基于PLC交通燈設(shè)計

1、基于plc爻通燈設(shè)訃作者:口期：學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）報告系別:專業(yè)：班號:學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號：設(shè)玳論處題目:基于plc交通燈設(shè)計指導(dǎo)教師:設(shè)計地點:起迄 日期：2013.1 0.01-2 0 1 4.6.03畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書專業(yè) 班級 姓名一、課題名稱:基于plc交通燈設(shè)計二、主要技術(shù)指標（或基本要求）：1、采用西門子的s7 30 0 plc對東西南北的紅、黃、綠、燈實現(xiàn)有規(guī)律的循環(huán)閃 亮2、采用了順序控制設(shè)計法用了六個計數(shù)器i動實現(xiàn)對八個控制對象的控制3、采用了組態(tài)軟件對交通燈進行仿真三、主要工作內(nèi)容：1、熟悉題目要求，通過查閱相關(guān)科技文獻，初步擬定的方案;2、對所選方案論證與確定

2、,并分析其可行性;3、通過計算,初步完成交通燈方案設(shè)計;4、對交通燈進行硬件設(shè)計;5完成軟件設(shè)計,并進行仿真;6、整理資料,撰寫畢業(yè)設(shè)計論文;7、準備答辯。四、主要參考文獻：1廖常初.plc編程及應(yīng)用（第三版）m.北京：機械工業(yè)出版社，20 10 2田淑珍.57-300 plc原理及應(yīng)用m.北京:機械工業(yè)出版社，2 0093張運剛等. plc技術(shù)與應(yīng)用m.北京：人民郵電出版社，20114蘇昆哲.深入淺出西門子w inccv61m.北京：北京航空航天大學(xué)出版 社，2012.學(xué) 生（簽名）201 3年9 月 30 年9月30 教研室主任（簽名）2 0 1 3年9月30 系主任（簽名）2 0 13年

3、9月30日畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告設(shè)計（論文）題目基于plc交通燈設(shè)計一.選題的背景和意義:plc具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強的特性，同時其內(nèi)部定時器資 源十分豐富，可對目前普遍使用的“漸進式”信號燈進行精確控制，特別對多岔路 口的控制可方便地實現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來越多地將plc應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。同時， plc本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號燈組成一局域網(wǎng)進行統(tǒng)一調(diào) 度管理,可縮短車輛通行等候時間，實現(xiàn)科學(xué)化管理.二.課題研究的主要內(nèi)容：1、pl c控制交通燈與其他軟件控制相比較的優(yōu)勢；2、plc控制交通燈的整體設(shè)計方案；3、硬件設(shè)計：系統(tǒng)的硬件設(shè)計；4、軟件設(shè)計:交通燈梯形圖程序設(shè)計；5

4、、方案驗證:利用組態(tài)仿真軟件驗證方案的正確性三.主要研究（設(shè)計）方法論述:1、文獻研究法:在開題初期，通過網(wǎng)絡(luò)，圖書，期刊收集資料;2、市場調(diào)查法:在設(shè)計前，對各種交通燈進行市場調(diào)查；3、對比法:對各種交通燈設(shè)計方案的優(yōu)缺點進行比較，優(yōu)化設(shè)計方案；4、軟件仿真法：利用組態(tài)仿真軟件驗證方案的正確性、合理性和有效性四、設(shè)計（論文）進度安排：時間（迄止日期）工作 內(nèi) 容2 0 1 3. 1 0.01-201 2 .10.0 5確立研究課題，初擬畢業(yè)設(shè)計綱要20 1 3.10.052 013.10.08查閱相關(guān)資料并進行分析、歸納、總結(jié)2 0 1 3 . 1 0.0 8 -2 0 13.10.15認真

5、研究課題，確定設(shè)計方案2 0 1 3.10.1 5-201 3.10.1 6撰寫中期檢查報告20 1 3.10.1 6-2013.10.23完成交通燈硬件設(shè)計2013.1 0 .2 3 20 1 3.10.25編譯程序并進行時序仿真2 0 1 3 .10. 252 0 13 . 11. 17撰寫畢業(yè)設(shè)計論文2013.1 1 .1 8 2014. 05.31修改論文完成初稿，并提交電子稿于老師審閱2 014. 0 5.3 1- 2 0 13. 06. 03準備畢業(yè)答辯五、指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽名：年 月曰7x、系部意見:系主任簽名:基于plc交通燈設(shè)計目錄摘要abs t ra c t第1章 前言

6、錯誤!未定義書簽。第2章 可編程程序控制器(plc)錯誤!未定義書簽。2. 1 plc的硬件結(jié)構(gòu)嘲誤!未定義書簽。2. 2 plc的工作原理錯誤!未定義書簽。第3章 方案設(shè)計。錯誤味定義書簽。2.1 設(shè)計要求錯誤!未定義書簽。3. 2系統(tǒng)設(shè)計方案分析錯誤!未定義書簽。3.3 plc選型避誤!未定義書簽。第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計錯誤!未定義書簽。1.1 設(shè)計原則管誤!未定義書簽。1.2 plc外部連接設(shè)計錯誤!未定義書簽。1.3 設(shè)計要點及注意事項繾誤!未定義書簽。第5章 系統(tǒng)程序設(shè)計。錯誤!未定義書簽。5. 1系統(tǒng)程序分析繾誤!未定義書簽。5.2梯形圖軟件設(shè)計硝誤!未定義書簽。5. 3梯形圖所對應(yīng)

7、的語句表錯誤!未定義書簽。第6章系統(tǒng)檢測與調(diào)試。錯誤!未定義書簽。6. 1組態(tài)軟件的介紹錯誤!未定義書簽。6. 2組態(tài)畫面的建立錯誤!未定義書簽。6. 3變量的定義錯誤!未定義書簽。6.1 仿真并調(diào)試緇誤!未定義書簽。6.2 調(diào)試要點及注意事項錯誤!未定義書簽。第7章 結(jié)束語錯誤!未定義書簽。參考文獻錯誤!未定義書簽。答謝辭。錯誤!未定義書簽。摘要plc可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制 技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單.、編程方便、 可靠性高等優(yōu)點，己廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。本設(shè)計是用p lc來 實現(xiàn)對十字路口交通信號燈的控制

8、,其控制方法是采用西門子的s 7-300 p lc對 東西南北的紅、黃、綠燈實現(xiàn)有規(guī)律的循環(huán)閃亮，以達到對交通信號燈的控制?？?制過程中采用了順序控制設(shè)計法用了六個計數(shù)器分時段分頻率自動實現(xiàn)對八個控 制對象的控制。控制程序包括有順序功能圖(sfc)、梯形圖(lad )、指令表(stl)。 系統(tǒng)調(diào)試運行是用組態(tài)軟件進行仿真的，最終經(jīng)過多次調(diào)試實現(xiàn)了我們所需的全 部設(shè)計要求。關(guān)鍵字：plc、交通燈、控制系統(tǒng)、組態(tài)設(shè)計a b st r actplc p rog r amm able logic contr o iler i s a niiciop r ocessorb a s ed,integiat

9、ed computer tec h n ol o g y ,au t o m at iccon tro1 t e clmo 1 ogyan d conunumcatio nt eclmolog ye v olv e dan ewtypeo f indust r i a1 c o ntiol dev i ces. i t has a smiple s t nictur e , c onv e me n t pro granum n g , h i gli ie 1 i a bility, has b een widely used in i n d u stria 1 pioce s se s

10、and au t oma t i c contr o 1 o f t he po s i tion.this d esign is re a liz e s wi t h plc to the int e rsection stre e t - t r a f f ic co n no 1 1 igli t scon t r ob i ts cont io 1 methodis u s e s sim e nsr ss 7 30 0 plct o t h e east, w est, s out h and n o r th re d,ye 1low, green,t lie left gi

11、e en light to realiz e t h e o r d er 1 y ciicul a t i o n t o gli s t en, a c in e ve s t o s t r e et- t ia f f ic contr o 1 1 igh t s* cont r o 1 . in the c ontrol 1 ed process used the s equentia 1 c o nt r ol de s ign law t o use e ight t i mer six cou n t ers t o divide the t im e int e rval f

12、t e q uency d ivision rate t o r e a 1 i ze a utom a tica 1 ly to eight c o ntrol 1 ed member c ontiol. the control proc eduie i ncludes t he smo o t h fiuict i on a 1 dia g ram (sfc), trap e zoid a 1 c hart (lad), i n s t in c tio n li s t (stl). syst e m comnussio n i n g is c o nfiguiation softw

13、a re sunul a t i o n , f i n ally aft e r s e veral d e bugg i n g a 1 1 w e nee d t o a ch i eve the des i g n re q uneme n ts.keywords： plc, tra f fi c lights, con t r o 1 s y st e ms, con figui a tion des i gn可變程序控制器（plc）是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。自60 年代問世以來，plc得到了突飛猛進的發(fā)展，尤其在數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)通信及與dcs 等集散系統(tǒng)融合方面有了很大

14、的進展,可變程序控制器已經(jīng)成為工業(yè)自動化強有 力的工具,得到了廣泛的普及和推廣應(yīng)用。交通十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊?？渴?么來實現(xiàn)這井然秩序呢？靠的是交通信號燈的自動指揮系統(tǒng)。那么控制系統(tǒng)是如 何實現(xiàn)紅、綠、黃三種顏色信號燈有條不紊工作的呢?交通信號燈控制方式很多， 可以用電子電路來實現(xiàn),也可以用單片機編程控制來實現(xiàn)。本文主要介紹如何利用 plc來實現(xiàn)十字路口交通燈的控制。第2章可編程程序控制器（plc）2.1 plc的硬件結(jié)構(gòu)plc實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機 從結(jié)構(gòu)上分,plc分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式plc包括c

15、pu板、 i / 0板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。 模塊式plc包括cpu模塊、i/o模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊 可以按照一定規(guī)則組合配置。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。 中央處理單元（c pu）是 plc的控制中樞,它按照plc系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的 用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲器1/ 0以及警戒定時器的狀態(tài);并能診斷用戶 程序中的語法錯誤。當plc投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入 裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入i/o映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取 用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果

16、送入i/o映 象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將i/o映象區(qū)的各 輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行直到停止 運行。如圖2 1 plc的結(jié)構(gòu)圖：捕入旗|臣|中器，元|（=輸出電路系統(tǒng)程序存儲器圖2-1 plc的結(jié)構(gòu)圖2.2 plc的工作原理它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn) 場應(yīng)用而設(shè)計,它采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序 控制、定時/計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接 口，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。plc是微機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技 術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它克

17、服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復(fù)雜、可靠性 低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，乂照顧到現(xiàn) 場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是p lc的程序編制，不需要專門的計算 機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用 戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的 plc后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作,就可 靈活方便地將plc應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。plc的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小 異,通常由主機、輸入/輸出接口、電源、編程器擴展器接口和外部設(shè)備接口等兒

18、個主要部分組成。plc的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖2-2所示：圖2-2 plc的硬件結(jié)構(gòu)圖plc是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在plc運行時， cpu根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序,按指令步序號（或地 址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶 程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次 掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。plc的掃 描一個周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段.plc在輸入采樣階段： 首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入 數(shù)

19、據(jù)讀入，并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端 口，進入程序執(zhí)行階段。plc在程序執(zhí)行階段:按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令， 執(zhí)行的結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的 執(zhí)行而改變。輸出刷新階段：當所有指令執(zhí)行完畢,輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在 輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管） 輸出，驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)備工作。第3章方案設(shè)計3.1設(shè)計要求交通燈控制系統(tǒng)的控制要求如下：1：信號燈受一個起動開關(guān)控制，當起動開 關(guān)接通時，信號系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當起動開關(guān)斷開時, 所有信號燈都熄

20、滅。 2 :南北綠燈和東西綠燈不能同時亮，如果同時亮?xí)r應(yīng)關(guān) 閉信號燈系統(tǒng)，并報警。3：南北紅燈亮維持25s。在南北紅燈亮的同時東西綠燈 也亮,并維持20s。到20 s時，東西綠燈閃爍，閃爍3s后熄滅。在東西綠燈熄滅 時，東西黃燈亮，并維持2s。到2s時，東西黃燈熄、，東西紅燈亮。同時,南北紅 燈熄滅，南北綠燈亮。 4:東西紅燈亮維持3 os。南北綠燈亮維持2 5 so然后閃爍3s,熄滅。同時南北黃燈亮，維持2 s后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。5:周而復(fù)始。如圖3-1所示：圖3-1交通信號圖3. 2系統(tǒng)設(shè)計方案分析十字路口交通燈狀態(tài)的分析：十字路口交通燈如下圖3-1所示,將12個交通燈進行

21、編號這12個交通燈共有四個狀態(tài)：狀態(tài)1:南北紅燈（1、7）亮，東西綠燈（6、12）亮。狀態(tài)2:南北紅燈（1、7）繼續(xù)亮，東西綠燈（6、12）閃。狀態(tài)3：南北紅燈（1、7）繼續(xù)亮，東西黃燈（5、1 1）亮。狀態(tài)4：東西紅燈（4、10）亮，南北綠燈（3、9）亮。狀態(tài)5:東西紅燈（4、10 ）繼續(xù)亮，南北綠燈（3、9）閃。狀態(tài)6:東西紅燈（1、7）繼續(xù)亮，南北黃燈（2、8）亮。如圖3-2所示：紅禱英 虹回圖3-2交通紅綠燈分布圖交通指揮信號燈控制系統(tǒng)工作時，對指揮燈的控制要求按一定時序進行，如 圖3-3所示：lit 4kiilulhriruie3q_q 卷福住總依狩岸興太宗音囪3.3 plc選型s7

22、-300 plc的選型原則是據(jù)生產(chǎn)工藝所需的功能和容量進行選型，并考慮維 護的方便性、備件的通用性，以及是否易于擴展和有無特殊功能等要求。選型時 具體注意以下幾方面：(1)有關(guān)參數(shù)確定。一是輸入/輸出點數(shù)(i/o點數(shù))確定。這是確定plc規(guī)模 的一個重要依據(jù)，一定要根據(jù)實際情況留出適當余量和擴展余地。二是plc存儲 容量確定。注意當系統(tǒng)有模擬量信號存在或要進行大量數(shù)據(jù)處理時，其存儲容量 應(yīng)選大一些。(2)系統(tǒng)軟硬件選擇。一是擴展方式選擇，s 7- 3 00 plc有多種擴展方式，實 際選用時，可通過控制系統(tǒng)接口模塊擴展機架、pro f ibus-dp現(xiàn)場總線、通信 模塊、運程i/o及plc子站

23、等多種方式來擴展plc或預(yù)留擴展口；二是plc的聯(lián) 網(wǎng)，包括plc與計算機聯(lián)網(wǎng)和plc之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種方式。因s7 3 0 0 plc 的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)淡化了 plc與dcs的界限,聯(lián)網(wǎng)的解決方案很多,用戶可根據(jù)企業(yè) 的要求選用；三是cpu的選擇,cpu的選型是合理配置系統(tǒng)資源的關(guān)鍵，選擇時 必須根據(jù)控制系統(tǒng)對cpu的要求包括系統(tǒng)集成功能、程序塊數(shù)量限制、各種位資 源、mpi接口能力等。(3 ) prof ibus-dp主從接口、ram容量、溫度范圍等，并最好在西門子公 司的技術(shù)支持下進行，以獲得合理的選型；四是編程軟件的選擇，這主要考慮對 cpu的支持狀況，我們的體會是：step7 v 4.0

24、對有些型號的cpu不支持，硬件組 態(tài)時會發(fā)生故障出錯，而step7v5.0則不存在這種問題。第4章系統(tǒng)硬件設(shè)計4.1 設(shè)計原則(1 )滿足被控設(shè)備或生產(chǎn)過程的控制要求;2( a) 在滿足控制要求的前提 下，力求簡單、經(jīng)濟，操作方便d (3)保證控制系統(tǒng)工作安全可靠；(4)考慮到今后的發(fā)展改進，應(yīng)適當留有進一步擴展的余地。4.2 plc外部連接設(shè)計交通燈的硬件設(shè)計包括輸入/輸出plc地址編號、輸入/輸出分配。根據(jù)交 通燈的控制要求，該系統(tǒng)要求有一個啟動開關(guān)，1個停止開關(guān),共兩個輸入點，12 盞燈，東西方向、南北方向的同一類燈可以共用1個點，故用6個輸出就可以。交 通輸入/輸出信號與plc地址編號

25、對照表如3-4所示，輸入/輸出分配線圖如圖 35所不。表4 1輸入/輸出信號與p lc地址編號對照表輸入信號輸出信號名稱編號南北綠燈qo.o啟動開關(guān)m2. 0南北紅燈q0. 1停止開關(guān)m2. 1南北黃燈q0. 2東西綠燈q1 .0東西紅燈q 1 . 1東西黃燈q1.2啟動開關(guān)ac ll1nin如.oju.o以m2.1q0.2s7-300nqlo,以l十24vk：ql.l以qi. 2以2l il 12鄧南彩錄燈南北黃燈福喙燈東西樂燈東西黃燈東西紅燈圖4 -2交通燈輸入/輸出接線圖4. 3設(shè)計要點及注意事項1 .設(shè)計要點(1)抗干擾盲計。來自電源線的雜波,能造成系統(tǒng)電壓畸變,導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)電氣設(shè) 備的

26、過電壓、過負荷、過熱甚至燒毀元器件，造成plc等控制設(shè)備誤動作。所以， 在電源入口處最好應(yīng)設(shè)置屏蔽變壓器或電源濾波等防干擾設(shè)施。其中，電源濾波 器的地要以最短線路接到中央保護地。對于直流電源，則可加裝微分電容加以干 擾抑制。 應(yīng)合理配置plc的使用環(huán)境，提高系統(tǒng)抗干擾能力。具體采取的措施 有:遠離高壓柜、高頻設(shè)備、動力屏以及高壓線或大電流動力裝置;通信電纜和模 擬信號電纜盡量不與其他屏(盤)或設(shè)備共用電纜溝；plc柜內(nèi)不用熒光燈等。 另外，plc雖適合工業(yè)現(xiàn)場，但使用中也應(yīng)盡量避免直接震動和沖擊、陽光直射、 油霧、雨淋等;不要在有腐蝕性氣體、灰塵過多、發(fā)熱體附近應(yīng)用；避免導(dǎo)電性雜 物進入控制器

27、。(2)保護接地設(shè)計。可采取用不小于10mm 2的保護導(dǎo)線接好配電板的保護地; 相鄰的控制柜也應(yīng)良好接觸并與地可靠連接。同時要做好防雷保護接地,通?？刹?取總線電纜使用屏蔽電纜且屏蔽層兩端接地,或模擬信號電纜采取兩層屏蔽，外層 屏蔽兩端接地等措施。另外，為防止感應(yīng)雷進入系統(tǒng)，可采用浪涌吸收器。(3)信號屏蔽設(shè)計。信號的屏蔽非常關(guān)鍵,一般可采取屏蔽電纜傳送模擬信號。 注意對多個模擬信號共用一根多芯屏蔽電纜或用兩種屏蔽電纜傳送時，信號間一 定要做好屏蔽。而且電纜的屏蔽層一端(一般在控制柜端)要可靠接地。當現(xiàn)場沒 有或無法設(shè)置硬點時，可在操作界面上采取軟按鍵的方法解決走向選擇或控制方 式選擇等問題。

28、此外，與變頻器、智能儀表等的連接，最好還是采用信號線直接相 連的方式。2 . 設(shè)計注意事項(1) plc輸出;電路中沒有保護，因此在外部電路中應(yīng)設(shè)置串聯(lián)熔斷器等保護裝置，以防止負載短路造成plc損壞。熔斷器容量一般為0.5a。 .(2)plc存在i/o響應(yīng)延遲問題，因此在快速響應(yīng)設(shè)備中應(yīng)加以注意。mpi 通信協(xié)議雖簡單易行，但響應(yīng)速度較慢。(3)編制控制程序時,最好用模塊式結(jié)構(gòu)程序。這樣既可增強程序的可讀性， 方便調(diào)試和維護工作；乂能使數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，方便wincc組態(tài)時變量標簽的統(tǒng) 一編制和設(shè)備狀態(tài)的統(tǒng)一顯示。(4)硬件資源。要合理配置硬件資源，以提高系統(tǒng)可靠性。如plc電源配電 系統(tǒng)要配備

29、冗余的up s不間斷電源，以排除停電對全線運行的不利影響。乂如對 電機的控制回路要進行繼電器隔離，以消除外部負載對i / 0模塊的可能損壞。另 外，系統(tǒng)設(shè)備要采用獨立的接地系統(tǒng)，以減少雜波干擾。第5章系統(tǒng)程序設(shè)計5. 1系統(tǒng)程序分析根據(jù)設(shè)計要求，分析出交通燈的正常時序流程圖如圖5-1所示:圖5-1正常時序流程圖5. 2梯形圖軟件設(shè)計當按下啟動按鈕時，信號燈系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮,東西綠燈亮。當 按下停止按鈕時，所有信號燈都熄滅。交通燈控制系統(tǒng)的控制要根據(jù)程序分析，設(shè)計梯形圖程序如圖5-2所示:：title：cojrunent ：m2. 0m2.1h/hm3.0m3. 0network 2

30、 : title:comment：tlom3.0til tse)一| s5t#5oomsnetwork 3 : title：cononent ：tilvpm3.0no tsej一| s5t#5oomsnetwork 4 ： title：cononent ：tom卜t1(sej|m3.0s5ts7snetwork 5 ： title:conme nt：to (se)_|s5tmost1n3.0l/l1 卜network 6 : title:comment：t1t3qo.ot1t3fsd)|s5t#4shetwork 7 : title：comiient：tot2 (sdj|s5tff7suetw

31、ork 8 ： title：coment：ml0ietetwoxk 9 ； title：comm ent ：qo.omo. 1moveen enoin out-w10network 10 ： title：commeni:：network 13 ： title：cojiunen-t:cojiunen-t ：q0.2mo. 4什卜moveen eno io - in out -imonetwork 16 : title：coirunent ：tot2ql.onetwork 16 : title：coirunent ：q1.0mo. 5move/ p pmmelbli，mu7 in out-w20m

32、etwork 17 ： title：cojiunent：metwork 18 : title：comment：ql.lmo. 6movef p pktpncel，elmu3-in out-w20network 19: title：comment：t10t1qi. 2gnetwork 20 : title：consent：mo. 7針卜moveenenoinout一刪20扇55落i?。簍itle：cojruneni:：ri0mo. 0f suben enoini outin2l叫wio -1-w1onetwork 22 : title：cojruneni:：ml. 0sub 1_/n1叫j3lm

33、vw20 -ini out-w201-in2hetwork 24 : title：圖5-2交通燈程序梯形映5 . 3梯形所對應(yīng)的語句表下面對程序的器件號功能進行描述，梯形圖對應(yīng)的語句表如表5-2所示:表5-2梯形圖語句表步序器件弓說明0m2. 0啟動按鈕1m2. 1停止按鈕2m 3 . 0介質(zhì)3t100. 5s脈沖4t 1 10. 5 s脈沖5q0. 0南北綠燈輸出6q0. 1南北黃燈輸出7q0. 2南北紅燈輸出8q 1 . 0東西綠燈輸出9q1. 1東西黃燈輸出11q1. 2東西紅燈輸出12to南北紅燈東西綠燈時間定時器13t1南北綠燈東西紅燈時間定時器14t2東西黃燈時間定時器1 5t3南

34、北黃燈時間定時器r16(sd)通電延時定時器17(se)斷電延時定時器18(p)上升沿脈沖19(n)下降沿脈沖第6章系統(tǒng)檢測與調(diào)試6.1組態(tài)軟件的介紹組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)scad a ( s u pe r v isor y co n trol and da t a acquis i t i on)的軟件平臺工具，是工業(yè)應(yīng)用軟件的一個組成部分。它 具有豐富的設(shè)置項日，使用方式靈活，功能強大。組態(tài)軟件由早先單一的人機界面 向數(shù)據(jù)處理機方向發(fā)展，管理的數(shù)據(jù)量越來越大。隨著組態(tài)軟件自身以及控制系 統(tǒng)的發(fā)展,監(jiān)控組態(tài)軟件部分地與硬件發(fā)生分離，為自動化軟件的發(fā)展提供了充分 發(fā)揮作用的舞臺。opc(o

35、lefor pr 0 cess control)的出現(xiàn)，以及現(xiàn)場總線 尤其是工業(yè)以太網(wǎng)的快速發(fā)展,大大簡化了異種設(shè)備間互連，降低了開發(fā)i/o設(shè)備 驅(qū)動軟件的工作量。i/o驅(qū)動軟件也逐漸向標準化的方向發(fā)展。實時數(shù)據(jù)庫的作用進一步加強。實時數(shù)據(jù)庫是scada系統(tǒng)的核心技術(shù)。從軟 件技術(shù)上講,scada系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫，實質(zhì)上就是一個可統(tǒng)一管理酌、支持變 結(jié)構(gòu)的、支持實時計算的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型。在實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)中，還有對工業(yè)標準的 支持(如0 pc規(guī)范等)，對分布式計算的支持和對實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)冗余的支持， 等等組態(tài)軟件都采用類似資源瀏覽器的窗口結(jié)構(gòu)，并對工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種資 源(設(shè)備、標簽量、畫面等)

36、進行配置和編輯；處理數(shù)據(jù)報警及系統(tǒng)報警；提供多 種數(shù)據(jù)驅(qū)動程序；各類報表的生成和打印輸出；使用腳本語言提供二次開發(fā)的功能; 存儲歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢,等等。西門子視窗控制中心 simatic wincc( win d o w s control center) 是hmi/sc ada軟件中的后起之秀，1 9 96年進入世界工控組態(tài)軟件市場，當年就 被美國contr 0 1 engnieerin g雜志評為最佳h mi軟件，以最短的時間發(fā)展成第 三個在世界范圍內(nèi)成功的scada系統(tǒng);而在歐洲,它無可爭議地成為第一。在設(shè)計 思想上，s i matic wincc秉承西門子公司博大精深的企業(yè)

37、文化理念，性能最 全面、技術(shù)最先進、系統(tǒng)最開放的hmi/ scada軟件是wincc開發(fā)者的追求。wince是按世界范圍內(nèi)使用的系統(tǒng)進行設(shè)計的，因此從一開始就適合于世界上各 主要制造商生產(chǎn)的控制系統(tǒng)，如ab, mod i co n , ge等，并且通訊驅(qū)動程序的種 類還在不斷地增加。通日ope的方式,winc c還可以與更多的第三方控制器進行 通訊。wincc v6 . 0 采用標準 micro s oft sql serve r 2 000(wincc v6. 0 以前版本采用syba s e)數(shù)據(jù)庫進行生產(chǎn)數(shù)據(jù)的歸檔，同時具有we b瀏覽器功能， 可使經(jīng)理、廠長在辦公室內(nèi)看到生產(chǎn)流程的動態(tài)

38、畫面,從而更好地調(diào)度指揮生產(chǎn), 是工業(yè)企業(yè)中mes和erp系統(tǒng)首選的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)平臺軟件。作為sima tic全集成自動化系統(tǒng)的重要組成都分,wi ncc確保與simat i c s5, s7和505系列的plc連接的方便和通訊的高效;wincc與step 7編程軟 件的緊密結(jié)合縮短了項目開發(fā)的周期。此外，wincc還有對simati c plc進 行系統(tǒng)診斷的選項，給硬件維護提供了方便。組態(tài)6. 2組態(tài)畫面的建立系統(tǒng)的調(diào)試是采用組態(tài)進行仿真的，首先打開組態(tài)軟件，建立以下畫面trf fic. pd 1,如圖6-1所示：e wnccexplorer - d:wangcongtrafhcvrraf

39、hc.mcp【灰苫的 文件3 we) 蠅(v)工he 第忒h)名稱a trzffic.dd上次更改2012/10/21 下午 02424。& trafrc 二b計箕帆el !:script多 tagloggingrt-|l simatic s7 protocch suite 占 ii mpi.wptct ii pro18usl| inductrial eth-arnot i ! slot plc / l| tcp/ip 由 i! proobus (in& q industrial ethernet (b) | named comcctions1( soft pic圖6-1建立交通燈畫面6.3變

40、的定義首先對系統(tǒng)的各個變量進行定義。各變量定義如表6-2所示: 表6-2變量名定義表變量名變量類型初始值注釋ng開關(guān)庭0南北路綠燈信號ny開關(guān)量0南北路黃燈信號nr開關(guān)量0南北路紅燈信號c g開關(guān)量0東西路綠燈信號ey開關(guān)量0東西路黃燈信號er開關(guān)量0東西路紅燈信號ts t ar t開關(guān)量0啟動按鈕t s t 0 p開關(guān)量0停止按鈕nwtime數(shù)值量0南北方向倒計時e wt i me數(shù)值量0東西方向倒計時雙擊t rffic. pd 1 ,編輯下面十字路口交通圖，分別對各個圓屬性中背景 顏色進行組態(tài)設(shè)計,并連接好相應(yīng)的變量的圖6-3所示：圖63組態(tài)編輯畫面6. 4仿真并調(diào)試打開s7-300plc

41、sim軟件，選中stop方框，如圖6-4所示，下載編寫梯形圖程 序，如圖6 - 5所不。圖 6 -4s 7300 plc 仿真 s t op 狀態(tài)國 file edit insert plc yiev options wind。/ hdpji0b1口 2? x電e向 02 t二藥包卜求出 二專含香惜目wu 宣 si1atic 3（ 站白白，陽剛紀e 2a sr 理京 口）向通文件n塊圖6-5程序下載程序下載完畢，選中run方框，畫面進入運行模式，如圖6 6所示:圖6- 6 s7-30 0 p 1 c仿真運行狀態(tài)啟動trffic. pdl畫面，按下調(diào)試按鈕，畫面運行，按下sta r t按鈕，南北

42、 紅燈亮，同時東西綠燈亮，如圖6-7所示：退出start圖6-7南北紅燈亮，同時東西綠燈亮緊接著是南北黃燈亮，東西綠燈閃爍，維持時間一致，如圖6-8所示:退出start圖6-8南北黃燈亮，東西綠燈閃爍，維持時間一致南北綠燈亮,同時東西紅燈亮,如圖6- 9所示：圖6-9南北綠燈亮,同時東西紅燈亮當按下停止按鈕時,交通燈熄滅，停止工作，狀況如圖6-10所示:圖6 10 交通燈停止工作6.5調(diào)試要點及注意事項(1)常規(guī)檢查。在通電之前要耐心細致地作一系列的常規(guī)檢查(包括接線檢 查、絕緣檢查、接地電阻檢查、保險檢查等)，避免損壞plc模塊(用step 7的診斷程序?qū)λ心K進行檢查)。(2)系統(tǒng)調(diào)試。

43、系統(tǒng)調(diào)試可按離線調(diào)試與在線調(diào)試兩階段進行。其中離線調(diào) 試主要是對程序的編制工作進行檢查和調(diào)試，采用step 7能對用戶編制程序進行 自動診斷處理，用戶也可通過各種邏輯關(guān)系判斷編制程序的正誤。而在線調(diào)試是 一個綜合調(diào)試過程，包括程序本身、外圍線路、外圍設(shè)備以及所控設(shè)備等的調(diào)試。 在線調(diào)試過程中，系統(tǒng)在監(jiān)控狀態(tài)下運行，可隨時發(fā)現(xiàn)問題、隨時解決問題，從 而使系統(tǒng)逐步完善。因此，一般系統(tǒng)所存在的問題基本上可在此過程中得到解決。（3）在線調(diào)試設(shè)備開停時，必須先調(diào)試空開關(guān)的運行情況;如果設(shè)備設(shè)有運行 監(jiān)視開關(guān)，則可把監(jiān)視開關(guān)強制為 1 ”（正式運行時，撤銷強制）。調(diào)試單臺設(shè)備時 可針對性地建立該設(shè)備的變量表，對該設(shè)備及