plc课程设计交通灯

《PLC原理及应用》课程设计报告

学院：工程学院

专业：电气工程及其自动化

班级：1104

姓名：宋扬

学号：120113024

指导教师：高成卢芳菲

起止日期：2014年6月9日～2014年6月15日

目录

1.课程设计目的 (3)

2.课程设计题目和要求 (3)

3.设计内容 (4)

3.1 (4)

4.设计总结 (9)

参考书目 (9)

附录 (9)

宋体，小四不加粗

前言

公路交通要防止交通事故的发生，特别是保证行人的安全。在行人过马路是必要的交通灯指示是很有必要的，这样安全可靠，在出现交通事故时还可以进行事故鉴定。本设计着重于设计人行道按钮交通灯控制，在一条公路与人行横道之间的信号灯顺序控制，没有人横穿公路时，公路绿灯与人行道红灯始终都是亮的，当有人需要过马路时按马路设有的按钮（两侧均设），相应的指示灯亮，指示车辆和行人安全行驶，杜绝交通事故的发生，保证行人的安全。控制使用S7-200系列的PLC指令丰富，一般分基本指令和功能指令。SIMATIC指令有梯形图LAD、语句表STL、功能图3种编程语言。而梯形图LAD和语句表STL是PLC最基本的编程语言。梯形图是在继电器控制系统的基础上发展起来的，其符号和规则充分体现了电气工作人员的思维和习惯，简洁直观。语句表是最基本的编程语言。功能指令实质上是一些功能不同的子程序，其开发和应用是PLC应用系统不可缺少的。因PLC编程形式不同，本设计将采用西门子S7-200系列的PLC来设计人行道按钮控制信号灯。

1.课程设计目的

课程设计是课程的总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一实际问题的基本训练，加深对该课程知识的理解。在整个教学计划中,它起着培养学生独立工作能力的重要作用。

通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力:

1.查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；

2.方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性又考虑经济上的合理性并注意提高分析和解决实际问题的能力；

3.迅速准确的进行工程计算的能力计算机应用能力

4.用简洁的文字清晰的图表来表达自己设计思想的能力。

5.掌握按钮式人行横道控制系统的设计、安装和调试方法。

6.能对出现的故障根据设计要求独立检修，直至系统正常工作

2.课程设计题目和要求

题目：按钮人行道控制的设计

控制要求：

通常车道上只允许车辆通行，道口处车道指示灯保持绿灯亮，这是不允许人跨越车道，人行道指示灯保持红灯亮。在车道两侧各设有一个人行道开关，当有人想通过人行横道时，需要用受按下“走人行道”开关，使“走人行道”信号通过输入端子传送到PLC中，PLC在接收到有人要“走人行道”信号时，开始执行如下时序程序。

当有行人要通过横道时，车行道的绿灯继续保持亮30S，然后绿灯灭而黄灯亮10S，10S过后红灯亮，车辆停。当车行道红灯亮5S后，人行道的红灯灭，绿灯亮15S，行人可以过横道，这15S的后5S人行道绿灯应闪烁，表示行人通行的时间快到了。人行道绿灯闪烁之后，人行道红灯亮，再过5S，车道绿灯亮，恢复车辆通行。

3.设计内容

3.1系统总体方案设计

3.1.1 系统硬件配置及组成原理（要有系统组成图）

（1）人行道示意图

正常情况下横道只允许车辆通行，车行道保持绿灯亮，人行道道口处指示灯保持红灯亮，在车道两侧各设有开关，人想过横道时，需要按下开关，人行道收到的信号送入端子任选PLC中，PLC在接受有人要走人行道信号，执行相应的程序。按钮人行道示意图如图1所示

图1 人行道示意图

（2）设计使用的设备及仪器

a）安装有STEP 7-Micro/WIN编程软件的pc机一台

b）编程电缆一根

c）S7—200PLC一台

d）按钮2个

（3）系统组成图

图2

（4）按钮人行道的工作原理

PLC是采用“循环逐行”扫描的“串行”方式工作的，即在PLC运行时，CPU根据用户控制要求编好的程序，按指令步序号从第一条指令开始逐条顺序执行，直至程序结束；然后重新返回第一条指令，开始下一轮扫描。

这种工作方式是在系统软件控制下，顺次扫描各输入点的状态，并按用户程序进行运算处理，然后顺序向输出点发出相应的控制信号。这个过程可分为五个阶段：读取输入、执行用户程序、处理通信请求、自诊断检查、改写输出。其中，在扫描输入阶段：PLC的中央处理器对各个输入端进行扫描，将所有输入端的状态送到输入映像寄存器。在执行程序阶段：中央处理器将逐条执行用户指令程序，即按程序要求对数据进行逻辑、算数计算，再将正确的结果送到输出状态寄存器中。在刷新输出阶段：当所有的执行完毕时，集中把输出映像寄存器的状态通过输出部件转换成被控设备所能接受的电压或电流信号，以驱动被控设备。

3.2.2 系统变量定义及分配表

（1）人行道配置的I/O分配

PLC是用来执行具体的控制，具体的工艺要求和具体的工作环境决定了如何具体选择PLC的系统配置和I/O模块，一般PLC的内存容量大小和PLC的CPU最多能支持I/O点数多少这两个方面来考虑。如图3

图3 I/O分配图

（2）PLC所需的I/O点数

输入信号端：2个人行道的手动开关，作为人要过人行道的输入指令。

输出信号端：5个信号灯，分别控制车行道和人行道的红绿灯，如表1

表1 I/O分配方式

3.3.3 系统接线图设计

图4 按钮人行道PLC控制系统电气接线图

3.2.1 控制程序流程图设计

图5 按钮人行道程序流程图3.2.2 控制程序时序图设计

图6 按钮人行道时序图

3.3.3 控制程序设计

4.设计总结

参考书目

[1] 汪志锋主编.可编程控制器原理与应用. 西安：西安电子科技大学出版社，2004.

[2] 皮特鲁泽拉. PLC教程. 北京：人民邮电出版社，2007.

[3] 廖常初主编.PLC编程及应用. 北京：机械工程出版社，2008.

[4] 杜从商主编. PLC编程应用基础(西门子) . 北京：机械工业出版社发行室，2010. 附录