PLC控制交通灯设计毕业论文

毕业论文 PLC 控制交通灯设计 学生姓名 学 号 年级专业 指导老师 二级学院 提交日期 2017 年 5 月 目 录 目 录 2 摘 要 4 1 41 PLC 的工作原理 8 1 42 结构 8 PLC 的基本结构框图如下 8 1 5 PLC 的硬件介绍及选型 9 1 51 硬件介绍 9 1 52PLC 系统的其它设备 12 1 53 PLC 的通信联网 12 1 6 S7 200 系列 PLC 的基本指令 13 1 61 逻辑取及输出线圈指令 LD LDI OUT 13 1 62 单个触点串联指令 AND ANI 13 1 63 S7 200 系列 PLC 的定时器指令 15 S7 200 系列的定时器指令 17 1 7 S7 200 系列编程软 STEP7 Micro WIN 编程软件 17 1 71 STEP7 Mirco WIN 窗口组件 17 图 1 71 STEP7 MICRO WIN32 的主界面 18 1 72 编程准备 18 1 73 STEP7 Mirco WIN 主要编程功能与程序的上载下载 19 1 74 程序的调试与监控 21 1 8 顺序功能图 SFC 22 第 2 章 交通灯控制要求 23 2 1 路况示意图 模拟图 2 1 交通灯示意图 23 2 2 工作要求和过程 23 主要工序要求如下 23 2 3 根据交通灯示意图模拟控制实验 24 第 3 章 交通灯控制的设计 24 3 1 顺序功能图 24 3 2I O 分配及接线图 25 26 图 3 1 交通灯顺序功能图 26 根据输入输出分配表画出接线图 如下 27 3 3 编制程序 28 指令表如下 30 3 4 交通灯时序波形图 33 3 4 交通灯控制时序波形 33 3 5 PLC 系统调试 34 致 谢 35 参 考 文 献 36 基于西门子基于西门子 S7 200S7 200 的交通灯控制设计的交通灯控制设计 摘摘 要要 自从交通灯诞生以来 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 本文主要通过西门子 PLC 控制交通红绿灯 关键词关键词 西门子 S7 200 交通灯 PLC 梯形图 前言 1 1 课题背景 1858 年 在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红 绿两色的机械扳手式信号灯 用以指挥马车通行 这是世界上最早 的交通信号灯 1868 年 英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯 特区的议会大厦前的广场上 安装了世界上最早的煤气红绿灯 它 由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成 红色表示 停止 绿色表 示 注意 1869 年 1 月 2 日 煤气灯爆炸 使警察受伤 遂被 取消 1914 年 电气启动的红绿灯出现在美国 这种红绿灯由红 绿黄三色圆形的投光器组成 安装在纽约市 5 号大街的一座高塔上 红灯亮表示 停止 绿灯亮表示 通行 1918 年 又出现了 带控制的红绿灯和红外线红绿灯 带控制的红绿灯 一种是把压力 探测器安在地下 车辆一接近红灯便变为绿灯 另一种是用扩音器 来启动红绿灯 司机遇红灯时按一下嗽叭 就使红灯变为绿灯 红 外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时 它就能察觉到有人要 过马路 红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间 推迟汽车放行 以免发生交通事故 信号灯的出现 使交通得以有效管制 对于疏 导交通流量 提高道路通行能力 减少交通事故有明显效果 1968 年 联合国 道路交通和道路标志信号协定 对各种信号灯的含义 作了规定 绿灯是通行信号 面对绿灯的车辆可以直行 左转弯和 右转弯 除非另一种标志禁止某一种转向 左右转弯车辆都必须让 合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行 红灯 是禁行信号 面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车 黄 灯是警告信号 面对黄灯的车辆不能越过停车线 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 1 2 研究目的和意义 在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通 并为交通参与 者的安全提供了强有力的保障 但是随着社会 经济的快速发展 原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况 如 何改善交通灯控制系统 使其适应现在的交通状况 成为研究的课 题 传统的十字路口交通控制灯 通常的做法是 事先经过车辆流 量的调查 运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好 然而 实际上车辆流量的变化往往是不确定的 有的路口在不同的 时段甚至可能产生很大的差异 即使是经过长期运行 较适用的方 案 仍然会发生这样的现象 绿灯方向几乎没有什么车辆 而红灯 方向却排着长队等候通过 这种流量变化的偶然性是无法建立准确 模型的 统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状 更为现实的 需要是能有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯 目前 大部分城市中十字路口交通灯的控制普遍采用固定转换时间间隔的 控制方法 由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的 随机的和 不确定的 采用固定时间的控制方法 经常造成道路有效利用时间 的浪费 出现空等现象 影响了道路的畅通 为此 采用不依赖数 学模型的模糊控制方法设计交通灯控制器 能较好地解决这个问题 第第 1 1 章章 PLCPLC 的基础知识的基础知识 1 1 概述 可编程控制器 Programmable Controller 是计算机家族中的 一员 是为工业控制应用而设计制造的 早期的可编程控制器称作 可编程逻辑控制器 Programmable Logic Controller 简称 PLC 它主要用来代替继电器实现逻辑控制 随着技术的发展 这 种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围 因此 今天这种装 置称作可编程控制器 简称 PC 但是为了避免与个人计算机 Personal Computer 的简称混淆 所以将可编程控制器简称 PLC 1 2 PLC 的特点 1 可靠性高 抗干扰能力强 2 通用性高 使用方便 3 程序设计简单 易学 易懂 4 采用先进的模块化结构 系统组合灵活方便 5 系统设计周期短 6 安装简便 调试方便 维护工作量小 7 对生产工艺改变适应性强 可进行柔性生产 1 3 PLC 的应用 目前 PLC 在国内外已广泛应用于钢铁 石油 化工 电力 建材 机械制造 汽车 轻纺 交通运输 环保及文化娱乐等各个 行业 使用情况大致可归纳为如下几类 1 开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本 最广泛的应用领域 它取代传统的继电器电路 实现逻辑控制 顺序控制 既可用于单台设备的控制 也可用于多 机群控及自动化流水线 如注塑机 印刷机 订书机械 组合机床 磨床 包装生产线 电镀流水线等 2 模拟量控制 在工业生产过程当中 有许多连续变化的量 如温度 压力 流量 液位和速度等都是模拟量 为了使可编程控制器处理模拟量 必须 实现模拟量 Analog 和数字量 Digital 之间的 A D 转换及 D A 转换 PLC 厂家都生产配套的 A D 和 D A 转换模块 使可编程 控制器用于模拟量控制 3 运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制 从控制机构配置来说 早期直接用于开关量 I O 模块连接位置传感器和执行机构 现在一 般使用专用的运动控制模块 如可驱动步进电机或伺服电机的单轴 或多轴位置控制模块 世界上各主要 PLC 厂家的产品几乎都有运动 控制功能 广泛用于各种机械 机床 机器人 电梯等场合 4 过程控制 过程控制是指对温度 压力 流量等模拟量的闭环控制 作为工业 控制计算机 PLC 能编制各种各样的控制算法程序 完成闭环控制 PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法 大中型 PLC 都有 PID 模块 目前许多小型 PLC 也具有此功能模块 1 4 PLC 的工作原理和结构 1 41 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 1 42 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 PLCPLC 的基本结构框图如下的基本结构框图如下 1 5 PLC 的硬件介绍及选型 1 51 硬件介绍 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 一 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 二 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 三 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 四 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 五 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 六 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 七 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 八 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 1 52PLC 系统的其它设备 编程设备编程设备 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 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 1 53 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 1 6 S7 200 系列 PLC 的基本指令 1 61 逻辑取及输出线圈指令 LD LDI OUT 一 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 二 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 1 62 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 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 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 Bit I Q M S M T C V S 或非 ON bit 并联一个常闭接点 电路块与 ALD 串联一个电路块 电路块或 OLD 并联一个电路块 无 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 复位R bit N使继电器复位为断开 Bit Q M SM V S 表 S7 200 系列的基本逻辑指令 1 63 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 10ms 15 150ms 语句表 梯形图 LAD 操作码操作数 功能 IN TON PT TONTxxx 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 TOF PTTOFTxxx 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 S7 200S7 200 系列的定时器指令系列的定时器指令 以上三种计数器可以通过复位复位指令复位 1 7 S7 200 系列编程软 STEP7 Micro WIN 编程软件 1 71 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 IN TONR PT TONRTxxx 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 图图 1 711 71 STEP7 Micro WIN32STEP7 Micro WIN32 的主界面的主界面 主菜单主菜单 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 1 72 编程准备 一 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 二 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 1 73 STEP7 Mirco WIN 主要编程功能与程序的上载下载 一 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 二 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 单击 上载 按钮 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 1 74 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 一 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 1 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 二 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 1 8 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 第第 2 章 章 交通灯控制要求交通灯控制要求 2 12 1 路况示意图 模拟图 路况示意图 模拟图 2 2 1 1 交通灯示意图交通灯示意图 北 东 西 南 2 2工作要求和过程 主要工序要求如下 信号灯受启动开关控制 当启动开关接同时 信号灯系统开始 工作 先南 北红灯亮 在东 西绿灯亮 当启动开关断开时 所 有信号灯都熄灭 1 南 北绿灯和东 西绿灯不能同时亮 如果同时亮则应关闭 信号灯系统 并立刻报警 2 南 北红灯亮维持 25s 在南 北红灯亮的同时东 西灯也亮 并维持 20s 到 20s 时 东 西绿灯闪亮 闪亮 3s 后熄灭 在动 系绿灯熄灭时 东 西黄灯亮 并维持 2s 到 2s 时 东 西黄灯熄 灭 东 西红灯亮 同时 南 北红灯熄灭 绿灯亮 3 东 西红灯亮维持 30s 南 北绿灯亮维持 25s 然后闪亮 3s 后熄灭 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 4 上述动作循环进行 注意 要求南北绿灯和东西绿灯不能同时亮 否则关闭系统 并 立刻报警 2 3 根据交通灯示意图模拟控制实验 在 PLC 交通灯模拟模块中 东西南北都有 3 个控制信号灯 他们分 别是 1 禁止通行灯 亮时为红色 2 允许通行 亮时为绿色 3 准备禁止通行 亮时为黄色 所以结合交通灯实际情况可以设计交通灯模拟控制实验 当交通系统起动开关接通时按照工作要求 南北向和东西向均设有红灯 25 秒 绿灯 20 秒 绿灯闪亮 3 秒 和黄灯 2 秒 当东西方向的红灯点亮时 南北方向应该依次点亮绿 灯 绿灯闪亮 然后黄灯点亮 反之 当南北方向的红灯点亮时 东西方向应该依次点亮绿灯 绿灯闪亮 然后黄灯点亮 当起动开 关断开时 所有信号灯都熄灭 第第 3 章章 交通灯控制的设计交通灯控制的设计 3 1 顺序功能图 根据第二章交通灯的控制要求可以画出顺序功能图 设启动按钮用 I0 0 表示 6 个工作状态分别用顺序控制继电 器位 S0 0 S0 1 S0 2 S0 3 S0 4 S0 5 表示 分别用 T0 T1 T2 T3 T4 T5 表示定时器 当 I0 0 启动按钮得电时 将激活 S0 0 进入第一步状态 在该 状态南北红灯亮 东西绿灯亮 同时启动定时器 T1 T1 定时时间到时 转换条件满足 结束 S0 0 激活 S0 1 进入下一个工作状态 在该状态南北红灯亮 东西绿灯闪 同 时启动定时器 T2 T2 定时时间到时 转换条件满足 结束 S0 1 激活 S0 2 进入下一个工作状态 在该状态南北红灯亮 东西黄灯亮 依 次激活 S0 3 S0 4 S0 5 当定时器 T6 时间到时再次激活 S0 0 不断 循环执行 顺序功能图如图 3 1 所示 3 2I O 分配及接线图 硬件结构设计了解各个对象的控制要求 分析对象的控制要求 确定输入 输出 I O 接口的数量 确定所控制参数的精度及类型 如 对开关量 模拟量的控制 用户存储器的存储容量等 选择合适的 PLC 机型及外设 完成 PLC 的硬件结构配置 根据上述选型及工作要求 绘制 PLC 控制交通灯的电路接线图 编 制 I O 接口功能表 根据信号控制要求 I O 分配及其接线分别如图 3 2 1 2 所示 所谓输入 输出接口电路是 PLC 与被控对象间传递输入输出信号的 接口部件 各输入输出点的通断态用发光二极管 LED 显示 外 部接线一般接在 PLC 的接线端子上 图图 3 13 1 交通灯顺序功能图交通灯顺序功能图 下面先跟据输入 输出接口的数量编制出输入输出分配表 I O 分配表 输入输出机内器件 报警灯