基于西門子S7-200系列PLC控制的交通信號(hào)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)(ASEA測(cè)試報(bào)告)

自動(dòng)化系統(tǒng)助理工程師測(cè)試報(bào)告測(cè)試題目基于西門子PLC十字路口交通信號(hào)燈PLC控制考生姓名李學(xué)號(hào)________2023*******身份證號(hào)碼____410522*********測(cè)試教師/職稱____**/講師成績(jī)___________________________________________二〇一一年十一月目錄TOC\o"1-3"\h\u10615摘要II14453第一章S7--200系列PLC根底知識(shí)1247601.1S7--200系列PLC特點(diǎn)1112391.2S7--200系列PLC的根本邏輯指令1295381.3S7--200系列PLC的定時(shí)器指令2782第二章組態(tài)王6.55根底操作指導(dǎo)3159092.1組態(tài)王新工程的建立3146562.2新畫面的建立3170892.3設(shè)備配置的建立4301992.4數(shù)據(jù)詞典527801第三章總體方案設(shè)計(jì)665483.1、工程要求6232783.11十字路口交通信號(hào)燈PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成633773.12工作過(guò)程7260833.13控制要求7220303.14硬件設(shè)計(jì)7319303.15軟件設(shè)計(jì)8126383.2系統(tǒng)總體框圖8120233.3系統(tǒng)流程圖9254683.4系統(tǒng)硬件接線圖及I/O分配10325243.4.1PLC和輸出接線圖10322123.4.2PLC的I/O分配10218943.5系統(tǒng)總梯形圖1114593第四章軟件調(diào)試14232434.1調(diào)試準(zhǔn)備工作14115044.2調(diào)試過(guò)程14315894.2.1編譯14161374.2.2下載14117744.2.3執(zhí)行1478524.3調(diào)試結(jié)果1547154.3.1組態(tài)開發(fā)界面15108824.3.2組態(tài)運(yùn)行界面1631282總結(jié)17摘要交通燈自誕生以來(lái)，給我們的生活帶來(lái)了很大的方便。同時(shí)交通燈也在不斷的開展，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改良，設(shè)計(jì)方法也開始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化。尤其是近幾年來(lái)，隨著電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速開展，電子電路分析和設(shè)計(jì)方法有了很大的改良，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化也已經(jīng)成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中不可缺少的工具和手段，而現(xiàn)今PLC技術(shù)飛快開展，應(yīng)用越來(lái)越廣，在工業(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。隨著科技的開展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價(jià)格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。同時(shí)交通控制更是趨向智能化方向開展，LED交通信號(hào)燈在持續(xù)發(fā)光、雨淋、灰塵等惡劣的氣候條件下，仍然能保持較好的工作性能，而且價(jià)格更低廉。組態(tài)王，因其適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于工控領(lǐng)域。它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。本文采用西門子PLC控制交通紅綠燈亮滅程序，并通過(guò)組態(tài)王動(dòng)態(tài)顯示出實(shí)時(shí)變化。關(guān)鍵詞：西門子S7-200交通燈PLC梯形圖組態(tài)王顯示第一章S7--200系列PLC根底知識(shí)1.1S7--200系列PLC特點(diǎn)S7--200系列PLC具有極高的性價(jià)比，較強(qiáng)的功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)動(dòng)中，還是連成網(wǎng)絡(luò)皆能完成各種控制任務(wù)。它的使用范圍可以覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)控制。其應(yīng)用領(lǐng)域包括各種機(jī)床、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、食品化工工業(yè)、環(huán)保、電梯、中央空調(diào)、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、傳送帶系統(tǒng)和壓縮機(jī)控制等。S7--200系列PLC有CPU21X和CPU22X兩代產(chǎn)品，其中CPU22X型PLC有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四種型號(hào)。CPU22X系列PLC的類型及參數(shù)類型電源電壓輸入電壓輸出電壓輸出電流CPU221DC輸入DC輸出DC24VDC24VDC24V0.75A,晶體管DC輸入繼電器輸出AC85-264VDC24VDC24VAC24-230V2A，繼電器CPU222CPU224CPU226CPU226XMDC輸入DC輸出DC24VDC24VDC24V0.75A,晶體管DC輸入繼電器輸出AC85-264VDC24VDC24V2A，繼電器1.2S7--200系列PLC的根本邏輯指令指令名稱指令符功能操作數(shù)取LDbit讀入邏輯行或電路塊的第一個(gè)常開接點(diǎn)Bit：I，Q，M，SM，T，C，V，S取反LDNbit讀入邏輯行或電路塊的第一個(gè)常閉接點(diǎn)與Abit串聯(lián)一個(gè)常開接點(diǎn)與非ANbit串聯(lián)一個(gè)常閉接點(diǎn)或Obit并聯(lián)一個(gè)常開接點(diǎn)或非ONbit并聯(lián)一個(gè)常閉接點(diǎn)電路塊與ALD串聯(lián)一個(gè)電路塊無(wú)電路塊或OLD并聯(lián)一個(gè)電路塊輸出=bit輸出邏輯行的運(yùn)算結(jié)果Bit：Q，M，SM，T，C，V，S置位Sbit，N置繼電器狀態(tài)為接通Bit：Q，M，SM，V，S復(fù)位Rbit，N使繼電器復(fù)位為斷開1.3S7--200系列PLC的定時(shí)器指令類型、編號(hào)及分辨率1. TON——接通延時(shí)2. TONR——有記憶接通延時(shí)3. TOF——斷開延時(shí)3種分辨率〔時(shí)基〕：1ms、10ms、100ms——分別對(duì)應(yīng)不同的定時(shí)器號(hào)定時(shí)器6個(gè)要素：指令格式〔時(shí)基、編號(hào)等〕預(yù)置值——PT使能——IN復(fù)位——3種定時(shí)器不同當(dāng)前值——Txxx定時(shí)器狀態(tài)〔位〕——可由觸點(diǎn)顯示定時(shí)值=時(shí)基×預(yù)置值PT。由于定時(shí)器的計(jì)時(shí)間隔與程序的掃描周期并不同步，定時(shí)器可能在其時(shí)基〔1ms、10ms、100ms〕內(nèi)任何時(shí)間啟動(dòng)，所以，未防止計(jì)時(shí)時(shí)間喪失，一般要求設(shè)置PT預(yù)置值必須大于最小需要的時(shí)間間隔。例如：使用10ms時(shí)基定時(shí)器實(shí)現(xiàn)140ms延時(shí)〔時(shí)間間隔〕，那么PT應(yīng)設(shè)置為15〔10ms×15=150ms〕梯形圖LAD語(yǔ)句表功能操作碼操作數(shù)INTONINTONPTTxxxTONTxxxPT使能＝1計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到設(shè)定值時(shí)〔一直計(jì)數(shù)到32767〕，定時(shí)器位＝1。使能＝0復(fù)位〔定時(shí)器位＝0〕。一般用于單一時(shí)間間隔的定時(shí)

INTOFINTOFPTTxxxTOFTxxxPT使能＝1，定時(shí)器位＝1，計(jì)數(shù)器復(fù)位〔清零〕。使能由1到0負(fù)跳變，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，到設(shè)定值時(shí)〔停止計(jì)數(shù)〕，定時(shí)器位＝0。INTONRINTONRPTTxxxTONRTxxxPT使能＝1，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器位＝1。使能斷開，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器位仍為1，使能位再為1時(shí)，計(jì)數(shù)器在原來(lái)的計(jì)數(shù)根底上計(jì)數(shù)。S7-200系列的定時(shí)器指令第二章組態(tài)王6.55根底操作指導(dǎo)2.1組態(tài)王新工程的建立新工程的建立為：翻開組態(tài)王，單擊“新建〞或者文件中的新建工程，選擇保存路徑，添加工程名稱、工程描述，然后選擇“完成"即可。2.2新畫面的建立雙擊已經(jīng)建立的工程，單擊左側(cè)文件下的畫面，雙擊新建畫面，輸入新畫面名稱，完成即可。2.3設(shè)備配置的建立單擊左側(cè)設(shè)備，然后在翻開的界面中雙擊新建，根據(jù)向?qū)нx擇一步一步完成，具體如下列圖所示：2.4數(shù)據(jù)詞典單擊左側(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)下的數(shù)據(jù)詞典，在翻開的界面中選擇新建，然后填寫變量名，選擇變量類型、連接設(shè)備、存放器、數(shù)據(jù)類型，完成。需要指出的是，這里的存放器必須和編寫的PLC程序中以及PLC輸出點(diǎn)保持一致，否那么組態(tài)界面不能正確顯示。第三章總體方案設(shè)計(jì)3.1、工程要求本設(shè)計(jì)系統(tǒng)要求有以下幾點(diǎn)：了解PLC硬件構(gòu)成的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想；掌握西門子PLC的工作原理；了解西門子PLC各模塊的功能及相關(guān)性能；掌握西門子PLC的軟硬件的使用方法；了解工程控制系統(tǒng)硬件連接；學(xué)會(huì)工程控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試?？刂乒δ芊治?.11十字路口交通信號(hào)燈PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成十字路口交通信號(hào)燈通常設(shè)置紅、綠和黃三種顏色，但是有的路口僅設(shè)置紅、綠兩種，如果采用PLC控制那么可少用兩個(gè)控制點(diǎn)?，F(xiàn)有一個(gè)十字路口，東西和南北方向每個(gè)路口都設(shè)有紅色和綠色指揮信號(hào)燈，其示意圖如下：十字路口交通信號(hào)燈示意圖3.12工作過(guò)程接通啟動(dòng)開關(guān)后，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，且以南北方向紅燈先亮、東西方向綠燈才亮作為初始狀態(tài)。當(dāng)斷開啟動(dòng)開關(guān)時(shí)，全部信號(hào)燈熄滅。南北綠燈東西紅燈不能同時(shí)亮，否那么系統(tǒng)自動(dòng)熄滅信號(hào)燈并報(bào)警。南北紅燈持續(xù)25s，同時(shí)南北綠燈亮20s,然后閃爍5s后熄滅。接著東西紅燈亮，南北綠燈亮。東西紅燈持續(xù)亮30s，同時(shí)南北綠燈亮25s，然后閃亮5s后熄滅。接著南北紅燈又亮。南北和東西的信號(hào)燈，就這樣按控制要求周而復(fù)始的工作。3.13控制要求要求采用PLC作為控制中心，實(shí)現(xiàn)十字路口交通信號(hào)燈按照其工作過(guò)程的控制。3.14硬件設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求，主控設(shè)備選用PLC，信號(hào)燈采用紅、綠燈泡。要求：1、畫出電氣控制圖。2、畫出梯形圖3.15軟件設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求和梯形圖，編寫PLC控制程序3.2系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)總體框圖如下列圖所示系統(tǒng)總體框圖附PLC根本結(jié)構(gòu)框圖PLC根本結(jié)構(gòu)框圖3.3系統(tǒng)流程圖3.4系統(tǒng)硬件接線圖及I/O分配3.4.1PLC和輸出接線圖PLC和輸出接線圖3.4.2PLC的I/O分配I/O分配表輸入輸出機(jī)內(nèi)器件報(bào)警燈Q1.0T37南北紅燈亮25S南邊紅燈Q0.0T38東西綠燈亮20S北邊紅燈Q0.1T37、T38東西綠燈閃亮5S啟動(dòng)開關(guān)I0.0東邊綠燈Q0.2T39東西紅燈亮30S西邊綠燈Q0.3T40南北綠燈亮25S東邊紅燈Q0.4T39、T40南北綠燈閃亮5S停止開關(guān)I0.1西邊紅燈Q0.5T100、T101閃亮子程序南邊綠燈Q07北邊綠燈Q073.5系統(tǒng)總梯形圖第四章軟件調(diào)試4.1調(diào)試準(zhǔn)備工作調(diào)試前應(yīng)該對(duì)整個(gè)線路硬件系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)檢查。在通電之前要耐心細(xì)致地作一系列的常規(guī)檢查(包括接線檢查、絕緣檢查、接地電阻檢查、保險(xiǎn)檢查等)，防止損壞PLC模塊(用STEP7的診斷程序?qū)λ心K進(jìn)行檢查)。在檢查組態(tài)王時(shí)要重點(diǎn)檢查連接設(shè)備項(xiàng)，看選擇存放器項(xiàng)是否和PLC中輸出點(diǎn)保持一致。4.2調(diào)試過(guò)程編譯翻開S7--200編程軟件，翻開建立的工程，也就是本工程紅綠燈程序。選擇編譯，查看程序是否有錯(cuò)，如果程序出錯(cuò)會(huì)有提示。修改后保存重新編譯指導(dǎo)編譯通過(guò)。下載選擇通信，在翻開的界面中雙擊刷新，計(jì)算時(shí)機(jī)自動(dòng)掃描連接的PLC設(shè)備。需要指出的是，如果你的工程是從其他計(jì)算機(jī)上移植過(guò)來(lái)的，一定要刷新，如果本機(jī)以前已經(jīng)連接過(guò)，而且你開發(fā)的程序也是本機(jī)上那么可以直接下載。掃描后選擇下載，會(huì)把你編寫好的程序下載到PLC中這時(shí)候就可以等待執(zhí)行了。這時(shí)候可以先不連接組態(tài)王，先翻開監(jiān)控界面，通過(guò)監(jiān)控界面查看是否和期望的情況一致，如果不一致那么要修改程序，然后按照上面的步驟再來(lái)一次。執(zhí)行在和組態(tài)界面連接好以后必須把PLC編程軟件關(guān)閉或停止，因?yàn)橐獮榻M態(tài)王讓出通信地址口，否那么組態(tài)王不能正確運(yùn)行。這時(shí)候可以手動(dòng)開發(fā)板上的啟動(dòng)按鈕，也可以點(diǎn)擊組態(tài)運(yùn)行界面上的啟動(dòng)按鈕，查看PLC運(yùn)行情況。如果組態(tài)界面和PLC運(yùn)行情況不一致，檢查組態(tài)界面開發(fā)是否出錯(cuò)，如果出錯(cuò)，找到原因加以修改重新運(yùn)行。如果僅僅是比PLC運(yùn)行延遲數(shù)秒那么屬正常情況。觀察組態(tài)界面情況，記錄運(yùn)行情況和出現(xiàn)的問(wèn)題。4.3調(diào)試結(jié)果組態(tài)開發(fā)界面組態(tài)王開發(fā)界面不同圖素對(duì)應(yīng)不同的存放器，一定要和對(duì)應(yīng)輸出觸點(diǎn)連接起來(lái)，這樣才能正確的反映出PLC程序運(yùn)行情況。組態(tài)運(yùn)行界面組態(tài)王運(yùn)行界面4.4運(yùn)行結(jié)果分析運(yùn)行界面上，當(dāng)PLC運(yùn)行到某一句程序，PLC內(nèi)部繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，與之相應(yīng)組態(tài)界面上的燈發(fā)生相應(yīng)的變化，真實(shí)的反映出現(xiàn)實(shí)中的情形。組態(tài)界面上等發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)的行人也會(huì)做出相應(yīng)的變化，通過(guò)不同時(shí)間小人的顯示與隱藏來(lái)展現(xiàn)出行人的動(dòng)作，這使得畫面顯得更加的逼真，增加了組態(tài)軟件更人性的一面。運(yùn)行結(jié)果：S7--200PLC運(yùn)行正常，組態(tài)王與之建立了良好的通信，組態(tài)界面反響真實(shí)?？偨Y(jié)幾周的時(shí)間過(guò)得很快，我的ASEA自動(dòng)化助理工程師培訓(xùn)也要告一段落了，雖然時(shí)間不長(zhǎng)，但這次培訓(xùn)給我?guī)?lái)的收益卻是很大的。一開始的時(shí)候，由于以前只學(xué)習(xí)過(guò)三菱的PLC，所以對(duì)于西門子系列的根本不了解，不知道該怎么去理解、編程和調(diào)試，所以感到有些茫然。后來(lái)于老師一遍一遍的給我們耐心的講解，我們才學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用分塊思路去編程，這才逐漸的上手。當(dāng)