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1、目录摘要1关键词1Abstract1Key words11 绪论21.1课题的研究背景与意义21.2主要内容22 PLC的概述22.1 PLC的定义，分类及特点32.2 PLC的功能和应用32.3 PLC的工作原理32.4 PLC的工作过程32.5的编程语言42.6 PLC定时器指令介绍53 PLC控制系统的实现63.1方案的比较与选择73.2 I/0分配表73.3接线图83.4工作流程图83.5工作时序图93.6梯形图93.7仿真过程104.总结12参考文献13致谢14基于西门子S7-200 PLC的交通灯控制设计机械设计制造及其自动化 李金辉指导教师 吕永田摘要：交通控制系统是近现代社会随
2、着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。虽然自交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统不断地被改进，设计方法也多种多样，但随着经济条件的升高，数字交通电路灯越来越不能满足日益增加的交通压力。现今PLC技术飞速发展，可编程控制系统的功能日益完善，加上小型化，可靠性高，价格低等优点，在现代工业中的作用更加突出。 因此，本文的设计就是运用PLC技术实现对十字路口的交通灯控制，通过对交通灯控制系统进行实地考察，我选择了一种最优方案，运用西门子系列的S7-200 PLC来控制交通灯的变化。关键词：交通灯 控制系统 PLC The
3、 design of traffic lights control based on SiemensS7-200 PLC Student majoring in Mechanical design and manufacturing automation Li JinhuiTutor Lv YongtianAbstract：The traffic control system is a unique public management system now, producing with logistics, travel and so on. The coordination of the
4、relationship between people, vehicles and roads has become one of the important issues which need to be addressed with traffic management. Since the traffic lights produced, the internal circuit control system has been improved and the design methods varied also, but with the increasing of economic
5、conditions, digital traffic lights can not meet the increasing traffic pressure. Nowadaysthe PLCtechnology development quickly, the function of programmable control system become refinement also the characters of miniaturization, high reliability, and low prices make it more prominent in modern indu
6、stry. Therefore usedPLCtechnology to control the traffic lights at the intersection, through fielding trips to traffic light control system, selected an optimal programmer, then using SiemensS7-200 PLCto control the traffic lights change.Key words:traffic lights;control system;PLC1 绪论1.1课题的研究背景与意义1.
7、1.1研究背景随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注，交通问题成为制约我国社会经济发展的一个大问题，我国人口众多，现在大多数城市都经常会出现交通拥堵现象，人、车、路三者关系的协调，已经成为交通管理部门需要解决的重要问题之一 。目前我国大中小城市都出现了交通拥堵的现象，特别是大城市，随着城市机动车量的不断增加，如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况。因此20多年来，这些大城市纷纷修建城市高速公路，在高速公路建设完成的初期，它们也曾有效的改善了交通状况。但是，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用，而城市高速道路在构造上的特点，
8、也决定了城市高速公路的交通状况必然受高速公路与普通公路耦合处交通状况的制约。因此，如何采用合适的控制方法来缓解交通拥堵状况，也越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题，可见改善城市交通灯控制系统是多么的重要。1.1.2 研究意义经改进交通灯的控制系统，在十字路口的交通灯可以对交通通行进行有效的疏通，缓解交通堵塞的压力，并为交通的参与者的安全提供强有力的保障。1.2主要内容在了解了PLC的各种功能的基础上，熟悉PLC的结构及工作原理，合理选择符合要求的硬件和软件，绘制出程序梯形图，编出能实现功能的指令，完成对基于西门子S7-200 PLC的交通灯控制的设计。2 PLC的概述2.PL
9、C的定义、分类及特点1985年，国际电工委员会(IEC)确定了PLC的定义： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。” 分类：(1)按结构形式分类：根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。(2)按功能分类：根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。(3)按I/O点数分类：根据P
10、LC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。特点：(1)可靠性高，抗干扰能力强。(2)通用性强，控制程序可变，使用方便。(3)功能强，适应面广。(4)编程简单，容易掌握。(5)减少了控制系统的设计及施工的工作量。(6)体积小、重量轻、功耗低、维护方便。组成：(1)中央处理器(2) 存储器(3)输入输出接口(4)编程器(5)电源2.2 PLC的功能和应用功能：(1)逻辑控制 (2)定时控制 (3)计数控制(4)步进(顺序)控制 (5)PID控制(6)数据控制：plc具有数据处理能力 (7)通信和联网(8)其它：plc还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块
11、，CRT模块。应用：最初，PLC主要用于开关量的逻辑控制。随着PLC技术的进步，它的应用领域不断扩大。具体有：(1) 用于开关量控制 (2) 用于模拟量控制(3) 用于数字量控制(4) 用于数据采集(5)用于进行监控(6)用于联网、通讯。2.3 PLC的工作原理采用循环扫描方式，在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。由于PLC是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映象寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段时才能改变。PLC实质上是一种专用与工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，在结构上分为固
12、定式和组合式（模块式）两种，固定式PLC包括CPU板，I/O板，显示面板，内存块，电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。组合式（模块式）PLC包括CPU模块，I/O模块，内存模块，电源模块，底板或机架，这些模块可按一定的规则组合配置。2.4 PLC的工作过程为了满足工业逻辑控制的要求，同时结合计算机控制的特点，PLC的工作方式采用不断循环的顺序扫描工作方式。每一次扫描所用时间称为扫描周期或工作周期。CPU从第一条指令执行开始，按顺序逐条执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新一轮扫描。PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描的。整个过程可分为以下几个部分：第一部分是上电处理。
13、PLC上电后对系统进行一次初始化，包括硬件初始化和软件初始化，停电保持范围设定及其他初始化处理等。第二部分是自诊断处理。PLC扫描一次，就执行次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常。第三部分是通讯服务。PLC自诊断处理完成以后进入通讯服务过程。首先检查有无通讯任务，要是有则调用相应进程，完成与其他设备的通讯处理，并对通讯数据作相应处理；然后进行时钟、特殊寄存器更新处理等工作。第四部分是程序扫描过程。PLC在上电处理、自诊断和通讯服务完成以后，如果工作选择开关在RUN的位置，则进人程序扫描工作阶段。先完成输入处理，即把输入端子的状态读入输入映像寄存器中，然后再执行用户程序，最后把输出处理结果刷新到输出锁存器中。2.5 PLC的编程语言（1）梯形图语言（LD）梯形图编程语言的特点是：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电器控制相一致，电气设计人员易于掌握。（2）指令表语言（IL）指令表表编程语言的特点是：采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握；在手持编程器的键盘上采用助记符表示，便于操作，可在无计算机的场合进行编程设
