十字路交口交通信号灯控制.doc

目录 1. 总体设计方案 1 1.1 系统控制要求 1 2.可编程程序控制器（PLC） 2 2.1 PLC的发展趋势 2 2.2 PLC的应用 2 2.3 PLC硬件结构 3 2.4 PLC工作原理 4 3.单元模块设计 6 3.1交通灯系统控制分析 6 3.2 十字路口交通灯状态的分析 7 3.3主程序流程图和时序图 8 3.4 硬件设计 10 3.4.1 PLC选型 10 3.4.2 PLC地址分配 11 3.4.3 PLC接线图 11 3.5 系统程序设计 12 3.5.1 系统梯形图设计 12 3.5.2 语句表 14 4. 设计总结 16 5. 参考文献 17  总体设计方案 1.1 系统控制要求 交通灯控制系统的控制要求如下： ◆信号灯受一个起动开关控制，当起动开关接通时，信号系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当起动开关断开时，所有信号灯都熄灭。 ◆南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，如果同时亮时应关闭信号灯系统，并报警。 ◆南北红灯亮维持25S。在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20S。到20S时，东西绿灯闪烁，闪烁3S后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2S。到2S时，东西黄灯熄，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。 ◆东西红灯亮维持30S。南北绿灯亮维持25S。然后闪烁3S，熄灭。同时南北黄灯亮，维持2S后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。 1.2 系统总体设计框图 基于PLC的交通灯控制系统，由控制按钮（启动停止按钮）、控制核心（西门子S7-200PLC）及控制控制对象（十字路口信号灯）组成。构成了一个简单的以PLC为核心的控制系统。其系统结构框图如下： 图1 基于PLC的交通灯控制方案框图 2.可编程程序控制器（PLC） 2.1 PLC的发展趋势 从当前产品技术性能来看，PLC发展趋势仍然主要体现在体积的缩小与性能的提高两大方面。 ◆体积小型化。电子产品体积的小型化是微电子技术发展的必然结果。现代PLC无论从内部元件组成还是硬件、软件结构都已经与早期的PLC有了很大的不同，PLC体积被大幅度缩小。 ◆性能的提高。PLC的性能主要包括CPU性能与I/O性能两大方面。 2.2 PLC的应用 PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置，使得其应用受到限制。但最近十多年来，PLC的应用面越来越广，其主要原因是：一方面由于微处理器芯片几有关元件的价格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增强，它也能解决复杂的计算和通信问题。目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保和娱乐等行业。PLC的应用范围通常可分成以下5种类型： 第一，顺序控制 这是PLC应用最广泛的领域，也是最适合PLC使用的领域。它用来取代传统的 继电器顺序控制。 第二，运动控制 PLC制造商目前已提供了拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，在多数情况下，PLC把描述目标位置的数据送给模块，其输出移动一轴或数据到目标位置。 第三，过程控制 PLC还能控制大量的过程参数，例如：温度、流量、压力、液位和速度。 第四，数据处理 在机械加工中，PLC作为主要的控制和管理系统用于CNC和NC系统中，可以完成大量的数据处理工作。 第五，通信网络 PLC的通信包括主机与远程I/O之间的通信、多台PLC之间的通信、PLC和其他智能控制设备（如计算机、变频器、数控装置）之间的通信。 2.3 PLC硬件结构 PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。其结构如图2-1所示。 中央处理单元(CPU)是PLC 的控制中枢，它按照PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、检查电源、存储器I/O以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止运行。 图2 PLC的结构图 2.4 PLC工作原理 PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常