交通燈模擬系統(tǒng)的設(shè)計 本科畢業(yè)論文

1、KC021-1 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY畢 業(yè) 設(shè) 計 題目：交通燈模擬系統(tǒng)的設(shè)計二級學(xué)院（直屬學(xué)部）： 專業(yè)： 班級： 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師姓名： 職稱： 評閱教師姓名： 職稱： 2011 年 6 月摘 要隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注，為了實現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進性、科學(xué)化。用可編程控制器實現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計方法，實驗證明該系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。本設(shè)計是以PLC控制為核心的交通燈，選用西門子S7-200系列CPU226型主機，5個EM

2、222 型數(shù)字量擴展模塊，并利用定時、計數(shù)器作定時計數(shù)用，實現(xiàn)對交通燈的控制。系統(tǒng)具有白天和晚上兩種選擇模式，并能通過傳感器探測車輛數(shù)量來控制交通燈的時長。本交通燈系統(tǒng)簡單，實用性強，成本低，使用維護方便，軟件功能強，運行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：PLC，傳感器，交通燈，梯形圖AbstractAs China's social and economic development, urban transport problems are becoming increasingly cause for concern, in order to achieve the management o

3、f roads, traffic management and strive to advanced, scientific. Traffic lights with a programmable controller for control of the control system and the system software and hardware design methods, experimental results show that the system is simple and economic, can effectively ease traffic, improve

4、 traffic junction capacity. The design is based on PLC control as the core of the traffic lights, use of Siemens S7-200 series CPU226-type host, 5 EM222 digital expansion modules, and use of timing, the counter for counting time to achieve the control of traffic lights. System has two choices during

5、 the day and night mode, and the number of vehicles through the sensors detect traffic lights to control the length of time. The traffic light system is simple, practical, low cost, easy maintenance, software function is strong, stable and reliable. 朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音Keywords： PLC, Sensors, Traffic ligh

6、ts, Ladder目 錄摘 要I第1章 緒論111 課題背景112 研究目的和意義113 本文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)21. 4系統(tǒng)需求分析和總體方案設(shè)計314. 1 系統(tǒng)需求分析314. 2 總體方案設(shè)計4第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計621 可編程控制器基礎(chǔ)知識6211 可編程控制器的產(chǎn)生和應(yīng)用6212 可編程控制器的組成和工作原理622 PLC和擴展模塊的選型9221 PLC型號的選擇9222 擴展模塊的選擇923 端口的分配及接線圖10231 系統(tǒng)端口的分配10232 系統(tǒng)接線圖1024 車流量的控制12第3章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計1431 編程軟件STEP7-Micro/WIN概述14311 STEP7

7、-Micro/WIN簡單介紹1432 程序設(shè)計15321 系統(tǒng)時序和流程圖15323 梯形圖程序編寫及功能說明20第4章 系統(tǒng)仿真調(diào)試2041 S7_200仿真軟件概述2042 系統(tǒng)仿真過程和調(diào)試結(jié)果21421 仿真過程21422 調(diào)試結(jié)果22第5章 總結(jié)24致謝25參考文獻26附錄A27附錄B43朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音第1章 緒論11 課題背景隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注，我國的人口眾多，現(xiàn)在大多數(shù)城市都經(jīng)常會出現(xiàn)交通擁堵現(xiàn)象，人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。隨著社會的發(fā)展，一個城市的交通是否便捷是衡量其是否具有發(fā)展?jié)摿Φ?/p>

8、重要指標，目前，我國大中小城市都出現(xiàn)了交通擁堵的現(xiàn)象，特別是那些大城市，隨著城市機動車量的不斷增加，許多大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負荷運行的情況，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通

9、運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題?？梢姼纳瞥鞘薪煌艨刂葡到y(tǒng)是多么的重要。交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。為了實現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進性、科學(xué)化。用可編程控制器實現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計方法，實驗證明該系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。12 研究目的和意義在十字路口設(shè)置交通燈可以對交通進行有交的疏通，并為交通參與者的安全提供了強有力的保障。但是隨著社會、經(jīng)濟的快速發(fā)展，原先的交通燈控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在日益繁忙的交通狀況。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，使其適應(yīng)現(xiàn)

10、在的交通狀況，成為研究的課題。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空中各種電磁干擾日益嚴重，為保證交通控制的可靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC是必要的。13 本文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)本文以西門子S7-200 PLC的研發(fā)工程項目作為應(yīng)用背景，對基于PLC控制十字路口交通燈系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)進行了研究。全論文分6章，各章的主要內(nèi)容說明如下。第一章，主要對基于PLC控制的交通燈系統(tǒng)背景及研究目的和意義進行了闡述；第二章，主要對交通燈系統(tǒng)的需要進行了分析及對系統(tǒng)的總體方案進行了研究；第三章，主要從系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)計角度,闡述本系統(tǒng)可編程控制器的基礎(chǔ)知識、PLC和擴展

11、模塊的選型及I/O端口的分配和系統(tǒng)接線圖；第四章，在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，對編程軟件STEP7-Micro/WIN進行了介紹以及對本系統(tǒng)進行了程序設(shè)計；第五章，應(yīng)用S7 _200仿真軟件對系統(tǒng)進行仿真調(diào)試；第六章，對設(shè)計的系統(tǒng)進行總結(jié)。1. 4系統(tǒng)需求分析和總體方案設(shè)計14. 1 系統(tǒng)需求分析經(jīng)過查閱相關(guān)資料及實地考察后，本系統(tǒng)設(shè)計的十字路口版面圖如下圖2-1所示，一共有44個燈，假設(shè)東西方向車流量稍比南北方向大，東西、南北方向的馬路每一個方向由兩條機動車道和一條非機動車道組成，其中一條機動車道可以左拐。圖2-1 十字路口版面圖經(jīng)過對燈通燈運行規(guī)律的了解和總結(jié)后，本系統(tǒng)設(shè)計的交通燈運行規(guī)律如下表2

12、-1所示。表2-1 交通燈運行規(guī)律東西方向南北方向機動車道非機動車道人行道時間機動車道非機動車道人行道時間綠燈紅燈紅燈綠燈15s紅燈紅燈紅燈紅燈55s黃燈紅燈紅燈4s紅燈綠燈綠燈32s紅燈黃燈黃燈4s紅燈紅燈紅燈紅燈39s綠燈紅燈紅燈綠燈15s黃燈紅燈紅燈4s紅燈綠燈綠燈18s紅燈黃燈黃燈2s 由于東西方向車流量稍比南北方向大，所以東西方向紅燈時間為39S，南北方向紅燈時間為55S。相應(yīng)地，東西方向綠燈時間為55S，紅燈為39S，同理可知南北方向的紅綠燈時間。14. 2 總體方案設(shè)計根據(jù)十字路口面版圖和交通燈運行規(guī)律可知，路口所布置的交通燈數(shù)目一共是44個，但由于同一方向上的燈具有對稱性，PL

13、C直接控制的交通燈數(shù)目為22個，其余可以根據(jù)其對稱性，并聯(lián)接入即可。另一方面，由于需要倒計時顯示功能，本系統(tǒng)采用七段共陰數(shù)碼管作顯示，東西和南北方向均需顯示且為兩位數(shù)，所以倒計時顯示部分必須占系統(tǒng)28個輸出口。所以在總體設(shè)計上，我們采用PLC為控制核心，選擇適合的擴展模塊配合設(shè)計，使其輸出端口達到50個。輸入端口設(shè)置白天模式按扭、晚上模式按扭和停止按扭。系統(tǒng)總體框圖如下圖2-2所示。2-2系統(tǒng)總框圖第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計21 可編程控制器基礎(chǔ)知識211 可編程控制器的產(chǎn)生和應(yīng)用20世紀60年代，計算機技術(shù)開始應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，由于價格高、輸入電路不匹配、編程難度大以及難于適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境等原因，

14、未能在工業(yè)控制領(lǐng)域獲得推廣。1968年，美國通用汽車公司（GM）為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，要求尋找一種比繼電器更可靠、功能更齊全、響應(yīng)速度更快的新型工業(yè)控制器，并從用戶角度提出了新一代控制器應(yīng)具備的十大條件，立即引發(fā)了開發(fā)熱潮。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國通用汽車公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項技術(shù)迅速發(fā)展起來。隨著PLC功能的不斷完善，性價比的不斷提高，PLC的應(yīng)用面也越來越廣。目前，PLC在國內(nèi)外已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各

15、個行業(yè)。PLC的應(yīng)用范圍通常可分為開關(guān)邏輯控制、運動控制、過程控制、機械加工中的數(shù)字控制、機器人控制、通信和聯(lián)網(wǎng)等。212 可編程控制器的組成和工作原理PLC從組成形式上一般分為整體式和模塊式兩種，但在邏輯結(jié)構(gòu)上基本相同。無論是整體式還是模塊式，從硬件結(jié)構(gòu)看，PLC都是由CPU、存儲器、I/O接口單元及擴展接口和擴展部件、外設(shè)接口及外設(shè)和電源等部分組成，各部分之間通過系統(tǒng)總線連接。PLC的基本結(jié)構(gòu)如圖3-1所示：輸入接口中央處理單元CPU輸出接口電源存儲單元圖3-1 PLC基本結(jié)構(gòu)圖1) CPU（中央處理器） CPU是PLC的核心，由運算器、控制器、寄存器、系統(tǒng)總線，外圍芯片、總線接口及有關(guān)電

16、路構(gòu)成。它的功能是接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等，是PLC不可缺少的組成單元。主要功能包括以下幾個方面：l 接收從編程器或者計算機輸入的程序和數(shù)據(jù)，并送入用戶程序存儲器存儲。l 監(jiān)視電源、PLC內(nèi)部各個單元電路的工作狀態(tài)。l 診斷編程過程中的語法錯誤，對用戶程序進行編譯。l 在PLC進入運行狀態(tài)后，從用戶程序存儲器中逐條讀取指令，并分析、執(zhí)行該指令。l 采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的數(shù)據(jù)，并存入指定的寄存器中。l 按程序進行處理，根據(jù)運算結(jié)果，更新有關(guān)標志位的狀態(tài)和輸出狀

17、態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容。l 根據(jù)輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)內(nèi)容，將結(jié)果送到輸出接口。l 響應(yīng)中斷和各種外圍設(shè)備（如編程器、打印機等）的任務(wù)處理請求。2) I/O接口 PLC是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置能力的限制，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。PLC的對外功能主要是通過各種I/O接口模塊于外界聯(lián)系來實現(xiàn)的。輸入模塊和輸出模塊是PLC與現(xiàn)場I/O裝置或設(shè)備之間的連接部件，起著PLC與外部設(shè)備之間的傳遞信息的作用。

18、I/O模塊分為開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、模擬量輸入和模擬量輸出等模塊。3) 存儲器存儲器（內(nèi)存）主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。一般包括系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器兩部分。系統(tǒng)程序存儲器用于存儲整個系統(tǒng)的監(jiān)控程序，一般采用只讀存儲器（ROM），具有掉電不丟失信息的特性。用戶程序存儲器用于存儲用戶根據(jù)工藝要求或者控制功能設(shè)計的控制程序，早期一般采用隨機讀寫存儲器（RAM），需要后備電池在掉電后保存程序。目前則傾向于采用電可擦除的只讀存儲器（EEPROM）或閃存(Flash Memory)，免去了后備電池的麻煩。4) 電源模塊 PLC中的電源，是為PLC各模塊的集成電路提供工作

19、電源。電源可分直流和交流兩種類型，交流輸入220VAC或110VAC，直流輸入通常是24V。5) 智能模塊除了上述通用的I/O模塊外，PLC還提供了各種各樣的特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、溫度控制、中斷控制、位置控制、以太網(wǎng)、遠程I/O控制、打印機等專用型或智能型的I/O模塊，用以滿足各種特殊功能的控制要求。I/O模塊的類型、品種與規(guī)格越多，系統(tǒng)的靈活性越好，模塊的I/O容量越大，系統(tǒng)的適應(yīng)性就越強。6) 編程設(shè)備常見的編程設(shè)備有簡易手持編程器、智能圖形編程器和基于PC的專用編程軟件。編程設(shè)備用于輸入和編輯用戶程序，對系統(tǒng)作些設(shè)定，監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程設(shè)備在PLC

20、的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試、監(jiān)控運行和檢查維護中是不可缺少的部件，但不直接參與現(xiàn)場的控制。PLC本質(zhì)上就是一臺微型計算機，其工作原理與普通計算機類似，具有計算機的許多特點。但其工作方式卻與計算機有著較大的不同，具有一定的特殊性。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式。工作時逐條順序掃描用戶程序，如果一個線圈接通或斷開，該線圈的所有觸點不會立即動作，需等掃描到該觸點時才會動作。22 PLC和擴展模塊的選型221 PLC型號的選擇1PLC S7-226SIMATIC S7是西門子公司生產(chǎn)的具有很高的性能價格比的微型可編程序控制器，它具有結(jié)構(gòu)小巧，運行速度高，價格低廉及多種集成功能等特點。它主要包括如下部件： 中央

21、處理器（CPU）  輸入和輸出（I/O）  編程口2S7-226的編程環(huán)境西門子公司專為SIMATIC S7-200系列PLC設(shè)計了編程軟件STEP 7 Micro/Dos和以及當(dāng)前的最新版本，它們主要用于用戶開發(fā)SIMATIC S7-200系列PLC的控制程序，以及實時監(jiān)控程序的執(zhí)行狀態(tài)。這兩種編程環(huán)境都方便易用。3.S7-226的其它特性高速計數(shù)器：高速計數(shù)器用來記錄電頻率高達7KHz的脈沖，并可連接兩個垂直900的脈沖串計數(shù)。使用s7-200可以更容易地定位，或?qū)焖僖苿游矬w進行計數(shù)。口令保護：由用戶定義的口令，可防止對可編程序控制器及其內(nèi)存進行非法訪問。 EPROM

22、存儲卡：為插入式內(nèi)存卡，用于存儲程序且不易丟失，以及無需編程設(shè)備進行程序移植復(fù)制。模擬量調(diào)節(jié)：模擬量調(diào)節(jié)是一種通過旋轉(zhuǎn)位子蓋板里面的微調(diào)電位器，來改變兩個用戶變量的硬件方法，這些變量可以手動改變以實現(xiàn)微調(diào)控制。強制功能：可用于強制控制任何輸入和輸出點。強制功能，可以在RUN或STOP方式下使用。實時時鐘：可由程序指令訪問，用于控制日期。脈沖輸出：可選為兩個50%負載周期的脈沖串輸出控制，或特定的脈寬調(diào)制輸出控制。自由接口方式：用戶可用梯形圖編程來定義通訊口參數(shù)，提供與不同智能設(shè)備的連接。 特殊標志：在可編程序控制口與你的程序之間提供狀態(tài)及控制功能的內(nèi)部數(shù)據(jù)位。 符號地址：允許你在程序中使用名稱

23、作為I/O點的地址。根據(jù)設(shè)計要求，有開始按鈕和停止按鈕2個輸入端及50個輸出端的需要，PLC類型如下表3-1， CPU226的輸入輸出點比較多，共有I0.0-I2.7共24個輸入, Q0.0-Q1.7共16個輸出點，所以本設(shè)計中PLC選用CPU226。但是16個輸出點不能滿足本設(shè)計50個輸出端的需求，因此需要使用擴展模塊。表3-1 PLC類型表型號輸入點數(shù)輸出點數(shù)可擴展模塊數(shù)最大擴展電流/mACPU22164無0CPU222862340CPU22414107660CPU226241671000222 擴展模塊的選擇根據(jù)本設(shè)計輸出端口及電流流量的需求，可選擴展模塊如表3-2所示，經(jīng)比較后在設(shè)計中

24、選用了5個8輸出端口 電流為50mA的EM222擴展模塊。表3-2 擴展模塊表分類型號I/O規(guī)格功能及用途數(shù)字量擴展模塊EM221DI8*直流24V8路數(shù)字量24V直流輸入EM222DO8*直流24V8路數(shù)字量24V直流輸出（固態(tài)MOSFET）DO8*繼電器8路數(shù)字量繼電器輸出EM223DI4/DO4*直流24V4路數(shù)字量24V直流輸入、輸出（固態(tài)）DI4/DO4*直流24V繼電器4路數(shù)字量24V直流輸入4路數(shù)字量繼電器輸出DI8/DO8*直流24V8路數(shù)字量24V直流輸入、輸出（固態(tài)）DI8/DO8*直流24V繼電器8路數(shù)字量24V直流輸入8路數(shù)字量繼電器輸出DI16/DO16*直流24V1

25、6路數(shù)字量24V直流輸入、輸出（固態(tài)）DI16/DO16*直流24V繼電器16路數(shù)字量24V直流輸入16路數(shù)字量繼電器輸出23 端口的分配及接線圖231 系統(tǒng)端口的分配通過對系統(tǒng)的分析，該交通燈控制系統(tǒng)七段數(shù)碼管輸出端口分配表和交通燈輸出端口分配表如下表3-3、表3-4所示。表3-3 七段數(shù)碼管輸出端口分配表東西方向南北方向七段數(shù)碼管個位七段數(shù)碼管個位七段數(shù)碼管十位七段數(shù)碼管十位表3-4 交通燈輸出端口分配表東西方向南北方向機動車道非機動車道人行道機動車道非機動車道人行道紅燈綠燈Q4.1黃燈232 系統(tǒng)接線圖根據(jù)設(shè)計要求所需兩個兩位七段數(shù)碼管和22個指示燈，在東西和南北方向的指示燈各有三組，左

26、轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、直行。而且每組指示燈都有紅、綠、黃三種顏色。而數(shù)碼管有共陰和共陽兩種接法，而在本設(shè)計中選用的是共陰極接法。系統(tǒng)硬件接線圖如下圖3-2所示。圖3-2 系統(tǒng)硬件接線圖24 車流量的控制具體的控制方法有如下三種：1) 每條車道的車流量通過PLC分別統(tǒng)計。如下圖3-3所示，當(dāng)車輛進入路口經(jīng)過第一個傳感器時，使統(tǒng)計數(shù)加1，經(jīng)過第二個傳感器2出路口時，使統(tǒng)計數(shù)減1，其差值為該條車道上車輛的滯留量(動態(tài)值)，可以與其他道的值進行比較，據(jù)此作為調(diào)整紅綠燈時長的依據(jù)。2) 先統(tǒng)計每條車道上車輛的滯留量，然后按大方向原則累加統(tǒng)計。如，將東西向的左行、直行道上的車輛的滯留量相加，再與其它的3個方向的車流量

27、進行比較，據(jù)此作為調(diào)整紅綠燈時長的依據(jù)。3) 統(tǒng)計每條車道上車輛的滯留量后按通行最大化原則(不影響行車安全的多道相向行駛)累加統(tǒng)計。如，東、西相向的2個左行、直行道上的車輛的滯留量全部相加，再與南北向的總車流量進行比較，據(jù)此作為調(diào)整紅綠燈時長的依據(jù)。圖3-3 安裝傳感器示意圖上述所描述的車流量統(tǒng)計方式,十字路口PLC自動調(diào)整紅綠燈時長的程序流程圖如圖8所示，其行車順序與現(xiàn)實生活中執(zhí)行的一樣，只是時間長短不一樣。本設(shè)計以上述第三種方法實現(xiàn)控制，程序的控制規(guī)律如下:1) 當(dāng)各路口的車輛滯留量達一定值溢滿時(相當(dāng)于比較嚴重的堵車)，紅綠燈切換采用現(xiàn)有的常規(guī)定時控制方式。2) 當(dāng)東、西向路口的車輛滯留

28、量比南、北向路口的大時(反之亦然)，該方向的通行時間=最小通行定時時間自適應(yīng)滯環(huán)比較增加的延時時間(是變化的)，但不大于允許的最大通行時間。其中最小定時時間是為了避免紅綠燈切換過快之弊;最大通行時間是為了保障公平性，不能讓其它的車或行人過分久等。3) 若東、西向車輛滯留量南、北向一個偏差量(如30輛車或其它值)時，先讓東、西向的左轉(zhuǎn)彎車左行15s(定時控制，值可改)，再讓直行車直行30s(直行時間的最小值，值可改)后再加一段延時保持，直至東、西向的車輛滯留量比南、北向的車輛滯留量還要少一個偏差量，才結(jié)束該方向的通行，切換到其它路上，否則一直延時繼續(xù)通行下去，直至到達最大通行時間而強制切換。第3

29、章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計31 編程軟件STEP7-Micro/WIN概述STEP7-Micro/WIN編程軟件是基于Windows的應(yīng)用軟件，由西門子公司專為S7-200系列可編程控制器設(shè)計開發(fā)，它功能強大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時也可以實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)，是西門子S7-200用戶不可缺少的開發(fā)工具。操作主界面如圖4.1所示： 編程軟件STEP7-Micro/WIN主界面311 STEP7-Micro/WIN簡單介紹以STEP7-Micro/WIN創(chuàng)建程序，為接通STEP 7-Micro/WIN，可雙擊STEP 7-Micro/WIN圖標，或選擇開始（Start）> SIMAT

30、IC >STEP 7 Micro/WIN 4.0菜單命令。如圖4-1所示，STEP 7-Micro/WIN項目窗口將提供用于創(chuàng)建控制程序的便利工作空間。工具欄將提供快捷鍵按鈕，用于經(jīng)常使用的菜單命令，可顯示或隱藏工具欄的任何按鈕。瀏覽條給出了多組圖標，用于訪問STEP 7-Micro/WIN的不同編程特性。指令樹將顯示用于創(chuàng)建控制程序的所有項目對象和指令?？蓪蝹€的指令從指令樹拖放到程序中，或雙擊某個指令，以便將其插入到程序編輯器中光標的當(dāng)前位置。程序編輯器包括程序邏輯和局部變量表，可在其中分配臨時局部變量的符號名。子程序和中斷程序在程序編輯器窗口的底部均按標簽顯示。單擊標簽可在子程序、

31、中斷程序和主程序之間來回變換。STEP 7-Micro/WIN提供了用于創(chuàng)建程序的三個編輯器：梯形圖（LAD）、語句表（STL）和功能塊圖（FBD）。盡管有某些限制，在這些程序編輯器的任何一個中編寫的程序均可用其它程序編輯器進行瀏覽和編輯。用的比較多的是梯形圖（LAD）編程語言。在以上方法中，梯形圖法是最為通俗易懂的一種編程方法，應(yīng)用也很普及。而本設(shè)計也是應(yīng)用梯形圖法對系統(tǒng)進行PLC程序編寫。32 程序設(shè)計321 系統(tǒng)時序和流程圖晚上模式時，所有黃燈處于閃爍狀態(tài)，其它燈熄滅，時序圖如下圖4-2所示；而使用白天模式時，其時序圖如下圖4-3所示。圖4-2 晚上模式時序圖圖4-3 白天模式時序圖其工

32、作流程圖如下所示：東西機動車道左轉(zhuǎn)紅燈、直行紅燈、非機動車道直行紅燈。南北方向車道均為紅燈。東西人行道紅燈，南北人行道綠燈。15S啟動白天模式東西機動車道左轉(zhuǎn)紅燈、直行黃燈、非機動車道直行黃燈。南北方向車道均為紅燈。東西人行道紅燈，南北人行道綠燈。4S東西機動車道左轉(zhuǎn)紅燈、直行綠燈、非機動車道直行綠燈。南北方向車道均為紅燈。東西人行道紅燈，南北人行道綠燈。32S東西機動車道左轉(zhuǎn)黃燈、直行紅燈、非機動車道直行紅燈。南北方向車道均為紅燈。東西人行道紅燈，南北人行道綠燈。4S東西方向車道均為紅燈。南北機動車道左轉(zhuǎn)綠燈、直行紅燈、非機動車道直行紅燈。東西人行道綠燈，南北人行道紅燈。15S東西方向車道均

33、為紅燈。南北機動車道左轉(zhuǎn)紅燈、直行黃燈、非機動車道直行黃燈。東西人行道綠燈，南北人行道紅燈。2S東西方向車道均為紅燈。南北機動車道左轉(zhuǎn)紅燈、直行綠燈、非機動車道直行綠燈。東西人行道綠燈，南北人行道紅燈。18S東西方向車車道均為紅燈。南北機動車道左轉(zhuǎn)黃燈、直行紅燈、非機動車道直行紅燈。東西人行道綠燈，南北人行道紅燈。4S323 梯形圖程序編寫及功能說明根據(jù)系統(tǒng)控制程序流程圖并結(jié)合硬件的設(shè)計，以STEP7-Micro/WIN軟件為開發(fā)平臺，編寫梯形圖程序，具體程序見附錄A。第4章 系統(tǒng)仿真調(diào)試41 S7_200仿真軟件概述S7_200軟件是專門針對西門子S7-200系列PLC的仿真軟件。該仿真軟件

34、可以仿真大量的S7-200指令（支持常用的位觸點指令、定時器指令、計數(shù)器指令、比較指令、邏輯運算指令和大部分的數(shù)學(xué)運算指令等）。S7_200仿真軟件的界面如附圖5-1所示，和所有基于Windows的軟件一樣，仿真軟件最上方是菜單，仿真軟件的所有功能都有對應(yīng)的菜單命令；在工件欄中列出了部分常用的命令（如PLC程序加載，啟動程序，停止程序、AWL、KOP、DB1和狀態(tài)觀察窗口等）；在工作區(qū)中主要有CPU型號選擇區(qū)（含輸出狀態(tài)顯示、輸入狀態(tài)顯示）、模塊擴展選擇區(qū)、信號輸入開關(guān)和模擬電位器。圖5-1 S7_200仿真軟件的界面42 系統(tǒng)仿真過程和調(diào)試結(jié)果421 仿真過程由于S7_200仿真軟件不提供源

35、程序的編輯功能，因此在仿真時必須和STEP7 Micro/Win程序編輯軟件配合使用。具體過程如下：1) 在STEP7 Micro/Win程序編輯軟件中利用File/Export命令將梯形圖程序?qū)С鰯U展名為awl的文件； 2) 運行S7_200仿真軟件，雙擊CPU類型選擇區(qū)，在彈出的對話框中選擇適合的CPU類型，本系統(tǒng)應(yīng)選擇CUP266，3) 同理，雙擊模塊擴展選擇區(qū)，在彈出的對話框中選擇適合的模塊類型，本系統(tǒng)應(yīng)選擇5片EM222；4) 在S7_200仿真軟件中的Program/Load Program菜單下，加載梯形圖程序，也就是STEP7 Micro/Win導(dǎo)出的awl文件；完成以上步驟后

36、，就可以通過信號輸入開關(guān)仿真調(diào)試系統(tǒng)程序了。422 調(diào)試結(jié)果當(dāng)啟動白天模式和晚上模式時，其仿真結(jié)果如下圖5-3、圖5-4所示。白天模式時各按按照時序圖正常工作，晚上模式時，只有黃燈在閃爍，達到了設(shè)計預(yù)期的要求。圖4-3 白天模式圖4-4 晚上模式白天模式和晚上模式的區(qū)別：當(dāng)白天的時候,所有交通燈按白天時序圖工正常,實現(xiàn)對車流量和人行道的協(xié)調(diào)控制;當(dāng)?shù)搅送砩系臅r候,交通燈按晚上模式的時序圖工作,十字路口中,除了黃燈外,其它燈均熄滅,并且黃燈是按1Hz頻率閃爍工作,以警示過往車輛此處存在十字路口.第5章 總結(jié)本文主要由可編程控制器PLC為核心，利用可編程控制器PLC的強大的控制功能，實現(xiàn)了交通路口

37、十字燈的功能，并具有接線簡單、編程直觀、擴展容易等特點。在做課程設(shè)計的同時也對課本上的知識有個鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用各個元件的功能，所以在這次課程設(shè)計中，我了解了很多元件的功能，并其在電路中的使用有個更多的認識。通過本次論文撰寫，使我所學(xué)的有關(guān)專業(yè)知識有機的結(jié)合起來，并使相關(guān)知識得以充分的應(yīng)用，不僅從理論知識層面上有一個飛躍性的提高，而且使專業(yè)技術(shù)知識在實際應(yīng)用中得以攀升增進，也使業(yè)務(wù)水平上升一個新的臺階，更為重要的在論文編寫和實踐中掌握寫作知識與操作技巧的運用！為今后走向工作崗位奠定了堅實的基礎(chǔ)，為今后的技術(shù)業(yè)務(wù)的提高作好了理論知識準備。此次論

38、文寫作也是一個自身發(fā)展進步的一個過程，又是一個成長的階段，學(xué)過的知識在應(yīng)用中才能真正的體現(xiàn)其價值的重要性。致謝時間如梭，經(jīng)過三個多月的緊張的忙碌，畢業(yè)設(shè)計終于接近尾聲，給大學(xué)的最后一課畫上了一個圓滿的句號。大學(xué)中的理論學(xué)習(xí)，使我掌握了基本的專業(yè)知識、學(xué)習(xí)方法。然而，理論離不開實踐，畢業(yè)設(shè)計正是專業(yè)教學(xué)的最后一個環(huán)節(jié)它使我們使所學(xué)的知識得到復(fù)習(xí)、鞏固，加強了理論聯(lián)系實際的能力，真正把所學(xué)的知識應(yīng)用到實踐中去，為將來步入社會，走向工作單位鋪平了道路。在各位指導(dǎo)教師和同學(xué)的熱心幫助下，我完成了本次設(shè)計。在畢業(yè)論文完成之際向培養(yǎng)我的學(xué)校及所有關(guān)懷和鼓勵我的老師表和同學(xué)表示深深的謝意。這次設(shè)計為我今后的

39、工作奠定了良好的基礎(chǔ)，同時，使我能夠把學(xué)到的知識應(yīng)用到實踐當(dāng)中，也是對我大學(xué)以來所學(xué)專業(yè)知識的一次檢驗。在設(shè)計過程中得到了來自方方面面的關(guān)懷與指導(dǎo),尤其是指導(dǎo)老師在學(xué)習(xí)中給予了很大的幫助，為本次設(shè)計的順利完成耗費了大量的心血。在此我要向尊敬的指導(dǎo)老師表示深深的謝意!參考文獻1 龔仲華，史建成，孫毅主編三菱FX/Q系列PLC應(yīng)用技術(shù) 人民郵電出版社2 鄭鳳翼，鄭丹丹，趙春江主編圖解PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語句表人民郵電出版社 3 求是科技主編PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實踐人民郵電出版社 4 宋伯生著PLC編程實用指南 機械工業(yè)出版社5 張浩風(fēng). 梯形圖設(shè)計方法與應(yīng)用舉例M. 機械工業(yè)出版社，2008

40、6 鄭鳳翼，鄭丹丹. PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語句表M. 人民郵電出版社，20067 吳作明編著PLC開發(fā)與應(yīng)用實例詳解科學(xué)出版社8 楊公源，黃琦蘭編著可編程控制器應(yīng)用與實踐 清華大學(xué)出版社9 Kissell, Thomas E.Industrial Electronics: Applications for Programmable Controllers, Instrumentation and Process Control, and Electrical MachinesPrentice Hall, 10 Jon StenersonFundamentals of programmable

41、 logic controllers, sensors, and communicationsPrentice Hall 附錄A附錄B交通燈系統(tǒng)程序：Network 1 / 15秒定時LD T44TON T37, 150Network 2 / 4S定時LD T37TON T38, 40Network 3 / 32S定時LD T38TON T39, 320Network 4 / 4S定時LD T39TON T40, 40Network 5 / 15S定時LD T40TON T41, 150Network 6 / 4S定時LD T41TON T42, 40Network 7 / 18S定時LD T42TON T43, 180Network 8 / 2S定時LD T43TON T44, 20Network 9 / 東西機動車道左轉(zhuǎn)紅燈Network 10 / 東西機動