可编程控制器大作业.docx

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1、大隹及2大号网络教育学院可编程控制器大作业题 目： 十字路口交通灯设计学习中心：江苏扬州江都学院奥鹏学习中心17VIP层 次： 高中起点专科专 业：电力系统自动化技术年 级：2013年03春/秋季学 号： 学生姓名：蔡健效LD 10.1MOVW LW1, VW16*1+100, VW16 将小时的数值乘以100Network 9LD10.1INCB LBO 将T指向分钟存储单元Network 10LD 10.1BTI LBO, LW3 /将分钟由字节型转换为整型Network 11LD 10.1MOVW LW3, VW18*1+10, VW18将分钟的数值乘以10Network 12LD10.

2、1MOVW VW 16, VW20+1VW 18, VW20 将小时数乘100与分钟数乘10相加Network 13LD10.1INCB LB0 将T指向秒钟存储单元Network 14LD 10.1BTI LBO, LW5 将秒钟由字节型转换为整型Network 15LD 10.1MOVW VW14,LW7+1 LW5, LW7 /将小时数乘100与分钟数乘10相加所得的结果与秒钟数相加得TimNetwork 16LDW= LW7, 630 序CALL SBR1/Tim小于630时，则调用SBRl(SUBE)子程Network 17LDW LW7,700CALL SBR2 /Tim大于630

3、小于700时，则调用SBR2(SUBN)子程序Network 18LDW= LW7, 830CALL SBR3/Tim大于700小于830时，则调用SBR3(SUBF)子程序Network 19LDW LW7, 1630CALL SBR2 /Tim大于830小于1630时,则调用SBR2(SUBN)子程序Network 20LDW= LW7, 1900CALL SBR3 /Tim大于1630小于1900时，则调用SBR3(SUBF)子程序Network 21LDW LW7,2100CALL SBR2 /Tim大于1900小于2100时，则调用SBR2(SUBN)子程序Network 22LDW

4、= LW7,2359CALL SBR1 /Tim大于2100小于2100时,则调用SBRl(SUBE)子程序END_ORGANIZATION_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK INIT:SBR0口丁1比二子例行程序注解BEGINNetwork 1时钟初始化子程序LD 10.1INCB VB0Network 2LD 10.1LD10.1INCB VBONetwork 4LD10.1MOVB 0, VBO 设定时钟小时数Network 5LD10.1INCB VBONetwork 6LD10.1MOVB 0, VBO 设定时钟分钟数Network 7LD10.1INCB VBONetwo

5、rk 8LD10.1MOVB 0, VBO 设定时钟秒钟数Network 9 /网络标题/网络注解LD 10.1TODW VB0END_SUBROUTINE_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK SUBE:SBR1 晚间时段交通灯控制子程序TITLE二子例行程序注解BEGINNetwork 1 /网络标题/网络注解LD10.1SS0.1, 1LSCR SO.l /顺序控制Network 3LDN T38TON T37,4TON T38, 10Network 4LDNT37=Q0.1二Q0.4黄灯按亮0.4秒灭0.6的规律闪烁，其余的交通灯全灭Network 5LDT38RT37,1RT3

6、8,1Network 6SCREEND_SUBROUTINE_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK SUBN:SBR2 正常时段交通灯控制子程序口11=子例行程序注解BEGINNetwork 1 /网络标题/网络注解LD10.1SS0.1, 1Network 2LSCR SO.lNetwork 3LDN T42TONT37, 100/T37定时 10 秒TONT38, 400/T38定时 40 秒TONT39, 450/T39定时 45 秒TONT40, 550/T40定时550秒TONT41,850/T41定时85秒TONT42, 900/T42定时90秒Network 4LDNT37

7、Q0.2Q0.5Q0.7Network 5LDT37ANT38Q0.2Q0.3Network 6LDT38ANT39S0.2, 1Network 7LSCR S0.2Network 8LDNT44TONT43,4TONT44, 10Network 9LDN T43Q0.2Q0.4二Q0.2Network 11LDNT39SS0.2, 1Network 12LDT39ANT40=Q0.2=Q0.5=Q0.6Network 13LDT40ANT41=Q0.3二Q0.5Network 14LDT41ANT42二Q0.1二Q0.5Network 15LDT42RT37,1RT38,1RT39,1RT4

8、0,1RT41,1RT42,1SCREEND_SUBROUTINE_BLOCKSUBROUTINE.BLOCK SUBF:SBR3 /高峰时段交通灯控制子程序TITLE二子例行程序注解BEGINNetwork 1 /网络标题/网络注解LD10.1SS0.1, 1Network 2LSCR S0.1Network 3LDN T42TON T37, 100TON T38,450TON T39,500TON T40,600TON T41,850TON T42,900/T37定时10秒/T38定时45秒/T39定时50秒/T40定时60秒/T41定时85秒/T42定时90秒Network 4LDNT3

9、7二Q0.2二Q0.5二Q0.7Network 5LDT37ANT38二Q0.2LDT38ANT39SS0.2, 1Network 7LSCRS0.2Network 8LDNT44TON T43,4TON T44, 10Network 9LDN T43=Q0.2=Q0.4Network 10LD T43AN T44=Q0.2Network 11LDN T39S S0.2, 1Network 12LD T39AN T40二 Q0.2=Q0.5=Q0.6Network 13二Q0.5Network 14LDT41ANT42二Q0.1二Q0.5Network 15LDT42RT37, 1RT38,

10、1RT39, 1RT40, 1RT41, 1RT42, 1RT43, 1RT44, 1Network 16SCRENetwork 17/网络标题/网络注解END_SUBROUTINE_BLOCKINTERRUPT_BLOCK INT_0:INT0TITLE=中断例行程序注解BEGINNetwork 1 /网络标题/网络注解END INTERRUPT BLOCK1设计背景1.1 背景概述随着汽车进入家庭步伐的加快和城市汽车数量的增多，城市道路交通问题显得越来越重要。 马路上经常会看到这种现象:一旦整个路口的交通信号灯出现故障，若没有交警的及时疏导, 该路口就会塞得一塌糊涂，甚至造成严重的交通事故

11、。原交通信号控制大都采用继电器或单 片机实现，存在着功能少、可靠性差、维护量大等缺点,越来越不能适应城市道路交通高速 发展的要求。另外，根据人车流量的多少，可能随时增加路口的交通信号，比如增加转弯或 人行道交通信号，原有系统的制约性就更加明显了。为了弥补原交通信号灯系统存在的以上 缺点，我们引入了基于PLC控制的交通信号灯控制系统。本文对十字路口交通信号灯控制系统，运用可编程逻辑器件PLC做了软件与硬件的设计， 能基本达到控制要求。系统仅实现了小型PLC系统的一个雏形，在完善各项功能方面都还 需要进一步的分析、研究和调试工作。如果进一步结合工业控制的要求，形成一个较为成型 的产品，则需要作更多

12、、更深入的研究。1.2 可编程逻辑控制器简介可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC)根据国际电工委员会(IEC)在 1987年的可编程控制器国际标准第三稿中，对其作了如下定义：“可编程控制器是一种数字 运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程序的存储器，用来在其 内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术运算等操作的指令，并通过数字式、 模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备, 都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计J可编程控制器作 为目前工业自动化的重要

13、基础设备，被称为“工业自动化三大支柱性产业之一。在各工业 生产领域发挥着愈来愈大的作用。2十字路口交通信号灯PLC控制系统简介控制对象本系统的控制对象有八个，分别是:东西方向红灯 南北方向红灯 东西方向黄灯 南北方向黄灯 东西方向绿灯 南北方向绿灯(REW)两个 (RSN)两个； (YEW)两个 (YSN)两个； (GEW)两个 (GSN)两个；东西方向左转弯绿灯(LEW)两个;南北方向左转弯绿灯(LSN)两个。控制要求 1、系统工作受开关控制，起动开关ON则系统工作；起动开关OFF则系统停止工作；2、交通信号灯按高峰时段、正常时段及晚上时段进行控制，这三个时段的的时序分配如图1所示；3、在高

14、峰时段，交通信号灯按图2所示时序控制；4、在正常时段，交通信号灯按图3所示时序控制；5、晚上时段按提示警告方式运行，规律为：东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全 部熄灭，黄灯闪亮按亮0.4秒，暗0.6秒的规律反复循环。2.2 系统简介本系统是一个十字路口交通灯的PLC控制系统，利用西门子公司的S7-200可编程逻辑控制 器对十字路口的交通灯进行控制。本系统具有一定的智能性，即它可以对交通灯按高峰期、 正常期及晚间几个时段进行分段控制。高峰期的控制方案为：(1)南北方向左转弯灯和南北南北方向红灯同时亮10秒，同时东西方向红灯亮；(2)南北方向绿灯亮35秒，东西方向红灯继续亮；(3)南北方向黄

15、灯闪烁5秒；东西方向红灯继续亮；(4)东西方向左转弯绿灯和南北方向红灯同时亮10秒，东西方向红灯继续亮；(5)东西方向绿灯亮25秒，南北方向红灯继续亮；(6)东西方向黄灯闪烁5秒，南北方向红灯继续亮，然后跳至第(1)步依次循环。正常期的控制方案为:(1)南北方向左转弯灯和南北南北方向红灯同时亮10秒，同时东西方向红灯亮；(2)南北方向绿灯亮30秒，东西方向红灯继续亮；(3)南北方向黄灯闪烁5秒；东西方向红灯继续亮；(4)东西方向左转弯绿灯和南北方向红灯同时亮10秒，东西方向红灯继续亮；(5)东西方向绿灯亮30秒，南北方向红灯继续亮；(6)东西方向黄灯闪烁5秒，南北方向红灯继续亮，然后跳至第(1

16、)步依次循环。晚间的控制方案为：东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮0.4秒，暗0.6秒的 规律反复循环。2.3 硬件选型城市道路交通信号控制是典型的开关量顺序控制，采用PLC能充分利用它的优点。在这里 我们采用德国西门子公司的S7-200可编程控制器，它是积木式结构，安装比较方便，中央 处理单元和信号模板有多种类型，另外还具有如位控单元、PD调节等特殊功能模块。根据 本系统输入点数及控制要求，中央处理单元可选用CPU224,该CPU板上本身具有10个数 字量输入点，6个非隔离数字量输出点，最多能够带8个数字量信号模板。电源模块将交流电源转换成供CPU,存储器等所有扩展

17、模块使用的直流电源，是整个PLC 系统的能源供给中心，它的好坏直接影响到PLC的稳定性和可靠。S7-200属于小型PLC, 电源模块与CPU模块封装在一起，通过连接总线为本机和扩展模块提供+5V (DC)电源。同时，还可通过端子向外输出一个+24V (DC)电源，供本机输入点和扩展模块继电器线圈 使用。需注意的是，从资料中我们了解到，外部电源不可与S7-200的传感器电源并联使用。 否则，交会导致两个电源的竞争而影响它们各自的输出，缩短其使用寿命，使得一个或两个 电源同时失效，使PLC系统产生不正确的操作。正确的使用方法是S7.200的传感器电源和 外部电源应该在不同的点上提供电源，而两者之间

18、只能有一个会共连接点。由于根据控制要求所确定的输入输出点分别人二个和九个，由于我们是以一个路口信号单独 控制为例，考虑到够用为准。所以我们选择了 CPU224这一具有较强控制功能的控制器。 另外，在硬件选型时，不要忘记完成现场测试及软件编程时所需的一些设备。综上，得到系统硬件配置如表1所示：表1硬件配置表名称数量DC24V电源1CPU224 1PC/PPI编程电缆1STEP7编程软件1PC机 13系统I/O分配分析PLC的输入和输出信号，在满足控制要求的前提下，要尽量减少占用PLC的I/O点。由系 统控制要求可见，由控制开关输入的启、停信号是输入信号。由PLC的输出信号控制各指 示灯的亮、灭。

19、在交通灯布置图中，南北方向的三色灯共六盏，同颜色的灯在同一时间亮、 灭；所以，可将同色灯两两并联，用一个输出信号控制。同理，东西方向的三色灯也依次设 计。再加上东西方向左转的三色灯共九盏，所以其占9个输出点。由此可得系统I/O分配如 表2所示：表2系统I/O分配表输入/输出设备/器件名称I/O地址符号名 数据类型输入 校正当前时钟 10.0 SBO BOOL程序启停按钮 10.1 SB1 BOOL输出东西方向绿灯Q0.0Q1 DINT东西方向黄灯 东西方向红灯 南北方向绿灯 南北方向黄灯 南北方向红灯Q0.1Q2Q0.2Q3Q0.3Q4Q0.4Q5Q0.5Q6DINTDINTINTINTINT

20、东西方向左转弯灯Q0.6Q7 INT南北方向左转弯灯Q0.7Q8 INT4 PLC端子接线图根据I/O表及PLC的配置图很容易就可以得到PLC端子接线图4如下所示:5软件设计本控制系统的控制原理是：用一路数字量的不同输入状态来判定是否对时钟进行初始化，用 一路数字量的不同输入状态分别用作程序的启动和停止控制，每一方向有红、黄、绿及转弯 四种信号灯，分别对应四位数字量输出，两个方向共有8位数定量输出；在某一方向用两个 延时脉冲定时器分别控制该方向黄灯闪烁的亮、灭时间，根据道路人车流量多少，分别设置 各信号灯亮灭时间的长短，通过6个定时器依次交替工作，就可实现各方向交通信号灯的顺 序工作。本文所设

21、计的软件由一个主程序和四个子程序（时钟初始化子程序，晚间时段交通 灯控制子程序，正常时段交通灯控制子程序和高峰时段交通灯控制子程序）组成。主程序主 要任务包括：读取两个开关状态，根据开关的不同状态做出相应的处理，当开关SBO闭合 时则对时钟进行初始化，反之则不对时钟进行初始化；当开关SB1闭合时，则读取时钟值, 并做处理，根据处理后的时钟值的大小判定当前时间是属于哪个时间段，并调用相应的交通 灯控制子程序，反之，则停止程序的运行主程序流程图如图5所示。晚间时段的控制规律为: 两个方向的四个黄灯均按亮0.4秒灭0.6秒的规律闪烁，其余的交通灯全灭程序中将用到两 个定时器T37和T38,各定时器的

22、功能如表3所示。正常时段的控制方案结构图如图6所示, 程序中将用到8个定时T37-T44,各定时器的功能如表4所示。高峰时段的控制方案结构图 如图7所示，程序中将用到8个定时T37-T44,各定时器的功能如表5所示。该程序实现了信号由东西左转、东西直行、南北直行依次循环变化。其优势思路简单，容易 理解，对时钟的校正以及各时段的起始时间和终止时间的修改方便。如路口要求在晚上10： 00以后实行各方向黄色信号灯闪烁功能，只需要将实时采集PLC的时钟信号作为一个子程 序的跳转条件，再增加一段闪光程序即可。如果需要将几个路口集中到一台PLC控制，根 据实际需要的I/O点数，硬件上再增加相应的数字量输出

23、模板即可。需要指出的是，用PLC 实现城市道路关通信号控制，最好几个路口共用一套PLC,这样可以大大降低工程成本。表3晚间时段各定时器一个循环中的功能明细表定时器to tl T2T37定时0.4秒开始定时，黄灯亮 定时到，输出ON且保持；黄灯灭 开始下一次循环的定时T38定时1秒开始定时继续定时定时到，输出ON,随即复位开始下一次循环的定时，黄灯亮。表4正常时段各定时器一个循环中的功能明细表 定时器 t0 tl t2 t3 t4 t5 t6T37定时10秒 开始定时,南北转弯灯、南北红灯、东西红灯亮。定时到，输出ON且保持;南北转弯灯灭，南北绿灯亮，东西红灯继续亮。ON ON ON ON开始下

24、一个循环定时T38定时40秒开始定时继续定时定时到，输出ON且保持；南北绿灯灭，南北黄灯闪烁，东西红灯继续亮。ON ON ON开始下一个循环定时T39定时45秒开始定时继续定时继续定时定时到，输出ON且保持；南北黄灯灭，东西转弯灯、南北红灯亮，东西红灯继续亮。ON ON开始下一个循环定时T40定时55秒开始定时继续定时继续定时继续定时定时到，输出ON且保持；东西转弯、东西红灯灭，东西绿灯亮，南北红灯继续亮。ON开始下一个循环定时T41定时85秒开始定时继续定时继续定时 继续定时继续定时 定时到,输出ON且保持；东西绿灯灭，东西黄灯闪烁，南北红灯继续亮。开始下一个循环定时T42定时90秒开始定时

25、继续定时继续定时继续定时继续定时继续定南北红灯灭，南北转弯时 定时到，输出ON,随即复位开始下一次循环定时；东西黄灯、 灯、南北红灯、东西红灯亮。表5高峰时段各定时器一个循环中的功能明细表定时器 tO tl t2 t3 t4 t5 t6T37定时10秒 开始定时,南北转弯灯、南北红灯、东西红灯亮。定时到，输出ON且保持;南北转弯灯灭，南北绿灯亮，东西红灯继续亮。ON ON ON ON开始下一个循环定时T38定时45秒开始定时继续定时定时到，输出ON且保持；南北绿灯灭，南北黄灯闪烁，东西红灯继续亮。ON ON ON开始下一个循环定时T39定时50秒开始定时继续定时继续定时定时到，输出ON且保持；

26、南北黄灯灭，东西转弯灯、南北红灯亮，东西红灯继续亮。ON ON开始下一个循环定时T40定时60秒开始定时继续定时继续定时继续定时定时到，输出ON且保T41定时85秒开始定时继续定时继续定时继续定时继续定时 定时到,输出ON且保持；东西绿灯灭，东西黄灯闪烁，南北红灯继续亮。开始下一个循环定时T42定时90秒 开始定时继续定时继续定时继续定时继续定时继续定时 定时到，输出ON,随即复位开始下一次循环定时；东西黄灯、南北红灯灭，南北转弯灯、南北红灯、东西红灯亮。持；东西转弯、东西红灯灭，东西绿灯亮，南北红灯继续亮。附录源程序-STL语句ORGANIZATION.BLOCK 主:OB1口11=程序注解

27、VART:BYTE; /时钟值缓冲区H:INT; 小时数存储单元M:INT; 分钟数存储单元SECINT; 秒钟数存储单元Tim:WORD;/小时数乘100加分钟数乘10加秒钟数所得结果存储单元END_VARBEGINNetwork 1 /网络标题/网络注解LD 10.0CALL SBR0 开关SB0闭合，调用SBRO(INIT)对时钟进行初始化Network 2LDN 10.1 起动/停止开关SB1断开，则停止程序STOPNetwork 3LD 10.1TODR LB0 起动/停止开关SB 1闭合，则起动程序，读取时钟Network 4LD 10.1INCB LB0Network 5LD 10.1INCB LB0Network 6LD 10.1INCB LB0 /T加3指向小时存储单元Network 7LD 10.1BTI LB0,LWl 将小时由字节型转换为整型