PLC s7-300红绿灯交通灯程序设计报告书

上海理工大学课程设计报告书题目：plc课程设计系名：电气工程及其自动化专业班级：姓名：学号：指导教师：2013年7月1日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目：十字路口交通灯的控制一．初始条件1.给定交通灯控制的时序逻辑和工作模式；2.给出用于系统调试用的S7-300PLC、计算机及交通灯模型；3.给出PLC系统的编程软件。二．要求完成的主要任务1.设计要求⑴根据课程设计指导书的交通灯控制所要求的时序逻辑，要求用线性化编程和结构化编程两种编程方法来实现该控制逻辑。⑵在结构化编程方法中，以某一方向的红灯和另一方向的绿灯和黄灯为控制对象编制FC1，OB1中调用FC1。并且东西向和南北向灯只能调用同一个FC1。2.设计报告撰写要求内容要求一般要求包括如下内容：⑴目录编制课程设计的目录，目录的各级标题按照章节顺序排列，最多列到三级标题即可，如1.1.1。⑵引言课程设计正文前的简短介绍。包括本课题的设计目的、设计的主要过程及主要的设计内容。⑶电路设计要求画出PLC的输入/输出接线图。⑷PLC硬件组态要求列出硬件组态表。⑸PLC编程元件的地址分配首先对输入/输出点进行地址分配，然后对其他编程元件也进行地址分配，如位存储器M，定时器T，计数器C等。编程中要使用符号地址，所以在OB1中要编辑符号表（包括输入继电器、输出继电器、定时器及位存储器（或叫辅助继电器），在FC1中要编辑变量声明表。⑹编写控制程序要求：①编写线性化程序；②在结构化编程中分别编制OB1和FC1；③在程序段中添加注释。⑺程序调试说明对设计中遇到的主要问题及解决方法、调试过程及方法、在调试过程中对对原设计程序做了哪些有意义的改进及调试的结果几方面进行阐述。⑻结束语对本课程设计进行总结，写出设计中的体会。⑼主要参考文献写出完成设计任务过程中参考的主要参考文献，注意参考文献的格式。格式要求1.纸张格式：要求统一用A4纸打印，页面设置上空2.5cm，下空2.0cm，左空2.5cm，右空2.0cm）：2.正文层次：正文内容层次序号为：1、1.1、1.1.1……，其中⑴．正文标题；一级标题1.（黑体小2号加粗），二级标题1.1（黑体小三号），三极标题1.1.1（黑体小四号）。⑵．正文内容格式：宋体五号，1.25倍行距。3.参考文献格式：参考文献不少于5个，并应按文献号、作者、文献题名、出版地：出版社和出版年等顺序书写。如：[1]戴军，袁惠新.膜技术在含油废水处理中的应用.膜科学与技术，2002.4.图表要求：所有曲线、图表、线路图、流程图、程序框图、示意图等不准徒手画，必须采用计算机辅助绘图。图序及图名置于图的下方；表序及表名置于表的上方；图表一律采用采用阿拉伯数字连续编号。装订顺序设计报告按照如下顺序装订：封面—任务书—目录—正文—参考文献—评分表。2.2课题二：十字路口交通灯的控制2.2.1设计目的⑴综合应用所学PLC知识设计一个交通灯控制系统；⑵通过自行编程调试掌握PLC控制系统的设计方法。2.2.2任务描述：某十字路口的东西方向和南北方向分别安装红、绿、黄交通信号灯，设置如下图1.1所示：图1.1十字路口交通灯设置示意图2.2.3控制要求：交通信号灯在白天和夜晚的工作方式不同，由选择开关SA进行控制。⑴白天工作模式：具体控制要求为：当SA选在白天位置时，信号灯按照预先规定的时序循环往复地工作，具体控制要求见表1-1，控制时序图见图1.2表1-1交通信号灯的具体控制要求东西方向信号灯绿灯亮绿灯闪烁黄灯亮红灯亮信号时间25S3S2S30S南北方向信号灯红灯亮绿灯亮绿灯闪烁黄灯亮信号时间30S25S3S2S表中绿灯闪烁的频率为1HZ，亮500MS灭500MS循环。图1.2交通信号灯白天工作时的时序图⑵夜晚工作模式：当SA选择夜晚工作模式时，红灯和绿灯停止工作，只有黄灯一直闪烁，闪烁的频率为1HZ（亮500MS灭500MS循环）。2.2.4程序设计方案要求：⑴要求用线性化编程和结构化编程两种编程方法来实现。⑵在结构化编程中，以某一方向的红灯和另一方向的绿灯和黄灯为控制对象编制FC1，OB1中调用FC1。并且东西向和南北向灯只能调用同一个FC1。2.2.5课程设计报告的主要内容：⑴目录编制课程设计的目录，目录的各级标题按照章节顺序排列，列到三级标题即可。⑵引言课程设计正文前的简短介绍。包括本课题的设计目的、设计的主要过程及主要的设计内容。⑶电路设计要求画出PLC的输入/输出接线图。⑷PLC硬件组态要求列出硬件组态表。⑸PLC编程元件的地址分配首先对输入/输出点进行地址分配，然后对其他编程元件也进行地址分配，如位存储器M，定时器T，计数器C等。编程中要使用符号地址，所以在OB1中要编辑符号表（包括输入继电器、输出继电器、定时器及位存储器（或叫辅助继电器），在FC1中要编辑变量声明表。⑹编写控制程序要求①编写线性化程序；②在结构化编程中分别编制OB1和FC1；③在程序段中添加注释。⑺程序调试说明对设计中遇到的主要问题及解决方法、调试过程及方法、在调试过程中对对原设计程序做了哪些有意义的改进及调试的结果几方面进行阐述。⑻结束语对本课程设计进行总结，写出设计中的体会。⑼主要参考文献写出完成设计任务过程中参考的主要参考文献，注意参考文献的格式。1.1引言据不完全统计，目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制(不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯的情况)，这样必然产生如下弊端:当某条路段的车流量很大时却要等待红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯，这种多等少的尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成的，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一种浪费。智能控制交通系统是目前研究的方向，也已经取得不少成果，在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号，其中主要运用GPS全球定位系统等。出于便捷和效果的综合考虑，我们可用如下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。具体如下:在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，即可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较全球定位系统而言成本更低。1.3硬件组态与硬件连接图1.3.1硬件组态1.3.2硬件连接1.4PLC编程元件的地址分配31.5编写控制程序1.6项目设计结果分析（分析试验过程中获得的数据、波形、现象或问题的正确性和必然性，分析产生不正确结果的原因和处理方法）1.6.1程序运行分析交通灯分为夜间和白天2中模式。1：白天模式：IO.O控制白天工作模式。首先东西方向绿灯亮25秒，同时南北方向红灯亮30秒，东西方向绿灯闪烁3秒，黄灯亮2S。随后东西方向红灯亮30秒，同时南北方向绿灯亮25秒，随后绿灯闪烁3秒，黄灯亮2秒。以此循环。东西方向信号灯绿灯亮绿灯闪烁黄灯亮红灯亮信号时间25S3S2S30S南北方向信号灯红灯亮绿灯亮绿灯闪烁黄灯亮信号时间30S25S3S2S2：夜间模式：当选择开关SA选择夜晚工作模式时，红灯和绿灯停止工作，只有黄灯一直闪烁，闪烁的频率为1HZ（亮500MS灭500MS循环）。1.6.2试验过程中产生的问题与解决方案在编写plc线性结构程序时产生了一开始只亮一边的红灯而另一边的绿灯不亮，经过指导老师的悉心指导与改正得以解决加入中间传递环节，只产生一个输出控制绿灯闪烁与亮的部分并联起来，一开始程序只能进行一个循环，不能再循环经过老师加入最后一个定时器的常闭开关后循环也可以进行1.7课程设计体会心得：通过这次的plc课程设计，平时在学习中不能够透彻理解的知识，通过动手，有了更好的认知，经过老师的指导学到了一些实用的知识，开始的时候我自己就尝试独立来编写这样一个程序，一边编写一边看书，编写成功最后有很大的帮助来源老师，老师指导都很悉心，这个我非常感动。经过这次设计，我更加熟悉了几个定时器的应用区别，对程序要求的分析有了一些经验。此次课程设计也大大的加强了我的自己独立思考的能力。此次课程设计虽然不长，但是它给我们带来了很多收获，有很多东西仍然需要去学习。1.8参考文摘1、郑凤翼张继研《图解西门子S7-300/400系列PLC入门》北京电子工业出版社2009.8PLC是一种为适应于各种较为恶劣的工业环境而设计的；PLC具有与计算机相似的结构，是一种工业控制计算机；PLC必须经过用户二次开发编程方可使用。2、柳春生《电气控制与PLC（西门子S7-300机型）》北京机械工业出版社2010.6随着PLC技术的不断发展，它与计算机技术、自动控制技术和通信技术逐渐融为一体。PLC已从原先小规模的单机开关量控制，发展到包括过程控制、运动控制、智能控制、机器人控制等几乎所有控制领域，并结合网络通信能组成工厂自动化的PLC综合控制系统。近年来，它在工业自动化、机电一体化、传统产业技术等领域的应用越来越广泛，已成为现代工业控制三大支柱之一。3、曹金福谭胜富《电气控制与PLC》北京化学工业出版社2010.6全书整合了工厂电气控制设备与可编程控制器两方面的内容，以施耐德系列产品为蓝本，从实际应用出发全面介绍了中小型PLC技术，同时对PLC的基础知识进行了介绍。书中引用了大量的编程实例，并对其中重要部分作了详细说明，还结合实践实习内容增设了参考接线等内容，以帮助初学者快速提高识图能力，熟练掌握接线技巧。4、郑阿奇《PLC(西门子)实用教程》北京电子工业出版社2009.12PLC采用中断工作方式来应对紧急任务。一般的计算机系统中，CPU在每一条指令执行结束时都要询问有无中断申请。而PLC对中断的响应则是在相关程序块结束后查询有无中断申请，如果有中断申请，则转入执行相应的中断服务程序。待处理完中断，又返回运行原来程序。5、边春元宋崇辉任双艳《S7-300\400PLC梯形图与语句表编程》北京机械工业出版社2009.4本书在介绍PLC基本原理的基础上，重点对S7-300/400PLC的语句表(STL)和梯形图(LAD)编程语言体系指令进行了系统而详尽的介绍，并通过实例对如何利用语句表(STL)和梯形图(LAD)进行PLC控制系统设计作了较为系统深入的讲解。课程设计评分表评分项目评分成绩1．选题合理、目的明确（10分）2．设计方案正确，具有可行性、创新性（30分）3．项目工艺水平及测试性能达到技术要求（25分）4．参考文摘不少于5篇（10分）5．答辩（25分）总分（100分）答辩记录：指导教师综合评语：指导教师（签名）日期：年月日