TIA博途plc控制交通信号灯.docx

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TIA博途plc控制交通信号灯

人才培养模式改革和开放教育试点理工类毕业设计〔论文〕

安徽播送电视大学

毕业设计（论文）

分校名称马鞍山电视〔网络〕大学

教学点名称马鞍山电大

年级名称02秋开放〔本科〕

专业名称计算机科学与技术

课题名称plc控制交通信号灯

学生姓名

指导教师

2021年5月18日

摘要：

可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。

随着科技的开展，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，随着社会的开展和进步，路上的车辆越来越多，而道路建设却往往跟不上城市开展的速度，因此城市交通的问题日益突出，经常在十字路口等交通繁忙的地方发生堵塞情况，在这个时候，道路交通灯的正常运行以及合理的功能就是交通畅通的重要保证。

而以往的交通信号灯大都采用继电器或是单片机来实现。

存在着功能少。

可靠性差。

维护量大等缺点，而PLC编程简单。

易维护，可以随着不同场合的需要灵活改变程序以实现不同的功能需求。

且可靠性高。

性价比拟好，最重要的是PLC很适合来控制交通信号灯这类的时序控制系统。

所以设计了一种用PLC控制的城市十字路口交通灯控制系统。

详细的阐述了设计方案的选择以及整个程序设计的过程。

经过上机实践，结果说明，该系统设计方案合理，可靠性高，到达预期目标，实现效果好

一、摘要………………………………………………………2

二、PLC与TIA博途介绍……………………………………4

1、plc的特点与应用………………………………………4

2、全集成自动化软件TIAportal的简介………………6

三、梯形图的设计与编程方法………………………………7

四、plc程序…………………………………………………11

五、设计总结………………………………………………17

1、plc的特点与应用

SIMATICS7-1200控制器

随着可编程序控制器在工业自动化中的开展，广泛的应用于各个行业。

随着科技的开展，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，在现代工业中的应用更加突出。

SIMATICS7-1200是一款紧凑型、模块化的PLC，可完成简单逻辑控制、高级逻辑控制、HMI和网络通信等任务。

具有支持小型运动控制系统、过程控制系统的高级应用功能。

可实现简单却高度精确的自动化任务。

SIMATICS7-1200控制器实现了模块化和紧凑型设计，功能强大、投资平安并且完全适合各种应用。

可扩展性强、灵活度高的设计，可实现最高标准工业通信的通信接口以及一整套强大的集成技术功能，使该控制器成为完整、全面的自动化解决方案的重要组成局部。

SIMATICS7-1200系统有五种不同模块，分别为CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C、CPU1215C和CPU1217C。

其中的每一种模块都可以进行扩展，以完全满足您的系统需要。

（1）安装简单方便

所有的SIMATICS7-1200硬件都有内置的卡扣，可简单方便地安装在标准的35mmDIN导轨上。

这些内置的卡扣也可以卡入到已扩展的位置，当需要安装面板时，可提供安装孔。

SIMATICS7-1200硬件可以安装在水平或竖直的位置，为您提供其它安装选项。

（2）节省空间的设计

所有的SIMATICS7-1200硬件都经过专门设计，以节省控制面板的空间。

例如，经过测量，CPU1214C的宽度仅为110mm，CPU1212C和CPU1211C的宽度仅为90mm。

结合通信模块和信号模块的较小占用空间，在安装过程中，该模块化的紧凑系统节省了珍贵的空间，为您提供了最高效率和最大灵活性。

S7-1200SIMATICS7-1200硬件创新

集成Profinet/Ethernet端口

不需要专用编程电缆和以太网扩展模块，减少了安装空间和本钱。

信号板可以增加额外的I/O点，而不必要改变CPU的体积；例如仅仅需要一路热电阻传感器信号的输入，通过信号板就可以完成。

CPU本体集成数字量I/O，模拟量I/O和运动控制I/O

不需要额外的硬件扩展，减少了PLC安装空间和本钱。

S7-1200SIMATICS7-1200软件创新

Step7Basic是针对逻辑控制，HMI和网络通信功能进行开发的通用型编辑器

所有向导，工具条和菜单具有相似的可视化效果，易于学习与维护可节约使用者大量时间。

在设计阶段，硬件组态简单快速，所有文档存储于CPU中，包括符号，注释，描述，易于维护。

具有PID控制环节自整定功能，应用PLCopen架构的运动控制功能，这些功能都嵌入到工程软件包括用户程序中。

S7-1200通讯

PROFINETI/O作为所有控制器的接口标准，用于现场通信；同时也支持TCP/IP标准通信方式。

通过PN网络，可以进行固件升级。

智能IO设备〔I-Device〕。

标准的Web效劳器功能，用户可自定义Web网页，可以获取控制和诊断信息。

针对控制器和通讯模块的编程非常简单。

新模块S7-1217C和已有模块S7-1215C都具有第二个PROFINET接口，可以同时连接HMI，I/O，驱动和编程计算机。

2、全集成自动化软件TIAportal的简介

TIA博途作为一切未来软件工程组态包的根底，可对西门子全集成自动化中所涉及的所有自动化和驱动产品进行组态、编程和调试。

它是业内首个采用统一的工程组态和软件工程环境的自动化软件，几乎适用于所有自动化任务。

借助该全新的工程技术软件平台，用户能够快速、直观地开发和调试自动化系统。

与传统方法相比，无需花费大量时间集成各个软件包，同时显著降低了本钱。

作为西门子所有软件工程组态包的一个集成组件，TIA博途平台在所有组态界面间提供高级共享效劳，向用户提供统一的导航并确保系统操作的一致性。

例如，自动化系统中的所有设备和网络可在一个共享编辑器内进行组态。

在此共享软件平台中，工程导航、库概念、数据管理、工程存储、诊断和在线功能等作为标准配置提供应用户。

统一的软件开发环境由可编程控制器、人机界面和驱动装置组成，有利于提高整个自动化工程的效率。

此外，TIA博途在控制参数、程序块、变量、消息等数据管理方面，所有数据只需输入一次，大大减少了自动化工程的软件工程组态时间，降低了本钱。

TIA博途的设计基于面向对象和集中数据管理，防止了数据输入错误，实现了无缝的数据一致性。

使用工程范围的交叉索引系统，用户可在整个自动化工程内轻松查找数据和程序块，极大地缩短了软件工程的故障诊断和调试时间。

TIA博途采用此新型、统一软件框架，可在同一开发环境中组态西门子的所有可编程控制器、人机界面和驱动装置。

在控制器、驱动装置和人机界面之间建立通信时的共享任务，可大大降低连接和组态本钱。

TIA博途的硬件要求：

处理器：

四核以上。

内存：

不少于4G，建议8G。

硬盘：

300GB以上。

“宽屏。

图形分辨率：

不低于1920×1080

上述要求是保证软件流畅运行的条件

TIA博途的软件要求：

Windows7HomePremiumSP1（针对Basic版）。

Windows7ProfessionalSP1或EnterpriseSP1或UltimateSP1。

Windows8.1（针对Basic版）。

Windows8.1Pro或Enterprise。

MicrosoftServer2021R2Standard。

WindowsServer2021R2StandardEditionSP2。

三、梯形图的设计与编程方法

首先下载与安装SIMATICSTEP7ProfessionalV13软件，给s7-1200硬件组态和编写PLC程序。

1、翻开SIMATICSTEP7ProfessionalV13软件：

2、在SIMATICSTEP7ProfessionalV13软件中创立新工程，填写工程名称、

3、创立工程后，便要组态PLC设备型号：

4、根据PLC的订货号选择添加新设备，我们这里选择的是SIMAICS7-1200CPU1211CAC/DC/RLY6ES7211-1HE40-0XB0这个型号的PLC：

设备说明：

25KB工作存储器；24VDC电源，板载DI6x24VDC漏型/源型，DQ4x继电器输出和AI2；板载3个高速计数器〔可通过数字量信号板进行扩展〕和4路脉冲输出；信号板扩展板载式I/O；多达3个可进行串行通信的通信模块；0.1ms/1000条指令；PROFINET接口用于编程、HMI以及PLC间通信

5、添加设备后,查看设备的IP地址：

192.168.0.1。

将本计算机的IP地址改成同频段地址：

6、进行设备编译,将设备组态软件下载到PLC中：

７、设备组态下载完成后，就可以在程序块中写程序了：

四、PLC程序：

首先，在写交通灯程序之前，在设备组态里，将设备属性-常规中，勾选“允许使用时钟存储器字节〞。

并为时钟标志选定一个地址，我们这里选择的是MB100，时钟标志的每一位都将被分配不同频率的脉冲信号。

脉冲信号标志M100.0到都，1HZ时钟，正好是一秒改变一次状态。

使用时钟脉冲只需要更改组态设置，简单便捷。

不需要用IEC定时器指令，大大减少了梯形图程序块的数量。

写程序时只需要在脉冲信号后面加上一个IEC计数器CTU加计数指令就可以了。

后面就根据交通灯在0到132秒这个区间的变化，来使用比拟器操作指令将红绿黄灯依次点亮，这里要注意逻辑顺序。

最后，还要有一个计数器复位程序就可以了。

交通灯时序图说明：

南北直行：

0到30秒绿灯，31到33秒黄灯，34到132秒红灯

南北左转：

0到33秒红灯，34到64秒绿灯，65到67秒黄灯，68到132秒红灯

南北右转：

0到33秒红灯，34到64秒绿灯，65到67秒黄灯，68到101秒红灯，102到130秒绿灯，131到132秒黄灯

东西直行：

0到67秒红灯，68到98秒绿灯，99到101秒黄灯，102到132秒红灯

东西左转：

0到101秒红灯，102到130秒绿灯，131到132秒黄灯

东西右转：

0到33秒红灯，34到64秒绿灯，65到67秒黄灯，68到101秒红灯，102到130秒绿灯，131到132秒黄灯

PLC梯形图：

上述为PLC梯形图，经过上机实验，以满足交通灯使用。

五、设计总结

将PLC用于对交通信号灯的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式〞红绿灯信号进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。

目前大多数品牌的PLC内部均配有实时时钟，通过编程控制可对信号灯实施全天候无人化管理。

由于PLC本身具有通讯联网功能，所以将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，根据实时路况的情况，可缩短车辆通行的等候时间，实现科学化管理。

随着我国车辆现状，交通道路拥挤已严重制约经济快速持续开展，影响人们的日常生活。

本系统作为城市十字路口交通信号的控制系统，为我国“智能交通系统〞全面开发提供了有利的支持，具有一定的实践价值。