创新认知与实践--实验项目.doc

创新认知与实践-交通信号灯 交通信号灯的PLC控制认知与实践的主要内容包括：设计交通信号灯的硬件模型、编写I/O分配表、画PLC接线图、编写梯形图程序以及程序的调试和运行。用于培养自动化等专业学生的实践教学。 1、交通信号灯控制要求： 十字路口交通指挥信号灯如图1所示。信号灯由一个启动按钮控制，当按下启动按钮时，系统按如下顺序工作： 1)东西方向红灯亮、南北方向绿灯亮，维持10 s 2)东西方向红灯亮、南北方向绿灯闪，维持3 s 3)东西方向红灯亮、南北方向黄灯亮，维持2s 4)南北方向红灯亮、东西方向绿灯亮，维持10s 5)南北方向红灯亮、东西方向绿灯闪，维持3s 6)南北方向红灯亮、东西方向黄灯亮，维持2s。之后，又回到步骤1，周而复始地运行。 系统停止的要求，当按下停止按钮时，系统停止工作。 图1 交通信号灯示意图 2、时序图： 根据交通信号灯的控制要求，交通信号灯的时序图如图2所示。 图2 交通信号灯时序图 3、I/O地址分配表： 根据交通信号灯的控制要求，本系统所用的硬件包括西门子S7-300 PLC、启动按钮SB1、停止按钮SB2、红黄绿色信号灯各4只。 系统的I/O地址分配表如表1所示 。 表1 I/O地址分配表 输入 输出 地址 代号 输入信号 地址 代号 输出信号 I1.0 SB1 启动按钮 Q7.0 HL1 东西向绿灯 I1.1 SB2 停止按钮 Q7.1 HL2 东西向黄灯 　 　 　 Q7.2 HL3 东西向红灯 　 　 　 Q7.3 HL4 南北向绿灯 　 　 　 Q8.0 HL5 南北向黄灯 　 　 　 Q8.1 HL6 南北向红灯 4、系统接线图： 根据交通信号灯的控制要求，PLC接线图如图3所示 。 图3 交通信号灯PLC接线图 5、元器件表： 图4 交通信号灯状态切换图 一、控制要求 1．系统工作受开关控制，起动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作。 2．控制对象有八个： 东西方向红灯两个 , 南北方向红灯两个， 东西方向黄灯两个 , 南北方向黄灯两个， 东西方向绿灯两个 , 南北方向绿灯两个， 东西方向左转弯绿灯两个，南北方向左转弯绿灯两个。 3．控制规律： 1）高峰时段按时序图二（见附图）运行， 正常时段按时序图三（见附图）运行，晚上时段按提示警告方式运行，规律为： 东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮 0.4 秒，暗 0.6 秒的规律反复循环。 2）高峰时段、 正常时段及晚上时段的时序分配按时序图一运行(见附图)。 【项目说明】 十字路口交通信号灯自动控制系统有白天和黑夜两种方式。按下启动按扭开始工作，按下停止按扭停止工作。白天/黑夜开关断开时为白天工作方式，闭和时为黑夜工作方式。白天和黑夜工作的时序分别如下图所示。遇到紧急情况时，东西、南北某一方向可以保持绿灯长亮，另一方向则保持红灯长亮。 【项目分析】 ? 子项目3是在完成前2个子项目的基础上对整体项目进行的完善设计与调试。主要完成白天/黑夜两种工作方式的选择设计、黑夜工作控制程序以及紧急情况的中断控制程序设计与调试。要用选择分支结构的步进顺控思想和中断控制思想进行设计。 ? 本项目的起动设备也比较多。有系统起动按钮和停止按钮，有选择工作方式的白天/黑夜开关，还有应对紧急情况的东西/南北向的紧急起动按钮； ? 本项目的工作方式比较多，有白天正常工作、黑夜正常工作以及紧急工作三种情况。前面两种可以按正常方式进行选择运行，紧急方式要按照紧急中断进行处理； ? 各种工作方式的切换。 【涉及到的新知识】选择分支与汇合的状态转移图和梯形图程序编写。扩展知识：步进顺控程序的其它编制方法。提前告之，让学生进行预习。 一、进度安排 本设计共安排2周，合计80学时，具体分配如下： 实习动员及准备工作： 2学时 总体方案设计： 8学时 硬件设计： 24学时 软件设计： 24学时 撰写设计报告： 8学时 总结： 2学时 教师辅导： 随时 二、基本要求 1、课程设计的基本要求 电气控制与PLC技术课程设计的主要内容包括：理论设计与撰写设计报告等。其中理论设计又包括总体方案选择，硬件系统设计、软件系统设计；硬件设计包括单元电路，选择元器件及计算参数等；软件设计包括模块化层次结构图，程序流程图，应用程序。程序设计是课程设计的关键环节，通过进一步完善程序设计，使之达到课题所要求的指标。课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。 2、课程设计的教学要求 电气控制与PLC技术课程设