西門子PLC交通燈設(shè)計

目錄1 引言 錯誤!未定義書簽。PLC概述 錯誤!未定義書簽。PLC的功能 錯誤!未定義書簽。PLC的工作原理和結(jié)構(gòu) 錯誤!未定義書簽。PLC的工作原理： 錯誤!未定義書簽。結(jié)構(gòu)： 錯誤!未定義書簽PLC的硬件介紹和選型 錯誤!未定義書簽。西門子S7-200系列PLC的基本指令 錯誤!未定義書簽。邏輯取及輸出線圈指令（LD、LDI、OUT） 錯誤!未定義書簽。單個觸點(diǎn)串聯(lián)指令（AND、ANI） 錯誤!未定義書簽。S7-200系列PLC的定時器指令 錯誤!未定義書簽。西門子S7-200系列的編程軟件 錯誤!未定義書簽。編程準(zhǔn)備 錯誤!未定義書簽程序的調(diào)試和監(jiān)控 錯誤!未定義書簽交通燈控制要求 錯誤!未定義書簽路況示意圖 錯誤!未定義書簽工作要求和過程 錯誤!未定義書簽根據(jù)交通燈示意圖模擬控制實驗 錯誤!未定義書簽交通燈控制的設(shè)計 錯誤!未定義書簽順序圖 錯誤!未定義書簽I/O分配及接線圖 錯誤!未定義書簽。編制程序 錯誤!未定義書簽交通燈時序波形圖 錯誤!未定義書簽PLC系統(tǒng)調(diào)試 錯誤!未定義書簽。致謝 錯誤!未定義書簽參考文獻(xiàn) 錯誤!未定義書簽。西門子S7-200系列PLC的基本指令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(diǎn)與母線連接。LDI:取反指令，用于常閉觸點(diǎn)與母線連接。OUT：線圈驅(qū)動指令，用于將邏輯運(yùn)算的結(jié)果驅(qū)動一個指定線圈。（二） 指令用法說明（1） LD、LDI指令用于將觸點(diǎn)接到母線上，操作目標(biāo)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(diǎn)。（2） OUT指令的目標(biāo)元件為Y、M、T、C、S和功能指令線圈。（3） OUT指令可以連續(xù)使用若干次，相當(dāng)于線圈并聯(lián)。單個觸點(diǎn)串聯(lián)指令（AND、ANI）指令用法AND:與指令。用于單個觸點(diǎn)的串聯(lián)，完成邏輯“與”運(yùn)算，助記符號為AND**,**為觸點(diǎn)地址。ANI：與反指令。用于常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)，完成邏輯“與非”運(yùn)算，助記符號為ANI**,**為觸點(diǎn)地址。指令用法說明（1） AND、ANI指令均用于單個觸點(diǎn)的串聯(lián)，串聯(lián)觸點(diǎn)數(shù)目沒有限制。該指令可以重復(fù)多次使用。指令的目標(biāo)元件為X、Y、M、T、C、S。（2） OUT指令后，通過觸點(diǎn)對其他線圈使用OUT指令稱為縱接輸出。（3） 串聯(lián)觸點(diǎn)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(jī)功能有限制，因此盡量做到一行不超過10個觸點(diǎn)和1個線圈，連續(xù)輸出總共不超過24行。（4） 串聯(lián)和并聯(lián)指令是用來描述單個觸點(diǎn)與其他觸點(diǎn)或觸點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)與Abit串聯(lián)一個常開接點(diǎn)與非ANbit串聯(lián)一個常閉接點(diǎn)或Obit并聯(lián)一個常開接點(diǎn)或非ONbit并聯(lián)一個常閉接點(diǎn)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(yùn)算結(jié)果Bit：Q,M,SM,T,CVS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S7-200系列PLC的定時器指令類型、編號及分辨率TON——接通延時TONR——有記憶接通延時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(diǎn)顯示定時值二時基X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（10msX15=150ms）梯形圖LAD語句表功能操作碼操作數(shù)—TxxxINTONPTTONTxxxPT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TxxxINTOFPTTOFTxxxPT使能=1,定時器位=1,計數(shù)器復(fù)位（清零）。使能由1到0負(fù)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。TxxxINTONRPTTONRTxxxPT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。西門子S7-200系列的編程軟件編程準(zhǔn)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(qiáng)，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（IEC）PLC編程標(biāo)準(zhǔn)提供的指令系統(tǒng)，作為不同PLC廠商的指令標(biāo)準(zhǔn)，集中指令較少。有些SIMATIC所包含的指令，在IEC1131-3中不是標(biāo)準(zhǔn)指令。IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)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”一“選項”一“一般”標(biāo)簽一“編程模式”一選SIMATIC。程序編輯器有LAD、STL、FBD三種。本論文主要用LAD和STL。擇編輯器的方法如下：用菜單命令“檢視”一LAD或STL?；蛘卟藛蚊睢肮ぞ摺币弧斑x項”一“一般”標(biāo)簽一“默認(rèn)編輯器”。（二）根據(jù)PLC類型進(jìn)行參數(shù)檢查在PLC和運(yùn)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(jìn)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”一“類型”一“讀取PLC”。2在指令樹一“項目”名稱一“類型”一“讀取PLC”程序的調(diào)試和監(jiān)控在運(yùn)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(yùn)行程序，收集狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)試程序。（一）選擇工作方式PLC有運(yùn)行和停止兩種工作方式。在不同的工作方式下，PLC進(jìn)行調(diào)試的操作方法不同。單擊工具欄中的“運(yùn)行”按鈕或“停止”按鈕可以進(jìn)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(qiáng)制”或“取消強(qiáng)制”命令。當(dāng)PLC位于STOP（停止）工作方式可以進(jìn)行下列操作：使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)檢視操作數(shù)的當(dāng)前值。（因為程序未執(zhí)行，這一步

驟等同于執(zhí)行“單次讀取”）可以使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)強(qiáng)制數(shù)值。使用圖狀態(tài)寫入數(shù)值。寫入或強(qiáng)制輸出。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。（2） 選擇運(yùn)行工作方式當(dāng)PLC位于RUN（運(yùn)行）工作方式時，不能使用“首次掃描”或“多次掃描”功能?？梢栽跔顟B(tài)圖表中寫入和強(qiáng)制數(shù)值，或使用LAD或FBD程序編輯器強(qiáng)制數(shù)值，方法與在STOP（停止）工作方式中強(qiáng)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）：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。使用程序狀態(tài)收集PLC數(shù)據(jù)值的連續(xù)更新。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。2交通燈控制要求路況示意圖工作要求和過程主要程序要求如下：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。在東西綠燈熄滅時，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。（3） 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。（4） 上述動作循環(huán)進(jìn)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。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(zhǔn)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(diǎn)亮?xí)r，南北方向應(yīng)該依次點(diǎn)亮綠燈，綠燈閃亮，然后黃燈點(diǎn)亮。反之，當(dāng)南北方向的紅燈點(diǎn)亮?xí)r，東西方向應(yīng)該依次點(diǎn)亮綠燈，綠燈閃亮，然后黃燈點(diǎn)亮。當(dāng)起動開關(guān)斷開時，所有信號燈都熄滅。3交通燈控制的設(shè)計順序圖根據(jù)第二章交通燈的控制要求可以畫出順序功能圖設(shè)啟動按鈕用表示,6個工作狀態(tài)分別用順序控制繼電器位,,,,表示,分別用，T2,T3,T4,T5表示定時器.當(dāng)啟動按鈕得電時,將激活,進(jìn)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)束激活進(jìn)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)束激活進(jìn)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，當(dāng)定時器T6時間到時再次激活，不斷循環(huán)執(zhí)行.順序功能圖如圖所示

交通燈順序功能圖交通燈順序功能圖I/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(jī)型及外設(shè)，完成PLC的硬件結(jié)構(gòu)配根據(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,1/O分配及其接線分別如圖（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(diǎn)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。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(jī)內(nèi)器件報警燈T37南北紅燈 25S啟動開關(guān)南北紅燈T38東西紅燈 25S南北綠燈T39東西綠燈 20S南北黃燈T40東西綠燈閃3S停止開關(guān)東西紅燈T41東西黃燈2S東西綠燈T42南北綠燈20S東西黃燈T43南北綠燈閃3ST44南北黃燈2S3d?1M1LGND+24VL1NPLC交通燈外部分配及接線圖編制程序根據(jù)上述I/O分配表編制出程序如下:指令表如下LDTONT38,250ANLDNANT38ATONT37,250AT37LDT37TONT39,200LDT39LDT40TONT40,30ANT41LDT40=TONT41,20LDLDT37ANT42TONT42,200=LDT42LDT43>=I,I=1TONT43,30AT43<=I,I=10LDT43