毕业设计（论文）-PLC在十字路口交通灯控制系统中的应用.doc

修能致用 笃学致远前 言PLC可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在该设计中，还引入EDA模拟十字路口红绿灯闪亮及车辆通行，十分形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用。【关键词】：十字路口 交通灯 PLCPLC在十字路口交通灯控制系统中的应用目录第一章 绪 论1第一节 智能交通灯系统的发展背景1第二节 本课题的主要研究内容2第二章 PLC的基础3第一节 PLC的由来与发展3一、早期的PLC4二、中期的PLC4三、近期的PLC4第二节 PLC的功能4一、 PLC的功能主要包含以下几个方面：4第三节 PLC的工作原理和结构5一、 PLC的工作原理：5二、PLC的结构6第四节 PLC的硬件介绍及选型6一、 硬件介绍6二、 PLC系统的其它设备9三、 PLC的通信联网9第五节 S7-200系列PLC的基本指令10一、 逻辑取及输出线圈指令（LD、LDI、OUT)10二、 单个触点串联指令（AND、ANI）10三、 S7-200系列PLC的定时器指令12第六节 S7-200系列编程软（STEP7-Micro/WIN）编程软件14一、 STEP7-Mirco/WIN窗口组件14二、 编程准备15三、 STEP7-Mirco/WIN主要编程功能与程序的上载下载215四、 程序的调试与监控16五、 顺序功能图(SFC)17第三章 系统的设计与仿真18第一节 控制任务和要求：18第二节 硬件设计19一、硬件选择19二、交通信号灯PLC的输入/输出点的分配表20三、输入/输出接线图20第三节 软件设计21一、梯形控制程序21二、指令语句表23三、程序说明25第四节 设计体会27致 谢28参 考 文 献29滁州职业技术学院第一章 绪 论 交通灯控制系统的发展有着悠久的历史，伴随着人类工业文明的发展，汽车以及其他各种交通工具呈现出一片欣欣向荣的景象。各种交通工具的大量使用使得人们的出行更加方便，但随之而来的是交通的压力越来越大，各个路口对于对于交通指挥系统的需求大量增加。早在1868年，全世界第一台煤气是红绿两色照明灯由英国工程师纳伊特安装在了伦敦威斯特敏斯特街口，它可以控制车辆的通行，但是不久，这种交通灯便消身匿迹了，原因是由于一场爆炸事故。盗了1914年左右，交通灯又重新出现了，美国的克利夫兰制造了一款由电力驱动的交通灯，它被安装在了纽约和芝加哥等地，这种交通灯的概念已经和现在大致相同。1926年，自动化控制的交通灯得到利用，这为现代城市交通奠定了基础。1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对交通灯的各种意义做出了明确的规定，绿灯行，绿灯车道的车辆可直行可左拐可右拐，如果前面有禁止标志的则除外。并且左右拐弯的车辆必须让直行车辆和行人先行。红灯停，红灯车道的车辆不准超过人行道。黄灯等一等，黄灯车道的车辆必须减速，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。交通灯的使用大大缓解了交通压力，使得城市的拥堵显现得到了一定程度的缓解，使人们的出行现状得到了改善。但是随着当今经济的飞速发展，汽车的拥有量不断上升，传统的交通灯系统已经越来越不能满足交通压力的需求。在这样的背景下，本次论文设计的任务主要是设计一款能根据路面车流量的变化，进而调整交通灯读秒时间的交通灯系统，从而改善路面交通压力，同时也可以节约交通资源。第一节 智能交通灯系统的发展背景1、日本城市路面控制系统日本设计的路面控制系统有交通控制中心和VICS中心，交通控制中心主要在东京等地区运营，它极具代表意义，在控制一般城市路面交通的同时有着显著的高效性。通过收集，处理和发布交通信息，控制中心不仅可以对交通信号进行控制还可以进行信息交流等。通过对超声波、雷达、红外检测器、直升机、摄像机等信息收集系统收集来的信息进行分析，该控制系统可以利用后台许许多多的计算机网络进行高速的运算，通过这种流量分析以及提前的预定方案的选择，可以实时的指挥路面各个交通灯路口的红绿灯情况。在指挥的同时，他还会以各种方式将车流量、堵塞情况等信息通过各种方式向社会发布。2、英国SCOOT路面控制系统 在TRANSYT系统改进和改良的基础之上，通过8年的研究，英国道路交通研究所又设计出了一款自适应的SCOOT路面控制系统，其全名为动态交通控制系统。由于采用动态的交通控制方式，其性能各个方面都要优于以静态为核心的路面交通控制系统。这种交通控制方式同样被许多国家大量的采用。 SCOOT路面控制系统以有线的方式进行通信。通过联机的方式来控制各个路口的交通信号灯，这与传统的控制方式来比，其效率大大提高。但是SCOOT路面控制系统依然有他的缺点，其一它的相位一旦确定之后就不能自动的增减了，其二他对于固定的路口只有固定的相序，其三它的安装困难度也过高。3、澳大利亚SCAT路面控制系统 70年代末期，澳大利亚开发了SCAT路面控制系统 。SCAT采用分层递阶的计算机形式，这是一种较为先进的计算机网络控制技术。SCAT通过有线来通信。在地区联机，在中央即采用联机也采用脱机模式。在控制的过程中，SCAT会预先设定几个参数，在对路面情况经行分析的基础之上，根据实际的情况来选定具体采用那个数据。计算机结构好改变，控制方案好变换，而SCAT系统充分的利用了计算机的这些优点。但是，由于SCAT对于硬件的要求高，这也就限制了它的移植能力，以及信息的无即时反馈性。4、英国TRANSYT路面交通控制系统 英国道路研究所花费了十几年的时间，在大量的实验和经验的基础之上，研制出了TRANSYT路面交通控制系统。被全球400多个车市广泛采用，可以说TRANSYT系统的成功是显而易见的。TRANSYT内部通过有线来经行通信。采用静态模式来控制交通信号灯，这种控制方案中通过数学模型来控制绿信比和相位差。但是这种交通控制系统还是存在一定的缺陷，例如它无法优化周期，而且想要获得最优的整体分配方案是相当困难的。如果想要经行离线优化，必须采用大量的路网几何和交通数据流。第二节 本课题的主要研究内容此次设计的主要内容是在传统的交通灯基础之上，通过PLC进行编程，设计出一款能够根据车流量的变化来智能化调整交通灯读秒时间的交通灯控制系统。要实现预期目的的初期设想是在十字路口东西南北各个方向上安装光电计数器，以此来统计各个路口的车流量，再将数据输入计算机中央控制系统对数据经行分析，根据预先设定的参数，智能化的判断各个交通路口的拥堵情况，从而通过PLC控制系统来适当的调整红绿灯的读秒时间。并且在此基础之上，若交通灯路口遇到特殊车辆或者紧急情况，该系统也能切换到人工控制模式，实现强通控制，从而保证路面交通的正常运行。此系统不仅成本低，维护方便，而且能在最大程度上缓解交通压力，节约交通资源。 第二章 PLC的基础第一节 PLC的由来与发展1968年美国汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。1969年，美国研制出世界第一台PDP-14;1971年，日本研制出第一台DCS-8;1973年，德国研制出第一台PLC;1974年，中国研制出第一台PLC;PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟输入/输出控制各种类型的机械或生产过程 。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。总之，可编程控制器是一台专为工业环境应用而设计的计算机，它是将传统的继电器技术，计算机技术和通信技术相融合而发展起来的一种新型的控制装置 。在具体的国内工业应用中，由于它不是针对某一具体工业应用，因此它的硬件应根据实际需要来进行配置，其软件则根据控制要求进行编写。随着微处理器的出现，大规模、超大规模、集成电路技术的迅速发展和数据通信技术的不断进步，PLC也迅速发展其发展过程大致可以分为三个阶段。 一、早期的PLC早期的PLC称为可编程逻辑控制器。这时，PLC主要功能只是执行原先由继器完成的顺序控制、定时等。早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂、便于安装、体积小、能耗低、有故障指示及能重复使用等。其中PLC特有的编程语言梯形图，一直沿用到现在。二、中期的PLC这时PLC产品已使用了16位、32位高性能微处理器，而且实现了多处理器的多通道处理，通信技术是PLC的应用得到了进一步的发展。在硬件方面，除了保留原有的开发模块外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC的范围更大。在软件方面，还增加了算术运算、数据处理和传送通信、直诊断等功能。三、近期的PLC由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器价格的大幅度下降，使的各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。为了提高PLC的处理速度，各制造厂商还研制开发了专用逻辑处理芯片。 世界上生产PLC产品的厂家多达200多个，其中比较著名的有美国的AB、通用(GE)，日本的三菱(MITSBISHI)、 欧姆龙(OMRON)、松下，德国的西门子(SIEMENS)，韩国的三星(SUMSUNG)、 LG等。第二节 PLC的功能一、 PLC的功能主要包含以下几个方面：1、控制功能逻辑控制，包括（定时，计数，顺序，逻辑）控制。2、数据采集、存储与处理功能数学运算功能3、输入/输出接口调理功能具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。位数和精度可以根据用户要求选择。 具有温度测量接口，直接连接各种电阻或电偶。 4、通信、联网功能现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台 PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。通信接口或通信处理器按标准的硬件接口或专有的通信协议完成程序和数据的转移。如西门子S7-200的Profibus现场总线口，其通信速率可以达到12Mbps。在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SCADA系统，现场端和远程端也可以采用PLC作现场机。5、人机界面功能提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整。 6、编程、调试等使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式编程器、工作站和操作屏，进行编程、调试、监视 、试验和记录，并通过打印机打印出程序文件。第三节 PLC的工作原理和结构一、 PLC的工作原理：采用循环扫描方式。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。注意：由于PLC是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映象寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。二、PLC的结构PLC实质上是一种专用与工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机再结构上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，内存模块，电源模块，底板或机架。这些模块可以按照一定的规则组合配置。PLC的基本结构框图如下：接口部件输出输入接口部件件中央处理单元 CPU板 电源部件 第四节 PLC的硬件介绍及选型一、 硬件介绍1、PLC的类型 PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。 2、输入输出模块的选择 输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。 3、CPU的构成CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。 在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 4、I/O的分配 PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。 常用的I/O分类如下： 开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。 除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 5、电源的选择 根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。 电源模块的选择主要考虑电源输出额定电流和电源输入电压.电源模块的输出额定电流必须大于CPU模块、I/O模块和其它特殊模块等消耗电流的总和,同时还应考虑今后I/O模块的扩展等因素;电源输入电压一般根据现场的实际需要而定。直流输入电源对于输入电压一般都是宽范围:如5V为4.5-9V,12V为9-18V,24V为18-36V,48V为36-72V,110V为60-160V。交流输入电源一般为220VAC(176-264V)和三相三线(四线),并带有PFC功率因数校正功能。6、存储器的选择 由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。经济性的考虑 ，选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。 输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。 7、PLC 接地良好的接地是PLC安全可靠运行的重要条件。为了抑制干扰，PLC一般最好单独接地，与其它设备分别使用各自的接地装置，PLC的接地线应尽量短，使接地点尽量靠近PLC。同时，接地电阻要小于100，接地线的截面应大于mm。另外，PLC的CPU单元必须接地，若使用了I/O扩展单元等，则CPU单元应与它们具有共同的接地体，而且从任一单元的保护接地端到地的电阻都不能大于100。8、底板或机架 大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。 二、 PLC系统的其它设备 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 三、 PLC的通信联网 依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。 PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信现在主要采用通过多点接口（MPI）的数据通讯、PROFIBUS 或工业以太网进行联网。第五节 S7-200系列PLC的基本指令一、 逻辑取及输出线圈指令（LD、LDI、OUT)1、指令用法LD、取指令，用于常开触点与母线连接。LDI、取反指令，用于常闭触点与母线连接。OUT、线圈驱动指令，用于将逻辑运算的结果驱动一个指定线圈。2、指令用法说明（1）LD、LDI指令用于将触点接到母线上，操作目标元件为X、Y、M、T、C、S。LD、LDI指令还可与AND、ORB指令配合，用于分支回路的起点。（2）OUT指令的目标元件为Y、M、T、C、S和功能指令线圈。（3）OUT指令可以连续使用若干次，相当于线圈并联。二、 单个触点串联指令（AND、ANI）1.指令用法AND：与指令。用于单个触点的串联，完成逻辑“与”运算，助记符号为AND*，*为触点地址。ANI：与反指令。用于常闭触点的串联，完成逻辑“与非”运算，助记符号为ANI*，*为触点地址。2.指令用法说明 （1）AND、ANI指令均用于单个触点的串联，串联触点数目没有限制。该指令可以重复多次使用。指令的目标元件为X、Y、M、T、C、S。 （2）OUT指令后，通过触点对其他线圈使用OUT指令称为纵接输出。 （3）串联触点的数目和纵接的次数虽然没有限制，但由于图形编程器和打印机功能有限制，因此尽量做到一行不超过10个触点和1个线圈，连续输出总共不超过24行。 （4）串联和并联指令是用来描述单个触点与其他触点或触点组成的电路连接关系的。表 S7-200系列的基本逻辑指令:指令名称指令符功能操作数取LD bit读入逻辑行或电路块的第一个常开接点Bit：I，Q，M，SM，T，C，V，S取反LDN bit读入逻辑行或电路块的第一个常闭接点与A bit串联一个常开接点与非AN bit串联一个常闭接点或O bit并联一个常开接点或非ON bit并联一个常闭接点电路块与ALD串联一个电路块无电路块或OLD并联一个电路块输出= bit输出逻辑行的运算结果Bit：Q，M，SM，T，C，V，S置位S bit，N置继电器状态为接通Bit：Q，M，SM，V，S复位R bit，N使继电器复位为断开三、 S7-200系列PLC的定时器指令1、类型、编号及分辨率 （1）、TON接通延时 （2）、TONR有记忆接通延时 （3）、TOF断开延时3种分辨率（时基）：1ms、10ms、100ms分别对应不同的定时器号 2、定时器6个要素： 指令格式（时基、编号等） 预置值PT 使能IN 复位3种定时器不同 当前值Txxx 定时器状态（位）可由触点显示 定时值=时基预置值PT。由于定时器的计时间隔与程序的扫描周期并不同步，定时器可能在其时基（1ms、10ms、100ms）内任何时间启动，所以，未避免计时时间丢失，一般要求设置PT预置值必须大于最小需要的时间间隔。例如：使用10ms时基定时器实现140ms延时（时间间隔），则PT应设置为15（10ms15=150ms）梯形图LAD语句表功能操作码操作数IN TONPTTxxxTONTxxx PT使能1计数，计数到设定值时（一直计数到32767），定时器位1。使能0复位（定时器位0）。一般用于单一时间间隔的定时IN TOFPTTxxxTOFTxxx PT使能1，定时器位1，计数器复位（清零）。使能由1到0负跳变，计数器开始计数，到设定值时（停止计数），定时器位0。IN TONRPTTxxxTONRTxxx PT使能1，计数器开始计数，计数到设定值时，计数器位1。使能断开，计数器停止计数，计数器位仍为1，使能位再为1时，计数器在原来的计数基础上计数。S7-200系列的定时器指令以上三种计数器可以通过复位指令复位。第六节 S7-200系列编程软（STEP7-Micro/WIN）编程软件一、 STEP7-Mirco/WIN窗口组件主界面一般可以分为以下几个部分：菜单条、工具条、浏览条、指令树、用户窗籍口、输出窗口和状态条。除菜单条外，用户可以根据需要通过检视菜单和窗口菜单决定其它窗口的取舍和样式的设置。STEP7-Micro/WIN32的主界面如图1.71所示。图1.71 STEP7-Micro/WIN32的主界面1. 主菜单主菜单包括：文件、编辑、检视、PLC、调试、工具、窗口、帮助8个主菜单项1。二、 编程准备1、指令集和编辑器的选择写程序之前，用户必须选择指令集和编辑器。在S7-200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC1131-3两种。SIMATIC是专为S7-200PLC设计的，专用性强，采用SIMATIC指令编写的程序执行时间短，可以使用LAD、STL、FBD三种编辑器。IEC1131-3指令集是按国际电工委员会（IEC）PLC编程标准提供的指令系统，作为不同PLC厂商的指令标准，集中指令较少。有些SIMATIC所包含的指令，在IEC 1131-3中不是标准指令。IEC1131-3标准指令集适用于不同厂家PLC，可以使用LAD和FBD两种编辑器。本教材主要用SIMATIC编程模式。1单命令“工具”“选项” “一般”标签“编程模式” 选SIMATIC。程序编辑器有LAD、STL、FBD三种。本论文主要用LAD和STL。2择编辑器的方法如下：用菜单命令“检视” LAD或STL。或者菜单命令“工具”“选项” “一般”标签“默认编辑器”。2、根据PLC类型进行参数检查在PLC和运行STEP7-Micro/WIN的PC连线后，在建立通信或编辑通信设置以前，应根据PLC的类型进行范围检查。必须保证STEP7-Micro/WIN中PLC类型选择与实际PLC类型相符。方法如下：1菜单命令“PLC”“类型” “读取PLC”。2在指令树“项目”名称“类型” “读取PLC”三、 STEP7-Mirco/WIN主要编程功能与程序的上载下载21、下载如果已经成功地在运行STEP 7-Micro/WIN32的个人计算机和PLC之间建立了通讯，就可以将编译好的程序下载至该PLC。如果PLC中已经有内容将被覆盖。下载步骤如下：（1）下载之前， PLC必须位于“停止”的工作方式。检查PLC上的工作方式指示灯，如果PLC没有在“停止”，单击工具条中的“停止”按钮，将PLC至于停止方式。（2）单击工具条中的“下载”按钮，或用菜单命令“文件”“下载”。出现“下载”对话框。（3）根据默认值，在初次发出下载命令时，“程序代码块”、“数据块”和“CPU配置”（系统块）复选框都被选中。如果不需要下载某个块，可以清除该复选框。（4）单击“确定”，开始下载程序。如果下载成功，将出现一个确认框会显示以下信息：下载成功。（5）如果STEP 7-Micro/WIN 32中的CPU类型与实际的PLC不匹配，会显示以下警告信息：“为项目所选的PLC类型与远程PLC类型不匹配。继续下载吗？”（6）此时应纠正PLC类型选项，选择“否”，终止下载程序。（7）用菜单命令“PLC” “类型”，调出“PLC类型”对话框。单击“读取PLC”按钮，由STEP 7-Micro/WIN32自动读取正确的数值。单击“确定”，确认PLC类型。（8）单击工具条中的“下载”按钮，重新开始下载程序，或用菜单命令“文件”“下载”。下载成功后，单击工具条中的“运行”按钮，或“PLC” “运行”，PLC进入RUN（运行）工作方式。2、 上载用下面的方法从PLC将项目元件上载到STEP 7-Micro/WIN 32程序编辑器：n单击“上载”按钮。n选择菜单命令“文件”“上载”。 按快捷键组合Ctrl+U。执行的步骤与下载基本相同，选择需的上载的块（程序块、数据块或系统块），单击“上载”按钮，上载的程序将从PLC复制到当前打开的项目中，随后即可保存上载的程序。四、 程序的调试与监控在运行STEP 7-Micro/WIN 32编程设备和PLC之间建立通信并向PLC下载程序后，便可运行程序，收集状态进行监控和调试程序。1、选择工作方式PLC有运行和停止两种工作方式。在不同的工作方式下，PLC进行调试的操作方法不同。 单击工具栏中的“运行”按钮或“停止”按钮可以进入相应的工作方式.选择STOP工作方式在STOP（停止）工作方式中，可以创建和编辑程序，PLC处于半空闲状态：停止用户程序执行；执行输入更新；用户中断条件被禁用。PLC操作系统继续监控PLC，将状态数据传递给STEP 7-Micro/WIN 32，并执行所有的“强制”或“取消强制”命令。当PLC位于STOP（停止）工作方式可以进行下列操作：1 使用图状态或程序状态检视操作数的当前值。（因为程序未执行，这一步骤等同于执行“单次读取”）2 可以使用图状态或程序状态强制数值。使用图状态写入数值。3 写入或强制输出。4 执行有限次扫描，并通过状态图或程序状态观察结果。2、 选择运行工作方式当PLC位于RUN（运行）工作方式时，不能使用“首次扫描”或“多次扫描”功能。可以在状态图表中写入和强制数值，或使用LAD或FBD程序编辑器强制数值，方法与在STOP（停止）工作方式中强制数值相同。还可以执行下列操作（不能在STOP工作方式使用）：1 使用图状态收集PLC数据值的连续更新。如果希望使用单次更新，图状态必须关闭，才能使用“单次读取”命令。2 使用程序状态收集PLC数据值的连续更新。3 使用RUN工作方式中的“程序编辑”编辑程序，并将改动下载至PLC。 五、 顺序功能图(SFC)顺序功能图(SFC)又叫做状态转移图或功能表图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计可编程序控制器的顺序控制程序的有力工具。这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。SFC提供了一种组织程序的图形方法，在SFC中可以用别的语言嵌套编程。步、转换和动作(Action)是SFC中的3种主要元件。步是一种逻辑块，即对应于特定的控制任务的编程逻辑，动作是控制任务的独立部分，转换是从一个任务到另一个任务的原因。对于目前大多数可编程序控制器来说，SFC还仅仅作为组织编程的工具使用，尚需用其他编程语言(如梯形图)将它转换为可编程序控制器可执行的程序。因此，通常只是将SFC作为可编程序控制器的辅助编程工具，而不是一种独立的编程语言。第三章 系统的设计与仿真第一节 控制任务和要求： 上图是十字路口交通信号灯位置示意图。交通信号灯的控制要求如下：1、南北向较繁忙，过往车辆较多，故取南北向红灯亮30s；2、东西向较轻闲，过往车辆较少，故取东西向红灯亮90s；3、在东西向红灯亮的同时，南北向绿灯也亮，并维持85s。到85s时，南 4、在南北向绿灯熄灭后，南北向黄灯亮，并维持2s。2s后南北向黄灯熄灭，东西向红灯也熄灭；5、在东西向红灯熄灭的同时，南北向红灯亮，东西向绿灯也亮；6、在东西向绿灯亮25s后，闪烁3s后熄灭；7、在东西向绿灯熄灭后，东西向黄灯亮，维持2s后熄灭；8、在东西向黄灯熄灭后，东西向红灯亮，南北向绿灯也亮，进入下一个循环。表1 交通灯亮闪表东西 信号 绿灯亮 绿灯闪 黄灯亮 红灯亮 时间 25S 3S 2S 90S 南北 信号 红灯亮 绿灯亮 绿灯闪 黄灯亮 时间 30S 85S 3S 2S控制时序图第二节 硬件设计 一、硬件选择选用s7-200，CPU 222S7-200 CPU222系统有8个输入信号和6个输出信号. 1个模拟量电位器，最多可扩展10AI/AO点。4KB用户程序区和2KB数据存储区。有4路高速计数器（30KHZ），2路高速脉冲输出，1个RS485通信/编程口，2个独立的输入端可同时作加、减计数，可连接2个相位差为90度的A/B相增量编码器。可以进行一定模拟量的控制和2个模块的扩展，对于比较适合小型的控制系统。所以在这个设计中选用了S7-200 CPU2224。二、交通信号灯PLC的输入/输出点的分配表输入信号输出信号 名称 代号 输入点编号启动按钮 SB1 I0.0停止按钮 SB2 I0.1名称 代号 输入点编号南北绿灯 HL1-1 HL1-2 Q0.0南北黄灯 HL2-1 HL2-2 Q0.1 南北红灯 HL3-1 HL3-2 Q0.2报警灯 HL4 Q0.3东西绿灯 HL5-1 HL5-2 Q0.4东西黄灯 HL6-1 HL6-2 Q0.5东西红灯 HL7-1 HL7-2 Q0.6三、输入/输出接线图 在硬件接线图中，输入口I0.0接收启动按钮SB1的输入，输入口I0.1接收停止按钮SB2的输入；输出口Q0.0接收南绿灯(HL1-1)和北绿灯(HL1-2) ， 输出口Q0.1接收南黄灯(HL2-1)和北黄灯(HL2-2) ， 输出口Q0.2接收南红灯(HL3-1)和北红灯(HL3-2) ，输出口Q0.3接收报警灯(HL4)， 输出口Q0.4接收东绿灯(HL5-1)和西绿灯(HL5-2) ， 输出口Q0.5接收东黄灯(HL6-1)和西黄灯(HL6-2) ， 输出口Q0.6接收东红灯(HL7-1)和西红灯(HL7-2)。第三节 软件设计一、梯形控制程序 二、指令语句表Network 1 LD I0.0O M0.0AN I0.1= M0.0Network 2 LD M0.0LPSAN Q0.3AN T41TON T37, +300LRDA T37TON T38, +850LRDA T38TON T39, +30LRDA T39TON T40, +20LRDA T37TON T41, +900LRDA T44TON T42, +20LRDAN Q0.3AN T37TON T43, +250LRDA T43TON T44, +30LRDAN T46TON T45, +5LRDA T45TON T46, +5LRDAN T37AN Q0.3= Q0.2LRDLD Q0.6AN T38LD T38AN T39A T45OLDALD= Q0.0LRDAN T38AN T40= Q0.1LRDLD Q0.2AN T43LD T43AN T44A T45OLDALD= Q0.4LPPLPSA T44AN T42= Q0.5LRDA T37= Q0.6LPPA Q0.0A Q0.4= Q0.3三、程序说明(1)按下启动按钮SB1，I0.0闭合，M0接通闭合并自锁。第3逻辑行中的M0.0常开触点闭合，计时器T37接通并计时；第9逻辑行中的T43接通并计时，第11、12逻辑行中的T45，T46T组成1S的时钟脉冲；第13逻辑行中的Q0.2接通，南、北向红灯工作；由于Q0.2的接通，第17逻辑行中Q0.4接通，东、西向绿灯亮5。(2)经过25S后，第9逻辑行行中的T43动作，第17逻辑行中的计时器T43的常闭触点断开，Q0.4断电；第18逻辑行中的T43的常开触点闭合，使得当T45常开触点闭合是Q0.4接通，T45的常开触点断开时Q0.4断开，此时东、西绿灯闪烁。(3)由于第9逻辑行中的T43动作，第10逻辑行中的T43的常开触点闭合，同而计时器T44接通，经过3S后，T44动作；T44在第18逻辑行中的常闭触点断开，东、西绿灯闪烁结束；同时第19逻辑行中的T44的常开触点闭合，Q0.5接通，东、西黄灯工作；第8逻辑行中的T44的常开触点闭合，计时器T43接通并计时；经过2S后，T43动作，第19逻辑行中的T43的常闭触点断开，Q0.5失电，东、西黄灯停止工作。(4)当东、西黄灯停止工作时，第3逻辑中的计时器T37正好经过30S计时动作，第13逻辑行中的T37的常闭触点断开，南、北红灯熄灭；第20逻辑行中的T37的常开触点闭合，Q0.6接通，