程序序控制器器。这些些可编程程序控制制器用于于原料码码头到高高炉、轧轧钢、钢钢管等整整个钢铁铁冶炼以以及加工工生产线线上，取取代了传传统的继继电器逻逻辑系统统，并部部分取代代了模拟拟量控制制和小型型 DDDC 系系统。继继宝钢一一期工程程后，国国内许多多厂家陆陆续引进进的设备备和生产产线大都都配备了了可编程程序控制制器，其其应用范范围包括括电站、石石油化工工、汽车车制造、港港

24、口和码码头等各各领域。正正是在成成套设备备引进过过程中，我我们打开开了眼界界，了解解认识了了可编程程序控制制器，这这也促进进了可编编程序控控制器在在我国的的发展。可编程程序控制制器的引引进应用用和消化化移植阶阶段（880 年年代初期期到900年代初初期）880年代代初期开开始，随随着我国国改革开开放的不不断深入入，在成成套设备备引进的的同时，国国外原装装的可编编程序控控制器开开始涌入入国内市市场。许许多部门门和单位位相继引引进可编编程序控控制器并并自己设设计组成成控制系系统，其其应用范范围也扩扩大到建建材、轻轻工、煤煤炭、水水处理、食食品、制制药、造造纸、橡橡胶和精精细化工工等工业业领域。 可

25、编编程序控控制器的的广泛发发展阶段段（900 年代代初期到到现在）进入90年代，我国的可编程序控制器进入了广泛发展阶段，主要表现在以下几个方面：(2) 政府府重视可编程序序控制器器的发展展得到了了政府的的高度重重视，在在当时机机械电子子工业部部的领导导下，于于 19991 年成立立了可编编程序控控制器行行业协会会。可编编程序控控制器行行业协会会在政府府和企事事业之间间起到了了桥梁作作用，沟沟通了情情况，为为做出决决策提供供了依据据。同时时可编程程序控制制器的标标准化工工作也受受到了有有关部门门的重视视，于 19993 年年成立了了可编程程序控制制器标准准化技术术委员会会，为我我国可编编程序控控

26、制器的的进一步步发展打打下了基基础。2.1.3 PPLC的的应用1 PLLC的应应用领域域PLC的的初期由由于其价价格高于于继电器器控制装装置，使使得其应应用受到到限制。但但最近十十多年来来，PLLC的应应用面越越来越广广，其主主要原因因是：一一方面由由于微处处理器芯芯片几有有关元件件的价格格大大下下降，使使得PLLC的成成本下降降；另一一方面PPLC的的功能大大大增强强，它也也能解决决复杂的的计算和和通信问问题。目目前PLLC在国国内外已已广泛应应用于钢钢铁、采采矿、水水泥、石石油、化化工、电电力、机械制制造、汽汽车、装装卸、造造纸、纺纺织、环环保和娱娱乐等行行业。PPLC的的应用范范围通常

27、常可分成成以下55种类型型：（1）顺顺序控制制 这是是PLCC应用最最广泛的的领域，也也是最适适合PLLC使用用的领域域。它用用来取代代传统的的 继电电器顺序序控制。PPLC应应用于单单机控制制、多机机群控、生生产自动动线控制制等。例例如：注注塑机械械、印刷刷机械、包包装机械械、切纸纸机械、组组合机床床、磨床床、装配配生产线线、电镀镀流水线线及电梯梯控制等等。(2)运运动控制制 PLLC制造造商目前前已提供供了拖动动步进电电机或伺伺服电机机的单轴轴或多轴轴位置控控制模块块，在多多数情况况下，PPLC把把描述目目标位置置的数据据送给模模块，其其输出移移动一轴轴或数据据到目标标位置。每每个轴移移动

28、时，位位置控制制模块保保持适当当的位置置和加速速度，确确保运动动平滑。（3）过过程控制制 PLLC还能能控制大大量的过过程参数数，例如如：温度度、流量量、压力力、液位位和速度度。PIID模块块提供了了使PLLC具有有闭环控控制的功功能，即即一个具具有PIID控制制能力的的PLCC可用于于过程控控制。当当过程控控制中某某个变量量出现偏偏差时，PPID控控制算法法会计算算出正确确的输出出，把变变量保持持在设定定植上。（4）数数据处理理 在机机械加工工中，PPLC作作为主要要的控制制和管理理系统用用于CNNC和NNC系统统中，可可以完成成大量的的数据处处理工作作。（5）通通信网络络 PLLC的通通信

29、包括括主机与与远程II/O之之间的通通信、多多台PLLC之间间的通信信、PLLC和其其他智能能控制设设备（如如计算机机、变频频器、数数控装置置）之间间的通信信。PLLC与其其他智能能控制设设备一起起，可以以组成“集集中管理理、分散散控制”的的分布式式控制系系统。2 PLLC在我我国的应应用虽然我我国在PPLC生生产方面面比较弱弱，但在在PLCC应用方方面，我我国是很很活跃的的，近年年来每年年约新投投入100万台套套PLCC产品，年年销售额额30多多亿人民民币，应应用的行行业也很很广。 在我我国，一一般按II/O点点数将PPLC分分为以下下级别（但但不绝对对，国外外分类有有些区别别）： 微型型：

30、322 I/O 小型：2256 I/OO 中型：110244 I/O 大型：440966 I/O 巨型：881922 I/O 在我我国应用用的PLLC系统统中，II/O664点以以下PLLC销售售额占整整个PLLC的447%，664点2566点的占占31%，合计计占整个个PLCC销售额额的788%。2.2 PLLC的硬硬件结构构PLC 实质是是一种专专用于工工业控制制的计算算机其硬硬件结构构基本上上与微型型计算机机从结构构上分，PPLC分分为固定定式和组组合式（模模块式）两两种。固固定式PPLC包包括CPPU板、II/O板板、显示示面板、内内存块、电电源等，这这些元素素组合成成一个不不可拆卸卸

31、的整体体。模块块式PLLC包括括CPUU模块、II/O模模块、内内存、电电源模块块、底板板或机架架，这些些模块可可以按照照一定规规则组合合配置。其结构如图2-1所示。中央处理理单元(CPUU)是PPLC 的控制制中枢，它它按照PPLC 系统程程序赋予予的功能能接收并并存储从从编程器器键入的的用户程程序和数数据、检检查电源源、存储储器I/O以及及警戒定定时器的的状态；并能诊诊断用户户程序中中的语法法错误。当当PLCC 投入入运行时时，首先先它以扫扫描的方方式接收收现场各各输入装装置的状状态和数数据，并并分别存存入I/O 映映象区，然然后从用用户程序序存储器器中逐条条读取用用户程序序，经过过命令解

32、解释后，按按指令的的规定执执行逻辑辑或算数数运算的的结果送送入I/O 映映象区或或数据寄寄存器内内，等所所有的用用户程序序执行完完毕之后后，最后后将I/O 映映象区的的各输出出状态或或输出寄寄存器内内的数据据传送到到相应的的输出装装置，如如此循环环运行直直到停止止运行。图22-1 PLLC的结结构图2.3 PLLC的工工作原理理PLC的的CPUU则采用用顺序逻逻辑扫描描用户程程序的运运行方式式，即如如果一个个输出线线圈或逻逻辑线圈圈被接通通或断开开，该线线圈的所所有触点点(包括括其常开开或常闭闭触点)不会立立即动作作，必须须等扫描描到该触触点时才才会动作作。考虑到继继电器控控制装置置各类触触点

33、的动动作时间间一般在在1000ms以以上，而而PLCC扫描用用户程序序的时间间一般均均小于1100mms，因因此，PPLC采采用了一一种不同同于一般般微型计计算机的的运行方方式-扫描描技术。这这样在对对于I/O响应应要求不不高的场场合，PPLC与与继电器器控制装装置的处处理结果果上就没没有什么么区别了了。当PLCC投入运运行后，其其工作过过程一般般分为三三个阶段段，即输输入采样样、用户户程序执执行和输输出刷新新三个阶阶段。完完成上述述三个阶阶段称作作一个扫扫描周期期。在整整个运行行期间，PPLC的的CPUU以一定定的扫描描速度重重复执行行上述三三个阶段段。1输入采采样阶段段在输入采采样阶段段，

34、PLLC以扫扫描方式式依次地地读入所所有输入入状态和和数据，并并将它们们存入II/O映映象区中中的相应应得单元元内。输输入采样样结束后后，转入入用户程程序执行行和输出出刷新阶阶段。在在这两个个阶段中中，即使使输入状状态和数数据发生生变化，II/O映映象区中中的相应应单元的的状态和和数据也也不会改改变。因因此，如如果输入入是脉冲冲信号，则则该脉冲冲信号的的宽度必必须大于于一个扫扫描周期期，才能能保证在在任何情情况下，该该输入均均能被读读入。2用户程程序执行行阶段在用户程程序执行行阶段，PPLC总总是按由由上而下下的顺序序依次地地扫描用用户程序序(梯形形图)。在在扫描每每一条梯梯形图时时，又总总是

35、先扫扫描梯形形图左边边的由各各触点构构成的控控制线路路，并按按先左后后右、先先上后下下的顺序序对由触触点构成成的控制制线路进进行逻辑辑运算，然然后根据据逻辑运运算的结结果，刷刷新该逻逻辑线圈圈在系统统RAMM存储区区中对应应位的状状态；或或者刷新新该输出出线圈在在I/OO映象区区中对应应位的状状态；或或者确定定是否要要执行该该梯形图图所规定定的特殊殊功能指指令。3输出刷刷新阶段段当扫描用用户程序序结束后后，PLLC就进进入输出出刷新阶阶段。在在此期间间，CPPU按照照I/OO映象区区内对应应的状态态和数据据刷新所所有的输输出锁存存电路，再再经输出出电路驱驱动相应应的外设设。PLC的的扫描工工作

36、过程程如图22-2、图图2-33所示 用户输出设备输入端子输入锁存器输入映象寄存器输出映象寄存器输出锁存器输出端子程序执行用户输入设备写读读图2-22 PLLC的扫扫描工作作过程图输入刷新 程序执行输出刷新一个扫描周期输入刷新图2-33 PLLC的扫扫描周期期图第3章 系统设设计3.1控控制要求求（1）正正常情况况下A、BB道（AA、B道道交叉组组成十字字路口，AA是主道道，B是是支道）轮轮流放行行，A道道直行440秒，左左道155秒，55秒用于于警告，BB道放行行时间同同A道。（2）AA、B两两道均有有直行和和左行道道，右行行不设红红灯。（3）有有紧急车车辆通过过，（用用按键开开关KOO模拟

37、）时时，A、BB道均为为红灯。（4）夜夜间233时至次次日5时时为黄灯灯。3.2 系统硬硬件设计计3.2.1十字字路口的的系统框框图为了确保保车辆在在十字路路口顺利利通过，往往往采用用自动控控制的信信号灯来来指挥。其其中红灯灯（）辆辆，表示示禁止通通行；黄黄灯（YY）亮表表示警告告；绿灯灯（G）亮亮表示允允许通行行。交通通控制器器的系统统框图如如图3-1所示示。系统控制电路南北方向 G Y R分频时标东西方向 G Y R手动控制图3-11交通等等控制器器系统框框图3.2.2工作作原理图图工作方式式满足图图3-22所示顺顺序工作作流程。图图中设南南北方向向的红、黄黄、绿灯灯分别为为NSRR、NS

38、SY、NNSG，东东西方向向的红、黄黄、绿灯灯分别为为EWRR、EWWY、EEWG。两个方向向的工作作时序：东西方方向亮红红灯时间间应等于于南北方方向亮黄黄、绿灯灯时间之之和，南南北方向向亮红灯灯时间应应等东西西方向亮亮黄、绿绿灯时间间之和。假假设每个个时间单单位为55S，则则南北 、东西西方向绿绿、黄、红红 左左行道灯灯亮时间间分别为为40S、55S、440S，115S一一次循环环为600秒。其其中红灯灯亮的时时间为绿绿灯、黄黄灯亮的的时间之之和，黄黄灯是间间歇闪烁烁。南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮占 40s南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮占 20s南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮占 40s南北

39、方向红灯亮，东西方向黄灯亮占 20s图3-22交通信信号灯工工作流程程3.3、编编程设计计3.3.1流程程图软件包括括主程序序、延时时、显示示子程序序、中断断服务程程序，各各程序流流程图如如图3-4所示示。图3-44信号流流程图3.3.2信号号灯控制制编程元元件表输 入入输 出出机 内 器 件件交通灯工工作开关关I0.00报警灯：Q0.0T33：南北红红灯工作作40SS南北红灯灯：Q00.1T97：东西红红灯工作作40SS东西绿灯灯：Q00.2T99：东西绿绿灯工作作15SS东西黄灯灯：Q00.3T1000：东西西绿灯闪闪烁155S东西红灯灯：Q00.4T98：东西黄黄灯工作作5S南北绿灯灯：

40、Q00.5T34：南北绿绿灯工作作15SS南北黄灯灯：Q00.6T35：南北绿绿灯闪烁烁15SST36：南北黄黄灯工作作5S3.3.3梯形形图注：图中中脉冲宽宽度均为为0.005秒结论语当我知道道我的课课题是：交通信信号灯控控制系统统的设计计,我想想这个课课题是很很容易的的，这样样我更应应该做的的更好。当当真正做做起来的的时候，还还是觉得得有点困困难的，有有些东西西以前学学了，但但现在用用起来可可能又有有点疑问问。就如如画电气气原理图图吧，整整体的构构造脑海海里都有有一个整整体的概概念。而而你要画画出来的的话，你你可能会会遇到细细节上的的问题，比比如说按按钮开关关的方向向是怎样样，以及及怎么划

41、划分区域域等。遇遇到这些些问题的的时候都都能让你你主动去去翻书，复复习这些些陌生的的知识。我我认为这这是一种种最好的的学习方方法通过实实践去检检验自己己的知识识。这个个只有你你自己投投入进去去你才能能发现自自己知识识点的欠欠缺。做做为一名名电气专专业的学学生对电电器原理理图的了了解更应应该有深深刻的认认识，知知道它的的重要性性。要能能看的懂懂，给你你一张电电气原理理图，你你要能够够写出梯梯形图。查找资料料也是一一件繁琐琐的事情情，虽说说网上有有资料但但要找到到一些真真正有用用的资料料也不是是一件容容易的事事，需要要耐心查查找。在程序设设计过程程中，我我对以前前的编程程方法做做了归纳纳，之前前我

42、习惯惯用功能能流程写写程序，遇遇到难点点的时候候习惯翻翻书，对对照例子子提取点点精华。现现在能灵灵活运用用经验设设计法、电电气原理理图设计计法、顺顺序控制制设计法法。特别别多顺序序控制设设计有了了一定的的了解。这这里面最最经典我我认为是是单序列列的编程程方法、选选择序列列的编程程方法和和并行序序列的编编程方法法这个三三个是很很值得研研究的，也也是一种种格式。只只要你能能熟悉掌掌握，灵灵活应用用的话，那那么编程程对你来来说将变变的非常常容易。一一个流程程图无论论多么复复杂，都都可以拆拆分上面面的形式式，然后后就可以以利用上上面的方方法编程程了。当当然对于于简单的的流程也也可以用用顺序设设计。这这

43、种方法法也是一一种固定定的格式式，只要要按照它它的格式式就可以以写出正正确的程程序，它它的优点点可以说说易懂，条条理清晰晰。但结结构多。对对于活动动步多的的设计我我想用这这个设计计比较烦烦琐。更加体会会到PLLC的可可靠性高高，抗干干扰能力力强，.通用用性强，控控制程序序可变，使使用方便便等优点点。更加加熟悉了了西门子子编程软软件使用用方法与与各种基基本指令令。这次的课课程设计计使我把把可编程程控制器器的理论论知识用用在实践践中，实实现了理理论和实实践相结结合，从从中更懂懂得理论论是实践践的基础础，实践践又能检检验理论论的正确确性，让让我受益益非浅， 对我以以后工作作中遇到到问题或或者继续续学

44、习将将会产生生巨大的的帮助和和影响。致谢本论文从从11月份份开题以以来，到到目前为为止已经经有快22个月的的时间了了，这次次毕业设设计中，虽虽然都没没太多的的经验，但但是在杨杨老师的的指导下下，同组组的同学学鼓励、帮帮助下，相相互奋勉勉，最终终圆满的的完成了了设计任任务。在在整个过过程当中中，有许许多人给给了我启启发和帮帮助，在在毕业论论文完成成之际，我我要在此此表达对对他们最最诚挚的的感谢。首首先，最最需要感感谢的人人是我的的指导老老师杨波波老师。老老师平日日里工作作繁多，但但在我做做毕业设设计的每每个阶段段，从选选题到查查阅资料料，方案案可行的的确定和和论文纲纲领细节节的修改改，中期期检查

45、，后后期详细细设计等等整个过过程中都都给予了了我悉心心的指导导。每一一次的批批评和教教育，使使我受益益非浅，值值此论文文完成之之际,谨谨向老师再再一次向向他致以以衷心的的谢意，感感谢他为为学生营营造的浓浓郁学术术氛围,以及学学习上的的耐心细细致帮助助!最后后我还要要感谢我我的同学学与朋友友，他们们也给我我很大的的帮助，给给我提供供了不少少的建议议，让我我少走了了许多的的弯路。参考文献献1王王曙光.S7-2000PLCC应用基基础与实实例.人人民邮电电出版社社, 20007。2严严盈富.西门子子S7-2000PLCC入门.人民邮邮电出版版社, 20007。3龙龙志文.SIMMATIIC子SS7-

46、2200PPLC原原理及应应用.机机械工业业出版社社, 20007。4刘刘永华.电气控控制与PPLC，北北京航空空航天大大学出版版社, 20007。5罗罗宇航.流行PPLC实实用程序序及设计计（西门门子S77-2000PLLC系列列）.西西安电子子科技大大学出版版社, 20007。6伊伊宏业. PLLC可编编程控制制器教程程. 航空空工业出出版社, 19997。7刘刘洪涛，黄黄海编. PLLC应用用开发从从基础到到实践.电子工工业出版版社, 20007。厦门世科科自动化化工程有有限公司司产品与与服务介介绍厦门世科科自动化化工程有有限公司司(简称称：世科科公司)是一家家专业从从事自动动化控制制工程的的高科技技公司。具具备较强强的技术术力量，具具有独立立良好的的经营机机制。世世科公司司的高中中级技术术人员已已有多年年自控工工程建设设的经验验，能为为客户提供供工程管管理、质质量管理理规范的的操作，善善于技术术协调和和工程进