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1、基于西门子S7-200的交通灯控制设计 毕业设计（论文） （ 2010 届）题 目基于西门子S7-200的交通灯控制设计学 号 姓 名 所 属 系 机电工程系 专 业 应用电子技术 班 级 07应电班 基于西门子S7-200的交通灯控制设计摘 要自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。尤其是近几年来，随着电子与计算机技术的飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段，而现今PLC技术飞快发展，应用越来越广，在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技
2、的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。同时交通控制更是趋向智能化方向发展，LED交通信号灯在持续发光、雨淋、灰尘等恶劣的气候条件下，仍然能保持较好的工作性能，而且价格更低廉。本文主要通过西门子PLC 控制交通红绿灯。关键词：西门子S7-200，交通灯，PLC，梯形图。- 7 -基于西门子S7-200的交通灯控制设计Based on the design of Siemens S7-200 traffic control ABSTRACT Since the birth of traffic lights, the circuit in i
3、ts internal control system have continually been improved, also began to design methods varied, so that traffic lights become more intelligent. In particular, in recent years, with electronics and the rapid development of computer technology, electronic circuit analysis and design methods have great
4、ly improved, electronic design automation has become a modern electronic system in an indispensable tool and means now, PLC todays rapid technological development, has become an increasingly widespread applications in industrial automation position is extremely important, widely used in various indu
5、stries. With the development of science and technology, programmable controllers improvement of the function, together with the small, low-price, high reliability in the modern industry of a more prominent role, And more traffic control Trend is the development of intelligent, LED traffic lights in
6、the continuing luminescence, rain, dust and other adverse weather conditions, can still maintain good work performance and lower prices. In this paper, Siemens Programmable Logic Controller control traffic through the traffic lights. Key words: Siemens S7-200, traffic lights, PLC, ladder-diagram. 目
7、录第1章：plc的基础知识41.1概述41.2 plc的由来与发展41.21 由来41.22 发展41.3 plc的功能51.4 plc的工作原理和结构61.41 PLC的工作原理61.42结构61.5 PLC的硬件介绍及选型61.51 硬件介绍61.52 PLC系统的其它设备91.53 PLC的通信联网91.6 S7-200系列PLC的基本指令101.61 逻辑取及输出线圈指令（LD、LDI、OUT）101.62 单个触点串联指令（AND、ANI）101.63 S7-200系列PLC的定时器指令111.7 S7-200系列编程软（STEP7-Micro/WIN）编程软件131.71 STEP
8、7-Mirco/WIN窗口组件131.72 编程准备141.73 STEP7-Mirco/WIN主要编程功能与程序的上载下载141.74 程序的调试与监控151.8 顺序功能图(SFC)16第2章： 交通灯控制要求182.1路况示意图（模拟图）182.2工作要求和过程182.3根据交通灯示意图模拟控制实验19第3章 交通灯控制的设计203.1 顺序功能图203.2 I/O分配及接线图203.3 编制程序223.4交通灯时序波形图263.5 PLC系统调试27致 谢28参 考 文 献29 第1章：plc的基础知识1.1概念 PLC是Programmable Logic Controller的缩写
9、，即可编程逻辑控制器。它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC和可编程序控制器PC几个不同时期。为与个人计算机（PC）相区别，所以现在仍然将可编程逻辑控制器简称plc。它是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。1.2 plc的由来与发展1.21 由来1968年美国汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP14 ，在美
10、国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。1969年，美国研制出世界第一台PDP-14;1971年，日本研制出第一台DCS-8;1973年，德国研制出第一台PLC;1974年，中国研制出第一台PLC;1.22 发展(一) 早期的PLC(60年代末70年代中期)早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。(二) 中期的PLC(70年代中期80年代中，后期)在70年代，微处理器的出现使PLC发
11、生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元(CPU)。这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。(三) 近期的PLC(80年代中、后期至今)进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采
12、用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、交通，轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。 1.3 plc的功能1.31 PLC的功能主要包含以下几个方面： 1：控制功能逻辑控制，包括（定时，计数，顺序，逻辑）控制。 2：数据采集、存储与处理功能数学运算功能 3：输入/输出接口调理功能具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。位数和精度可以根据用户要求选择。 具有温度测量接口，直接连接各种电阻或电偶。 4：通
13、信、联网功能现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台 PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。通信接口或通信处理器按标准的硬件接口或专有的通信协议完成程序和数据的转移。如西门 子S7-200的Profibus现场总线口，其通信速率可以达到12Mbps。 在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SCADA系统，现场端和远程端也可以采用PLC作现场机。 5：人机界面功
14、能提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整。 6：编程、调试等使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式编程器、工作站和操作屏，进行编程、调试、监视 、试验和记录，并通过打印机打印出程序文件。1.4 plc的工作原理和结构1.41 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。注意：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才能改变。1.42 结构：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再结构上分为固定式和组合式（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。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。这些模块可以按照一定的规则组合配置。接口部件输出PLC的基本结构框图如下：输入接口部件件中央处理单元 CPU板 电源部件1.5 PLC的硬件介绍及选型1.51 硬件介绍（一）PLC的类型 PLC按结构分为整
