基于PLC的十字路口交通燈控制系統(tǒng)設計

基于PLC的十字路口交通燈控制系統(tǒng)設計摘要目前，交通燈控制的種類很多，但也存在著故障率高、可靠性差、抗擾性差等缺點。但PLC控制系統(tǒng)克服了這些缺點。工作可靠，功能強大，存儲容量大，編程方便，抗干擾能力強。它受到許多設計師的青睞。因此，我的設計是基于PLC實現(xiàn)對交通燈的控制。此次設計我首先對交通信號燈的原理進行分析；然后根據(jù)分析確定設計的輸入、輸出點數(shù)；進而確定所要選用的PLC的型號；以及需要擴展的模塊的數(shù)量并對擴展的模塊數(shù)量進行I/O編址；最后利用輸入、輸出點數(shù)確定I/O接線圖、程序流程圖和梯形圖。并通過了系統(tǒng)調試，最終達到了交通信號燈自動控制的目的。因些利用PLC控制交通燈不僅可以實現(xiàn)交通燈的作用，而且還使交通燈的設計更加方便，實現(xiàn)的功能更加強大。關鍵詞：可編程控制器，交通燈，梯形圖目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1引言 21.1研究背景 21.2研究意義 22交通燈控制系統(tǒng)的總體設計 42.1設計總體要求 42.2設計總框圖 42.3硬件設計思路 52.4軟件設計思路 53硬件設計 53.1PLC的硬件系統(tǒng)組成 53.2PLC的選型 73.3輸入輸出點的估算 83.4主機型號的選擇 93.5模塊的擴展 93.6輸入、輸出點的分配 113.7PLC外部接線示意圖 113.8七段數(shù)碼管的顯示工作原理 124軟件設計 154.1編程軟件的概述 154.2編程語言的選擇 154.3程序梯形圖 165PLC的調試與分析 23總結 27致謝 28參考文獻 29 1引言1.1研究背景交通問題不僅在相對落后的發(fā)展中國家和欠發(fā)達國家頻繁發(fā)生，而且在國外許多發(fā)達國家也經常發(fā)生。目前，如此嚴重的交通狀況也是引起公眾關注的一個關鍵問題。毫無疑問，為了更好地緩解整體交通狀況，最重要的前提是在很大程度上最大限度地提高整個路網(wǎng)的通行能力。然而，從目前的情況來看，無論是發(fā)達國家的一級城市還是發(fā)展中國家的一級城市，道路建設都必須有一個上限。無論是從資金角度還是從占地角度來看，沒有上限的道路建設是不可能實現(xiàn)的。公路建設達到規(guī)模無疑對國家的長遠發(fā)展有很大的不利影響。因此，在具體的發(fā)展和規(guī)劃過程中，道路受到國家宏觀調控?；谶@樣一個實際的發(fā)展原因，如果我們想更好地改善目前的交通狀況，大規(guī)模、不可控的道路建設，這條道路顯然是不可行的。同時，通過更大程度的有效管理和對車輛數(shù)量的客觀限制，從而使整體交通需求在很大程度上實現(xiàn)，即在具體實施過程中，由于許多外部因素的限制，如這個或那個，然后在具體的實現(xiàn)中。在這個過程中，它不能更好地實現(xiàn)。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，交通燈的控制在技術、性能等方面不斷提高，使交通燈的控制更加方便、有力。我國早期的交通燈控制主要有兩種：電子線路控制系統(tǒng)和繼電器控制系統(tǒng)。雖然電子線路控制系統(tǒng)能夠滿足交通信號燈的基本要求，但由于電子線路比較復雜，容易出現(xiàn)問題，發(fā)現(xiàn)問題也比較困難，早在繼電器控制系統(tǒng)的出現(xiàn)就已經不復存在了。繼電控制系統(tǒng)因故障率高、可靠性差、控制方式不靈活、功耗高而逐漸被淘汰。目前，我國交通燈控制系統(tǒng)主要有兩種控制方式：PLC控制系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)具有可靠性高、維護方便、抗干擾能力強、設計調試周期短等特點，已成為人們的新寵。1.2研究意義現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運算、定時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)模量輸入輸出、功率驅動、通訊、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。它不僅可以控制生產機械、生產線，還可以控制生產過程。交通信號燈對于維護整個交通秩序，保持交通秩序的平穩(wěn)有序運行具有重要意義。對于整個交通信號而言，交通燈是最重要的組成部分和組成部分。交通燈由紅燈（禁止通行）、綠燈（允許通行）和黃燈（警告）組成。隨著我國真理體系的不斷發(fā)展和制度的有效實施，現(xiàn)代交通燈的類型與過去相比，也呈現(xiàn)出越來越精細化的管理趨勢和發(fā)展方向?？陀^上講，主要分為以下幾個方面：機動車燈、非機動車燈、車道。信號燈、人行橫道燈、閃光警示燈、方向指示燈、道路和鐵路交叉口燈。PLC是計算機技術與傳統(tǒng)繼電接觸控制技術相結合的產物?？朔死^電器觸點控制系統(tǒng)中機械觸點連接復雜、可靠性低、功耗高、通用性差、靈活性差的缺點。它充分利用了微處理器的優(yōu)點，語言編程簡單，采用了一套繼電器?；谔菪螆D的簡單指令形式，使用戶程序直觀易學，調試和錯誤檢查也非常方便。它也是一種特殊的自動控制計算機，因此得到了廣泛的應用。PLC是一種特殊的工業(yè)計算機。這臺計算機使用面向用戶的指令，所以很容易編程。能完成“邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)、算術運算”，具有“數(shù)模輸入輸出控制”的能力。它易于與工業(yè)控制系統(tǒng)集成和擴展?？梢哉f，PLC是一種理想的工業(yè)控制計算機。隨著人們生活水平的不斷提高和交通問題的日益嚴重，交通信號燈的PLC控制的發(fā)展已成為必然，將越來越受到人們的重視。S7-200系列可編程控制器是西門子德國公司開發(fā)的一種新型可編程控制器。工作可靠，功能強大，存儲容量大，編程方便。輸出端可直接驅動2A繼電器或接觸器線圈。具有較強的抗干擾能力。因此，可以滿足電氣控制系統(tǒng)對交通信號燈的要求。西門子S7系列PLC具有體積小、速度快、標準化、網(wǎng)絡通訊能力強、功能強、可靠性高等特點。S7系列PLC產品可分為微型PLC（如S7-200）、小型PLC性能要求（如S7-300）、中高性能PLC要求（如S7-400）等。

2交通燈控制系統(tǒng)的總體設計2.1設計總體要求本設計是以PLC為核心，加上數(shù)碼管等外部設備，實現(xiàn)交通燈的控制。（1）按下啟動按鈕，東西方向紅燈亮，數(shù)碼管由36減少。（2）按下啟動按鈕，南北交叉口綠燈亮，數(shù)碼管由30減為30。到了30秒，南北交叉口的黃燈開始閃爍三次。（3）當東西向紅燈亮起時，黃燈開始閃爍。三次閃爍后，東西方向的綠燈開始亮起，并倒數(shù)30秒。（4）南北方向的紅燈開始亮起，數(shù)碼管從36倒計時。（5）東西交叉口綠燈亮，數(shù)碼管從30減少。到了30秒，東西交叉口的黃燈開始閃爍三次。（6）南北方向紅燈時間到，黃燈開始閃爍。三次閃爍后，南北方向的綠燈開始亮起，倒計時30秒。（7）東西方向紅燈亮，數(shù)碼管從36倒計時。（8）當按下停止按鈕時，南北和東西方向的紅、黃、綠燈和四組數(shù)碼管不亮。具體控制要求見表2-1。表2-1交通燈的控制要求東西路口紅燈黃燈綠燈亮36s閃爍3次亮30s南北路口綠燈黃燈紅燈亮30s閃爍3次亮36s2.2設計總框圖PLC控制交通燈系統(tǒng)的組成有核心控制元件PLC、起動按鈕、停止按鈕、紅黃綠三燈、數(shù)碼管等元件組成。因此交通燈系統(tǒng)控制框圖如圖2-1所示。圖2-1設計總框圖2.3硬件設計思路根據(jù)可編程控制器設計交通燈硬件部分的設計步驟，本設計的具體設計步驟如下所示：（1）PLC的選型；（2）輸入、輸出點的估算；（3）主機型號的選擇；（4）模塊的擴展及I/O編址；（5）輸入、輸出端子的分配；（6）畫出I/O接線圖；（7）數(shù)碼管的顯示原理。2.4軟件設計思路硬件設計設計的是外部電路，是需要外接的器件。而軟件設計是來驅動硬件電路工作的，是設計的核心所在，硬件電路能否正常的工作就要看軟件設計的是否合理，故軟件設計很重要的。本設計的軟件設計是按以下的步驟進行的。（1）編程語言的選擇；（2）編寫程序的梯形圖。3硬件設計3.1PLC的硬件系統(tǒng)組成PLC的硬件系統(tǒng)由主機系統(tǒng)、輸入輸出擴展部件及外部設備組成。各部分之間通過內部系統(tǒng)總線進行連接。CPU是PLC的核心部分，由它實現(xiàn)邏輯運算，協(xié)調控制系統(tǒng)內部各部分的工作，它的運行是按照系統(tǒng)程序所賦予的任務進行的。PLC的對外功能主要是通過各類接口模塊，實現(xiàn)對工業(yè)設備和生產過程的檢測和控制。PLC的電源一般采用開關電源，其特點是輸入電壓范圍寬、體積小、質量輕、效率高、抗干擾性能好。一旦某模塊出現(xiàn)故障，進行在線插拔、調試時不會影響各機的正常運行。PLC的硬件組成與微型計算機相似，主要是由CPU、存儲器、輸入/輸出接口、電源等幾部分組成。具體如圖3-1所示。圖3-1PLC的硬件結構組成（l）CPUCPU又稱CPU，是PLC的核心，對整個PLC的性能有著決定性的影響。它一般由控制電路、運算器和寄存器組成。（2）存儲器存儲器是用來存放系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯變量等信息的。分為ROM和RAM兩種類型。系統(tǒng)程序是用來控制PLC完成各種控制功能的程序。這些程序是由PLC制造廠家用相應CPU的指令編寫的，并固化到ROM中。用戶程序是根據(jù)生產過程和工藝要求編寫的控制程序，存儲在RAM中。（3）輸入/輸出部件這是PLC與用戶設備和控制設備之間的接口電路。輸入接口電路一般由光電耦合電路組成，用于接收PLC的各種輸入信號。開關、傳感器等信號。輸出接口電路通常采用繼電器、晶閘管或晶體管輸出，將CPU的弱電信號轉換為現(xiàn)場所需的強電信號，驅動電磁閥、接觸器等被控設備的執(zhí)行機構。（4）電源電源的作用是將交流電轉換為直流電提供給PLC。為了提高可靠性，大部分PLC采用開關式穩(wěn)壓電源。3.2PLC的選型當今的PLC廠商琳瑯滿目，產品性能各不相同。常用的PLC有很多種：德國西門子：有SS系列和S7系列，S7系列包括S7-200（小型）、S7-300（中型）和S7-400（大型）。日本歐姆龍（OMRON）公司：CPM1A型機，P型機，H型機，CQM1、CVM、CV型機。日本三菱公司的PLC的小型機FI機和FXZ機，它的中、大型機為A系列。日本東芝公司的EX小型機及EX－PLUS小型機。日本日立公司E系列，它的基本箱體有E-20、E-28、E－40、E－64系列等。以上廠家為我們提供了多種選擇，但除此之外，我們還應注意CPU的強大功能、合理的結構、適當?shù)腎/O控制規(guī)模、輸入輸出功能水平、匹配的負載能力，以及通信的要求。操作和系統(tǒng)響應速度。還應考慮電源的匹配。眾所周知，繼電控制系統(tǒng)是一種“硬件邏輯系統(tǒng)”。它工作在并行模式，而可編程控制器是一個工業(yè)控制計算機。因此其工作原理是基于計算機的工作原理，即通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)的。然而，CPU以分時的方式處理所有的任務，而計算機一次只能做一件事，所以程序的執(zhí)行是從每個點依次完成相應的動作，所以它屬于串行工作模式。PLC采用從左到右、從上到下的掃描方式。在運行模式下，CPU開始執(zhí)行用戶和其他程序的第一條指令，直到最后一條指令結束，然后返回第一條指令以開始新的掃描。這是PLC重復循環(huán)掃描的方式。PLC調用用戶程序執(zhí)行一次所需的時間，作為PLC的機器掃描周期。它包括五個步驟：內部處理、通信服務、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新。根據(jù)輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新的步驟，PLC的運行狀態(tài)依次循環(huán)工作。具體工作流程如下圖3-2所示。圖3-2PLC的工作過程輸入輸出點數(shù)是選擇PLC尺寸的基礎。如果是單機自動化或機電一體化產品，可以選用小型機；如果控制系統(tǒng)比較大，輸入輸出點比較多，控制要求比較復雜，可以選用中型或大型計算機。在選擇PLC的I/O點數(shù)時，還應考慮用戶存儲器的存儲容量。一般廠家提供1KB、2KB、4KB、8KB、13KB、16KB、26KB等存儲容量。選擇方法主要基于經驗估計。常用的估計方法是PLC的存儲容量是I/O點的10-15倍。開關控制系統(tǒng)不需要考慮PLC的響應時間。一般型號能滿足要求。對于具有模擬控制的系統(tǒng)，尤其是閉環(huán)控制系統(tǒng)，應注意PLC的響應時間。根據(jù)控制的時間要求，選擇合適的高速PLC。有時可以使用快速沖擊模塊和中斷輸入模塊來提高相應的速度。通過比較上述廠家的PLC和主機選型時應注意的事項。最后選擇了西門子德國公司生產的S7系列S7-200PLC。S7-200PLC是西門子德國公司生產的小型PLC。它結構緊湊，擴展性好，命令性能強。它強大的功能使它能夠實現(xiàn)復雜的控制功能，無論是在單個計算機上運行還是連接到網(wǎng)絡上。它還具有豐富的擴展模塊，如EM221和EM231。3.3輸入輸出點的估算根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的技術指標和要求，確定用戶所需的輸入、輸出設備，據(jù)此確定PLC的I/O點數(shù)。在估算系統(tǒng)的I/O數(shù)量和類型時，應綜合考慮輸入和輸出信號的數(shù)量、I/O信號的類型（數(shù)字/模擬）、電流和電壓水平以及是否有其他控制要求。以上統(tǒng)計的數(shù)據(jù)是一臺PLC完成系統(tǒng)功能所必須滿足的，但具體要確定I/O點數(shù)時，則要按實際I/O點數(shù)再向上附加20%～30%的備用量。在選擇PLCI/O點數(shù)的同時，還要考慮用戶存儲的存儲容量。根據(jù)本設計的控制要求，本設計有啟停兩個輸入點，南北、東西方向紅、黃、綠六個輸出點，四組數(shù)碼管段碼28個輸出點。所以本設計總共有34個輸出點。3.4主機型號的選擇CPU是PLC的核心部分，由它實現(xiàn)邏輯運算，協(xié)調控制系統(tǒng)內部各部分的工作，它的運行是按照系統(tǒng)程序所賦予的任務進行的。交通燈能否正常的工作就取決于CPU選取的是否合理，故CPU的選擇是很重要的。而S7-200系列PLC有CPU21X和CPU22X兩代產品，其中CPU22X型PLC有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四種基本型號。I/O點數(shù)及可擴展的模塊數(shù)見表3.1。根據(jù)輸入輸出的點數(shù)選取的主機類型為CPU224。CPU224的輸入輸出點比較多，它有I0.0-I0.7,I1.0-I1.514個輸入點和Q0.0-Q0.7,Q1.0-Q1.110個輸出點。CPU224的14個輸入點可以滿足本設計兩輸入點的需求，但是10個輸出點不能滿足本設計34個輸出點的需求，因此需要再擴展28個輸出點。3-1S7-200系列中CPU22X的基本單元型號主機輸入點數(shù)主機輸出點數(shù)可擴展模塊CPU22164無CPU222862個擴展模塊78路數(shù)字量I/O點或10路模擬量I/O點CPU22414107個擴展模塊168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點CPU22624167個擴展模塊248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點3.5模塊的擴展目前，PLC系列可提供三類九個數(shù)字I/O模塊，三類五個模擬I/O模塊。具體的擴展模塊和類型如表3-2所示。因為本設計需要擴展的是數(shù)字量輸出點，所以我著重看了EM222、EM223，但是EM223不僅包括輸入點還包括輸出點，本設計不需要擴展輸入點，為了節(jié)省資源我選取了EM222，沒有選擇EM223。由于需要擴展28個數(shù)字輸出點，所以選擇了4個EM222（8路數(shù)字輸出直流）。四個EM222有28個數(shù)字輸出點，正好滿足設計所需的輸出點。表3-2常用的模塊擴展型號及用途分類型號I/O規(guī)格功能及其用途數(shù)字量擴展模塊EM221DI88路數(shù)字量直流輸入EM222DO88數(shù)字量直流輸出EM223DI4/DO44路數(shù)字量直流輸入、輸出DI8/DO88路數(shù)字量直流輸入、輸出DI16/DO1616路數(shù)字量直流輸入、輸出模擬量擴展模塊EM231AI44路模擬量輸入EM232AQ22路模擬量輸出EM235AI4/AQ14路模擬量輸入、1路模擬量輸出其主機和各擴展模板的I/O接鏈圖如下圖3-2所示。圖3-2I/O擴展連接鏈示意圖根據(jù)圖3.2主機和模板的擴展連接鏈所示各模塊對應的I/O編址如表3-3所示。表3-3模塊的I/O編址主機模塊0模塊1模塊2模塊3I0.0Q0.0Q2.0Q3.0Q4.0Q5.0I0.1Q0.1Q2.1Q3.1Q4.1Q5.1I0.2Q0.2Q2.2Q3.2Q4.2Q5.2I0.3Q0.3Q2.3Q3.3Q4.3Q5.3I0.4Q0.4Q2.4Q3.4Q4.4Q5.4I0.5Q0.5Q2.5Q3.5Q4.5Q5.5I0.6Q0.6Q2.6Q3.6Q4.6Q5.6I0.7Q0.7Q2.7Q3.7Q4.7Q5.7I1.0Q1.0I1.1Q1.1I1.2I1.3I1.4I1.53.6輸入、輸出點的分配輸入、輸出點的I/O分配如表3-4所示。表3-4I/O分配SB1I0.0起動按鈕SB2I0.1停止按鈕HL1Q0.0東西方向紅燈HL2Q0.1東西方向黃燈HL3Q0.2東西方向綠燈HL4Q0.4南北方向紅燈HL5Q0.5南北方向黃燈HL6Q0.6南北方向綠燈七段數(shù)碼管數(shù)碼管段碼東西數(shù)碼管個位東西數(shù)碼管十位南北數(shù)碼管個位南北數(shù)碼管十位aQ2.0Q3.0Q4.0Q5.0bQ2.1Q3.1Q4.1Q5.1cQ2.2Q3.2Q4.2Q5.2dQ2.3Q3.3Q4.3Q5.3eQ2.4Q3.4Q4.4Q5.4fQ2.5Q3.5Q4.5Q5.5gQ2.6Q3.6Q4.6Q5.63.7PLC外部接線示意圖根據(jù)上面主機類型的選擇，各擴展模塊的確定以及I/O點的分配，再加上交通燈控制系統(tǒng)的控制要求。具體的紅、黃、綠三燈、各擴展模塊和數(shù)管I/O連線圖如圖3-3所示。但應注意PLC實際接線時，還應考慮到以下幾個方面：(1)應有電源輸入線，通常為220V、50HZ交流電源，允許電源電壓有一定的浮動范圍。并且必須有保護裝置，如熔斷器等。若是干擾較強或對可靠性要求很高的場合，應在PLC的電源輸入端加裝帶屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器。（2）輸入輸出終端共用一個COM終端。PLC應單獨接地，不與其他電氣元件共用。接地面積應大于2平方毫米，并盡可能靠近PLC。（3）當線圈、電磁閥等感應元件連接到PLC的輸入端時，必須增加保護電路，如并聯(lián)電阻電容吸收電路（交流電源）或連續(xù)電流二極管（分支電源）。圖3-3PLC外部連線示意圖3.8七段數(shù)碼管的顯示工作原理七段數(shù)碼管是用擴展模塊的輸出點來控制的，當紅綠燈開始亮的時候，數(shù)碼管就開始計數(shù)。數(shù)碼管有兩種類型,一種是共陰極的,一種是共陽極的,共陰極數(shù)碼管輸出的是高電平有效，而共陽極則是低電平有效。具體電路如下圖3-4所示。圖3-4共陰極和共陽極數(shù)碼管本設計采用的是共陰極數(shù)碼管，當輸入為高電平的時候數(shù)碼管就開始顯示。二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，而共陽極則將發(fā)光二極管的陽極連接在一起，接入+24V的電壓。一位顯示器由8個發(fā)光二極管組成，其中7個發(fā)光二極管構成字型“8”的各個筆劃（段）a～g，另一個小數(shù)點為dp發(fā)光二極管。當在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓時，該段筆劃即亮；不加電壓則暗。為了保護各段LED不被損壞，需外加限流電阻。本設計用數(shù)碼管顯示的主要原因是，半導體數(shù)碼管的工作電壓比較低，體積小、壽命長、工作可靠性高、響應速度快、亮度高，是交通上數(shù)字顯示的最佳器件，因此本設計采用數(shù)碼管顯示。眾所周知，LED顯示數(shù)碼管通常由硬件7段譯碼集成電路，完成從數(shù)字到顯示碼的譯碼驅動。本系統(tǒng)采用軟件譯碼，以減小體積，降低成本和功耗，軟件譯碼的另一優(yōu)勢還在于比硬件譯碼有更大的靈活性。所謂軟件譯碼，即由軟件完成從數(shù)字到顯示碼的轉換。根據(jù)LED數(shù)碼管的結構原理，為了顯示字符，需要為LED數(shù)碼管提供顯示段代碼，顯示段代碼由7段“8”字符加1個小數(shù)點組成，共8段。因此，提供給LED數(shù)碼管的顯示段代碼為1字節(jié)。各段碼位與顯示段的對應關系如下表3-5所示。表3-5LED顯示段碼字型共陽極段碼共陰極段碼字型共陽極段碼共陰極段碼0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3BOH4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF84H71H7F8H07H空白FFH00H880H7FHP8CH73H（1）本表所列各字符的顯示段碼均為小數(shù)點不亮的情況。（2）“空白”字符即沒有任何顯示。

4軟件設計用PLC系統(tǒng)控制一個任務或過程，是通過CPU在RUN方式下循環(huán)掃描用戶程序來實現(xiàn)的，用戶程序決定了一個系統(tǒng)的功能。因此PLC用戶程序的設計是PLC控制系統(tǒng)的軟件設計中最關鍵的一個環(huán)節(jié)。4.1編程軟件的概述SIMATICS7-200編程軟件是指西門子公司為S7-200系列PLC編制的工業(yè)編程軟件的集合，其中STEP7-Micro/WIN32軟件是基于Windows的應用軟件。具有簡單易學、高效、節(jié)省時間，可解決復雜的自控任務。S7-200可編程控制器使用STEP7-Micro/WIN32編程軟件進行編程。STEP7-Micro/WIN32編程軟件是基于Windows的應用軟件，功能強大，主要用于開發(fā)程序，也可用于適時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。加上漢化后的程序，可在全漢化的界面下進行操作。STEP7-Micro/WIN32軟件包括有MICROWIN3.1軟件；MICROWIN3.1的升級版本軟件MICROWIN3.1SP1；TOOLBOX[TOOLBOX包括USS協(xié)議指令和TPO70的組態(tài)軟件TPDESIGNERV1.0設計師]工具箱；以及MICROWIN3.11Chinese等編程軟件。S7-200的編程軟件：STEP7-Micro/WIN32。該編程軟件可以方便地在Windows環(huán)境下對PLC編程、調試、監(jiān)控。使得PLC的編程更加方便、快捷?？梢哉f，S7-200可以完美地滿足各種小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的要求。STEP7-Micro/WIN編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應用程序提供了良好的編程環(huán)境。4.2編程語言的選擇PLC為用戶提供的編程語言有五種：梯形圖、語句表、功能塊圖、順序功能圖、結構文本。梯形圖(LAD)編程語言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎上演變而來的。PLC梯形圖與電氣控制系統(tǒng)梯形圖基本思想是一致的，只是在使用符號和表達方式上有一定區(qū)別。PLC梯形圖使用的是內部繼電器、定時器/計數(shù)器，都是由軟件實現(xiàn)的。語句表（STL）編程語言類似于計算機中的助記符語言，它是可編程控制器最基礎的編程語言。所謂語句表編程，是用一個或幾個容易記憶的字符來代表可編程控制器的某種操作功能。功能塊（FBD）是利用邏輯門圖形組成功能塊圖指令系統(tǒng)，功能塊指令由輸入、輸出段及邏輯關系函數(shù)組成。最終選用梯形圖作為本設計的編程語言。選取的主要原因是梯形圖在程序執(zhí)行時按段掃描，清晰的段結構有利于對程序的運行進行理解和調試。同時，軟件的編譯功能可以直接指出錯誤指令所在段有段標號，昉利于我對程序的修正。并且此語言簡單明了，易于理解。4.3程序梯形圖本設計具體的梯形圖如圖4-1所示。圖4-1程序梯形圖

5PLC的調試與分析PLC程序調試可分為模擬調試和現(xiàn)場調試兩個調試過程。在此之前，應仔細檢查PC的外部接線，這是非常重要的。要確保外部接線凂確無誤。也可以用事先編寫好的試驗程序對外部接線做掃描通電檢查來查找故障。當確認接線無誤后就可以連接主電路，將模擬調試好的程序送入用戶存儲器進行調試，直到達到整個設計想要得到的效果。（1）程序的模擬調試將設計好的程序寫入PLC后，首先要做的就是仔細檢查程序，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。用戶程序一般先在實驗室模擬調試，一般不用接PLC實際的負載(如接觸器、電磁閥等)。也可以根據(jù)功能表圖，在適當?shù)臅r候用開關或按鈕來模擬實際的反饋信號。調試時要充分考慮各種可能的情況，在功能圖中逐一檢查系統(tǒng)的各個分支、每個可能的進度路線，并有選擇的順序，以免遺漏。當發(fā)現(xiàn)問題時，應及時修改PLC中的梯形圖和程序，直到在所有可能的情況下，輸入和輸出之間的關系完全符合要求。如果程序中某些計時器或計數(shù)器的設置太大，為了縮短調試時間，可以在調試過程中減少它們，并在模擬調試后寫入它們的實際設置。在設計和模擬調試程序的同時，可以設計、制作控制臺或控制柜，PLC之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時進行。（2）程序的現(xiàn)場調試完成以上工作后，可立即進行現(xiàn)場調試。首先在控制現(xiàn)場安裝PLC進行在線調試。在調試過程中，可以顯示系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序。設計中的問題應及時解決。如果調試達不到指標要求，則可以對相應硬件和軟件部分設計作適當調整，通常只需要略微修改程序就可能出現(xiàn)實際效果。全部調試通過后，再經過一段時間的實驗，系統(tǒng)才可以投入到實際運用當中。但本設計在調試過程中出現(xiàn)了如下幾個問題：1）在調試程序開始前,忘記對PLC進行復位。當按下控制按鈕,不會出現(xiàn)任何的效果。故在調試程序前應先對PLC進行復位操作,然后在進行程序調試。2）Network中南北路口的倒計時數(shù)設置的數(shù)字錯誤，故在調試時南北路口顯示的時間和本來要顯示的時間不符，具體如圖5-1所示。圖5-1梯形圖錯誤之處修改后的效果如下圖5-2所示。圖5-2修改后的梯形圖3）在調試時當按下I0.1停止按鈕時，除了東西路口的燈沒有熄滅，其它的路口的燈都熄滅，經檢查錯誤出在Network23因為把常閉的停止按鈕寫為常開了，具體如圖5-3所示。圖5-3梯形圖錯誤之處修改后的梯形圖如圖5-4所示。圖5-4修改后的梯形圖4）在載入程序后，按下按鈕發(fā)現(xiàn)燈不亮，檢查程序，沒有錯誤，再檢查實驗臺時發(fā)現(xiàn)原來把數(shù)碼管的極性接反了，因為本設計實用的是共陰極數(shù)碼管，應該是高電平有效。修改后三燈均亮。

總結交通信號燈對于維持整個交通秩序，使之保持一種平穩(wěn)有序的運行，是有非常重大的意義的，對于整個交通信號來講，交通信號燈，是至關重要的組成元件和組成部分。交通信號燈由紅燈（禁止通行）、綠燈（允許通行）、黃燈（警示）組成。由于我國的道理體系的不斷地發(fā)展和系統(tǒng)高效的實施，現(xiàn)代的交通信號燈的種類較之于過往，也是呈現(xiàn)出越來越精細化的管理趨勢和發(fā)展方向，客觀上講，主要分為以下幾個方面：機動車信號燈、非機動車信號燈、車道信號燈、人行橫道信號燈、閃光警示信號燈、方向信號燈、道路和鐵路交叉口信號燈。通過PLC交通燈的設計，我不僅整合了相關知識，而且豐富了大腦。同時，在尋找信息的過程中，我也學到了很多課外知識，開闊了視野，認識了電子發(fā)展的未來方向，在專業(yè)知識和實踐能力上實現(xiàn)了質的飛躍。通過對交叉口交通燈PLC控制系統(tǒng)的設計，我們對實