十字路口红绿灯PLC控制.docx

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十字路口红绿灯PLC控制

十字路口红绿灯PLC控制

1.项目要求

1.1十字路口红绿灯PLC控制系统的构成

十字路口交通信号灯通常设置红、绿和黄三种颜色，但是有的路口仅设置红、绿两种，如果采用PLC控制则可少用两个控制点。

现有一个十字路口，东西和南北方向每个路口都设有红色和绿色指挥信号灯，其示意图如下：

图1-1十字路口交通信号灯示意图

1.2控制功能分析

1.2.1工作过程

（1）接通启动开关后，信号灯系统开始工作，且以南北方向红灯先亮、东西方向绿灯才亮作为初始状态。

当断开启动开关时，全部信号灯熄灭。

（2）南北绿灯东西绿灯不能同时亮，否则系统自动熄灭信号灯并报警。

（3）南北红灯持续25s，与此同时东西绿灯亮维持20s，然后闪烁3s后熄灭。

接着东西黄灯亮2s，然后南北绿灯亮。

（4）东西红灯持续亮30s，同时南北绿灯亮25s，然后闪亮3s后熄灭。

接着南北黄灯又亮2s，然后东西绿灯亮。

南北和东西的信号灯，就这样按控制要求周而复始的进行工作。

1.2.2控制要求

要求采用PLC作为控制中心，采用触摸屏或上位机（组态软件编程）监控。

（1）.控制系统应有电路联锁和保护功能。

（2）.操作界面要求有动作效果，可以显示操作的进度。

（3）.检测、控制信号要准确，安全、可靠。

1.2.3硬件设计

根据控制要求，主控设备选用PLC，信号灯采用红、黄、绿灯泡（各4个），启动采用单刀开关实现。

要求：

1、画出其电气控制图。

2、画出其梯形图。

1.2.4软件设计

①PLC程序编写

根据控制要求和梯形图，编写PLC控制程序。

组态王设计

根据要求画出组态王画面，并与PLC建立通信。

2.总体方案设计

上位机

控制

S7-200

交通灯

开头量

图2-1

1上位机监控使用组态王软件实现，控制器用数字输入输出点数为24的S7-200型PLC.

2上位机与下位机通信使用MODBUS协议。

3．硬件电路图

图3-1

4．PLC的I/O控制点分配

表1PLC的I/O控制点分配

输入

按钮

输出

按钮

I0.0

开始

Q0.0

南北红灯

I0.1

结束

Q0.1

南北绿灯

Q0.2

东西红灯

Q0.3

东西绿灯

Q0.4

南北黄灯

Q0.5

东西黄灯

表2定时器的选择

定时器

控制范围

T37

南北红灯亮25S

T39

东西绿灯亮20S

T35

东西绿灯闪烁3S

T38

东西红灯亮30S

T40

南北绿灯亮25S

T36

南北绿灯闪烁3S

T34

东西黄灯亮2S

T33

南北黄灯亮2S

T41

闪亮脉冲

T42

闪亮脉冲

5．软件编制

5.1PLC控制程序流程图如下：

5.2PLC软件编制

系统是以时间为顺序进行工作的，T33—T42为系统工作顺序定时器，其中T41、T42构成0.5秒亮0.5秒灭的闪亮脉冲。

Q0.0、Q0.1、Q0.4分别为南北方向上的红、绿和黄灯的输出控制线圈；Q0.2、Q0.3、Q0.5分别为东西方向的红、绿和黄灯的输出控制线圈；所有定时器期和输出线圈都是受内部继电器控制的，M1.0得电时系统才可工作，M1.0断电十所有线圈断电。

当按下启动按钮SB1时I0.0接通，M1.0得电吸合并自锁，系统开始工作。

T37的常闭触头使Q0.0线圈得电，南北红灯亮，与此同时，Q0.0的常开触头闭合与T38的常闭触头串联使使Q0.3线圈得电，东西绿灯亮。

20秒后，T38的常闭触头延时断开、常开触头延时闭合，在闪光定时器T40的控制下，Q0.3间歇通电，东西绿灯闪亮。

东西绿灯闪亮3秒后T39常闭触头延时断开，Q0.3线圈失电，东西绿灯熄灭。

同时T37延时25秒时间到，其常闭触头断开，Q0.0线圈失电，南北红灯熄灭；T37常开触头闭合使Q0.2线圈得电，东西红灯亮。

Q0.2的常开触头闭合，Q0.1线圈得电，南北绿灯亮。

南北绿灯工作25秒后系统的工作情况和上述情况类似，依次重复进行。

当按下停止按钮SB2时，I0.1断开，继电器线圈M0.0失电解除自锁，所有线圈断电，系统停止工作。

5.3组态王界面设计

图5-2组态界面设计

该系统界面由“启动”和“停止”按钮控制整个信号灯的总电源，当按钮按下时，整个信号灯系统将开始处于工作状态。

整个路口东南西北四方向设红灯、黄灯和绿灯各一盏。

其中东西两方向的红绿灯状态应该相同，南北两方向的红绿灯状态也应该相同。

但相邻两个方向的红绿灯状态不能相同。

若状态未满足上述内容，报警灯将立即开始闪烁。

7软件调试

7.1PLC及组态王的调试

首先，编译PLC程序，如有错误可根据提示修改，并为程序分配可存储区，然后读取PLC并建立PPI通信连接，可通过双击刷新CPU读取，然后点击下载，将编制好的软件下载到PLC中，根据控制功能，运行调试，直到满足控制要求。

组态画面和程序软件调试完成后进入硬件连接调试。

关闭所有电源，连接好PLC和电脑COM1口的电缆线，进入无组态画面调试程序，选择PLC类型，本系统设计中采用CPU224CNREL02.01，读取PLC，若出现通信超时则检查是否有是电缆线为插好或是PLC处于关闭状态，检查调试，运行程序无错后下载程序到PLC，对程序进行监控，进入运行（Run）状态，观察程序运行是否满足时序要求，再进行调试。

7.2组态实时监控

调试组态画面对系统运行进行实时监控，PLC程序，加入MODBUS通信设置部分程序然后运行程序，此时容易出现莫名的错误，该错误通常是数量巨大，而只需要在程序块里进行“建议地址的设置”即可解决该问题。

程序调试完成，开启MODBUS进行访问名和地址的选择设置，检查Intouch标记名配置及访问名配置，配置无误，开始系统运行并且通过组态画面进行实时监控。

该过程常出现监控画面和系统实际运行不一致，此时需要检查访问，标记名及MODBUS配置，并进行相应修改。

该过程也是系统设计中最容易出现问题的一个环节，应该引起足够多的重视。

调试过程中组态监控画面如图7-1、图7-2、图7-2所示。

图7-1

图7-2

图7-3

7.3测试结果分析

当按下启动按钮时，程序开始运行。

首先是南北红灯先亮25秒，东西绿灯亮20秒。

20秒之后，东西绿灯闪烁3秒后，东西黄灯亮2秒。

紧接着东西红灯亮，南北绿灯亮。

东西红灯持续亮30s，同时南北绿灯亮25s，然后闪亮3s后熄灭，然后南北黄灯亮2秒。

接着南北红灯又亮，东西绿灯也亮。

南北和东西的信号灯，就这样按控制要求周而复始的进行工作。

但是南北绿灯不能同时亮，否则系统就会报警。

之后,按下停止按钮，实验结束。

测试结果符合项目要求。

8.心得体会

通过近一个月的ASEA培训，我收获颇多。

让我更加专业的了解到了这门专业的实用性和有效性，使原来很抽象的知识变在现实生活当中得到了应用使其具体化。

通过本次培训，我们的理论知识再次结合实际工程走进我们每一个ASEA学员的心中。

从这里我们更多的了解到了实际的工程设计和平时学校里的理论课程的学习还存在的很大差距，我们的理论只有真正融入到实际工程实际中才能发挥效力，也才真正能体现我们自动化的专业价值所在。

像这样的培训认证从很大程度上规范和将强了自动化专业人员的素质。

这次培训使我本专业有了全新的认识，这将给我以后的工作和学习指明了方向，有了更大的动力和目标，我将更加努力地学习，在实际工作中充分应用自动化技术以提高生产力和生产效益。

附录PLC控制程序