大工15春《可编程控制器》大作业及要求 答案

大工15春《可编程控制器》大作业及要求答案网络教育学院的《可编程控制器》大作业要求学生选择以下五个题目中的一个进行作答。其中题目五要求学生设计十字路口交通灯控制系统，具体要求如下：1.设计背景随着城市汽车数量的增多，城市道路交通问题越来越重要。交通信号灯出现故障会导致交通拥堵和事故。传统的交通信号控制系统采用继电器或单片机实现，存在功能少、可靠性差、维护量大等问题，已经不能满足城市道路交通快速发展的需求。2.设计要求（1）对可编程控制器（PLC）的产生与发展、主要性能指标、应用领域等进行简要介绍；（2）选用西门子S7-200系列PLC，对其I/O口进行分配，并使用STEP7-MicroWIN编程软件设计程序梯形图；（3）总结需要说明的问题和设计心得体会。3.控制系统设计十字路口交通灯控制系统要求起动后，南北红灯亮并维持30秒。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，东西绿灯亮25秒后闪亮，3秒后熄灭，东西黄灯亮，黄灯亮2秒后，东西红灯亮，与此同时，南北红灯灭，南北绿灯亮。南北绿灯亮25秒后闪亮，3秒后熄灭，南北黄灯亮，黄灯亮2秒后，南北红灯亮，东西红灯灭，东西绿灯亮。依次循环。4.总结采用基于PLC控制的交通信号灯控制系统，可以弥补传统交通信号灯系统存在的缺陷，提高交通信号灯的可靠性和稳定性。设计过程中，需要对PLC的性能指标和应用领域进行了解，同时掌握编程软件的使用方法。最终的设计要能够满足十字路口交通灯控制的要求，并且稳定可靠。在交通信号控制方案中，南北方向左转弯灯和南北南北方向红灯同时亮10秒，同时东西方向红灯亮。接着，南北方向绿灯亮35秒，东西方向红灯继续亮。然后，南北方向黄灯闪烁5秒，东西方向红灯继续亮。接下来，东西方向左转弯绿灯和南北方向红灯同时亮10秒，东西方向红灯继续亮。然后，东西方向绿灯亮25秒，南北方向红灯继续亮。最后，东西方向黄灯闪烁5秒，南北方向红灯继续亮，并且跳至第一步依次循环。在正常期的控制方案中，南北方向左转弯灯和南北南北方向红灯同时亮10秒，同时东西方向红灯亮。接着，南北方向绿灯亮30秒，东西方向红灯继续亮。然后，南北方向黄灯闪烁5秒，东西方向红灯继续亮。接下来，东西方向左转弯绿灯和南北方向红灯同时亮10秒，东西方向红灯继续亮。然后，东西方向绿灯亮30秒，南北方向红灯继续亮。最后，东西方向黄灯闪烁5秒，南北方向红灯继续亮，并且跳至第一步依次循环。在晚间的控制方案中，东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭。黄灯闪亮按亮0.4秒，暗0.6秒的规律反复循环。在硬件选型方面，城市道路交通信号控制采用PLC能充分利用其优点。因此，我们选择德国西门子公司的S7-200可编程控制器。该控制器是积木式结构，安装比较方便。中央处理单元和信号模板有多种类型，另外还具有如位控单元、PD调节等特殊功能模块。根据本系统输入点数及控制要求，中央处理单元可选用CPU224，该CPU板上本身具有10个数字量输入点，6个非隔离数字量输出点，最多能够带8个数字量信号模板。电源模块将交流电源转换成供CPU、存储器等所有扩展模块使用的直流电源，是整个PLC系统的能源供给中心。它的好坏直接影响到PLC的稳定性和可靠。S7-200属于小型PLC，电源模块与CPU模块封装在一起，通过连接总线为本机和扩展模块提供+5V（DC）电源。同时，还可通过端子向外输出一个+24V（DC）电源，供本机输入点和扩展模块继电器线圈使用。需要注意的是，外部电源不可与S7-200的传感器电源并联使用。否则，交会导致两个电源的竟争而影响它们各自的输出，缩短其使用寿命，使得一个或两个电源同时失效，使PLC系统产生不正确的操作。正确的使用方法是S7-200的传感器电源和外部电源应该在不同的点上提供电源，而两者之间只能有一个会共连接点。定时器T0-T6用于控制交通信号灯的变化。在高峰时段，各定时器一个循环中的功能如下：T37：从开始定时10秒开始，南北转弯灯、南北红灯、东西红灯亮。定时到后，输出ON且保持；南北转弯灯灭，南北绿灯亮，东西红灯继续亮。接着开始下一个循环定时。T38：从开始定时40秒开始，继续定时。定时到后，输出ON且保持；南北绿灯灭，南北黄灯闪烁，东西红灯继续亮。接着开始下一个循环定时。T39：从开始定时45秒开始，继续定时。定时到后，输出ON且保持；南北黄灯灭，东西转弯灯、南北红灯亮，东西红灯继续亮。接着开始下一个循环定时。T40：从开始定时55秒开始，继续定时。定时到后，输出ON且保持；东西转弯、东西红灯灭，东西绿灯亮，南北红灯继续亮。接着开始下一个循环定时。T41：从开始定时85秒开始，继续定时。定时到后，输出ON且保持；东西绿灯灭，东西黄灯闪烁，南北红灯继续亮。接着开始下一个循环定时。T42：从开始定时90秒开始，继续定时。定时到后，输出ON，随即复位开始下一次循环定时；东西黄灯、南北红灯灭，南北转弯灯、南北红灯、东西红灯亮。以上是高峰时段各定时器一个循环中的功能明细表。在程序中，使用了STL语句来实现交通信号灯的控制。该程序的主要功能是控制交通信号灯的变化，以保证交通的顺畅。VART:BYTE;//时钟值缓冲区H:INT;//小时数存储单元M:INT;//分钟数存储单元SEC:INT;//秒钟数存储单元Tim:WORD;//小时数乘100加分钟数乘10加秒钟数所得结果存储单元END_VARBEGIN//网络标题：Network1LDI0.0CALLSBR0//开关SB0闭合，调用SBR0(INIT)对时钟进行初始化//网络标题：Network2LDNI0.1//起动/停止开关SB1断开，则停止程序STOP//网络标题：Network3LDI0.1TODRLB0//起动/停止开关SB1闭合，则起动程序，读取时钟//网络标题：Network4LDI0.1INCBLB0//网络标题：Network5LDI0.1INCBLB0//网络标题：Network6LDI0.1INCBLB0//T加3指向小时存储单元//网络标题：Network7LDI0.1BTILB0,LW1//将小时由字节型转换为整型//网络标题：Network8LDI0.1MOVWLW1,VW16*I+100,VW16//将小时的数值乘以100//网络标题：Network9LDI0.1INCBLB0//将T指向分钟存储单元//网络标题：Network10LDI0.1BTILB0,LW3//将分钟由字节型转换为整型//网络标题：Network11LDI0.1MOVWLW3,VW18*I+10,VW18//将分钟的数值乘以10//网络标题：Network12LDI0.1MOVWVW16,VW20+IVW18,VW20//将小时数乘100与分钟数乘10相加//网络标题：Network13LDI0.1INCBLB0//将T指向秒钟存储单元//网络标题：Network14LDI0.1BTILB0,LW5//将秒钟由字节型转换为整型//网络标题：Network15LDI0.1MOVWLW5,LW7+IWV20,LW7//将小时数乘100与分钟数乘10相加所得的结果与秒钟数相加得Tim//网络标题：Network16LDW<=LW7,630CALLSBR1//Tim小于630时，则调用SBR1(SUBE)子程//网络标题：Network17LDW<LW7,700CALLSBR2//Tim大于630小于700时，则调用SBR2(SUBN)子程序//网络标题：Network18LDW<=LW7,830CALLSBR3:如果时间大于700且小于830，则调用SBR3（SUBF）子程序。Network19:LDW<LW7,1630。如果时间大于830且小于1630，则调用SBR2（SUBN）子程序。Network20:LDW<=LW7,1900。如果时间大于1630且小于1900，则调用SBR3（SUBF）子程序。Network21:LDW<LW7,2100。如果时间大于1900且小于2100，则调用SBR2（SUBN）子程序。Network22:LDW<=LW7,2359。如果时间大于2100且小于2359，则调用SBR1（SUBE）子程序。END_ORGANIZATION_BLOCKSUBROUTINE_BLOCKINIT:SBR0TITLE=时钟初始化子程序BEGINNetwork1：LDI0.1INCBVB0Network2：LDI0.1INCBVB0Network3：LDI0.1INCBVB0Network4：LDI0.1MOVB0,VB0//设定时钟小时数Network5：LDI0.1INCBVB0Network6：LDI0.1MOVB0,VB0//设定时钟分钟数Network7：LDI0.1INCBVB0Network8：LDI0.1MOVB0,VB0//设定时钟秒钟数Network9：LDI0.1TODWVB0END_SUBROUTINE_BLOCKSUBROUTINE_BLOCKSUBE:SBR1TITLE=晚间时段交通灯控制子程序BEGINNetwork1：LDI0.1SS0.1,1Network2：LSCRS0.1//顺序控制Network3：LDNT38TONT37,4TONT38,10Network4：LDNT37=Q0.1=Q0.4//黄灯按亮0.4秒灭0.6的规律闪烁，其余的交通灯全灭Network5：LDT38RT37,1RT38,1Network6：SCREEND_SUBROUTINE_BLOCK//删除该段落，因为没有任何内容SUBROUTINE_BLOCKSUBN:SBR2//正常时段交通灯控制子程序该子程序用于控制正常时段的交通灯，具体实现如下：BEGINNetwork1//网络标题LDI0.1SS0.1,1Network2LSCRS0.1Network3LDNT42TONT37,100//T37定时10秒TONT38,400//T38定时40秒TONT39,450//T39定时45秒TONT40,550//T40定时550秒TONT41,850//T41定时85秒TONT42,900//T42定时90秒Network4LDNT37=Q0.2=Q0.5=Q0.7Network5LDT37ANT38=Q0.2=Q0.3Network6LDT38ANT39SS0.2,1Network7LSCRS0.2Network8LDNT44TONT43,4TONT44,10Network9LDNT43=Q0.2=Q0.4Network10LDT43ANT44=Q0.2Network11LDNT39SS0.2,1Network12LDT39ANT40=Q0.2=Q0.5=Q0.6Network13LDT40ANT41=Q0.3=Q0.5Network14LDT41ANT42=Q0.1=Q0.5Network15LDT42RT37,1RT38,1RT39,1RT40,1RT41,1RT42,1RT43,1RT44,1Network16SCREEND_SUBROUTINE_BLOCKSUBROUTINE_BLOCKSUBF:SBR3//高峰时段交通灯控制子程序该子程序用于控制高峰时段的交通灯，具体实现如下：BEGINNetwork1//网络标题LDI0.1SS0.1,1Network2LSCRS0.1Network3LDNT42TONT37,100TONT38,450TONT39,500TONT40,600TONT41,850TONT42,900Network4LDNT37=Q0.2=Q0.5=Q0.7Network5LDT37ANT38=Q0.2=Q0.3Network6LDT38ANT39SS0.2,1Network7LSCRS0.2Network8LDNT44TONT43,4TONT44,10Network9LDNT43=Q0.2=Q0.4Network10LDT43ANT44=Q0.2Network11LDNT39SS0.2,1Network12LDT39ANT40=Q0.2=Q0.5=Q0.6Network13LDT40ANT41=Q0.3=Q0.5Network14LDT41ANT42=Q0.1=Q0.5Network15LDT42RT37,1RT38,1RT39,1RT40,1RT41,1RT42,1RT43,1RT44,1Network16SCREEND_SUBROUTINE_BLOCKLDT37定时10秒，LDT38定时45秒，LDT39定时50秒，LDT40定时60秒，LDT41定时85秒，LDT42定时90秒。在SS0.2的条件下，网络6的ANT38会触发。在网络7中，LSCRS0.2会被执行。在网络8中，TONT43的定时器为4，TONT44的定时器为10，LDNT44会被执行。在网络9中，LDNT43会被执行，Q0.2和Q0.4会被赋值。在网络10中，LDT43会被执行，ANT44会被触发，Q0.2会被赋值。在网络11中，LDNT39会被执行，在