(打印)PLC交通灯设计.doc

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1、NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY可编程控制器实习报告院 （系） 自动化学院 专 业 自动化 姓 名 李满 学 号 P 起讫日期 2011-6-07-2011-6-17 指导教师 李果、谈怡君 2011 年 07 月 17 日 目录1 设计目的032 软硬件设备方案（控制要求）032.1 PLC的基本结构框图及其灯外部分配及接线图.032.2 工作要求和过程032.3 PLC的硬件介绍和选型053 交通灯控制的设计063.1 交通灯顺序功能图063.2 I/O分配及接线图073.3交通灯时序波形图083.4梯形图103.5 指令表114组态界面135 PLC系统调

2、试136 实习小结及体会147 参考文献14 一、 设计目的随着社会经济的发展，城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。 1、 通过对工程实例的模拟，熟悉组态软件的使用。2、 熟练掌握PLC的编程和程序调试方法,掌握PLC中逻辑控制程序设计的方法。3、 熟悉组态软件与PLC的连接与通信。二 软硬件设备方案（控制要求）接口

3、部件输出1.PLC的基本结构框图及其灯外部分配及接线图输入接口部件件中央处理单元 CPU板 电源部件PLC的基本结构框2. PLC的硬件介绍和选型（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

4、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

5、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。 （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-

6、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。 直流输入电源对于输入电压一般都是宽范围:如5V为4.5

7、-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

8、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

9、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。 3控制要求和过程主要程序要求如下：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

10、.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。三 交通灯控制的设计1交通灯顺序功能图南北红灯亮东西绿灯闪南北红灯亮东西绿灯亮南北红灯亮东西黄灯亮东西红灯亮南北绿灯亮东西红灯亮南北绿灯闪东西红灯亮南北黄灯亮原始状态S0.0S0.1S0.5S0.2S0.3S0.4南北绿灯亮东西绿灯亮报警并使I0.0失电I0.0T0T1T2T

11、3T4T5交通灯顺序功能图2.I/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下图（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，下面先跟据输入/输出接口的数

12、量编制出输入输出分配表：（1）I/O分配表输入输出机内器件报警灯 Q0.0T37 南北红灯 25S南北红灯Q0.1T38 东西红灯 25S启动开关I0.0南北绿灯Q0.2T39 东西绿灯 20S南北黄灯Q0.3T40 东西绿灯闪 3S停止开关I0.1东西红灯Q0.4T41 东西黄灯 2S东西绿灯Q0.5T42 南北绿灯 20S东西黄灯Q0.6T43 南北绿灯闪 3ST44 南北黄灯 2SI0.0 Q0.0 Q0.1 Q0.2I0.1 1L Q0.31M Q0.4 Q0.52L GND+24V L1 NSB1SB2220V（2）PLC交通灯外部分配及接线图3 交通灯时序波形图所谓时序图(Sequ

13、ence Diagram)用来显示对象之间的关系，并强调对象之间消息的时间顺序，同时显示了对象之间的交互。下面就根据交通灯的工作要求画出他的时序波形图.如下图： 启动开关南北红灯南北绿灯南北黄灯东西红灯东西绿灯东西黄灯交通灯控制时序图4梯形图：T38I0.0Q0.0IN TONPT 100ms250ssT38T37IN TONPT 100ms250sT39T37I0.0Q0.0IN TONPT 100ms200sSsST40T39IN TONPT 100ms30T41T40IN TONPT 100ms20T42T37IN TONPT 100ms200T43T423020T44T43IN TON

14、PT 100msIN TONPT 100msQ0.1I0.0Q0.0T37 Q0.4T37 Q0.2T39Q0.1 T40T40 =I1T40T40=I20T41Q0.3T40T42Q0.5T42Q0.4 T43T43=I1T43T43=I20Q0.6T44T43 Q0.0Q0.5Q0.2 5指令表LDI0.0TONT38, 250ANQ0.0LDNQ0.0ANT38AI0.0TONT37, 250AT37LDT37TONT39, 200LDT39LDT40TONT40, 30ANT41LDT40=Q0.3TONT41, 20LDQ0.4LDT37ANT42TONT42, 200=Q0.5LD

15、T42LDT43 =I,I=1TONT43, 30AT43 =I,I=20LDNT37AT43 =I,I=1AT40 =I,I=20AT40 =I,I=30=Q0.2四 组态界面五 PLC系统调试(1)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)。(2)系统调试。系统调试可按离线调试与在线调试两阶段进行。其中离线调试主要是对程序的编制工作进行检查和调试，采用STEP7能对用户编制程序进行自动诊断处理，用户也可通过各种逻辑关系判断编制程序的正误。而在线调试是一个综合调试过程，

16、包括程序本身、外围线路、外围设备以及所控设备等的调试。在线调试过程中，系统在监控状态下运行，可随时发现问题、随时解决问题，从而使系统逐步完善。因此，一般系统所存在的问题基本上可在此过程中得到解决。六 实习小结及体会为期两周的实训就这样结束了，这两周让我收获了不少。本次实训的任务是十字路口交通灯的设计；这次实训让对plc梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我更加了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。这次的试训要感谢几位老师的指导，他（她）们是李果、谈怡君老师等；本次实训脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做实训项目

17、的过程中要不停的讨论问题，这样，我们组员可以尽可能的统一思想，这样就不会使在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题 总之，这次实训对我真的很有好处，给我弥补了很多我欠缺的知识，在今后的学习过程中，要更加努力的学习自己的专业知识，多多与同学和老师交流，相信不久的将来可以有点成绩。 七参考文献1廖常初.PLC编程及应用（第三版）M.北京：机械工业出版社，20082田淑珍.S7-200 PLC原理及应用 M.北京：机械工业出版社，20093张运刚等.PLC技术与应用 M.北京：人民邮电出版社，20074徐国林.PLC应用技术 M.北京：机械工业出版社，20075廖常初.S7-200PLC基础教程(第二版)M.北京：机械工业出版社，20096廖常初.可编程序控制器应用技术（第四版）M.重庆: 重庆大学出版社,2002