西门子PLC交通灯设计.docx

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西门子PLC交通灯设计

1.5西门子S7-200系列PLC的基本指令

1.5.1逻辑取及输出线圈指令（LD、LDI、OUT）

（一）指令用法

LD：

取指令，用于常开触点与母线连接。

LDI：

取反指令，用于常闭触点与母线连接。

OUT：

线圈驱动指令，用于将逻辑运算的结果驱动一个指定线圈。

（二）指令用法说明

（1）LD、LDI指令用于将触点接到母线上，操作目标元件为X、Y、M、T、C、S。

LD、LDI指令还可与AND、ORB指令配合，用于分支回路的起点。

（2）OUT指令的目标元件为Y、M、T、C、S和功能指令线圈。

（3）OUT指令可以连续使用若干次，相当于线圈并联。

1.5.2单个触点串联指令（AND、ANI）

1.指令用法

AND：

与指令。

用于单个触点的串联，完成逻辑“与”运算，助记符号为AND**，**为触点地址。

ANI：

与反指令。

用于常闭触点的串联，完成逻辑“与非”运算，助记符号为ANI**，**为触点地址。

2.指令用法说明

（1）AND、ANI指令均用于单个触点的串联，串联触点数目没有限制。

该指令可以重复多次使用。

指令的目标元件为X、Y、M、T、C、S。

（2）OUT指令后，通过触点对其他线圈使用OUT指令称为纵接输出。

（3）串联触点的数目和纵接的次数虽然没有限制，但由于图形编程器和打印机功能有限制，因此尽量做到一行不超过10个触点和1个线圈，连续输出总共不超过24行。

（4）串联和并联指令是用来描述单个触点与其他触点或触点组成的电路连接关系的。

指令名称

指令符

功能

操作数

取

LDbit

读入逻辑行或电路块的第一个常开接点

Bit：

I，Q，M，SM，T，C，V，S

取反

LDNbit

读入逻辑行或电路块的第一个常闭接点

与

Abit

串联一个常开接点

与非

ANbit

串联一个常闭接点

或

Obit

并联一个常开接点

或非

ONbit

并联一个常闭接点

电路块与

ALD

串联一个电路块

无

电路块或

OLD

并联一个电路块

输出

=bit

输出逻辑行的运算结果

Bit：

Q，M，SM，T，C，V，S

置位

Sbit，N

置继电器状态为接通

Bit：

Q，M，SM，V，S

复位

Rbit，N

使继电器复位为断开

表S7-200系列的基本逻辑指令

1.5.3S7-200系列PLC的定时器指令

类型、编号及分辨率

1.TON——接通延时

2.TONR——有记忆接通延时

3.TOF——断开延时

3种分辨率（时基）：

1ms、10ms、100ms——分别对应不同的定时器号

定时器6个要素：

指令格式（时基、编号等）预置值——PT

使能——IN复位——3种定时器不同

当前值——Txxx定时器状态（位）——可由触点显示

定时值=时基×预置值PT。

由于定时器的计时间隔与程序的扫描周期并不同步，定时器可能在其时基（1ms、10ms、100ms）任何时间启动，所以，未避免计时时间丢失，一般要求设置PT预置值必须大于最小需要的时间间隔。

例如：

使用10ms时基定时器实现

140ms延时（时间间隔），则PT应设置为15（10ms×15=150ms）

梯形图LAD

语句表

功能

操作码

操作数

TON

TxxxPT

使能＝1计数，计数到设定值时（一直计数到32767），定时器位＝1。

使能＝0复位（定时器位＝0）。

一般用于单一时间间隔的定时

TOF

TxxxPT

使能＝1，定时器位＝1，计数器复位（清零）。

使能由1到0负跳变，计数器开始计数，到设定值时（停止计数），定时器位＝0。

TONR

TxxxPT

使能＝1，计数器开始计数，计数到设定值时，计数器位＝1。

使能断开，计数器停止计数，计数器位仍为1，使能位再为1时，计数器在原来的计数基础上计数。

S7-200的定时器指令

以上三种计数器可以通过复位指令复位。

1.6西门子S7-200系列的编程软件

1.6.1编程准备

（一）.指令集和编辑器的选择

写程序之前，用户必须选择指令集和编辑器。

在S7-200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC1131-3两种。

SIMATIC是专为S7-200PLC设计的，专用性强，采用SIMATIC指令编写的程序执行时间短，可以使用LAD、STL、FBD三种编辑器。

IEC1131-3指令集是按国际电工委员会（IEC）PLC编程标准提供的指令系统，作为不同PLC厂商的指令标准，集中指令较少。

有些SIMATIC所包含的指令，在IEC1131-3中不是标准指令。

IEC1131-3标准指令集适用于不同厂家PLC，可以使用LAD和FBD两种编辑器。

本教材主要用SIMATIC编程模式。

1单命令“工具”→“选项”→“一般”标签→“编程模式”→选SIMATIC。

程序编辑器有LAD、STL、FBD三种。

本论文主要用LAD和STL。

2择编辑器的方法如下：

用菜单命令“检视”→LAD或STL。

或者菜单命令“工具”→“选项”→“一般”标签→“默认编辑器”。

（二）根据PLC类型进行参数检查

在PLC和运行STEP7-Micro/WIN的PC连线后，在建立通信或编辑通信设置以前，应根据PLC的类型进行围检查。

必须保证STEP7-Micro/WIN中PLC类型选择与实际PLC类型相符。

方法如下：

1菜单命令“PLC”→“类型”→“读取PLC”。

2在指令树→“项目”名称→“类型”→“读取PLC”

1.6.2程序的调试和监控

在运行STEP7-Micro/WIN32编程设备和PLC之间建立通信并向PLC下载程序后，便可运行程序，收集状态进行监控和调试程序。

（一）选择工作方式

PLC有运行和停止两种工作方式。

在不同的工作方式下，PLC进行调试的操作方法不同。

单击工具栏中的“运行”按钮或“停止”按钮可以进入相应的工作方式.

（1）选择STOP工作方式

在STOP（停止）工作方式中，可以创建和编辑程序，PLC处于半空闲状态：

停止用户程序执行；执行输入更新；用户中断条件被禁用。

PLC操作系统继续监控PLC，将状态数据传递给STEP7-Micro/WIN32，并执行所有的“强制”或“取消强制”命令。

当PLC位于STOP（停止）工作方式可以进行下列操作：

1使用图状态或程序状态检视操作数的当前值。

（因为程序未执行，这一步骤等同于执行“单次读取”）

2可以使用图状态或程序状态强制数值。

使用图状态写入数值。

3写入或强制输出。

4执行有限次扫描，并通过状态图或程序状态观察结果。

（2）选择运行工作方式

当PLC位于RUN（运行）工作方式时，不能使用“首次扫描”或“多次扫描”功能。

可以在状态图表中写入和强制数值，或使用LAD或FBD程序编辑器强制数值，方法与在STOP（停止）工作方式中强制数值相同。

还可以执行下列操作（不能在STOP工作方式使用）：

1使用图状态收集PLC数据值的连续更新。

如果希望使用单次更新，图状态必须关闭，才能使用“单次读取”命令。

2使用程序状态收集PLC数据值的连续更新。

3使用RUN工作方式中的“程序编辑”编辑程序，并将改动下载至PLC。

2交通灯控制要求

2.1路况示意图

北

西东

南

2.2工作要求和过程

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。

在东西绿灯熄灭时，东.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。

2.3根据交通灯示意图模拟控制实验

在PLC交通灯模拟模块中，东西南北都有3个控制信号灯，他们分别是：

1，禁止通行灯（亮时为红色）

2，允许通行（亮时为绿色）

3，准备禁止通行（亮时为黄色）

所以结合交通灯实际情况可以设计交通灯模拟控制实验：

当交通系统起动开关接通时按照工作要求

南北向和东西向均设有红灯25秒，绿灯20秒，绿灯闪亮3秒和黄灯2秒。

当东西方向的红灯点亮时，南北方向应该依次点亮绿灯，绿灯闪亮，然后黄灯点亮。

反之，当南北方向的红灯点亮时，东西方向应该依次点亮绿灯，绿灯闪亮，然后黄灯点亮。

当起动开关断开时，所有信号灯都熄灭。

3交通灯控制的设计

3.1顺序图

根据第二章交通灯的控制要求可以画出顺序功能图

设启动按钮用I0.0表示,6个工作状态分别用顺序控制继电器位S0.0,S0.1,S0.2,S0.3,S0.4.S0.5表示,分别用T0.T1,T2,T3,T4,T5表示定时器.

当I0.0启动按钮得电时,将激活S0.0,进入第一步状态,在该状态南北红灯亮,东西绿灯亮,

同时启动定时器T1,T1定时时间到时,转换条件满足,结束S0.0激活S0.1进入下一个工作状态,在该状态南北红灯亮,东西绿灯闪.同时启动定时器T2,T2定时时间到时,转换条件满足,结束S0.1激活S0.2进入下一个工作状态,在该状态南北红灯亮,东西黄灯亮,依次激活S0.3,S0.4.S0.5,当定时器T6时间到时再次激活S0.0,不断循环执行.

顺序功能图如图3.1所示

交通灯顺序功能图

3.2I/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图3.2

（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/输出接口的数量编制出输入输出分配表：

I/O分配表

输入

输出

机器件

报警灯Q0.0

T37南北红灯25S

启动开关I0.0

南北红灯Q0.1

T38东西红灯25S

南北绿灯Q0.2

T39东西绿灯20S

南北黄灯Q0.3

T40东西绿灯闪3S

停止开关I0.1

东西红灯Q0.4

T41东西黄灯2S

东西绿灯Q0.5

T42南北绿灯20S

东西黄灯Q0.6

T43南北绿灯闪3S

T44南北黄灯2S

T37

PLC交通灯外部分配及接线图

3.3编制程序

根据上述I/O分配表编制出程序如下：

﹙﹚

指令表如下

I0.0

TON

T38,250

Q0.0

LDN

Q0.0

T38

I0.0

TON

T37,250

T37

TON

T39,200

T39

T40

TON

T40,30

T41

T40

Q0.3

TON

T41,20

Q0.4

T37

T42

TON

T42,200

Q0.5

T42

T43>=I,I=1

TON

T43,30

T43<=I,I=10

T43

Q0.5

TON

T44,20

T43>=I,I=20

LDN

T37

T43<=I,I=30

Q0.0

Q0.5

I0.0

T43

Q0.1

T44

T37

Q0.6

Q0.4

Q0.2

Q0.1

Q0.5

T39

Q0.0

Q0.2

T40>=I,I=1

T40<=I,I=10

Q0.2

T40>=I,I=20

T40<=I,I=30

Q0.2

3.4交通灯时序波形图

所谓时序图（SequenceDiagram）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.如图3.4

交通灯控制时序图

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