PLC控制交通燈設(shè)計畢業(yè)論文正稿

..畢業(yè)論文PLC控制交通燈設(shè)計學(xué)生__學(xué)號：年級專業(yè)：指導(dǎo)二級學(xué)院：提交日期：2017年5月目錄TOC\o"1-3"\h\u目錄2摘要41.41PLC的工作原理：81.42結(jié)構(gòu)：8PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖如下81.5PLC的硬件介紹及選型91.51硬件介紹91.52PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備121.53PLC的通信聯(lián)網(wǎng)121.6S7-200系列PLC的基本指令131.61邏輯取及輸出線圈指令〔LD、LDI、OUT131.62單個觸點串聯(lián)指令〔AND、ANI131.63S7-200系列PLC的定時器指令15S7-200系列的定時器指令171.7S7-200系列編程軟〔STEP7-Micro/WIN編程軟件171.71STEP7-Mirco/WIN窗口組件17圖1.71STEP7-Micro/WIN32的主界面181.72編程準備181.73STEP7-Mirco/WIN主要編程功能與程序的上載下載191.74程序的調(diào)試與監(jiān)控211.8順序功能圖<SFC>22第2章：交通燈控制要求232.1路況示意圖〔模擬圖2．1交通燈示意圖232.2工作要求和過程23主要工序要求如下：232.3根據(jù)交通燈示意圖模擬控制實驗24第3章交通燈控制的設(shè)計243.1順序功能圖243.2I/O分配及接線圖2526圖3.1交通燈順序功能圖26根據(jù)輸入輸出分配表畫出接線圖,如下：273.3編制程序28指令表如下303.4交通燈時序波形圖333.4交通燈控制時序波形333.5PLC系統(tǒng)調(diào)試34致謝35參考文獻36基于西門子S7-200的交通燈控制設(shè)計摘要自從交通燈誕生以來,其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進,設(shè)計方法也開始多種多樣,從而使交通燈顯得更加智能化。尤其是近幾年來,隨著電子與計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,電子電路分析和設(shè)計方法有了很大的改進,電子設(shè)計自動化也已經(jīng)成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中不可缺少的工具和手段,而現(xiàn)今PLC技術(shù)飛快發(fā)展,應(yīng)用越來越廣,在工業(yè)自動化中的地位極為重要,廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)。隨著科技的發(fā)展,可編程控制器的功能日益完善,加上小型化、價格低、可靠性高,在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。同時交通控制更是趨向智能化方向發(fā)展,LED交通信號燈在持續(xù)發(fā)光、雨淋、灰塵等惡劣的氣候條件下,仍然能保持較好的工作性能,而且價格更低廉。本文主要通過西門子PLC控制交通紅綠燈。關(guān)鍵詞：西門子S7-200,交通燈,PLC,梯形圖。前言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,綠兩色的機械扳手式信號燈,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；另一種是用擴音器來啟動紅綠燈,司機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入交叉路口。

1.2研究目的和意義在十字路口設(shè)置交通燈可以對交通進行有效的疏通,并為交通參與者的安全提供了強有力的保障。但是隨著社會、經(jīng)濟的快速發(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,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。

：PLC的基礎(chǔ)知識

1.1

概述

可編程控制器〔Programmable

Controller是計算機家族中的一員,是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器〔Programmable

Logic

Controller,簡稱PLC,它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展,這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍,因此,今天這種裝置稱作可編程控制器,簡稱PC。但是為了避免與個人計算機〔Personal

Computer的簡稱混淆,所以將可編程控制器簡稱PLC。

1.2

PLC的特點

1可靠性高,抗干擾能力強；2通用性高,使用方便；3程序設(shè)計簡單,易學(xué),易懂；

4采用先進的模塊化結(jié)構(gòu),系統(tǒng)組合靈活方便；

5系統(tǒng)設(shè)計周期短；

6安裝簡便,調(diào)試方便,維護工作量??；

7對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強,可進行柔性生產(chǎn)。

1.3

PLC的應(yīng)用

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、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、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,也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、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運動控制

PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(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)行機構(gòu),現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能,廣泛用于各種機械、機床、機器人、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,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。1.4PLC的工作原理和結(jié)構(gòu)1.41PLC的工作原理：采用循環(huán)掃描方式。在PLC處于運行狀態(tài)時,從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出,一直循環(huán)掃描工作。注意：由于PLC是掃描工作過程,在程序執(zhí)行階段即使輸入發(fā)生了變化,輸入狀態(tài)映象寄存器的內(nèi)容也不會變化,要等到下一周期的輸入處理階段才能改變。1.42結(jié)構(gòu)：PLC實質(zhì)上是一種專用與工業(yè)控制的計算機,其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機再結(jié)構(gòu)上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)存模塊,電源模塊,底板或機架。這些模塊可以按照一定的規(guī)則組合配置。接口部件輸出PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖如下：輸入接口部件件中央處理單元CPU板電源部件1.5PLC的硬件介紹及選型1.51硬件介紹〔一PLC的類型PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類,按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等?！捕斎胼敵瞿K的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊,應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。對輸出模塊,應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型,通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁,電感性低功率因數(shù)負荷場合,但價格較貴,過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等,與應(yīng)用要求應(yīng)一致。〔三CPU的構(gòu)成CPU是PLC的核心,起神經(jīng)中樞的作用,每套PLC至少有一個CPU,它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù),用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù),并存入規(guī)定的寄存器中,同時,診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后,從用戶程序存貯器中逐條讀取指令,經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號,去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成,CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù),是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來,不必要詳細分析CPU的內(nèi)部電路,但對各部分的工作機制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算,在控制器指揮下工作。寄存器參與運算,并存儲運算的中間結(jié)果,它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù),它們決定著PLC的工作速度,IO數(shù)量及軟件容量等,因此限制著控制規(guī)模?！菜腎/O的分配PLC與電氣回路的接口,是通過輸入輸出部分〔I/O完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路,其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài),輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng),輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入〔DI,開關(guān)量輸出〔DO,模擬量輸入〔AI,模擬量輸出〔AO等模塊。常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔離方式分,有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分,有電流型〔4-20mA,0-20mA、電壓型〔0-10V,0-5V,-10-10V等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外,還有特殊IO模塊,如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量,I/O模塊可多可少,但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或機架槽數(shù)限制?！参咫娫吹倪x擇根據(jù)PLC輸出端所帶的負載是直流型還是交流型,是大電流還是小電流,以及PLC輸出點動作的頻率等,從而確定輸出端采用繼電器輸出,還是晶體管輸出,或品閘管輸出。不同的負載選用不同的輸出方式,對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是很重要的。電源模塊的選擇主要考慮電源輸出額定電流和電源輸入電壓.電源模塊的輸出額定電流必須大于CPU模塊、I/O模塊和其它特殊模塊等消耗電流的總和,同時還應(yīng)考慮今后I/O模塊的擴展等因素;電源輸入電壓一般根據(jù)現(xiàn)場的實際需要而定。直流輸入電源對于輸入電壓一般都是寬范圍:如5V為4.5-9V,12V為9-18V,24V為18-36V,48V為36-72V,110V為60-160V。交流輸入電源一般為220VAC<176-264V>和三相三線<四線>,并帶有PFC功率因數(shù)校正功能?！擦鎯ζ鞯倪x擇由于計算機集成芯片技術(shù)的發(fā)展,存儲器的價格已下降,因此,為保證應(yīng)用項目的正常投運,一般要求PLC的存儲器容量,按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復(fù)雜控制功能時,應(yīng)選擇容量更大,檔次更高的存儲器。經(jīng)濟性的考慮,選擇PLC時,應(yīng)考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟性時,應(yīng)同時考慮應(yīng)用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素,進行比較和兼顧,最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當(dāng)點數(shù)增加到某一數(shù)值后,相應(yīng)的存儲器容量、機架、母板等也要相應(yīng)增加,因此,點數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應(yīng)充分考慮,使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。〔七PLC接地良好的接地是PLC安全可靠運行的重要條件。為了抑制干擾,PLC一般最好單獨接地,與其它設(shè)備分別使用各自的接地裝置,PLC的接地線應(yīng)盡量短,使接地點盡量靠近PLC。同時,接地電阻要小于100Ω,接地線的截面應(yīng)大于２mm。另外,PLC的CPU單元必須接地,若使用了I/O擴展單元等,則CPU單元應(yīng)與它們具有共同的接地體,而且從任一單元的保護接地端到地的電阻都不能大于100Ω?！舶说装寤驒C架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架,其作用是：電氣上,實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系,使CPU能訪問底板上的所有模塊,機械上,實現(xiàn)各模塊間的連接,使各模塊構(gòu)成一個整體。1.52PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件,用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況,但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器,目前一般由計算機〔運行編程軟件充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機。人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕,目前液晶屏〔或觸摸屏式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛,由計算機〔運行組態(tài)軟件充當(dāng)人機界面非常普及。1.53PLC的通信聯(lián)網(wǎng)依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此網(wǎng)絡(luò)在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著,甚至有人提出"網(wǎng)絡(luò)就是控制器"的觀點說法。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能,它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息,形成一個統(tǒng)一的整體,實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口,還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信現(xiàn)在主要采用通過多點接口〔MPI的數(shù)據(jù)通訊、PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)進行聯(lián)網(wǎng)。1.6S7-200系列PLC的基本指令1.61邏輯取及輸出線圈指令〔LD、LDI、OUT〔一指令用法LD：取指令,用于常開觸點與母線連接。LDI：取反指令,用于常閉觸點與母線連接。OUT：線圈驅(qū)動指令,用于將邏輯運算的結(jié)果驅(qū)動一個指定線圈?！捕噶钣梅ㄕf明〔1LD、LDI指令用于將觸點接到母線上,操作目標元件為X、Y、M、T、C、S。LD、LDI指令還可與AND、ORB指令配合,用于分支回路的起點?！?OUT指令的目標元件為Y、M、T、C、S和功能指令線圈。〔3OUT指令可以連續(xù)使用若干次,相當(dāng)于線圈并聯(lián)。1.62單個觸點串聯(lián)指令〔AND、ANI1.指令用法AND：與指令。用于單個觸點的串聯(lián),完成邏輯"與"運算,助記符號為AND**,**為觸點地址。ANI：與反指令。用于常閉觸點的串聯(lián),完成邏輯"與非"運算,助記符號為ANI**,**為觸點地址。2.指令用法說明〔1AND、ANI指令均用于單個觸點的串聯(lián),串聯(lián)觸點數(shù)目沒有限制。該指令可以重復(fù)多次使用。指令的目標元件為X、Y、M、T、C、S?！?OUT指令后,通過觸點對其他線圈使用OUT指令稱為縱接輸出。〔3串聯(lián)觸點的數(shù)目和縱接的次數(shù)雖然沒有限制,但由于圖形編程器和打印機功能有限制,因此盡量做到一行不超過10個觸點和1個線圈,連續(xù)輸出總共不超過24行?！?串聯(lián)和并聯(lián)指令是用來描述單個觸點與其他觸點或觸點組成的電路連接關(guān)系的。指令名稱指令符功能操作數(shù)取LDbit讀入邏輯行或電路塊的第一個常開接點Bit：I,Q,M,SM,T,C,V,S取反LDNbit讀入邏輯行或電路塊的第一個常閉接點與Abit串聯(lián)一個常開接點與非ANbit串聯(lián)一個常閉接點或Obit并聯(lián)一個常開接點或非ONbit并聯(lián)一個常閉接點電路塊與ALD串聯(lián)一個電路塊無電路塊或OLD并聯(lián)一個電路塊輸出=bit輸出邏輯行的運算結(jié)果Bit：Q,M,SM,T,C,V,S置位Sbit,N置繼電器狀態(tài)為接通Bit：Q,M,SM,V,S復(fù)位Rbit,N使繼電器復(fù)位為斷開表S7-200系列的基本邏輯指令1.63S7-200系列PLC的定時器指令類型、編號及分辨率1. TON——接通延時2. TONR——有記憶接通延時3. TOF——斷開延時3種分辨率〔時基：1ms、10ms、100ms——分別對應(yīng)不同的定時器號定時器6個要素：指令格式〔時基、編號等預(yù)置值——PT使能——IN復(fù)位——3種定時器不同當(dāng)前值——Txxx定時器狀態(tài)〔位——可由觸點顯示定時值=時基×預(yù)置值PT。由于定時器的計時間隔與程序的掃描周期并不同步,定時器可能在其時基〔1ms、10ms、100ms內(nèi)任何時間啟動,所以,未避免計時時間丟失,一般要求設(shè)置PT預(yù)置值必須大于最小需要的時間間隔。例如：使用10ms時基定時器實現(xiàn)140ms延時〔時間間隔,則PT應(yīng)設(shè)置為15〔10ms×15=150ms梯形圖LAD語句表功能操作碼操作數(shù)INTONINTONPTTxxxTONTxxxPT使能＝1計數(shù),計數(shù)到設(shè)定值時〔一直計數(shù)到32767,定時器位＝1。使能＝0復(fù)位〔定時器位＝0。一般用于單一時間間隔的定時INTOFINTOFPTTxxxTOFTxxxPT使能＝1,定時器位＝1,計數(shù)器復(fù)位〔清零。使能由1到0負跳變,計數(shù)器開始計數(shù),到設(shè)定值時〔停止計數(shù),定時器位＝0。INTONRINTONRPTTxxxTONRTxxxPT使能＝1,計數(shù)器開始計數(shù),計數(shù)到設(shè)定值時,計數(shù)器位＝1。使能斷開,計數(shù)器停止計數(shù),計數(shù)器位仍為1,使能位再為1時,計數(shù)器在原來的計數(shù)基礎(chǔ)上計數(shù)。S7-200系列的定時器指令以上三種計數(shù)器可以通過復(fù)位指令復(fù)位。1.7S7-200系列編程軟〔STEP7-Micro/WIN編程軟件1.71STEP7-Mirco/WIN窗口組件主界面一般可以分為以下幾個部分：菜單條、工具條、瀏覽條、指令樹、用戶窗籍口、輸出窗口和狀態(tài)條。除菜單條外,用戶可以根據(jù)需要通過檢視菜單和窗口菜單決定其它窗口的取舍和樣式的設(shè)置。STEP7-Micro/WIN32的主界面如圖1.71所示。圖1.71STEP7-Micro/WIN32的主界面主菜單主菜單包括：文件、編輯、檢視、PLC、調(diào)試、工具、窗口、幫助8個主菜單項。1.72編程準備〔一.指令集和編輯器的選擇寫程序之前,用戶必須選擇指令集和編輯器。在S7-200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC1131-3兩種。SIMATIC是專為S7-200PLC設(shè)計的,專用性強,采用SIMATIC指令編寫的程序執(zhí)行時間短,可以使用LAD、STL、FBD三種編輯器。IEC1131-3指令集是按國際電工委員會〔IECPLC編程標準提供的指令系統(tǒng),作為不同PLC廠商的指令標準,集中指令較少。有些SIMATIC所包含的指令,在IEC1131-3中不是標準指令。IEC1131-3標準指令集適用于不同廠家PLC,可以使用LAD和FBD兩種編輯器。本教材主要用SIMATIC編程模式。1單命令"工具"→"選項"→"一般"標簽→"編程模式"→選SIMATIC。程序編輯器有LAD、STL、FBD三種。本論文主要用LAD和STL。2擇編輯器的方法如下：用菜單命令"檢視"→LAD或STL?；蛘卟藛蚊?工具"→"選項"→"一般"標簽→"默認編輯器"。〔二根據(jù)PLC類型進行參數(shù)檢查在PLC和運行STEP7-Micro/WIN的PC連線后,在建立通信或編輯通信設(shè)置以前,應(yīng)根據(jù)PLC的類型進行范圍檢查。必須保證STEP7-Micro/WIN中PLC類型選擇與實際PLC類型相符。方法如下：1菜單命令"PLC"→"類型"→"讀取PLC"。2在指令樹→"項目"名稱→"類型"→"讀取PLC"1.73STEP7-Mirco/WIN主要編程功能與程序的上載下載〔一下載如果已經(jīng)成功地在運行STEP7-Micro/WIN32的個人計算機和PLC之間建立了通訊,就可以將編譯好的程序下載至該PLC。如果PLC中已經(jīng)有內(nèi)容將被覆蓋。下載步驟如下：〔1下載之前,PLC必須位于"停止"的工作方式。檢查PLC上的工作方式指示燈,如果PLC沒有在"停止",單擊工具條中的"停止"按鈕,將PLC至于停止方式。〔2單擊工具條中的"下載"按鈕,或用菜單命令"文件"→"下載"。出現(xiàn)"下載"對話框?！?根據(jù)默認值,在初次發(fā)出下載命令時,"程序代碼塊"、"數(shù)據(jù)塊"和"CPU配置"〔系統(tǒng)塊復(fù)選框都被選中。如果不需要下載某個塊,可以清除該復(fù)選框?！?單擊"確定",開始下載程序。如果下載成功,將出現(xiàn)一個確認框會顯示以下信息：下載成功?！?如果STEP7-Micro/WIN32中的CPU類型與實際的PLC不匹配,會顯示以下警告信息："為項目所選的PLC類型與遠程PLC類型不匹配。繼續(xù)下載嗎？"〔6此時應(yīng)糾正PLC類型選項,選擇"否",終止下載程序?！?用菜單命令"PLC"→"類型",調(diào)出"PLC類型"對話框。單擊"讀取PLC"按鈕,由STEP7-Micro/WIN32自動讀取正確的數(shù)值。單擊"確定",確認PLC類型?！?單擊工具條中的"下載"按鈕,重新開始下載程序,或用菜單命令"文件"→"下載"。下載成功后,單擊工具條中的"運行"按鈕,或"PLC"→"運行",PLC進入RUN〔運行工作方式?！捕陷d用下面的方法從PLC將項目元件上載到STEP7-Micro/WIN32程序編輯器：單擊"上載"按鈕。選擇菜單命令"文件"→"上載"。按快捷鍵組合Ctrl+U。執(zhí)行的步驟與下載基本相同,選擇需的上載的塊〔程序塊、數(shù)據(jù)塊或系統(tǒng)塊,單擊"上載"按鈕,上載的程序?qū)腜LC復(fù)制到當(dāng)前打開的項目中,隨后即可保存上載的程序。1.74程序的調(diào)試與監(jiān)控在運行STEP7-Micro/WIN32編程設(shè)備和PLC之間建立通信并向PLC下載程序后,便可運行程序,收集狀態(tài)進行監(jiān)控和調(diào)試程序。〔一選擇工作方式PLC有運行和停止兩種工作方式。在不同的工作方式下,PLC進行調(diào)試的操作方法不同。單擊工具欄中的"運行"按鈕或"停止"按鈕可以進入相應(yīng)的工作方式.〔1選擇STOP工作方式在STOP〔停止工作方式中,可以創(chuàng)建和編輯程序,PLC處于半空閑狀態(tài)：停止用戶程序執(zhí)行；執(zhí)行輸入更新；用戶中斷條件被禁用。PLC操作系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)控PLC,將狀態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給STEP7-Micro/WIN32,并執(zhí)行所有的"強制"或"取消強制"命令。當(dāng)PLC位于STOP〔停止工作方式可以進行下列操作：1使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)檢視操作數(shù)的當(dāng)前值?！惨驗槌绦蛭磮?zhí)行,這一步驟等同于執(zhí)行"單次讀取"2可以使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)強制數(shù)值。使用圖狀態(tài)寫入數(shù)值。3寫入或強制輸出。4執(zhí)行有限次掃描,并通過狀態(tài)圖或程序狀態(tài)觀察結(jié)果。〔二選擇運行工作方式當(dāng)PLC位于RUN〔運行工作方式時,不能使用"首次掃描"或"多次掃描"功能。可以在狀態(tài)圖表中寫入和強制數(shù)值,或使用LAD或FBD程序編輯器強制數(shù)值,方法與在STOP〔停止工作方式中強制數(shù)值相同。還可以執(zhí)行下列操作〔不能在STOP工作方式使用：1使用圖狀態(tài)收集PLC數(shù)據(jù)值的連續(xù)更新。如果希望使用單次更新,圖狀態(tài)必須關(guān)閉,才能使用"單次讀取"命令。2使用程序狀態(tài)收集PLC數(shù)據(jù)值的連續(xù)更新。3使用RUN工作方式中的"程序編輯"編輯程序,并將改動下載至PLC。1.8順序功能圖<SFC>順序功能圖<SFC>又叫做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖或功能表圖,它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形,也是設(shè)計可編程序控制器的順序控制程序的有力工具。這是一種位于其他編程語言之上的圖形語言,用來編制順序控制程序。SFC提供了一種組織程序的圖形方法,在SFC中可以用別的語言嵌套編程。步、轉(zhuǎn)換和動作<Action>是SFC中的3種主要元件。步是一種邏輯塊,即對應(yīng)于特定的控制任務(wù)的編程邏輯,動作是控制任務(wù)的獨立部分,轉(zhuǎn)換是從一個任務(wù)到另一個任務(wù)的原因。

對于目前大多數(shù)可編程序控制器來說,SFC還僅僅作為組織編程的工具使用,尚需用其他編程語言<如梯形圖>將它轉(zhuǎn)換為可編程序控制器可執(zhí)行的程序。因此,通常只是將SFC作為可編程序控制器的輔助編程工具,而不是一種獨立的編程語言。第2章：交通燈控制要求2.1路況示意圖〔模擬圖2．1交通燈示意圖北東西南2.2工作要求和過程主要工序要求如下：信號燈受啟動開關(guān)控制。當(dāng)啟動開關(guān)接同時,信號燈系統(tǒng)開始工作,先南、北紅燈亮,在東、西綠燈亮。當(dāng)啟動開關(guān)斷開時,所有信號燈都熄滅。〔1南、北綠燈和東、西綠燈不能同時亮,如果同時亮則應(yīng)關(guān)閉信號燈系統(tǒng),并立刻報警。〔2南、北紅燈亮維持25s,在南、北紅燈亮的同時東.西燈也亮,并維持20s,到20s時,東、西綠燈閃亮,閃亮3s后熄滅。在動系綠燈熄滅時,東.西黃燈亮,并維持2s。到2s時,東、西黃燈熄滅,東、西紅燈亮。同時,南、北紅燈熄滅,綠燈亮?！?東、西紅燈亮維持30s,南、北綠燈亮維持25s,然后閃亮3s后熄滅,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?！?上述動作循環(huán)進行。注意：要求南北綠燈和東西綠燈不能同時亮,否則關(guān)閉系統(tǒng),并立刻報警。2.3根據(jù)交通燈示意圖模擬控制實驗在PLC交通燈模擬模塊中,東西南北都有3個控制信號燈,他們分別是：1,禁止通行燈〔亮?xí)r為紅色2,允許通行〔亮?xí)r為綠色3,準備禁止通行〔亮?xí)r為黃色所以結(jié)合交通燈實際情況可以設(shè)計交通燈模擬控制實驗：當(dāng)交通系統(tǒng)起動開關(guān)接通時按照工作要求南北向和東西向均設(shè)有紅燈25秒,綠燈20秒,綠燈閃亮3秒和黃燈2秒。當(dāng)東西方向的紅燈點亮?xí)r,南北方向應(yīng)該依次點亮綠燈,綠燈閃亮,然后黃燈點亮。反之,當(dāng)南北方向的紅燈點亮?xí)r,東西方向應(yīng)該依次點亮綠燈,綠燈閃亮,然后黃燈點亮。當(dāng)起動開關(guān)斷開時,所有信號燈都熄滅。第3章交通燈控制的設(shè)計3.1順序功能圖根據(jù)第二章交通燈的控制要求可以畫出順序功能圖設(shè)啟動按鈕用I0.0表示,6個工作狀態(tài)分別用順序控制繼電器位S0.0,S0.1,S0.2,S0.3,S0.4.S0.5表示,分別用T0.T1,T2,T3,T4,T5表示定時器.當(dāng)I0.0啟動按鈕得電時,將激活S0.0,進入第一步狀態(tài),在該狀態(tài)南北紅燈亮,東西綠燈亮,同時啟動定時器T1,T1定時時間到時,轉(zhuǎn)換條件滿足,結(jié)束S0.0激活S0.1進入下一個工作狀態(tài),在該狀態(tài)南北紅燈亮,東西綠燈閃.同時啟動定時器T2,T2定時時間到時,轉(zhuǎn)換條件滿足,結(jié)束S0.1激活S0.2進入下一個工作狀態(tài),在該狀態(tài)南北紅燈亮,東西黃燈亮,依次激活S0.3,S0.4.S0.5,當(dāng)定時器T6時間到時再次激活S0.0,不斷循環(huán)執(zhí)行.順序功能圖如圖3.1所示3.2I/O分配及接線圖硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計了解各個對象的控制要求,分析對象的控制要求,確定輸入/輸出<I/O>接口的數(shù)量,確定所控制參數(shù)的精度及類型.如對開關(guān)量,模擬量的控制,用戶存儲器的存儲容量等.選擇合適的PLC機型及外設(shè),完成PLC的硬件結(jié)構(gòu)配置.根據(jù)上述選型及工作要求,繪制PLC控制交通燈的電路接線圖,編制I/O接口功能表,根據(jù)信號控制要求,I/O分配及其接線分別如圖3.2〔1,〔2所示所謂輸入/輸出接口電路是PLC與被控對象間傳遞輸入輸出信號的接口部件,各輸入輸出點的通斷態(tài)用發(fā)光二極管〔LED顯示,外部接線一般接在PLC的接線端子上。南北紅燈亮東西綠燈閃南北紅燈亮東西綠燈亮南北紅燈亮南北紅燈亮東西綠燈閃南北紅燈亮東西綠燈亮南北紅燈亮東西黃燈亮東西紅燈亮南北綠燈亮東西紅燈亮南北綠燈閃東西紅燈亮南北黃燈亮原始狀態(tài)S0.0S0.1S0.5S0.2S0.3S0.4南北綠燈亮東西綠燈亮報警并使I0.0失電I0.0T0T1T2T3T4T5圖3.1交通燈順序功能圖下面先跟據(jù)輸入/輸出接口的數(shù)量編制出輸入輸出分配表：I/O分配表輸入輸出機內(nèi)器件報警燈Q0.0T37南北紅燈25S南北紅燈Q0.1T38東西紅燈25S啟動開關(guān)I0.0南北綠燈Q0.2T39東西綠燈20S南北黃燈Q0.3T40東西綠燈閃3S停止開關(guān)I0.1東西紅燈Q0.4T41東西黃燈2S東西綠燈Q0.5T42南北綠燈20S東西黃燈Q0.6T43南北綠燈閃3ST44南北黃燈2S圖3.2〔1根據(jù)輸入輸出分配表畫出接線圖,如下：I0.0Q0.0Q0.1I0.0Q0.0Q0.1Q0.2I0.11LQ0.31MQ0.4Q0.52LGND+24VL1NSB1SB2220V3.3編制程序根據(jù)上述I/O分配表編制出程序如下：T37T37T38I0.0Q0.0INTONPT100msT38I0.0Q0.0INTONPT100ms250ss250ssT38T37T38T37INTONPT100msINTONPT100ms250s250sT39T37T39T37I0.0Q0.0INTONI0.0Q0.0INTONPT100ms200sSsS200sSsST40T40T39T39INTONPT100msINTONPT100ms3030T41T40INTONPT100msT41T40INTONPT100ms2020T42T42T37INTONPT100msT37INTONPT100ms200200T43T42T43T423020