基于西门子S7-200系列PLC控制的交通信号灯系统设计(ASEA测试报告).doc

自动化系统助理工程师测试报告测试题目 基于西门子PLC十字路口交通信号灯PLC控制 考生姓名 李 学 号 _2008* 身份证号码_410522* 测试教师/职称_ */讲师 成 绩_ 二一一年十一月目录摘 要II第一章 S7-200系列PLC基础知识11.1 S7-200系列PLC特点11.2 S7-200系列PLC的基本逻辑指令11.3 S7-200系列PLC的定时器指令2第二章 组态王6.55基础操作指导32.1组态王新工程的建立32.2 新画面的建立32.3 设备配置的建立42.4 数据词典5第三章总体方案设计63.1、项目要求63.11十字路口交通信号灯PLC控制系统的构成63.12工作过程73.13控制要求73.14硬件设计73.15软件设计83.2 系统总体框图83.3系统流程图93.4系统硬件接线图及I/O分配103.4.1 PLC和输出接线图103.4.2 PLC的I/O分配103.5 系统总梯形图11第四章 软件调试144.1 调试准备工作144.2 调试过程144.2.1编译144.2.2下载144.2.3 执行144.3 调试结果154.3.1 组态开发界面154.3.2 组态运行界面16总结17摘 要交通灯自诞生以来，给我们的生活带来了很大的方便。同时交通灯也在不断的发展，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。尤其是近几年来，随着电子与计算机技术的飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段，而现今PLC技术飞快发展，应用越来越广，在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。同时交通控制更是趋向智能化方向发展，LED交通信号灯在持续发光、雨淋、灰尘等恶劣的气候条件下，仍然能保持较好的工作性能，而且价格更低廉。组态王，因其适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点而被广泛应用于工控领域。它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。本文采用西门子PLC 控制交通红绿灯亮灭程序，并通过组态王动态显示出实时变化。关键词：西门子S7-200 交通灯 PLC 梯形图 组态王 显示第一章 S7-200系列PLC基础知识1.1 S7-200系列PLC特点S7-200系列PLC具有极高的性价比，较强的功能使其无论在独立运动中，还是连成网络皆能完成各种控制任务。它的使用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动控制。其应用领域包括各种机床、纺织机械、印刷机械、食品化工工业、环保、电梯、中央空调、实验室设备、传送带系统和压缩机控制等。S7-200系列PLC有CPU21X和CPU22X两代产品，其中CPU22X型PLC有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四种型号。CPU 22X系列PLC的类型及参数类型电源电压输入电压输出电压输出电流CPU 221DC输入DC输出 DC24VDC24VDC24V0.75A,晶体管DC输入继电器输出AC 85-264VDC24VDC24VAC 24-230V2A，继电器CPU 222CPU 224CPU 226CPU 226XMDC输入DC输出 DC24VDC24VDC24V0.75A,晶体管DC输入继电器输出AC 85-264VDC24VDC24V2A，继电器1.2 S7-200系列PLC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1.3 S7-200系列PLC的定时器指令类型、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 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系列的定时器指令第二章 组态王6.55基础操作指导2.1组态王新工程的建立新工程的建立为：打开组态王，单击“新建”或者文件中的新建工程，选择保存路径，添加工程名称、工程描述，然后选择“完成即可。2.2 新画面的建立双击已经建立的工程，单击左侧文件下的画面，双击新建画面，输入新画面名称，完成即可。2.3 设备配置的建立单击左侧设备，然后在打开的界面中双击新建，根据向导选择一步一步完成，具体如下图所示： 2.4 数据词典 单击左侧数据库下的数据词典，在打开的界面中选择新建，然后填写变量名，选择变量类型、连接设备、寄存器、数据类型，完成。需要指出的是，这里的寄存器必须和编写的PLC程序中以及PLC输出点保持一致，否则组态界面不能正确显示。 第三章总体方案设计3.1、项目要求 本设计系统要求有以下几点：了解PLC硬件构成的控制系统的设计思想；掌握西门子PLC的工作原理；了解西门子PLC各模块的功能及相关性能；掌握西门子PLC的软硬件的使用方法；了解工程控制系统硬件连接；学会工程控制系统安装与调试。 控制功能分析3.11十字路口交通信号灯PLC控制系统的构成 十字路口交通信号灯通常设置红、绿和黄三种颜色，但是有的路口仅设置红、绿两种，如果采用PLC控制则可少用两个控制点。现有一个十字路口，东西和南北方向每个路口都设有红色和绿色指挥信号灯，其示意图如下： 十字路口交通信号灯示意图3.12工作过程（1） 接通启动开关后，信号灯系统开始工作，且以南北方向红灯先亮、东西方向绿灯才亮作为初始状态。当断开启动开关时，全部信号灯熄灭。（2） 南北绿灯东西红灯不能同时亮，否则系统自动熄灭信号灯并报警。（3） 南北红灯持续25s，同时南北绿灯亮20s,然后闪烁5s后熄灭。接着东西红灯亮，南北绿灯亮。（4） 东西红灯持续亮30s，同时南北绿灯亮25s，然后闪亮5s后熄灭。接着南北红灯又亮。南北和东西的信号灯，就这样按控制要求周而复始的工作。3.13控制要求 要求采用PLC作为控制中心，实现十字路口交通信号灯按照其工作过程的控制。3.14硬件设计 根据控制要求，主控设备选用PLC，信号灯采用红、绿灯泡。 要求：1、画出电气控制图。 2、画出梯形图3.15软件设计 根据控制要求和梯形图，编写PLC控制程序3.2 系统总体框图 系统总体框图如下图所示系统总体框图附 PLC基本结构框图PLC基本结构框图3.3系统流程图3.4系统硬件接线图及I/O分配3.4.1 PLC和输出接线图PLC和输出接线图3.4.2 PLC的I/O分配I/O分配表输入输出机内器件报警灯 Q1.0T37 南北红灯亮 25S南边红灯Q0.0T38 东西绿灯亮 20S北边红灯Q0.1T37、T38东西绿灯闪亮5S启动开关I0.0东边绿灯Q0.2T39 东西红灯亮 30S西边绿灯Q0.3T40 南北绿灯亮 25S东边红灯Q0.4T39、T40南北绿灯闪亮5S停止开关I0.1西边红灯Q0.5T100、T101 闪亮子程序南边绿灯Q07北边绿灯Q073.5 系统总梯形图第四章 软件调试4.1 调试准备工作调试前应该对整个线路硬件系统进行常规检查。在通电之前要耐心细致地作一系列的常规检查(包括接线检查、绝缘检查、接地电阻检查、保险检查等)，避免损坏PLC模块(用STEP7的诊断程序对所有模块进行检查)。在检查组态王时要重点检查连接设备项，看选择寄存器项是否和PLC中输出点保持一致。4.2 调试过程 4.2.1编译打开S7-200编程软件，打开建立的工程，也就是本项目红绿灯程序。选择编译，查看程序是否有错，如果程序出错会有提示。修改后保存重新编译指导编译通过。4.2.2 下载选择通信，在打开的界面中双击刷新，计算机会自动扫描连接的PLC设备。需要指出的是，如果你的工程是从其他计算机上移植过来的，一定要刷新，如果本机以前已经连接过，而且你开发的程序也是本机上则可以直接下载。扫描后选择下载，会把你编写好的程序下载到PLC中这时候就可以等待执行了。这时候可以先不连接组态王，先打开监控界面，通过监控界面查看是否和期望的情况一致，如果不一致则要修改程序，然后按照上面的步骤再来一次。4.2.3 执行在和组态界面连接好以后必须把PLC编程软件关闭或停止，因为要为组态王让出通信地址口，否则组态王不能正确运行。这时候可以手动开发板上的启动按钮，也可以点击组态运行界面上的启动按钮，查看PLC运行情况。如果组态界面和PLC运行情况不一致，检查组态界面开发是否出错，如果出错，找到原因加以修改重新运行。如果仅仅是比PLC运行延迟数秒则属正常情况。观察组态界面情况，记录运行情况和出现的问题。4.3 调试结果4.3.1 组态开发界面组态王开发界面 不同图素对应不同的寄存器，一定要和对应输出触点连接起来，这样才能正确的反映出PLC程序运行情况。4.3.2 组态运行界面组态王运行界面4.4 运行结果分析运行界面上，当PLC运行到某一句程序，PLC内部继电器触点动作，与之相应组态界面上的灯发生相应的变化，真实的反映出现实中的情形。组态界面上等发生变化时，相应的行人也会做出相应的变化，通过不同时间小人的显示与隐藏来展现出行人的动作，这使得画面显得更加的逼真，增加了组态软件更人性的一面。运行结果：S7-200PLC运行正常，组态王与之建立了良好的通信，组态界面反应真实。总结 几周的时间过得很快，我的ASEA自动化助理工程师培训也要告一段落了，虽然时间不长，但这次培训给我带来的收益却是很大的。 一开始的时候，由于以前只学习过三菱的PLC，所以对于西门子系列的根本不了解，不知道该怎么去理解、编程和调试，所以感到有些茫然。后来于老师一遍一遍的给我们耐心的讲解，我们才学会了如何运用分块思路去编程，这才逐渐的上手。当我们出现问题是，老师总能及时的给与我们帮