PLC课程设计 十字路口交通灯控制系统PLC程序及组态设计

题目：十字路口交通灯控制系统PLC程序及组态设计

一、课程的性质与任务

电气控制与PLC课程设计是自动化专业一个重要的实践性教学环节。本设计课题与自动化专业密切相关，通过设计同学可全面运用所学专业知识，进一步提高自己的实践动手能力和解决实际问题的能力。通过课程设计达到以下要求：

1. 熟悉十字路口交通灯系统控制要求、收集技术资料，了解PLC和组态软件在控制系统中的应用、发展及未来趋势。

2、进一步熟悉西门子PLC的特点、性能和编程方法；通过PLC实现交通灯的自动控制。

4、掌握控制系统的硬件和程序设计方法、调试及运行步骤。

5、了解组态软件的基本结构、特点和设计方法；锻炼运用组态软件编程的能力。

二、课程教学的基本要求

1、论证设计方案并写出基本设计框图及步骤。 2、绘制硬件设计原理图及电路图。 3、设计出完整的程序框图和程序清单。

4、说明硬软件的调试过程和调试方法及设计者的心得体会

5、1月18日提交电子和打印文档，包括文字、图、程序等，2500字左右。 三、主要参考资料 ：

[1] PLC编程及应用（第三版），廖常初，机械工业出版社，2007。 [2] 组态王组态软件使用手册。

[3] 工控组态软件与PLC应用技术，吴天明，北航出版社，2007。

完成期限：自 2011年 1 月 7 日至 2011 年 1 月 18 日 指导教师： 教研室主任： 学院院长： 2011 年 1 月 10

目 录

摘要…………………………………………………………………4 一、课程设计的目的与要求………………………………………4 二、设计正文………………………………………………………4

1 控制系统分析……………………………………………………4 1.1 工艺过程和控制要求…………………………………………4 1.2 方案论证……………………………………………………5 2 系统设计…………………………………………………………5 2.1 硬件设计……………………………………………………6 2.2 程序设计……………………………………………………7 2.3 组态设计……………………………………………………10 3 系统调试…………………………………………………………11

三、课程设计总结或结论…………………………………………12 参考文献……………………………………………………………12

十字路口交通灯控制系统PLC程序及组态设计

摘要：本设计是对可编程控制器在控制中应用的探索，采用了西门子的可编程控制器plc200

2

实现的十字路口交通灯控制，采用北京亚控公司的组态王进行上位机监视，系统具有精确度高，反应灵敏，程序编程方便，时间参数容易修改等特点。使用plc可编程控制器实现系统的控制具有设计周期短，安全抗干扰，难度系数低，系统精确等优点。 关键词：可编程控制器；组态王；交通控制系统 一﹑课程设计的目的与要求

通过PLC课程设计，进一步掌握PLC的原理和系统设计方法。培养和锻炼应用PLC的能力。为今后实际应用和设计PLC系统打下良好的基础。

要求了解PLC控制系统设计的全过程，熟悉PLC系统设计的相关内容，掌握系统的方法和步骤。主要包括：系统工艺过程和控制要求；系统分析和方案论证、系统功能图；硬件设计、程序设计；系统的调试步骤和方法。完成一个小型系统上位机和下位机的设计。 二、设计正文 1 控制系统分析 1.1控制要求和工艺过程

路口东西方向绿灯显示（南北方向亮红灯）20秒后，绿灯以占空比为50％的一秒周期（0.5秒脉冲宽度）闪烁3次（南北方向亮红灯），然后变为黄灯亮2秒（南北方向红灯亮）；然后南北方向绿灯显示（南北方向亮红灯）25秒后，绿灯以占空比为50％的一秒周期（0.5秒脉冲宽度）闪烁3次（东西方向亮红灯），然后变为黄灯亮2秒（东西方向红灯亮）；如此循环工作。

十字路口交通灯示意图

3

十字路口交通灯时序图

1.2方案论证

随着工业自动化水平的不断提高，在自动控制技术扮演重要较色的两个器件单片机与PLC越来越受到工程设计人员的重视，PLC与单片机在本质上是一样的，它们的发展都是基于微处理器的技术，在实质上都是计算机。PLC是建立在单片机上的一种产品，因为很多PLC内部就是用单片机。实际上，PLC内部的单片机芯片都是工业级的，其他的器件也经过了标准化处理，所以PLC的稳定性和抗干扰性远远优于普通民用级的单片机，但是成本与价格也相应翻了不止几十倍。

单片机系统体积小，价格低，适用于大批量重复生产的民用消费品，特别是仪器仪表以及小型的控制系统。对于单项工程如工业控制系统或者重复度较小的项目，采用PLC设计能够使设计周期比较短，设计更快捷更方便。在单片机系统与PLC系统都能满足系统要求时若控制系统对安全抗干扰性有较高要求时宜采用PLC设计方案。

我们本次的设计采用的是PLC，原因首先是我们所学课程的课程设计要求，其次是采用单片机进行设计会增加设计的周期以及设计的难度，而采用PLC进行设计可以缩短设计周期降低设计难度，而且十字路口交通灯控制系统对安全性能抗干扰性要求较高，所以本次设计处理器采用西门子PLC200。

PLC是专为工业生产自动化控制设计的，可以直接应用于任何无保护措施的工业环境。随着工业现代化的进一步发展，PLC会有更好的发展产品的品种也将更丰富，规格更齐全，通过完美的人机界面，先进的通信设备，成熟的现场总线通信能力会更好的适应各种工业控制的场合的需求。 2 系统设计 2.1 硬件设计

2.1.1 PLC外围硬件电路（如图1所示）

4