大工15年春《可编程控制器》大作业(2)

2018-12-19 22:19

1、系统工作受开关控制,起动开关 ON 则系统工作;起动开关 OFF 则系统停止工作;

2、交通信号灯按高峰时段、正常时段及晚上时段进行控制,这三个时段的的时序分配如图1所示;

3、在高峰时段,交通信号灯按图2所示时序控制; 4、在正常时段,交通信号灯按图3 所示时序控制; 5、晚上时段按提示警告方式运行,规律为:

东、南、西、北四个黄灯全部闪亮,其余灯全部熄灭,黄灯闪亮按亮 0.4 秒,暗 0.6 秒的规律反复循环。

2.2 系统简介

本系统是一个十字路口交通灯的PLC控制系统,利用西门子公司的S7-200可编程逻辑控制器对十字路口的交通灯进行控制。本系统具有一定的智能性,即它可以对交通灯按高峰期、正常期及晚间几个时段进行分段控制。高峰期的控制方案为:

(1)南北方向左转弯灯和南北南北方向红灯同时亮10秒,同时东西方向红灯亮;

(2)南北方向绿灯亮35秒,东西方向红灯继续亮; (3)南北方向黄灯闪烁5秒;东西方向红灯继续亮; (4)东西方向左转弯绿灯和南北方向红灯同时亮10秒,东西方向红灯继续亮;

(5)东西方向绿灯亮25秒,南北方向红灯继续亮;

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(6) 东西方向黄灯闪烁5秒,南北方向红灯继续亮,然后跳至第(1)步依次循环。

正常期的控制方案为:

(1)南北方向左转弯灯和南北南北方向红灯同时亮10秒,同时东西方向红灯亮;

(2) 南北方向绿灯亮30秒,东西方向红灯继续亮; (3)南北方向黄灯闪烁5秒;东西方向红灯继续亮; (4)东西方向左转弯绿灯和南北方向红灯同时亮10秒,东西方向红灯继续亮;

(5) 东西方向绿灯亮30秒,南北方向红灯继续亮; (6) 东西方向黄灯闪烁5秒,南北方向红灯继续亮,然后跳至第(1)

依次循环。 晚间的控制方案为:

东、南、西、北四个黄灯全部闪亮,其余灯全部熄灭,黄灯闪亮按亮 0.4 秒,暗 0.6 秒的规律反复循环。

2.3 硬件选型

城市道路交通信号控制是典型的开关量顺序控制,采用PLC能充分利用它的优点。在这里我们采用德国西门子公司的S7-200可编程控制器,它是积木式结构,安装比较方便,中央处理单元和信号模板有多种类型,另外还具有如位控单元、PD调节等特殊功能模块。根据本系统输入点数及控制要求,中央处理单元可选用CPU224,该CPU

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板上本身具有10个数字量输入点,6个非隔离数字量输出点,最多能够带8个数字量信号模板。

电源模块将交流电源转换成供CPU,存储器等所有扩展模块使用的直流电源,是整个PLC系统的能源供给中心,它的好坏直接影响到PLC的稳定性和可靠。S7-200属于小型PLC,电源模块与CPU模块封装在一起,通过连接总线为本机和扩展模块提供+5V(DC)电源。同时,还可通过端子向外输出一个+24V(DC)电源,供本机输入点和扩展模块继电器线圈使用。需注意的是,从资料中我们了解到,外部电源不可与S7-200的传感器电源并联使用。否则,交会导致两个电源的竟争而影响它们各自的输出,缩短其使用寿命,使得一个或两个电源同时失效,使PLC系统产生不正确的操作。正确的使用方法是S7-200

的传感器电源和外部电源应该在不同的点上提供电源,而两者之间只能有一个会共连接点。

由于根据控制要求所确定的输入输出点分别人二个和九个,由于我们是以一个路口信号单独控制为例,考虑到够用为准。所以我们选择了CPU224这一具有较强控制功能的控制器。

另外,在硬件选型时,不要忘记完成现场测试及软件编程时所需的一些设备。

综上,得到系统硬件配置如表1所示: 表1 硬件配置表

名称 数 量

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DC24V电源 1 CPU224 1 PC/PPI编程电缆 1 STEP7 编程软件 1 PC机 1 3 系统I/O分配

分析PLC的输入和输出信号,在满足控制要求的前提下,要尽量减少占用PLC的I/O点。由系统控制要求可见,由控制开关输入的启、停信号是输入信号。由PLC的输出信号控制各指示灯的亮、灭。在交通灯布置图中,南北方向的三色灯共六盏,同颜色的灯在同一时间亮、灭;所以,可将同色灯两两并联,用一个输出信号控制。同理,东西方向的三色灯也依次设计。再加上东西方向左转的三色灯共九盏,所以其占9个输出点。由此可得系统I/O分配如表2所示:

表2 系统I/O分配表

输入/输出 设备/器件名称 I/O地址 符号名 数据类型

输入 校正当前时钟 I0.0 SB0 BOOL

程序启停按钮 I0.1 SB1 BOOL

输出 东西方向绿灯 Q0.0 Q1 DINT

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东西方向黄灯 Q0.1 Q2 DINT

东西方向红灯 Q0.2 Q3 DINT

南北方向绿灯 Q0.3 Q4 INT

南北方向黄灯 Q0.4 Q5 INT

南北方向红灯 Q0.5 Q6 INT

东西方向左转弯灯 Q0.6 Q7 INT

南北方向左转弯灯Q0.7 Q8 INT

4 PLC端子接线图

根据I/O表及PLC的配置图很容易就可以得到PLC端子接线图4如下所示:

5 软件设计

本控制系统的控制原理是:用一路数字量的不同输入状态来判定是否对时钟进行初始化,用一路数字量的不同输入状态分别用作程序的启动和停止控制,每 一方向有红、黄、绿及转弯四种信号灯,分别对应四位数字量输出,两个方向共有8位数定量输出;在某一方向用两个延时脉冲定

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