十字路口-红绿灯PLC课程设计

十字路口红绿灯 PLC 控制 目录目录 一.课程任务要求.2 1.1 十字路口红绿灯 PLC 控制系统的构成 .2 1.2 控制功能分析 .2 二.总体方案设计.3 三.硬件电路图.4 四PLC 的 I/O 控制点分配 .5 五软件编制.6 5.1 PLC 控制程序流程图.6 5.2 PLC 软件编制 .6 5.3 组态主界面设计 .7 六.软件调试.8 6.1 PLC 及组态王的调试.8 6.2 组态实时监控 .8 6.3 测试结果分析 .10 七.参考文献.10 附录 PLC 控制程序(梯形图) .11 I 十字路口红绿灯 PLC 控制 第 0 页 十字路口红绿灯十字路口红绿灯 PLC 控制控制 一一. .课程任务要求课程任务要求 1.1 十字路口红绿灯十字路口红绿灯 PLCPLC 控制系统的构成控制系统的构成 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： 图 1-1 十字路口交通信号灯示意图 1.21.2 控制功能分析控制功能分析 1.2.1 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） 南北绿灯东西绿灯不能同时亮，否则系统自动熄灭信号灯并报警。 十字路口红绿灯 PLC 控制 第 1 页 （3） 南北红灯持续 25s，与此同时东西绿灯亮维持 20s，然后闪烁 3s 后 熄灭。接着东西黄灯亮 2s，然后南北绿灯亮。 （4） 东西红灯持续亮 30s，同时南北绿灯亮 25s，然后闪亮 3s 后熄灭。 接着南北黄灯又亮 2s，然后东西绿灯亮。南北和东西的信号灯，就这样按控制 要求周而复始的进行工作。 1.2.2 控制要求 要求采用 PLC 作为控制中心，采用触摸屏或上位机（组态软件编程）监控。 （1） 控制系统应有电路联锁和保护功能。 （2） 操作界面要求有动作效果，可以显示操作的进度。 （3） 检测、控制信号要准确，安全、可靠。 1.2.3 硬件设计 根据控制要求，主控设备选用 PLC，信号灯采用红、黄、绿灯泡（各 4 个） ，启动采用单刀开关实现。 要求：1、画出其电气控制图。 2、画出其梯形图。 1.2.4 软件设计 （1） PLC 程序编写 根据控制要求和梯形图，编写 PLC 控制程序。 （2） 组态动作设计 根据要求画出组态动作画面，并与 PLC 建立通信。 二二. .总体方案设计总体方案设计 上位机 控制 S7-200交通灯 开头量 十字路口红绿灯 PLC 控制 第 2 页 图 2-1 (1) 上位机监控使用组态王软件实现，控制器用数字输入输出点数为 24 的 S7-200 型 PLC. (2) 上位机与下位机通信使用 MODBUS 协议。 三硬件电路图三硬件电路图 十字路口红绿灯 PLC 控制 第 3 页 图 3-1 四四PLCPLC 的的 I/OI/O 控制点分配控制点分配 表 1 PLC 的 I/O 控制点分配 输入按钮输出按钮 I0.0 开始 Q0.0南北红灯 I0.1结束Q0.1南北绿灯 Q0.2东西红灯 Q0.3东西绿灯 Q0.4南北黄灯 Q0.5东西黄灯 表 2 定时器的选择 定时器控制范围 T37南北红灯亮 25S T39东西绿灯亮 20S T35东西绿灯闪烁 3S T38东西红灯亮 30S T40南北绿灯亮 25S T36南北绿灯闪烁 3S T34东西黄灯亮 2S T33南北黄灯亮 2S T41闪亮脉冲 T42闪亮脉冲 十字路口红绿灯 PLC 控制 第 4 页 五软件编制五软件编制 5.15.1 PLCPLC 控制程序流程图如下：控制程序流程图如下： 5.25.2PLCPLC 软件编制软件编制 系统是以时间为顺序进行工作的，T33T42 为系统工作顺序定时器，其中 Y N 系统初始化 电 源 控 制 东 西 红 灯 25s 东 西 绿 灯 20s 东西绿灯 3s 闪烁 报警 判别 报 警 Y 开 始 南北绿灯 3s 闪 烁 s 闪烁 南 北 红 灯 25s 南 北 绿 灯 20s 报警 判别 N 图 5-1 程序流程 图图 十字路口红绿灯 PLC 控制 第 5 页 T41、T42 构成 0.5 秒亮 0.5 秒灭的闪亮脉冲。Q0.0、Q0.1、Q0.4 分别为南北 方向上的红、绿和黄灯的输出控制线圈；Q0.2、Q0.3、Q0.5 分别为东西方向的 红、绿和黄灯的输出控制线圈；所有定时器期和输出线圈都是受内部继电器控 制的，M1.0 得电时系统才可工作，M1.0 断电十所有线圈断电。 当按下启动按钮 SB1 时 I0.0 接通，M1.0 得电吸合并自锁，系统开始工作。 T37 的常闭触头使 Q0.0 线圈得电，南北红灯亮，与此同时，Q0.0 的常开触头 闭合与 T38 的常闭触头串联使使 Q0.3 线圈得电，东西绿灯亮。20 秒后，T38 的常闭触头延时断开、常开触头延时闭合，在闪光定时器 T40 的控制下，Q0.3 间歇通电，东西绿灯闪亮。东西绿灯闪亮 3 秒后 T39 常闭触头延时断开，Q0.3 线圈失电，东西绿灯熄灭。同时 T37 延时 25 秒时间到，其常闭触头断开， Q0.0 线圈失电，南北红灯熄灭；T37 常开触头闭合使 Q0.2 线圈得电，东西红 灯亮。Q0.2 的常开触头闭合，Q0.1 线圈得电，南北绿灯亮。南北绿灯工作 25 秒后系统的工作情况和上述情况类似，依次重复进行。当按下停止按钮 SB2 时， I0.1 断开，继电器线圈 M0.0 失电解除自锁，所有线圈断电，系统停止工作。 5.35.3 组态主界面设计组态主界面设计 图 5-2 组态界面设计 十字路口红绿灯 PLC 控制 第 6 页 该系统界面由“启动”和“停止”按钮控制整个信号灯的总电源，当 按钮按下时，整个信号灯系统将开始处于工作状态。整个路口东南西北四方 向设红灯、黄灯和绿灯各一盏。其中东西两方向的红绿灯状态应该相同，南 北两方向的红绿灯状态也应该相同。但相邻两个方向的红绿灯状态不能相同。 若状态未满足上述内容，报警灯将立即开始闪烁。 六丶软件调试六丶软件调试 6.16.1 PLCPLC 及组态王的调试及组态王的调试 首先，编译 PLC 程序，如有错误可根据提示修改，并为程序分配可存储区， 然后读取 PLC 并建立 PPI 通信连接，可通过双击刷新 CPU 读取，然后点击下载， 将编制好的软件下载到 PLC 中，根据控制功能，运行调试，直到满足控制要求。 组态画面和程序软件调试完成后进入硬件连接调试。关闭所有电源，连接 好 PLC 和电脑 COM1 口的电缆线，进入无组态画面调试程序，选择 PLC 类型， 本系统设计中采用 CPU 224CN REL 02.01，读取 PLC，若出现通信超时则检查 是否有是电缆线为插好或是 PLC 处于关闭状态，检查调试，运行程序无错后下 载程序到 PLC，对程序进行监控，进入运行（Run）状态，观察程序运行是否满 足时序要求，再进行调试。 6.26.2 组态实时监控组态实时监控 调试组态画面对系统运行进行实时监控，PLC 程序，加入 MODBUS 通信设置 部分程序然后运行程序，此时容易出现莫名的错误，该错误通常是数量巨大， 而只需要在程序块里进行“建议地址的设置”即可解决该问题。程序调试完成， 开启 MODBUS 进行访问名和地址的选择设置，检查 Intouch 标记名配置及访问 名配置，配置无误，开始系统运行并且通过组态画面进行实时监控。该过程常 出现监控画面和系统实际运行不一致，此时需要检查访问，标记名及 MODBUS 配置，并进行相应修改。该过程也是系统设计中最容易出现问题的一个环节， 十字路口红绿灯 PLC 控制 第 7 页 应该引起足够多的重视。调试过程中组态监控画面如图 6-1、图 6-2、图 6-2 所示。 图 6-1 图 6-2 十字路口红绿灯 PLC 控制 第 8 页 图 6-3 6.36.3 测试结果分析测试结果分析 当按下启动按钮时，程序开始运行。首先是南北红灯先亮 25 秒，东西绿 灯亮 20 秒。20 秒之后，东西绿灯闪烁 3 秒后，东西黄灯亮 2 秒。紧接着东西 红灯亮，南北绿灯亮。东西红灯持续亮 30s，同时南北绿灯亮 25s，然后闪亮 3s 后熄灭，然后南北黄灯亮 2 秒。接着南北红灯又亮，东西绿灯也亮。南北和 东西的信号灯，就这样按控制要求周而复始的进行工作。但是南北绿灯不能同 时亮，否则系统就会报警。之后,按下停止按钮，