交通信號燈畢業(yè)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書題目基于PLC控制的交通信號燈設(shè)計院別：畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名題目基于PLC控制的交通信號燈設(shè)計1.信號燈受一個起動開關(guān)控制，當(dāng)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(dāng)起動開關(guān)斷開時，所有信號燈都熄滅。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20S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30S。南北綠燈亮維持25S。然后閃爍3S，熄滅。同時南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。5.周而復(fù)始。畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容說明部分1)PLC編程語言2)PLC的硬件結(jié)構(gòu)說明及分類3)PLC的工作原理4)系統(tǒng)設(shè)計方案分析說明計算部分1)十字路口交通燈時序計算2)定時器時間計算繪圖部分1)PLC的結(jié)構(gòu)原理圖2)主程序流程圖3)十字路口交通燈時序圖4)PLC控制接線圖5)設(shè)計系統(tǒng)的梯形圖注：此表與該生畢業(yè)設(shè)計（論文）一起裝訂。PAGEIV基于PLC控制的交通信號燈設(shè)計摘要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善。交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。隨著中國加入WTO，我們不但要在經(jīng)濟(jì)、文化、科技等各方面與國際接軌，在交通控制方面也應(yīng)與國際接軌。俗話說“要想富，先修路”，但路修好了如果在交通控制方面做不好道路還是無法保障暢通安全。作為交通控制的重要組成部份的交通信號燈也應(yīng)適合社會實際情況。因此，本人選擇制作十字路口交通燈。關(guān)鍵詞：PLC交通控制自動化AbstractWiththedevelopmentatfullspeedofscienceandtechnologyinrecentyears,theapplicationoftheone-chipcomputerismovingtowardsdeepeningconstantly,drivetraditionisitmeasurecrescentbenefittoupgradedaytocontrolatthesametime.Inmeasuringinrealtimeandautomaticallycontrolledone-chipcomputerapplicationsystem,theone-chipcomputeroftenusesasakeypart,onlyone-chipcomputerrespectknowledgeisnotenough,shouldalsofollowthestructureoftheconcretehardware,anddirectagainstandusethesoftwareoftarget'scharacteristictocombineconcretly,perfect.Theappearanceofthetrafficsignallamp,makethetrafficbecontrolledeffectively,fordredgingtheflowoftraffic,improvingthetrafficcapacityoftheroad,thereareobviousresultstoreducethetrafficaccident.AsChinajoinsWTO,wewillnotonlybeinlinewithinternationalstandardsinsuchdifferentfieldsaseconomy,culture,sciencandtechnology,etc.shouldbeinlinewithinternationalstandardstoointrafficcontrol.Asthesayinggoes"wantrich,repairtheroadsfirst",butwaybuildupifcontroldoroadwelltobeunabletoensuretheunblockedsecurityintraffic.Thetrafficsignallampoftheimportantcompositioncomponentcontrolledasthetrafficshouldbesuitableforthesocialactualconditionstoo.So,Ichoosetomakethecrossroad.Keyword:TrafficlightPLCautomaticalliescontrol目錄摘要 IAbstract II目錄 III第一章緒論 11.1課題背景 11.2研究意義和目的 1第二章PLC的特點及應(yīng)用 42.1概述 42.2PLC的特點 42.3PLC的產(chǎn)生,定義,分類及應(yīng)用 52.4可編程控制器與其他工業(yè)控制比較 52.5PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 7第三章PLC編程語言 93.1PLC梯形圖 93.2可編程控制器的性能指標(biāo) 93.2.1處理器技術(shù)指標(biāo) 93.2.2I/O模板技術(shù)指標(biāo) 9第四章可編程控制器S7-200概述 114.1S7-200系統(tǒng)基本構(gòu)成 114.2主機(jī)單元 114.3數(shù)字量擴(kuò)展模板 13第五章PLC的結(jié)構(gòu)原理 155.1PLC的硬件結(jié)構(gòu) 155.2PLC5.2PLC的分類 165.3PLC的工作原理 185.4基本邏輯指令 205.5堆棧操作指令 215.6定時器指令 22第六章系統(tǒng)設(shè)計 236.1控制要求 236.2系統(tǒng)設(shè)計方案分析 236.3系統(tǒng)程序設(shè)計 286.3.1系統(tǒng)的梯形圖 286.3.2語句表 316.3.3系統(tǒng)程序分析 336.4系統(tǒng)檢測與調(diào)試 34結(jié)論 36致謝 37參考文獻(xiàn) 38附錄 39PAGE37第一章緒論1.1課題背景1858年，在英國倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號燈。1868年，英國機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會大廈前的廣場上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1869年1月2日，煤氣燈爆炸，使警察受傷，遂被取消。1914年，電氣啟動的紅綠燈出現(xiàn)在美國。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來啟動紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對壓力敏感的路面時，它就能察覺到有人要過馬路。紅外光束能把信號燈的紅燈延長一段時間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。1968年，聯(lián)合國《道路交通和道路標(biāo)志信號協(xié)定》對各種信號燈的含義作了規(guī)定。綠燈是通行信號，面對綠燈的車輛可以直行，左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，除非另一種標(biāo)志禁止某一種轉(zhuǎn)向。左右轉(zhuǎn)彎車輛都必須讓合法地正在路口內(nèi)行駛的車輛和過人行橫道的行人優(yōu)先通行。紅燈是禁行信號，面對紅燈的車輛必須在交叉路口的停車線后停車。黃燈是警告信號，面對黃燈的車輛不能越過停車線，但車輛已十分接近停車線而不能安全停車時可以進(jìn)入交叉路口。1.2研究意義和目的在十字路口設(shè)置交通燈可以對交通進(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、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)過車輛流量的調(diào)查，運(yùn)用統(tǒng)計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預(yù)先設(shè)置好。然而，實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段甚至可能產(chǎn)生很大的差異。即使是經(jīng)過長期運(yùn)行、較適用的方案，仍然會發(fā)生這樣的現(xiàn)象：綠燈方向幾乎沒有什么車輛，而紅燈方向卻排著長隊等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準(zhǔn)確模型的，統(tǒng)計的方法已不能適應(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)換時間間隔的控制方法。由于十字路口不同時刻車輛的流量是復(fù)雜的、隨機(jī)的和不確定的，采用固定時間的控制方法，經(jīng)常造成道路有效利用時間的浪費(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)計交通燈控制器，能較好地解決這個問題。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，自動化程度要求越來越高，原有的交通燈裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動化的需要?？删幊炭刂破鹘煌艨刂葡到y(tǒng)集成自動控制技術(shù)、計量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(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，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計，配置靈活、組態(tài)方便。可編程控制器交通燈控制系統(tǒng)的特點：①脫機(jī)手動工作；②聯(lián)機(jī)自動就地工作；③上機(jī)控制的單周期運(yùn)行方式；④由上位機(jī)通過串口向下位機(jī)送入設(shè)定配方參數(shù)實現(xiàn)自動控制；⑤自動啟動、自動停機(jī)控制方式。近年來PLC的性能價格比有較大幅度的提高，使得實際應(yīng)用成為可能。本系統(tǒng)采用PLC是基于以下四個原因：①PLC具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30萬小時以上；②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實現(xiàn)；③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)交通信號燈系統(tǒng)的要求與特點，我們采用了德國西門子公司S7-200型PLC。西門子PLC有小型化、高速度、高性能等特點，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)對十字路口交通控制燈實現(xiàn)控制。第二章PLC的特點及應(yīng)用2.1概述PLC即可編程控制器（ProgrammablelogicController，是指以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（InternationalElectricalCommittee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。”2.2PLC的特點1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達(dá)30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機(jī)原理和匯編語言的人使用計算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。4.系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。5.體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。2.3PLC的產(chǎn)生,定義,分類及應(yīng)用目的;取代傳統(tǒng)的繼電器一接控制系統(tǒng)傳統(tǒng);1.體積大,噪音大.能耗大.2.影響速度慢3.可靠性低,維修困難4.硬連接.硬方案.通用性,靈活性.2.4可編程控制器與其他工業(yè)控制比較自從微機(jī)計算機(jī)誕生以后,工程技術(shù)人員就一直努力將微機(jī)計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)控制領(lǐng)域,這樣,在工業(yè)控制領(lǐng)域就產(chǎn)生了幾種有代表性的工業(yè)控制器,.可編程控制器(PLC),PID控制器(又稱PID調(diào)節(jié)器),集散控制系統(tǒng)(DCS),工業(yè)控制計算機(jī)(工業(yè)PC).由于PID控制器一般只適用于過程控制中的模擬量控制并且目前的PLC或DCS中均具有PID的功能,所以只需要對可編程控制器與通用的微機(jī)計算機(jī),與集散控制系統(tǒng),與工業(yè)控制計算機(jī)分別做一下比較。1.采用微電子技術(shù)制作的作為工業(yè)控制器的可編程控制器,它也是由CPU,RAM,ROM,I/O接口等構(gòu)成的,與微機(jī)有相似的夠構(gòu)造,但又不同于一般的微機(jī),特別是采用了特殊的抗干擾技術(shù),有著很強(qiáng)的接口能力,使它更能適用于工業(yè)控制.2.可編程控制器與集散控制系統(tǒng)的比較可編程控制器與集散控制系統(tǒng)都是用于工業(yè)現(xiàn)在的自動控制設(shè)備,都是以微型計算機(jī)為基礎(chǔ)的,都可以完成工業(yè)生產(chǎn)中大量的控制任務(wù).但是.它們之間又有一些不同.(1)發(fā)展基礎(chǔ)不同可編程控制器是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來,所以它在開關(guān)量處理,順序控制方面具有自己的絕對優(yōu)勢,發(fā)展初期主要側(cè)重于順序邏輯控制方面.集散控制系統(tǒng)是由儀表過程控制系統(tǒng)發(fā)展而來,所以它在模擬量處理,回路調(diào)節(jié)方面具有的優(yōu)勢,發(fā)展初期主要側(cè)于回路調(diào)節(jié)功能.(2)擴(kuò)展方向不同隨著微機(jī)計算機(jī)的發(fā)展,可編程控制器在初期邏輯運(yùn)算功能的基礎(chǔ)上,曾加了數(shù)值運(yùn)算及閉環(huán)調(diào)節(jié)功能.運(yùn)算速度不斷提高,控制規(guī)模越來越大,并開始與網(wǎng)絡(luò)或上位機(jī)相連,構(gòu)成了以PLC為核心部件的分布式控制系統(tǒng).集散控制系統(tǒng)自20世紀(jì)70年代問世后,也逐漸地把順序控制裝置,數(shù)據(jù)采集裝置,回路控制儀表,過程監(jiān)控裝置有機(jī)地結(jié)合在一起,也構(gòu)成了能滿足各種不同控制要求得集散控制系統(tǒng).(3)由小型計算機(jī)構(gòu)成的中小型DCS將被PLC構(gòu)成的DCS所替代PLC與DCS從各自基礎(chǔ)出發(fā),在發(fā)展過程中互相滲透,互為補(bǔ)償,兩者的功能越來越近,頗有殊路同歸之感.目前,很多工業(yè)生產(chǎn)既可以用PLC實現(xiàn)控制,也可以用DCS實現(xiàn)控制.但是由于PLC是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的,其可靠性要比一般的小型計算機(jī)高的多,所以,以PLC為控制器DCS必將逐步占領(lǐng)以小型計算機(jī)為控制器的中小型DCS市場.2.5PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1.開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2.模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3.運(yùn)動控制PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。4.過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。5.數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。6.通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。第三章PLC編程語言3.1PLC梯形圖梯形圖是一種圖形編程語言,是面向控制過程的一種自然語言,它沿用繼電器的觸點,線圈,串并聯(lián)等術(shù)語和圖形符號,同時也增加了一些繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中沒有的特殊功能符號.梯形圖語言比較形象,直觀,對于熟悉繼電器控制線路的電氣技術(shù)人員來說,很容易被接受,而且不需要學(xué)習(xí)專門的計算機(jī)知識,因此在PLC應(yīng)用中,是應(yīng)用的最基本,最普通的編輯語言.但這種編程方式只能用圖形編程器直接編程.PLC的梯形圖雖然是從繼電器控制線路圖發(fā)展而來的,但與其又有一些本質(zhì)的區(qū)別.3.2可編程控制器的性能指標(biāo)3.2.1處理器技術(shù)指標(biāo)處理器技術(shù)指標(biāo)是可編程控制器各項性能指標(biāo)中最重要的性能指標(biāo)，在這部分技術(shù)指標(biāo)中，應(yīng)反映出PLC的類型，用戶程序存儲器容量，可連接的I/O總點數(shù)（開關(guān)量多少點，模擬量多少路），指令長度，指令條數(shù)，掃描速度（ms?千字）。有的PLC還給出了其內(nèi)部的各個通道配置，如內(nèi)部在輔助繼電器，特殊輔助繼電器，暫存器，保持繼電器，數(shù)據(jù)存儲區(qū)，定時器/計數(shù)器及高速計數(shù)器的配置情況，以及存儲器的后備電池壽命，自診斷功能等。3.2.2I/O模板技術(shù)指標(biāo)對于開關(guān)量輸入模板，要反映出輸入點數(shù)？塊，電源工作電壓等級，以及COM端，輸入電路等情況。有的PLC還給出了其他有關(guān)參數(shù)，如輸入模板供應(yīng)的電源情況，輸入電阻、以及動作延時情況。對于開關(guān)量輸入模板，要反映輸入點數(shù)/塊，電源類型，工作電壓等級，以及COM端，輸入電路等情況。一般可編程控制器的輸出電路的形式有3種：繼電器輸出，集體管輸出，晶體管輸出，雙向晶閘管輸出，要根據(jù)不同的負(fù)載性質(zhì)選擇PLC機(jī)輸出電路的形式。有的PLC還給出了其他有關(guān)參數(shù)，如工作電流，帶載能力，動作延遲時間等。對于模擬量I/O模板，要反映出輸入點數(shù)/塊，電源類型，工作電壓等級，以及COM端，輸入電路等情況。有的PLC還給出了其他有關(guān)參數(shù)，如輸入模板供應(yīng)的電源情況，輸入電阻，以及動作延時情況。對于開關(guān)量輸出模板，要反映輸出點數(shù)/塊，電源類型，工作電壓等級，以及COM端，輸入電路情況。一般可編程控制器的輸出形式有3種：繼電器輸出，晶體管輸出，雙向晶閘管輸出，要根據(jù)不同的負(fù)載性質(zhì)選擇PLC機(jī)輸出電路的形式。有PLC還給出了其他有關(guān)參數(shù)，如工作電流，帶載能力，動作延遲時間等。對于模擬量I/O模板，要反映出它的輸入/輸出路線，信號范圍，分辨率，精度，轉(zhuǎn)換時間，外部輸入或輸出阻抗，輸出碼，通道數(shù)，端子連接，絕緣方式，內(nèi)部電源等情況。第四章可編程控制器S7-200概述德國西門子（SIEMENS）公司是世界上著名的，也是歐洲最大的電氣設(shè)備制造商，是世界上研制，開發(fā)PLC較早的少數(shù)幾個國家之一，歐洲第一臺可編程控制器就是西門子公司于1973年研制成功的。1957年推出SIMATICS3系列可編程控制器，1979年推出SIMATICS5系列PLC，20世紀(jì)末推出SIMATICS7系列PLC。西門子公司的PLC在我國應(yīng)用的十分普遍，尤其是大，中型PLC，由于其可靠性高，在自動化控制領(lǐng)域中久負(fù)盛名。西門子公司的小型和微型PLC，其功能也是相當(dāng)強(qiáng)的。SIMATIC的產(chǎn)品目前較先進(jìn)的共有S7，M7及C7三個系列。S7系列的可編程控制器根據(jù)控制系統(tǒng)規(guī)模的不同，分成三個子系列：S7-200S7-300S7-400，分別對應(yīng)小型，中型，大型PLC。而基于SIMATIC系列PLC的各種功能模板，人機(jī)界面，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)軟件及控制方案地迅速發(fā)展，使PLC控制系統(tǒng)的功能更加強(qiáng)大，而系統(tǒng)的設(shè)計和操作卻越來越簡便。4.1S7-200系統(tǒng)基本構(gòu)成S7-200是整體式結(jié)構(gòu)的，具有很高的性能/價格比的小型可編程控制器，根據(jù)控制規(guī)模的大?。摧斎?輸出點數(shù)的多少），可以選擇相應(yīng)CPU的主機(jī)。除了CPU221主機(jī)以外，其他CPU主機(jī)均可進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。4.2主機(jī)單元S7-200的主機(jī)單元的CPU共有兩系列：CPU21X及CPU22X。CPU21X系列包括CPU212，CPU214，CPU215，CPU215，CPU216，CPU22X系列包括CPU221，CPU222，CPU224，CPU226，CPU226XM。由于CPU21X系列屬于S7-200的第一代產(chǎn)品，不再做具體介紹。CPU2216輸入/4輸出共10個數(shù)字量I/O點。無I/O擴(kuò)展能力。6KB的程序和數(shù)據(jù)存儲區(qū)空間。4個獨(dú)立的30KHZ的高速計數(shù)器，2路獨(dú)立的20KHZ的高速脈沖輸出。1個RS485通信/編程口。具有多點接口MPI通信協(xié)議。具有點對點接口PPI通信協(xié)議。具有自由通信口。CPU2228輸入/6輸出共14個數(shù)字量I/O點。可連接2個擴(kuò)展模板單元，最大可擴(kuò)展至78個數(shù)字量I/O點或10路模擬量I/O。6KB的程序和數(shù)據(jù)存儲區(qū)空間。4個獨(dú)立的30HZ的高速計數(shù)器，2路獨(dú)立的20KHZ的高速脈沖輸出。具有PID控制器。1個RS485通信/編程口。具有多點接口MPI通信協(xié)議。具有點對點接口PPI通信協(xié)議。具有自由通信口。CPU22414輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點。可連接7個擴(kuò)展模板單元，最大可擴(kuò)展至168個數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O。13KB的程序和數(shù)據(jù)存儲區(qū)空間。6個獨(dú)立的30HZ的高速計數(shù)器，2路獨(dú)立的20KHZ的高速脈沖輸出。具有PID控制器。1個RS485通信/編程口。具有多點接口MPI通信協(xié)議。具有點對點接口PPI通信協(xié)議。具有自由通信口。I/O端子排可以很容易地整體拆卸。CPU22624輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點?？蛇B接7個擴(kuò)展模板單元，最大可擴(kuò)展至248個數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O。13KB的程序和數(shù)據(jù)存儲區(qū)空間。6個獨(dú)立的30HZ的高速計數(shù)器，2路獨(dú)立的20KHZ的高速脈沖輸出。具有PID控制器。2個RS485通信/編程口。具有多點接口MPI通信協(xié)議。具有點對點接口PPI通信協(xié)議。具有自由通信口。I/O端子排可以很容易地整體拆卸。CPU226XM24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點?？蛇B接7個擴(kuò)展模板單元，最大可擴(kuò)展至248個數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O。26KB的程序和數(shù)據(jù)存儲區(qū)空間。6個獨(dú)立的30HZ的高速計數(shù)器，2路獨(dú)立的20KHZ的高速脈沖輸出。具有PID控制器。2個RS485通信/編程口。具有多點接口MPI通信協(xié)議。具有點對點接口PPI通信協(xié)議。具有自由通信口。I/O端子排可以很容易地整體拆卸。4.3數(shù)字量擴(kuò)展模板S7-200系列目前可以提供三大類共9種數(shù)字量輸入輸出擴(kuò)展模板。1.EM221數(shù)字量輸入（DI）擴(kuò)展模板，具有8點DC輸入，光電耦合器隔離。2.EM222數(shù)字量輸出（DO）擴(kuò)展模板，有2種輸出類型：8點24VDC輸出型8點繼電器輸出型3.EM223數(shù)字量混合輸入/輸出（DI/DO）擴(kuò)展模板，有6種輸出類型：24VDC輸入4點/輸出4點24VDC輸入4點/繼電器輸出4點24VDC輸入8點/輸出8點24VDC輸入8點/繼電器輸出8點24VDC輸入16點/輸出16點24VDC輸入16點/繼電器輸出16點第五章PLC的結(jié)構(gòu)原理5.1PLC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(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)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CPU板、I/O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(jī)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5-1所示。中央處理單元(CPU)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I/O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(dāng)PLC投入運(yùn)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(yùn)算的結(jié)果送入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(yùn)行直到停止運(yùn)行。圖5-1結(jié)構(gòu)圖5.2PLC的分類PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對PLC的分類可以根據(jù)結(jié)構(gòu)、功能的差異等進(jìn)行大致分類。1.按I/O點數(shù)分類PLC按其I/O點數(shù)多少一般可分為以下4類。(1)微型PLC：I/O點數(shù)小于64點的PLC為超小型或微型PLC。(2)小型PLC：I/O點數(shù)為256點以下，用戶程序存儲容量小于8KB的為小型PLC。它可以連接開關(guān)量和模擬量I/O模塊以及其他各種特殊功能模塊，能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計時、計數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。如西門子公司的S7-200PLC，三菱公司的F1、F2和FX0系列PLC都屬于小型機(jī)。(3)中型PLC：I/O點數(shù)在512～2048點之間的為中型PLC。它除了具有小型機(jī)所能實現(xiàn)的功能外，還具有更強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)功能、更豐富的指令系統(tǒng)、更大的內(nèi)存容量和更快的掃描速度。如西門子公司的S7-300PLC、三菱公司的A1S系列PLC都屬于中型機(jī).(4)大型PLC：I/O點數(shù)為2048點以上的為大型PLC。它具有極強(qiáng)的軟件和硬件功能、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能，它可以構(gòu)成三級通信網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。另外大型PLC還可以采用三個CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器具有更高的可靠性。如西門子公司的S7-400系列PLC、三菱公司的A3M、A3N系列PLC都屬于大型機(jī)。2.按結(jié)構(gòu)分類PLC按其結(jié)構(gòu)可分為整體式、模塊式及疊裝式3種。1)整體式PLC將CPU、I/O單元、電源、通信等部件集成到一個機(jī)殼內(nèi)的稱為整體式PLC。整體式PLC由不同I/O點數(shù)的基本單元(又稱主機(jī))和擴(kuò)展單元組成。基本單元內(nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口以及與編程器相連的接口。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O接口和電源等，沒有CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。它還配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。整體式PLC一般都是小型機(jī)。2)模塊式PLC模塊式PLC是將PLC的每個工作單元都制成獨(dú)立的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊(有的含在CPU模塊中)以及各種功能模塊。模塊式PLC由母板(或框架)以及各種模塊組成。把這些模塊按控制系統(tǒng)需要選取后，安插到母板上，就構(gòu)成了一個完整的PLC系統(tǒng)。這種模塊式PLC的特點是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。例如，西門子公司的S7-300系列、S7-400系列PLC都采用模塊式結(jié)構(gòu)形式。3)疊裝式PLC將整體式和模塊式的特點結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC將CPU模塊、電源模塊、通信模塊和一定數(shù)量的I/O單元集成到一個機(jī)殼內(nèi)，如果集成的I/O模塊不夠使用，可以進(jìn)行模塊擴(kuò)展。其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間要靠電纜進(jìn)行連接，并且各模塊可以一層層地疊裝。疊裝式PLC集整體式PLC與模塊式PLC優(yōu)點于一身，它不但系統(tǒng)配置靈活，而且體積較小，安裝方便。西門子公司的S7-200系列PLC就是疊裝式的結(jié)構(gòu)形式。4.按功能分類根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔3類。1)低檔PLC具有邏輯運(yùn)算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量的模擬量I/O、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。2)中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量I/O、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID(比例、積分、微分控制)控制等功能，以適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。3)高檔PLC除具有中檔PLC的功能外，還增加了帶符號算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、函數(shù)、表格、CRT可編程控制器原理與應(yīng)用顯示、打印和更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),實現(xiàn)工廠自動化。一般低檔機(jī)多為小型PLC，采用整體式結(jié)構(gòu)；中檔機(jī)可為大、中、小型PLC，其中小型PLC多采用整體式結(jié)構(gòu)，中型和大型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)。5.3PLC的工作原理PLC雖具有計算機(jī)的許多特點，但它的工作方式卻與計算機(jī)有很大不同。計算機(jī)一般采用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方式，有鍵按下或I/O動作，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序。無鍵按下，則繼續(xù)掃描。PLC則采用循環(huán)掃描的工作方式。PLC運(yùn)行時，用戶程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但CPU不能同時去執(zhí)行多個操作，只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。由于CPU的運(yùn)算速度很高，使得外部出現(xiàn)的結(jié)果從宏觀來看似乎是同時完成的。這種分時操作的過程稱為CPU對程序的掃描。掃描從存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存儲地址號遞增的方向順序逐條掃描用戶程序，也就是按順序逐條執(zhí)行用戶程序、直到程序結(jié)束。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期，然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)。1輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。3輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。PLC的掃描工作過程如圖5-2、圖5-3所示用用戶輸出設(shè)備輸入端子輸入鎖存器輸入映象寄存器輸出映象寄存器輸出鎖存器輸出端子程序執(zhí)行用戶輸入設(shè)備寫讀圖5-2PLC的掃描工作過程圖輸入刷新輸入刷新程序執(zhí)行輸出刷新一個掃描周期輸入刷新圖5-3PLC的掃描周期圖PLC的輸入、輸出處理規(guī)則：(1)輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，由上一個輸入采樣期間輸入端子的狀態(tài)決定。(2)輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)，由程序執(zhí)行期間輸出指令（OUT）的執(zhí)行結(jié)果所決定，它是隨程序執(zhí)行而改變的。(3)輸出鎖存電路的狀態(tài)，由程序執(zhí)行期間輸出狀態(tài)寄存器的最后狀態(tài)來確定。(4)輸出端子板上各輸出端的狀態(tài)，由輸出鎖存電路來確定。(5)程序如何執(zhí)行。取決于輸入輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)。5.4基本邏輯指令裝載指令LD，LDN與線圈驅(qū)動指令=LD：將動合觸點接在母線上。LDN：將動斷觸點接在母線上。=：線圈輸出。觸點串聯(lián)指令A(yù)，ANA：串聯(lián)動合觸點。AN：串聯(lián)動斷點。觸點并聯(lián)指令O，ONO：并聯(lián)動合觸點。ON：并聯(lián)動斷觸點置位/復(fù)位S/RS：置位指令，將由操作數(shù)指定的位開始的1位至最多225位置“1”R：復(fù)位指令，將由操作數(shù)指定的位開始的1位至最多225位清“0”邊沿觸發(fā)指令EU和EDEU：上升沿觸發(fā)指令，在檢測信號的上升沿，產(chǎn)生一個掃描周期寬度的脈沖。ED：下降沿觸發(fā)指令，在檢測信號的下降沿，產(chǎn)生一個掃描周期寬度的脈沖。邏輯結(jié)果取反指令NOTNOT指令用于將NOT指令左端的邏輯運(yùn)算結(jié)果取非。NOT指令無操作數(shù)。立即存取指令I(lǐng)（LDI，LDNI，AI，ANI，OI，ONI，=I，SI，RI）S7-200可通過立即存取指令加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度。立即存取指令允許系統(tǒng)對輸入/輸出點（只能是I和Q）進(jìn)行直接快速存取，共有4種方式。立即讀輸入指令立即讀輸入指令是在LD，LDN，A，AN，O，ON指令后加“I”，組成LDI，LDNI，AI，ANI，OI，ONI指令。程序執(zhí)行立即讀輸入指令時，只是立即讀取物理輸入點的值，而不改變輸入映像寄存器的值。立即輸入指令=I執(zhí)行立即輸出指令，是將棧頂值立即復(fù)制到指令所指定的物理輸出點，同時刷新輸出映像寄存內(nèi)容。立即置位指令SI執(zhí)行立即置位指令，將從指令指定的位開始的最多128個物理輸出點同時置“1”，并且刷新輸出映像寄存器的內(nèi)容。（4）立即復(fù)位指令RI名稱堆棧結(jié)構(gòu)說明STACK0S0第1級堆棧（棧頂）STACK1S1第2級堆棧STACK2S2第3級堆棧STACKS3第4級堆棧STACK4S4第5級堆棧STACK5S5第6級堆棧STACK6S6第7級堆棧STACK7S7第8級堆棧STACK8S8第9級堆棧（棧底）執(zhí)行立即復(fù)位指令，將從指令指定的位開始的最多128個物理輸出點同時清“0”5.5堆棧操作指令在S7-200中，有一個9層堆棧，用于處理邏輯操作，故稱為邏輯堆棧。PLC的堆棧與一般計算機(jī)的堆棧結(jié)構(gòu)是一致的，它是一組存取數(shù)據(jù)的臨時存儲單元，是由9個堆棧位存儲器組成的串聯(lián)堆棧。堆棧的結(jié)構(gòu)見表4-1所示。觸點塊串聯(lián)指令A(yù)LD觸點塊并聯(lián)指令OLD邏輯入棧指令LPS邏輯出棧指令LPP邏輯讀棧指令LRD裝載堆棧指令LDS5.6定時器指令S7-200的CPU22X系列的PLC有3種類型的定時器：通電延時定時器TON，保持型通電延時定時器TONR和斷電延時定時器TOF，總共提供256個定時器T0~T225，其中TONR為64個，其余192個可定義為TON或TOF。定時精度可分為3個等級：1ms,1ms,100ms.第六章系統(tǒng)設(shè)計6.1控制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(dāng)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(dāng)起動開關(guān)斷開時，所有信號燈都熄滅。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20S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30S。南北綠燈亮維持25S。然后閃爍3S，熄滅。同時南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。5周而復(fù)始。6.2系統(tǒng)設(shè)計方案分析按照交通燈系統(tǒng)控制要求下，結(jié)合西門子S7-200系列可編程控制器的特性（見附錄），選擇適合的型號。設(shè)計思想分析如下：給一個啟動的輸入信號，要配合一個SB1的按鈕，當(dāng)SB1啟動按鈕動作，系統(tǒng)工作。首先，南北方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，東西方向道路處于允許通行的狀態(tài)。南北方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，南北紅燈亮25S,需計時器設(shè)定延時25秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北綠燈亮；同時，東西方向道路也一起亮綠燈20S,需計時器設(shè)定延時20秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西綠燈閃爍；東西綠燈閃爍3S，需振蕩器或脈沖源（秒/次）動作使東西綠燈閃爍，還要需計時器設(shè)定延時3秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)東西黃燈亮；東西黃燈亮2S,需計時器設(shè)定延時2秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西紅燈亮。其次，東西方向道路處于禁止通行的狀態(tài)，南北方向道路處于允許通行的狀態(tài)。東西方向道路亮紅燈狀態(tài)過程中，東西紅燈亮30S,需計時器設(shè)定延時30秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)東西綠燈亮；同時，南北方向道路也一起亮綠燈25S,需計時器設(shè)定延時25秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北綠燈閃爍；南北綠燈閃爍3S，需振蕩器或脈沖源（秒/次）動作使南北綠燈閃爍，還要需計時器設(shè)定延時3秒，才會轉(zhuǎn)下一狀態(tài)南北黃燈亮；南北黃燈亮2S,需計時器設(shè)定延時2秒，才會轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)南北紅燈亮。如此循環(huán)下去。另外，當(dāng)斷開系統(tǒng)，所有信號燈熄滅；需要按鈕SB1動作斷開系統(tǒng)，停此輸入信號入可編程控制器，而最快的方法，是使可編程控制器不動作，那么肯定無信號輸出。而且，南北、東西綠燈同時亮，報警?？删幊炭刂破饕敵鲆粋€信號，驅(qū)動一個報警燈。綜上所述，可編程控制器要滿足一個信號輸入（作系統(tǒng)接通、斷開作用），七個信號輸出，十字路口有十二個交通信號燈，但南北、東西兩個為一組用一個輸出信號控制，再加上一個報警信號驅(qū)動的報警燈。通過如下的十字路口交通燈狀態(tài)分析表（表6-1）、十字路口交通燈狀態(tài)圖（圖6-1）、主流程圖（圖6-2）、十字路口交通燈時序圖（圖6-3）一一展開，將十字路口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計思路逐漸脈絡(luò)清晰。表6-1十字路口交通燈狀態(tài)分析表南北方向交通燈狀態(tài)紅燈亮25S綠燈亮25S綠燈閃3S黃燈亮2S東西方向交通燈狀態(tài)綠燈亮20S綠燈閃3S黃燈亮2S紅燈亮30S十字路口交通燈狀態(tài)的分析：十字路口交通燈如下圖6-1所示，將12個交通燈進(jìn)行編號圖6-1十字路口交通燈狀態(tài)圖這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、11）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。主程序流程圖：（如圖6-2所示）開始開始25S南北紅燈亮，東西綠燈亮25S南北紅燈亮，東西綠燈亮3S南北紅燈亮，東西綠燈閃3S南北紅燈亮，東西綠燈閃2S南北紅燈亮，東西黃燈亮2S南北紅燈亮，東西黃燈亮25S東西紅燈亮，南北綠燈亮25S東西紅燈亮，南北綠燈亮3S東西紅燈亮，南北綠燈閃3S東西紅燈亮，南北綠燈閃2S東西紅燈亮，南北黃燈亮2S東西紅燈亮，南北黃燈亮結(jié)束結(jié)束圖6-2主流程圖啟動啟動?xùn)|西綠東西黃東西紅南北綠南北黃20S3S2S25S3S2S30S20S3S2SONOFF圖6-3十字路口交通燈時序圖25S南北紅PLC的接線形式（如圖6-4）L0L0LSB1I0.0COMQ0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6COML2L3L4L5L6PLCQ0.1L1圖6-4PLC控制接線圖端口I0.0為接入系統(tǒng)開關(guān)的傳送信號，端口Q0.0接起報警作用的信號燈，端口Q0.1接南北紅燈，端口Q0.2接?xùn)|西綠燈，端口Q0.3接?xùn)|西黃燈，端口Q0.4接?xùn)|西黃燈，端口Q0.5接南北綠燈，端口Q0.6接南北黃燈。6.3系統(tǒng)程序設(shè)計6.3.1系統(tǒng)的梯形圖6.3.2語句表LDI0.0ANQ0.0ANT97TONT33,+2500LDT33TONT97,+3000LDNQ0.0AI0.0ANT33TONT98,+2000LDT98TONT99,+300LDT99TONT100,+200LDT33TONT34,+2500LDT34TONT35,+300LDT35TONT36,+200LDNT33ANQ0.0AI0.0=Q0.1LDT33=Q0.4LDQ0.1ANT98LDT98ANT99AT32OLD=Q0.2LDT99ANT100=Q0.3LDQ0.4ANT34LDT34ANT35AT32OLD=Q0.5LDT35ANT36=Q0.6LDQ0.5AQ0.2=Q0.0LDI0.0ANT96TONT32,+500LDT32TONT96,+5006.3.3系統(tǒng)程序分析當(dāng)開關(guān)SB1合上時，I0.0觸點接通，T33通電待25秒后動作（南北紅燈熄滅），T98通電待20秒后動作（東西綠燈閃爍），Q0.1得電，南北紅燈亮；同時Q0.1的動合觸點閉合，Q0.2線圈得電，東西綠燈亮。維持到20秒，T98的動合觸點接通，T99通電待3秒后動作（東西黃燈亮），與T98觸點串聯(lián)的T32動合觸點每隔0.5秒導(dǎo)通0.5秒，從而使東西綠燈閃爍。又過3秒，T100通電待2秒后動作（東西黃燈滅），T99的動斷觸點斷開，Q0.2線圈失電，東西綠燈滅；此時T99的動合觸點閉合，Q0.3線圈得電，東西黃燈亮。再過2秒后，T100的動斷觸點斷開，Q0.3線圈失電，東西黃燈滅。此時自開關(guān)閉合南北紅燈亮起累計時間達(dá)25秒，T33的動斷觸點斷開，Q0.1線圈失電，南北紅燈滅；T33的動合觸點閉合，T97通電待30秒后動作（東西紅燈熄滅），T34通電待25秒后動作（南北綠燈閃爍），Q0.4線圈得電，東西紅燈亮，Q0.4的動合觸點閉合，Q0.5線圈得電，南北綠燈亮。又經(jīng)過25秒，T