十字路口-红绿灯PLC课程设计

十字路口红绿灯PLC控制I目录一.课程任务要求.....................................................21.1十字路口红绿灯PLC控制系统的构成.............................21.2控制功能分析.................................................2二.总体方案设计.....................................................3三.硬件电路图.......................................................4四．PLC的I/O控制点分配............................................5五．软件编制........................................................65.1PLC控制程序流程图............................................65.2PLC软件编制.................................................65.3组态主界面设计...............................................7六.软件调试.........................................................86.1PLC及组态王的调试............................................86.2组态实时监控.................................................86.3测试结果分析................................................10七.参考文献.………………………………………………………………………10附录PLC控制程序(梯形图).........................................11II十字路口红绿灯PLC控制第2页十字路口红绿灯PLC控制一.课程任务要求1.1十字路口红绿灯PLC控制系统的构成十字路口交通信号灯通常设置红、绿和黄三种颜色，但是有的路口仅设置红、绿两种，如果采用PLC控制则可少用两个控制点。现有一个十字路口，东西和南北方向每个路口都设有红色和绿色指挥信号灯，其示意图如下：图1-1十字路口交通信号灯示意图1.2控制功能分析1.2.1工作过程（1）接通启动开关后，信号灯系统开始工作，且以南北方向红灯先亮、东西方向绿灯才亮作为初始状态。当断开启动开关时，全部信号灯熄灭。（2）南北绿灯东西绿灯不能同时亮，否则系统自动熄灭信号灯并报警。十字路口红绿灯PLC控制第3页（3）南北红灯持续25s，与此同时东西绿灯亮维持20s，然后闪烁3s后熄灭。接着东西黄灯亮2s，然后南北绿灯亮。（4）东西红灯持续亮30s，同时南北绿灯亮25s，然后闪亮3s后熄灭。接着南北黄灯又亮2s，然后东西绿灯亮。南北和东西的信号灯，就这样按控制要求周而复始的进行工作。1.2.2控制要求要求采用PLC作为控制中心，采用触摸屏或上位机（组态软件编程）监控。（1）控制系统应有电路联锁和保护功能。（2）操作界面要求有动作效果，可以显示操作的进度。（3）检测、控制信号要准确，安全、可靠。1.2.3硬件设计根据控制要求，主控设备选用PLC，信号灯采用红、黄、绿灯泡（各4个），启动采用单刀开关实现。要求：1、画出其电气控制图。2、画出其梯形图。1.2.4软件设计（1）PLC程序编写根据控制要求和梯形图，编写PLC控制程序。（2）组态动作设计根据要求画出组态动作画面，并与PLC建立通信。二.总体方案设计上位机控制S7-200交通灯开头量十字路口红绿灯PLC控制第4页图2-1(1)上位机监控使用组态王软件实现，控制器用数字输入输出点数为24的S7-200型PLC.(2)上位机与下位机通信使用MODBUS协议。三．硬件电路图十字路口红绿灯PLC控制第5页图3-1四．PLC的I/O控制点分配表1PLC的I/O控制点分配输入按钮输出按钮I0.0开始Q0.0南北红灯I0.1结束Q0.1南北绿灯Q0.2东西红灯Q0.3东西绿灯Q0.4南北黄灯Q0.5东西黄灯表2定时器的选择定时器控制范围T37南北红灯亮25ST39东西绿灯亮20ST35东西绿灯闪烁3ST38东西红灯亮30ST40南北绿灯亮25ST36南北绿灯闪烁3ST34东西黄灯亮2ST33南北黄灯亮2ST41闪亮脉冲T42闪亮脉冲十字路口红绿灯PLC控制第6页五．软件编制5.1PLC控制程序流程图如下：5.2PLC软件编制系统是以时间为顺序进行工作的，T33—T42为系统工作顺序定时器，其中YN系统初始化电源控制东西红灯25s东西绿灯20s东西绿灯3s闪烁报警判别报警Y开始南北绿灯3s闪烁s闪烁南北红灯25s南北绿灯20s报警判别N图5-1程序流程图图十字路口红绿灯PLC控制第7页T41、T42构成0.5秒亮0.5秒灭的闪亮脉冲。Q0.0、Q0.1、Q0.4分别为南北方向上的红、绿和黄灯的输出控制线圈；Q0.2、Q0.3、Q0.5分别为东西方向的红、绿和黄灯的输出控制线圈；所有定时器期和输出线圈都是受内部继电器控制的，M1.0得电时系统才可工作，M1.0断电十所有线圈断电。当按下启动按钮SB1时I0.0接通，M1.0得电吸合并自锁，系统开始工作。T37的常闭触头使Q0.0线圈得电，南北红灯亮，与此同时，Q0.0的常开触头闭合与T38的常闭触头串联使使Q0.3线圈得电，东西绿灯亮。20秒后，T38的常闭触头延时断开、常开触头延时闭合，在闪光定时器T40的控制下，Q0.3间歇通电，东西绿灯闪亮。东西绿灯闪亮3秒后T39常闭触头延时断开，Q0.3线圈失电，东西绿灯熄灭。同时T37延时25秒时间到，其常闭触头断开，Q0.0线圈失电，南北红灯熄灭；T37常开触头闭合使Q0.2线圈得电，东西红灯亮。Q0.2的常开触头闭合，Q0.1线圈得电，南北绿灯亮。南北绿灯工作25秒后系统的工作情况和上述情况类似，依次重复进行。当按下停止按钮SB2时，I0.1断开，继电器线圈M0.0失电解除自锁，所有线圈断电，系统停止工作。5.3组态主界面设计图5-2组态界面设计十字路口红绿灯PLC控制第8页该系统界面由“启动”和“停止”按钮控制整个信号灯的总电源，当按钮按下时，整个信号灯系统将开始处于工作状态。整个路口东南西北四方向设红灯、黄灯和绿灯各一盏。其中东西两方向的红绿灯状态应该相同，南北两方向的红绿灯状态也应该相同。但相邻两个方向的红绿灯状态不能相同。若状态未满足上述内容，报警灯将立即开始闪烁。六丶软件调试6.1PLC及组态王的调试首先，编译PLC程序，如有错误可根据提示修改，并为程序分配可存储区，然后读取PLC并建立PPI通信连接，可通过双击刷新CPU读取，然后点击下载，将编制好的软件下载到PLC中，根据控制功能，运行调试，直到满足控制要求。组态画面和程序软件调试完成后进入硬件连接调试。关闭所有电源，连接好PLC和电脑COM1口的电缆线，进入无组态画面调试程序，选择PLC类型，本系统设计中采用CPU224CNREL02.01，读取PLC，若出现通信超时则检查是否有是电缆线为插好或是PLC处于关闭状态，检查调试，运行程序无错后下载程序到PLC，对程序进行监控，进入运行（Run）状态，观察程序运行是否满足时序要求，再进行调试。6.2组态实时监控调试组态画面对系统运行进行实时监控，PLC程序，加入MODBUS通信设置部分程序然后运行程序，此时容易出现莫名的错误，该错误通常是数量巨大，而只需要在程序块里进行“建议地址的设置”即可解决该问题。程序调试完成，开启MODBUS进行访问名和地址的选择设置，检查Intouch标记名配置及访问名配置，配置无误，开始系统运行并且通过组态画面进行实时监控。该过程常出现监控画面和系统实际运行不一致，此时需要检查访问，标记名及MODBUS配置，并进行相应修改。该过程也是系统设计中最容易出现问题的一个环节，应该引起足够多的重视。调试过程中组态监控画面如图6-1、图6-2、图6-2所示。十字路口红绿灯PLC控制第9页图6-1图6-2十字路口红绿灯PLC控制第10页图6-36.3测试结果分析当按下启动按钮时，程序开始运行。首先是南北红灯先亮25秒，东西绿灯亮20秒。20秒之后，东西绿灯闪烁3秒后，东西黄灯亮2秒。紧接着东西红灯亮，南北绿灯亮。东西红灯持续亮30s，同时南北绿灯亮25s，然后闪亮3s后熄灭，然后南北黄灯亮2秒。接着南北红灯又亮，东西绿灯也亮。南北和东西的信号灯，就这样按控制要求周而复始的进行工作。但是南北绿灯不能同时亮，否则系统就会报警。之后,按下停止按钮，实验结束。测试结果符合项目要求。七丶参考文献（1）.机床电气控制技术，连塞英主编，机械工业出版社，2003（2）.PLC电气控制技术，漆汉宏主编，机械工业出版社，2012十字路口红绿灯PLC控制第11页附录PLC控制程序梯形图：十字路口红绿灯PLC控制第12页十字路口红绿灯PLC控制第13页