毕业设计：基于PLC的交通灯控制

职业技术学院毕业设计题目基于PLC的交通灯控制系别专业班级姓名学号指导教师日期2009年12月I设计任务书设计题目；基于PLC的交通灯控制设计要求：按下启动开关后，东西方向绿灯亮4S后再闪烁2S熄灭，黄灯接着点亮2S后熄灭，红灯再亮8S……循环，相对应的同时间内，南北方向红灯亮8S，接着绿灯亮4S后闪烁2S后熄灭，黄灯亮2S熄灭，红灯再亮……循环。当按下停止按钮，所有的灯熄灭。设计进度要求：第一周：确定题目,查阅相关资料第二周：根据设计要求分析基于PLC交通灯的程序设计第三周：根据基于PLC交通灯的设计的工作原理画出流程图并编译成PLC梯形图第四周：收集基于PLC交通灯设计的资料，对硬件进行设计第五周：对软件进行设计第六周：进行上机调试,找出问题,进行修改,并改进设计第七、八周：撰写论文,毕业答辩指导教师（签名）：II摘要交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。因此，本人选择制作十字路口交通灯。传统的交通灯使用的是继电器控制，其缺点十分明显，线路复杂，维护繁琐，而且稳定性差易受外界影响，而选用可编程控制器（PLC）就可以提高效率和稳定性，且操作简单，易维护。本设计中，由于我的这次设计使用的输入为两个，输出为六个，输入和输出相对较少，经过比较，我设计的交通灯可选用CPU222的PLC主机，其输入和输出可满足本设计的使用要求，而且从经济角度考虑也是适合的。本次设计的利用定时器分时段定时，设定了六个定时网络，定时为4s、2s、2s、4s、2s、2s，每个定时器所在的网络中，都含有下个网络中间继电器，当下个网络导通后，其串在之前网络中的常闭开关断开，上一个网络断开，程序如此循环。六个定时网络的中间继电器的通短状况，控制着了灯的亮灭。。我相信本设计一定能够满足当前的交通需求。关键词：交通灯，PLC，定时器III目录摘要..................................................................................................................................II1PLC概述..........................................................................................................................11.1PLC的定义.............................................................................................................11.2PLC的基本组成.....................................................................................................11.3PLC工作原理.........................................................................................................61.4PLC的编程语言.....................................................................................................61.5PLC的分类及性能指标.........................................................................................71.6PLC的特点.............................................................................................................91.7PLC定时器指令的介绍.........................................................................................92S7-200编程软件STEP7-Micro/WIN3.2.................................................................122.1如何控制程序作业..............................................................................................122.2STEP7程序的使用...............................................................................................122.3Step7MicroWinV3.2文件的新建.................................................................132.4PLC程序的下载...................................................................................................143程序的设计.....................................................................................................................163.1交通灯时序图.......................................................................................................163.2I/O分配表与外部接线图...................................................................................163.3PLC主机的选择...................................................................................................173.4本设计流程图......................................................................................................193.5程序梯形图...........................................................................................................203.6程序的调试和检测中遇到的问题......................................................................22致谢.............................................................................................................................23参考文献.............................................................................................................................2411PLC概述1.1PLC的定义PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。1.2PLC的基本组成PLC的硬件系统：主机、I/O扩展模块及各种外部设备组成；PLC的软件系统：系统程序和用户程序（如图1.1）图1.1PLC结构示意图21、中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢，它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、检查电源、存储器I/O以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统或采用三CPU的表决式系统，这样即使某个CPU出现故障整个系统仍能正常运行。CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器；存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。PLC常用的存储器类型为：3（1）RAM(RandomAssessMemory)，这是一种读/写存储器(随机存储器)，其存取速度最快，由锂电池支持。（2）EPROM(ErasableProgrammableReadOnlyMemory)，这是一种可擦除的只读存储器，在断电情况下存储器内的所有内容保持不变(在紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。（3）EEPROM(ElectricalErasableProgrammableReadOnlyMemory)，这是一种电可擦除的只读存储器，使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。2、PLC存储空间的分配虽然各种PLC的CPU的最大寻址空间各不相同，但是根据PLC的工作原理其存储空间一般包括以下三个区域：系统程序存储区系统RAM存储区(包括I/O映象区和系统软设备等)；用户程序存储区(1)系统程序存储区在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序，包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序、等由制造厂商将其固化在EPROM中，用户不能直接存取，它和硬件一起决定了该