电子信息专业毕业设计论文

毕业设计题目S7-200PLC在十字路口交通信号灯的控制学生姓名杨元琮学号0702250002班级08221班专业自动化电气技术系部电气工程系指导教师陈家敏题目类型：理论研究实验研究√工程设计工程技术研究软件开发2009年12月10日1本科生毕业论文(设计)打印专用纸目录目录........................................................................................................1摘要...................................................21、S7-200PLC的概述...................................31.1S7-200PLC的基本配置3图1.141.2S7-200PLC的主要技术性能42、S7-200PLC的基本指令...............................72.1基本逻辑指令7表2.172.2定时器指令72.3计数器指令83、十字路口交通信号灯PLC控制器的设计..................93.1交通信号灯PLC控制系统的控制要求93.2交通信号灯布置9图2.1103.3交通信号灯的时序图10图2.2103.4交通信号灯的I/O分配及I/O接线图103.5交通信号灯PLC的控制指令表113.6交通信号灯PLC的控制系统调试13致谢语..............................错误!未定义书签。参考文献162本科生毕业论文(设计)打印专用纸摘要随着社会经济快速的发展，现在城市交通控制与管理问题的现状，是人们越来越关注的问题了。结合城乡交通的实际情况阐述交通信号灯控制系统的工作原理。本文介绍了应用PLC实现十字路口交通信号灯的自动控制。对PLC控制系统的电路原理、设计计算和程序调试等问题进行具体分析讨论。关键词：（PLC；交通信号灯；自动控制；程序；设计）3本科生毕业论文(设计)打印专用纸1、S7-200PLC的概述SIMATICS7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。【1】因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列出色表现在以下几个方面：*极高的可靠性*极丰富的指令集*易于掌握*便捷的操作*丰富的内置集成功能*实时特性*强劲的通讯能力S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。【1】应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。【2】如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。1.1S7-200PLC的基本配置因为S7-200PLC有5种CPU，其中CPU226XM与CPU226基本相同，4本科生毕业论文(设计)打印专用纸所以S7-200共有4种基本配置。CPU221（6入/4出）CPU222（8入/6出）CPU224（14入/10出）CPU226（XM）（24入/16出）输入点地址I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7I1.0、I1.1、I10.2、I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7I1.0、I1.1、I1.2、I1.3、I1.4、I1.5I1.6、I1.7I2.0、I2.1、I2.2、I2.3、I2.4、I2.5I2.6、I2.7输出点地址Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7Q1.0、Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7Q1.0、Q1.1、Q1.2、Q1.3、Q1.4、Q1.5、Q1.6、Q1.7图1.11.2S7-200PLC的主要技术性能下面以S7-200CPU224为例说明S7系列PLC的主要技术性能。1．一般性能S7-200CPU224的一般性能如表所示。电源电压DC24V，AC100~230V方案二：液晶显示方式。液晶显示效果出众，可以运用菜单项来方便操作，比较简电源电压波动DC20.4-28.8V，AC84-264V（47-63Hz）环境温度、湿度水平安装0~550C，垂直安装0~450C，5~95%5本科生毕业论文(设计)打印专用纸大气压860~1080hPa保护等级IP20到IEC529振荡源的稳定性，主要由起振时间频率稳定度和占空比稳定度决定起振时间可由电路参数整定稳定度受振荡器类型温度和电压等参数影响复位电路的可靠性。2．输入特性S7-200CPU224的输入特性如表所示。【2】输出给传感器的电压DC24V（20.4-28.8V）输出给传感器的电流280mA，电子式短路保护（600mA）为扩展模块提供的输出电流660mA程序存储器8K字节/典型值为2.6K条指令数据存储器2.5K字存储器子模块1个可插入的存储器子模块数据后备整个BD1在EEPROM中无需维护在RAM中当前的DB1标志位、定时器、计数器等通过高能电容或电池维持，后备时间190h（400C时120h），插入电池后备200天编程语言LAD，FBD，STL程序结构一个主程序块（可以包括子程序）程序执行自由循环。中断控制，定时控制（1~255ms）子程序级8级用户程序保护3级口令保护指令集逻辑运算、应用功能位操作执行时间0.37μs扫描时间监控300ms（可重启动）内部标志位256，可保持：EEPROM中0~112计数器0~256，可保持：256，6个高速计数器定时器可保持：256，4个定时器，1ms~30s16个定时器，10ms~5min236个定时器，100ms~54min接口一个RS485通信接口可连接的编程器/PCPG740P=2\*ROMANII，PG760P=2\*ROMANII，PC（AT）本机I/O数字量输入：14，其中4个可用作硬件中断，14个用于高速功能数字量输出：10，其中2个可用作本机功能，模拟电位器：2个可连接的I/O数字量输入/输出：最多94/74模拟量输入/输出：最多28/7（或14）AS接口输入/输出：496第5页6本科生毕业论文(设计)打印专用纸S7-200CPU224输入特性类型源型或汇型输入电压DC24V，“1信号”：14-35A，“0信号”：0-5A，隔离光耦隔离，6点和8点输入电流“1信号”：最大4mA输入延迟（额定输入电压）所有标准输入：全部0.2-12.8ms（可调节）中断输入：（I0.0-0.3）0.2-12.8ms（可调节）高速计数器：（I0.0-0.5）最大30kHz表1.23．输出特性S7-200CPU224输出特性如表示。S7-200CPU224的输出特性类型晶体管输出型继电器输出型额定负载电压DC24V（20.4-28.8V）DC24V（4-30V）AC24-230V（20-250V）输出电压“1信号”：最小DC20VL+/L-隔离光耦隔离，5点继电器隔离，3点和4点最大输出电流“1信号”：0.75A“1信号”：2A最小输出电流“0信号”：10μsA“0信号”：0mA输出开关容量阻性负载：0.75A灯负载：5W阻性负载：2A灯负载：DC30W，AC200W7本科生毕业论文(设计)打印专用纸2、S7-200PLC的基本指令2.1基本逻辑指令S7-200系列的基本逻辑指令与FX系列和CPM1A系列基本逻辑指令大体相似，编程和梯形图表达方式也相差不多，这里列表表示S7-200系列的基本逻辑指令（见表）。表S7-200系列的基本逻辑指令指令名称指令符功能操作数取LDbit读入逻辑行或电路块的第一个常开接点Bit：I，Q，M，SM，T，C，V，S取反LDNbit读入逻辑行或电路块的第一个常闭接点与Abit串联一个常开接点与非ANbit串联一个常闭接点或Obit并联一个常开接点或非ONbit并联一个常闭接点电路块与ALD串联一个电路块无电路块或OLD并联一个电路块输出=bit输出逻辑行的运算结果Bit：Q，M，SM，T，C，V，S置位Sbit，N置继电器状态为接通Bit：Q，M，SM，V，S复位Rbit，N使继电器复位为断开表2.12.2定时器指令（1）类型、编号及分辨率8本科生毕业论文(设计)打印专用纸2TON——接通延时TONR——有记忆接通延时TOF——断开延时3种分辨率（时基）：1ms、10ms、100ms——分别对应不同的定时器号定时器6个要素：指令格式（时基、编号等）预置值——PT使能——IN复位——3种定时器不同当前值——Txxx定时器状态（位）——可由触点显示定时值=时基×预置值PT。由于定时器的计时间隔与程序的扫描周期并不同步，定时器可能在其时基（1ms、10ms、100ms）内任何时间启动，所以，未避免计时时间丢失，一般要求设置PT预置值必须大于最小需要的时间间隔。例如：使用10ms时基定时器实现140ms延时（时间间隔），则PT应设置为15（10ms×15=150ms）。【3】（2）功能1、接通延时定时器TON——一般用于单一时间间隔的定时2、断开延时定时器TOF——一般用于故障时间后的时间延时3、有记忆接通延时定时器TONR——一般用于累计许多时间间隔2.3计数器指令（1）类型及编号CTU——增计数CTD——减计数C0～C255CTUD——增减计数计数器6个要素：指令格式（类型、编号等）预置值——PV.使能——CU、CD复位——R、LD9本科生毕业论文(设计)打印专用纸当前值——Cxxx计数器状态（位）——与定时器类似（2）功能、时序图及应用示例此例为一个增减计数器的应用示例，其与MODICONPLC计数器指令的比较，同学可自己进行，并注意到，计数器指令的使能均是采样上升沿（“0”3、十字路口交通信号灯PLC控制器的设计3.1交通信号灯PLC控制系统的控制要求（1）接通启动按钮后，信号灯开始工作，南北方向红灯、东西方向绿灯同时亮。（2）东西方向绿灯亮25，闪烁3次（每次0.5s），接着东西方向黄灯亮2s后，东西方向红灯亮30后东西方向绿灯又亮、、、、、、、如此不断循环，直到停止工作。（3）南北方向红灯亮30s后，向绿灯亮25s后方向绿灯闪烁3次（每次0.5s），接着南北方向黄灯亮2s后，南北方向红灯又亮、、、、、、如此不断循环，直到工作停止。3.2交通信号灯布置十字路口交通信号灯设置示意图如下：10本科生毕业论文(设计)打印专用纸图2.13.3交通信号灯的时序图十字路口交通信号灯时序图如下：图2.23.4交通信号灯的I/O分配及I/O接线图I/O分配表如下图所示：11本科生毕业论文(设计)打印专用纸输入信号停止按钮SB1I0.0启动按钮SB2I0.1输出信号南北向红灯HL1Q0.0南北向黄灯HL2Q0.1南北向绿灯HL3Q0.2南北向红灯HL4Q0.4南北向黄灯HL5Q0.5南北向绿灯HL6Q0.6表2.1I/O接线图如下图所示：图2.33.5交通信号灯PLC的控制指令表交通信号灯指令表如下图所示：LDI0.1RM1.3,1ANQ0.0LDM.1.2ANQ0.1LDC1ANQ0.2LDI0.1ANQ0.4EUANQ0.5OLDANQ0.6CTUC1,+412本科生毕业论文(设计)打印专用纸SM0.0，2LDM1.2LDM0.0TONT45,+5TONT37,+300LDT45LDM0.1RM1.2,1TONT38，+25SM1.3,1LDT38LDM1.3RM0.1,1AW=C1,+3SM0.2,1SM1.4,1LDM0.2LD