課程設(shè)計(jì)-交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、學(xué) 號(hào)： 18課 程 設(shè) 計(jì)題 目交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院物流工程學(xué)院專 業(yè)物流工程班 級(jí)物流zy1001姓 名宋金龍指導(dǎo)教師劉有源教授2013年7月5日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 宋金龍 專業(yè)班級(jí)：物流卓越1001班 指導(dǎo)教師： 劉有源教授 工作單位：物流工程學(xué)院 題目: 交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 初始條件： 1)PLC型號(hào)：西門子公司S7系列，S7-300 2)編程環(huán)境：SIMATIC Manager /Step7 V5.4或更高版本 3)根據(jù)控制要求分配PLC I/O地址，畫出PLC與控制對(duì)象的接線圖，設(shè)計(jì)控制流程，按照模塊化的方式設(shè)計(jì)程序，既可以采用LAD編程，也可以采用STL

2、編程，還可以采用組合方式編程。 4)編寫的需要輸入PLC，調(diào)試通過(guò)。要求完成的主要任務(wù): 1) 十字路口交通信號(hào)燈，共有兩組信號(hào)燈，其中一組控制直行，一組控制轉(zhuǎn)彎。當(dāng)輪到一個(gè)方向開始直行時(shí)，控制該方向直行的綠燈亮，指示該方向可以直行，并維持20s，當(dāng)通行時(shí)間即將結(jié)束時(shí)，綠燈閃爍3s以作提示。2) 隨后，該方向的黃燈亮2s，熄滅，通行時(shí)間結(jié)束，該方向的紅燈亮，禁止該方向通行。同時(shí)控制該方向轉(zhuǎn)彎的綠燈亮，指示該方向轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎時(shí)，綠燈維持15s，當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)間即將結(jié)束時(shí)，綠燈閃爍3s以作提示。3) 緊接著，該方向的黃燈亮2s，熄滅，轉(zhuǎn)彎時(shí)間結(jié)束。 4)接下來(lái)，該方向的紅燈亮，禁止該方向轉(zhuǎn)彎。同時(shí)另一方向

3、直行的綠燈亮，輪到另一方向直行了。如此周而復(fù)始。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日摘要城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市的交通問(wèn)題也變的日益突出，如堵車問(wèn)題，城市交通問(wèn)題也越來(lái)越引起人們的關(guān)注，人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。為了解決交叉口混合交通流中的相互影響或彼此的相互影響，我們可以合理的設(shè)置交叉路口的紅綠燈系統(tǒng)，幫助疏導(dǎo)交通流，從而有效的減少交通阻塞等問(wèn)題，并為行人的安全提供強(qiáng)有力地保障。 現(xiàn)在，城市的紅綠燈基本上都是程序控制，在實(shí)際使用中采用可編程序控制器（PLC）控制占很大比例，其主要原因是因?yàn)镻LC具有簡(jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性

4、高、通用靈活、體積小、使用壽命長(zhǎng)等一系列的優(yōu)點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)介紹了應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)十字路口交通信號(hào)燈的自動(dòng)控制。通過(guò)對(duì)交通信號(hào)燈的控制要求分析，對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了軟、硬件設(shè)計(jì)，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)的實(shí)用性，利用PLC對(duì)十字路口交通燈進(jìn)行模擬控制，從而能夠?qū)φ嬲氖致房诮煌艨刂葡到y(tǒng)有更深入的了解。關(guān)鍵詞：十字路口，交通燈， PLC控制目錄摘要I第一章 緒論11.1 PLC的基本知識(shí)11.1.1 PLC的概念11.1.2 PLC的基本組成11.1.3 PLC基本工作原理31.2研究目的和意義4第二章 十字路口交通燈設(shè)計(jì)62.1 設(shè)計(jì)任務(wù)62.2 設(shè)計(jì)要求7第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)83.1 I/O

5、分配表83.2 交通信號(hào)燈PLC控制硬件接線圖8第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)104.1 十字路口交通燈的控制時(shí)序表及時(shí)序圖104.2 交通燈正常循環(huán)運(yùn)行流程圖114.3 交通燈PLC控制系統(tǒng)的LAD圖124.4 交通燈的控制過(guò)程分析18第五章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真195.1 硬件組態(tài)調(diào)試195.2 系統(tǒng)仿真20總結(jié)25參考文獻(xiàn)：26第一章 緒論1.1 PLC的基本知識(shí)1.1.1 PLC的概念 國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）1987年頒布的可編程邏輯控制器的定義如下：“可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，是帶有存儲(chǔ)器、可以編制程序的控制器。它能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行命令，進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順

6、序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)?！?.1.2 PLC的基本組成在種類繁多的PLC中，其組成結(jié)構(gòu)和工作原理都基本相同。用PLC實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入/輸出轉(zhuǎn)換，并將這個(gè)轉(zhuǎn)換給予物理實(shí)現(xiàn)，并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。PLC專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要是由CPU、電源、存儲(chǔ)器和專門設(shè)計(jì)的輸入/輸出接口電路等組成。1.中央處理器(CPU)中央處理器(CPU)一般由控制器運(yùn)算器和寄存器組成。它們都集成在一個(gè)芯片內(nèi)，CPU

7、通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲(chǔ)單元輸入/輸出接口電路相連接。與一般計(jì)算機(jī)一樣，CPU是PLC的核心，它是按照PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC有條不序地進(jìn)行工作。用戶程序和數(shù)據(jù)事先存入存儲(chǔ)器中，當(dāng)PLC處于運(yùn)行方式時(shí)，CPU按循環(huán)掃描方式執(zhí)行用戶程序。CPU的主要任務(wù)如下：(1)按PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器輸入用戶程序和數(shù)據(jù)。(2)用掃描方式接收現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置的狀態(tài)與數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)寄存器。(3)診斷電源或PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。(4)在PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶，程序經(jīng)過(guò)命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制

8、信號(hào)，去啟、閉有關(guān)控制電路，分時(shí)地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、組合、比較、變換等動(dòng)作。完成用戶程序中規(guī)定的邏輯運(yùn)算或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更換有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸入映像寄存器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出、制表、打印或數(shù)據(jù)通信等控制。2.存儲(chǔ)器PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩個(gè)部分。(1)系統(tǒng)存儲(chǔ)器 系統(tǒng)存儲(chǔ)器是指用來(lái)存放PLC的系統(tǒng)程序的存儲(chǔ)器。它由PLC生產(chǎn)廠家編寫并固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接更改。它使PLC具有基本的功能，能夠完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。其主要內(nèi)容包括3個(gè)部分：系統(tǒng)管理程序、 用戶指令解釋程序和標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)試。(2)用戶存儲(chǔ)器用戶存儲(chǔ)器由用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存

9、儲(chǔ)器兩部分組成，其主要任務(wù)作用是用來(lái)存放用戶針對(duì)具體控制任務(wù)用規(guī)定的PLC編程語(yǔ)言編寫的各種用戶程序。PLC使用的存儲(chǔ)器有3種類型：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)和可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPRO)。3.輸入/輸出接口單元PLC的輸入和輸出信號(hào)類型可以是開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。輸入/輸出接口單元從廣義上可分為2個(gè)部分：一部分是與被控制設(shè)備相連的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。4.擴(kuò)展接口和通信接口PLC具有擴(kuò)展接口和通信接口的能力，其作用如下：(1)擴(kuò)展接口的作用是將擴(kuò)展單元和功能模塊與基本單元相連，是PLC的配置更加靈活以滿足不同控制的系統(tǒng)需求。(2)通信接口的

10、作用是通過(guò)這些通信接口可以與監(jiān)視器打印機(jī)和其他的，PLC或計(jì)算機(jī)相連從而實(shí)現(xiàn)“人-機(jī)”或“機(jī)-機(jī)”之間的對(duì)話。5.電源部分PLC一般使用220交流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源位PLC的中央處理器、存儲(chǔ)器等。電路提供5V、+-12V、24V等直流電源使PLC能正常工作。6.編程設(shè)備編程設(shè)備的作用是供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。7.其他部件有些PLC還可以有ERROM寫入器、存儲(chǔ)器卡等其他外部設(shè)備，用于增強(qiáng)PLC的存儲(chǔ)容量和擴(kuò)展功能。PLC的硬件結(jié)構(gòu)組成如下圖1.1所示：編程器輸出電路輸入電路中央處理器（CPU）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用戶程序存儲(chǔ)器電源 圖1.1 PLC硬件結(jié)構(gòu)組成框圖1.1.3 PLC

11、基本工作原理PLC是一種存儲(chǔ)程序的控制器。用戶根據(jù)某一對(duì)象的具體控制要求，編好程序后，編程器將程序鍵入PLC的用戶存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)。PLC的控制功能就是運(yùn)用用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。PLC運(yùn)行程序的方式與微型機(jī)算計(jì)相比有較大的不同，微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，一旦執(zhí)行到END指令，程序運(yùn)行結(jié)束。而PLC從0000存儲(chǔ)地址所存放的第一條擁護(hù)指令開始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲(chǔ)地址好遞增的方向順序執(zhí)行擁護(hù)程序，直到END指令結(jié)束。然后再?gòu)念^開始，并周而復(fù)始的重復(fù)，直至到停機(jī)或運(yùn)行（RUN）切換到停止（STOP）工作狀態(tài)。我們把PLC這種執(zhí)行程序的方式成為掃描工作方式。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。另外，P

12、LC對(duì)輸出，輸出信號(hào)的處理與微型機(jī)算機(jī)不同。微型機(jī)算機(jī)對(duì)輸出、輸出信號(hào)實(shí)時(shí)處理。而PLC對(duì)輸出、輸出信號(hào)是集中批處理。PLC掃描工作方式分為三個(gè)階段：輸出采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。(1)輸入采樣階段PLC：在輸入采樣階段，先掃描所以輸入端子并將各輸入端子狀態(tài)存入對(duì)應(yīng)的輸入元件映像寄存器。此時(shí)，輸入元件映像寄存器被刷新，接著進(jìn)入用戶程序執(zhí)行階段。在用戶程序執(zhí)行階段或輸出階段，輸入元件映像寄存器與外界隔離，無(wú)論輸入端子信號(hào)如何變化，輸入元件映像積存器始終保持不變，直到下個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才將輸入端子的新內(nèi)容重新寫入。(2)用戶程序執(zhí)行階段：根據(jù)PLC梯形圖程序掃描規(guī)則，PLC以先左后右，先上

13、后下的步序逐句掃描。當(dāng)指令中涉及輸入/輸出時(shí)，PLC從輸入映像寄存器中讀入上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器讀入對(duì)應(yīng)輸出映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果在存入元件映像寄存器中。對(duì)元件映像來(lái)說(shuō)，每一個(gè)元件的狀態(tài)會(huì)隨程序的執(zhí)行過(guò)程而變化。(3)輸出刷新階段：在所有指令執(zhí)行完畢后，輸出映像寄存器中所有繼電器的狀態(tài)在（通/斷）在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過(guò)一定方式輸出驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。對(duì)于小型PLC，I/O點(diǎn)數(shù)較少，用戶程序較短，用集中采樣集中輸出的工作方式，雖然在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。1.2研究目的

14、和意義在十字路口設(shè)置交通燈可以對(duì)交通進(jìn)行有效的疏通，并為交通參與者的安全提供了強(qiáng)有力的保障。但是隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為研究的課題。 傳統(tǒng)的十字路口交通控制燈，通常的做法是：事先經(jīng)過(guò)車輛流量的調(diào)查，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法將兩個(gè)方向紅綠燈的延時(shí)預(yù)先設(shè)置好。然而，實(shí)際上車輛流量的變化往往是不確定的，有的路口在不同的時(shí)段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行、較適用的方案，仍然會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒(méi)有什么車輛，而紅燈方向卻排著長(zhǎng)隊(duì)等候通過(guò)。這種流量變化的偶然性是無(wú)法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計(jì)

15、的方法已不能適應(yīng)迅猛發(fā)展的交通現(xiàn)狀，更為現(xiàn)實(shí)的需要是能有一種能夠根據(jù)流量變化情況自適應(yīng)控制的交通燈。目前，大部分城市中十字路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔的控制方法。由于十字路口不同時(shí)刻車輛的流量是復(fù)雜的、隨機(jī)的和不確定的，采用固定時(shí)間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時(shí)間的浪費(fèi)，出現(xiàn)空等現(xiàn)象，影響了道路的暢通。為此，采用不依賴數(shù)學(xué)模型的模糊控制方法設(shè)計(jì)交通燈控制器，能較好地解決這個(gè)問(wèn)題。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為保證交通控制的可靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC是必要的。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來(lái)

16、越高，原有的交通燈裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動(dòng)化的需要。可編程控制器交通燈控制系統(tǒng)集成自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置靈活、組態(tài)方便?？删幊炭刂破鹘煌艨刂葡到y(tǒng)的特點(diǎn)：脫機(jī)手動(dòng)工作；聯(lián)機(jī)自動(dòng)就地工作；上機(jī)控制的單周期運(yùn)行方式；由上位機(jī)通過(guò)串口向下位機(jī)送入設(shè)定配方參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)停機(jī)控制方式。近年來(lái)PLC的性能價(jià)格比有較大幅度的提高，使得實(shí)際應(yīng)用成為可能。本系統(tǒng)采用PLC是基于以下四個(gè)原因：PL

17、C具有很高的可靠性，通常的平均無(wú)故障時(shí)間都在30萬(wàn)小時(shí)以上；編程能力強(qiáng)，可以將模糊化、模糊決策和解模糊都方便地用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；抗干擾能力強(qiáng)，目前空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC；根據(jù)交通信號(hào)燈系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)，我們采用了德國(guó)西門子公司S7-200型PLC。西門子PLC有小型化、高速度、高性能等特點(diǎn)，是S7-200系列中最高檔次的超小型程序裝置。西門子可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本系統(tǒng)就是應(yīng)用可編程序控制器(PLC)

18、對(duì)十字路口交通控制燈實(shí)現(xiàn)控制。第二章 十字路口交通燈設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)圖1為十字路口交通信號(hào)燈示意圖，共有兩組信號(hào)燈，其中一組控制直行（大圓），一組控制轉(zhuǎn)彎（小圓）。當(dāng)輪到一個(gè)方向開始直行時(shí)，控制該方向直行的綠燈亮，指示該方向可以直行，并維持20s，當(dāng)通行時(shí)間即將結(jié)束時(shí)，綠燈閃爍3s以作提示；隨后，該方向的黃燈亮2s，熄滅，通行時(shí)間結(jié)束，該方向的紅燈亮，禁止該方向通行。同時(shí)控制該方向轉(zhuǎn)彎的綠燈亮，指示該方向轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎時(shí)，綠燈維持15s，當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)間即將結(jié)束時(shí)，綠燈閃爍3s以作提示；緊接著，該方向的黃燈亮2s，熄滅，轉(zhuǎn)彎時(shí)間結(jié)束；接下來(lái)，該方向的紅燈亮，禁止該方向轉(zhuǎn)彎。同時(shí)另一方向直行的綠燈亮，

19、輪到另一方向直行了。如此周而復(fù)始。2.2 設(shè)計(jì)要求1.PLC型號(hào)：西門子公司S7系列，S7-300。2.編程環(huán)境：SIMATIC Manager /Step7 V5.4或更高版本。3.根據(jù)控制要求分配PLC I/O地址，畫出PLC與控制對(duì)象的接線圖，設(shè)計(jì)控制流程，按照模塊化的方式設(shè)計(jì)程序，既可以采用LAD編程，也可以采用STL編程，還可以采用組合方式編程。4.編寫的需要輸入PLC，調(diào)試通過(guò)。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 I/O分配表為了將十字路口交通燈的控制關(guān)系用PLC控制器實(shí)現(xiàn)，PLC需要2個(gè)輸入點(diǎn)（啟動(dòng)開關(guān)、停止開關(guān)），12個(gè)輸出點(diǎn)。為了使用方便，所以選擇了西門子型的PLC。輸入輸出表如下圖

20、3.1所示。圖3.1輸入輸出點(diǎn)分配表輸入輸出名稱符號(hào)輸入點(diǎn)名稱符號(hào)輸出點(diǎn)啟動(dòng)按鈕SB1I0.0東西直行綠燈H1Q4.0停止按鈕SB2I0.1東西直行黃燈H2Q4.1東西直行紅燈H3Q4.2東西轉(zhuǎn)向綠燈H4Q4.3東西轉(zhuǎn)向黃燈H5Q4.4東西轉(zhuǎn)向紅燈H6Q4.5南北直行綠燈H7Q5.0南北直行黃燈H8Q5.1南北直行紅燈H9Q5.2南北轉(zhuǎn)向綠燈H10Q5.3南北轉(zhuǎn)向黃燈H11Q5.4南北轉(zhuǎn)向紅燈H12Q5.53.2 交通信號(hào)燈PLC控制硬件接線圖根據(jù)十字路口交通燈的輸入輸出點(diǎn)分配表，畫出如圖3.2所示的PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖。其中,S7-300 CPU313系統(tǒng)有16個(gè)輸入信號(hào)和24個(gè)輸出信

21、號(hào)。圖3.2 PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖在硬件接線圖中，輸入口I0.0接收啟動(dòng)按鈕SB1的輸入，輸入口I0.1接收停止按鈕SB2的輸入；輸出口Q4.0控制東西直行綠燈(H1)，Q4.1控制東西直行黃燈（H2），Q4.2控制東西直行紅燈（H3）,Q4.3控制東西轉(zhuǎn)向綠燈（H4），Q4.4控制東西轉(zhuǎn)向黃燈（H5），Q4.5控制東西轉(zhuǎn)向紅燈（H6），Q5.0控制南北直行綠燈(H7)，Q5.1控制南北直行黃燈(H8)，Q5.2控制南北直行紅燈(H9)，Q5.3控制南北轉(zhuǎn)向綠燈(H10)，Q5.4控制南北轉(zhuǎn)向黃燈(H11)，Q5.5控制南北轉(zhuǎn)向紅燈(H12)。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 十字路口交通燈的

22、控制時(shí)序表及時(shí)序圖代碼/方向東西直行東西轉(zhuǎn)彎南北直行南北轉(zhuǎn)彎綠黃紅綠黃紅綠黃紅綠黃紅S0100001001001S1010001001001S2001100001001S3001010001001S4001001100001S5001001010001S6001001001100S7001001001010S8100001001001注：0表示燈不亮，1表示燈亮圖4.1 交通燈控制時(shí)序表圖4.2時(shí)序圖4.2 交通燈正常循環(huán)運(yùn)行流程圖編寫程序流程圖是編寫一個(gè)好的程序之前，所必須要求認(rèn)真做的一步。只有先按照系統(tǒng)的控制要求，一步一步地寫出程序控制流程圖，才能夠在編寫程序的時(shí)候，不至于出現(xiàn)思維上的混亂

23、，導(dǎo)致編寫的程序出現(xiàn)較大的錯(cuò)誤。所以，在編寫十字路口交通燈控制系統(tǒng)之前我們也編寫了程序控制流程如下圖所示。 圖4.3 交通燈流程圖注：括號(hào)內(nèi)為各燈點(diǎn)亮?xí)r間4.2.1 控制思路 將控制過(guò)程分為十二個(gè)步驟，分別為每個(gè)過(guò)程設(shè)置一個(gè)定時(shí)周期，從T0到T11，通過(guò)控制每個(gè)過(guò)程的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)各燈的點(diǎn)亮順序。4.3 交通燈PLC控制系統(tǒng)的LAD圖1.啟動(dòng)與停止2. 對(duì)交通燈各燈進(jìn)行定時(shí)3. 對(duì)交通燈進(jìn)行PLC控制4.4 交通燈的控制過(guò)程分析當(dāng)按下開始開關(guān)SB1時(shí)，系統(tǒng)開始工作，中間繼電器M0.0通電自鎖，T14和T15開始產(chǎn)生占空比為50%的方波信號(hào)，此時(shí)東西轉(zhuǎn)向紅燈，南北直行紅燈，南北轉(zhuǎn)向紅燈均顯示點(diǎn)亮，顯

24、示紅燈，東西直行為綠色，同時(shí)東西直行綠燈定時(shí)器T0開始定時(shí)，定時(shí)17s。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，定時(shí)器T0的常閉出點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合東西直行綠燈閃爍定時(shí)器T1開始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間為3s。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，T1常開觸點(diǎn)閉合，東西直行黃燈點(diǎn)亮，同時(shí)東西黃燈定時(shí)器T2開始定時(shí)，定時(shí)2s，此時(shí)東西黃燈亮，東西轉(zhuǎn)向紅燈，南北直行紅燈，南北轉(zhuǎn)向紅燈點(diǎn)亮。當(dāng)T2定時(shí)時(shí)間到，T2常開觸點(diǎn)閉合，東西轉(zhuǎn)向綠燈定時(shí)器T3開始定時(shí)，轉(zhuǎn)向綠燈點(diǎn)亮，持續(xù)時(shí)間為12s，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，T3的常開觸點(diǎn)閉合，東西轉(zhuǎn)向綠燈閃爍定時(shí)器T4開始定時(shí)，綠燈閃爍時(shí)間持續(xù)3s，T4定時(shí)時(shí)間到，其常開觸點(diǎn)閉合，轉(zhuǎn)向黃燈定時(shí)器T5接通開始定時(shí)，黃燈點(diǎn)亮，持續(xù)

25、時(shí)間2s。T5時(shí)間到，東西方向直行和轉(zhuǎn)向全部變?yōu)榧t燈，南北轉(zhuǎn)向也為紅燈，此時(shí)南北直行綠燈被點(diǎn)亮，定時(shí)器T6開始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間17s，當(dāng)T6定時(shí)時(shí)間到，南北直行綠燈開始閃爍，閃爍定時(shí)器T7定時(shí)3s，閃爍結(jié)束后，T7常開觸點(diǎn)閉合，南北直行黃燈定時(shí)器T8接通開始定時(shí)，黃燈點(diǎn)亮2s。當(dāng)黃燈時(shí)間到時(shí)，T8常開觸點(diǎn)閉合，T9開始定時(shí)，南北轉(zhuǎn)向綠燈開始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間有T9決定，點(diǎn)亮12s，12s后，T9敞開觸點(diǎn)閉合，南北轉(zhuǎn)向綠燈閃爍定時(shí)器開始定時(shí)，定時(shí)器T10開始工作，定時(shí)3s，定時(shí)時(shí)間到時(shí)，T10常開觸點(diǎn)閉合，南北轉(zhuǎn)向黃燈定時(shí)器T11接通定時(shí)時(shí)間2s，此時(shí)東西方向直行轉(zhuǎn)向都為紅燈，南北直行也為紅燈。當(dāng)T1

26、1定時(shí)時(shí)間到時(shí)，與T0串聯(lián)的T11的常閉觸點(diǎn)斷開，T0失電，定時(shí)器置零，同時(shí)由于T0置零，其常開觸點(diǎn)復(fù)位，T1也置零，同樣從T0一直到T11全部復(fù)位，T11復(fù)位后，其常閉觸點(diǎn)閉合，T0開始計(jì)時(shí)，新的一個(gè)周期便由此開始，如此反復(fù)循環(huán)。當(dāng)按下停止按鈕SB2時(shí)，中間繼電器斷電，各個(gè)定時(shí)器均斷電，系統(tǒng)停止工作。第五章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真5.1 硬件組態(tài)調(diào)試根據(jù)PLC選擇對(duì)應(yīng)的地址和相應(yīng)的電源、CPU、輸入、輸出等的型號(hào)，配置如下：5.2 系統(tǒng)仿真將程序編寫好、保存以后，打開仿真S7-PLCSIM軟件，將程序下載到PLC中，對(duì)程序進(jìn)行仿真。圖1 按下啟動(dòng)按鈕I0.0 系統(tǒng)開始工作東西綠燈亮20s圖2 東西直行黃燈亮2s圖3 東西轉(zhuǎn)彎綠燈亮15s圖4 東西轉(zhuǎn)彎黃燈2s圖5 南北直行綠燈亮20s圖6 南北直行黃燈亮2s圖7 南北轉(zhuǎn)彎綠燈亮15s圖8 南北轉(zhuǎn)彎黃燈亮2s圖9 按下停止按鈕SB2，系統(tǒng)停止工作總結(jié)通過(guò)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于西門子S7-300系列PLC的特點(diǎn)有了更深的了解。十字路口交通燈控制系統(tǒng)利用了西門子S7-300系列PLC的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、開關(guān)、交通等輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了十字路口交通燈控制中的自動(dòng)化。這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步鞏固和加深我們對(duì)自己所學(xué)的可編程控制器、電工基礎(chǔ)、電子技術(shù)、維修電工等基礎(chǔ)理論知識(shí)、基本技能的掌握，使之更系統(tǒng)化，而且增強(qiáng)我們通過(guò)所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)