1、 1 设 计 说 明 书 可编程控制器课程设计 设 计 题 目： 十字路口交通灯控制程序的设计 学 院： 金山学院 学 号： 136713083 专业（方向）年级： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 吴林胜 福建农林大学金山学院信息与机电工程系 2016 年 3 月 10 日 2 目录 1、引言 . 3 1.1 设计目的 . 3 1.2 设计要求 . 3 1.3 设计任务 . 3 1.4 要实现的目标 . 4 2 系统总体方案设计 . 4 2.1 系统硬件配置及组成原理 . 4 2.2 系统变量定义及分配表 . 5 2.3 系统接线图设计 . 6 3 控制系统程序设计 . 6 3.1
2、控制程序流程图设计 . 6 3.2 控制系统的设计思路、程序设计等 . 6 3.3 创新设计内容 . 11 4 控制系统的上位机设计 . 11 4.1 人机界面选择 . 11 4.2 人机界面设计 . 11 4.2.1 通讯连接 . 11 4.2.2 画面组态 .13 5 系统调试及结果分析 .15 5.1 PLC 程序调试及解决的问题 .15 5.2 PLC 与上位机联调 .15 5.3 结果分析 .16 5.4 结束语 .16 参考文献 .17 3 1、引言 随着城市车辆数目的急剧增加，交通道口管制变得日益重要，解决好公路车道交通信号灯控制问题将是保障交通有序、安全、快速运行的重要环节。通
3、过本课设学习设计一个简单合理实用的城市交通灯控制系统的电路设计方案。通过这些设 备来完成这些智能的交通指挥提高交通的通行力抑制交通事故的发生。通过对实际的 PLC 控制的系统的编程训练，提高分析问题、解决问题的能力；熟悉工业生产中 PLC 的应用和系统构成，了解 PLC 控制电路的设计方法。通过本课程设计增进实际动手能力的培养。用 PLC 实现简单的任务的程序设计，掌握编程的一般方法和技巧，结合自动控制原理用 PLC 进行开关量和模拟量的控制。 关键词：交通；智能控制； PLC 1.1 设计目的 课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要
4、求、应完成 的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。 课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。 1.2 设计要求 在课程设计中，学生是主体，应充分发挥他们的主动性和创造性。教师的主导作用是
5、引导其掌握完成设计内容的方法。 为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点： 1) 在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。 2) 在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导数师的帮助，同时要广泛讨论，依据充分。在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。 3) 所有电气图样的绘制必须符合国家有关规定的标准，包括线条、图型符号、项目代号、回路标号、技术要求、 标题栏、元器件明细表以及图样的折叠和装订。 4) 说明书要求文字通顺、简练。 5) 应在规定的时间内完成所有的设计任务。 6) 如果条件允许，应对自己的设计线路进行试验
6、论证，考虑进一步改进的可能性。 1.3 设计任务 课程设计要求是以设计任务书的形式表达，设计任务书应包括以下内容： 4 1) 设备的名称、用途、基本结构、动作原理以及工艺过程的简要介绍。 2) 拖动方式、运动部件的动作顺序、各动作要求和控制要求。 3) 联锁、保护要求。 4) 照明、指示、报警等辅助要求。 5) 应绘制的图样。 6) 说明书要求。 原理设计的中心任务是绘制电气原理图和选用电器元件。 工艺设计的目的是为了得到电气设备制造过程中需要的施工图样。图样的类型、数量较多，设计中主要以电气设备总体配置图、电器板元器件布置图、控制面板布置图、接线图、电气箱以及主要加工零件（电器安装底板、控制
7、面板等）为练习对象。对于每位设计者只需完成其中一部分。原理图及工艺图样均应按要求绘制，元器件布置图应标注总体尺寸、安装尺寸和相对位置尺寸。接线图的编号应与原理图一致，要标注组件所有进出线编号、配线规格、进出线的连接方式（采用端子板或接 插板）。 1.4 要实现的目标 课程设计的目标是根据课程设计任务书完成指定的设计任务并进一步了解所学课程的内容，会利用所学知识解决现实生活中的实际问题。 本课设需要实现的目标是： 1 了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。 2 通过设计复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。 3 电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，
8、因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。 4 课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的 同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力：书写技术报告和编制技术资料的能力。 2 系统总体方案设计 2.1 系统硬件配置及组成原理 根据设计要求，本设计需要用到的硬件主要有： PLC 及扩展模块、译码器、 LED 显示部分、导线若干等。 各模块主要功能： PLC 及扩展模块：西门子 S7/200 系列系统
9、控制的主体部分，用于整个交通灯系统的各种情况下的控制，扩展模块主用于 PLC 的输出部分接口的扩展；译码器：用于接收 PLC 传出的倒计时信号，并将其译为 BCD 码，传送至 LED 显示部分，使其显示倒计时的时间； LED 显示部分：用于显示倒计时时间； 导线：用于各个硬件设备的连接。 5 2.2 系统变量定义及分配表 根据设计要求，可以分析出系统需要 8 输入， 22 输出因此 PLC 可选用 CPU224(14 输入/10 输出 ),扩展模块可选择 EM222（ 8 输入）。因此定义各个输入输出变量的内容及分配情况如下图所示： 输入内容及其分配 输入内容 分配底座 系统运行 I0.0 系
10、统停止 I0.1 白天操作 I0.2 夜间操作 I0.3 紧急操作 1#开 I0.4 紧急操作 1#关 I0.5 紧急操作 2#开 I0.6 紧急操作 2#关 I0.7 输出内容及其分配 输出内容 分配地址 东西红灯 Q0.0 东西绿灯 Q0.1 东西黄灯 Q0.2 南北红灯 Q0.3 南北绿灯 Q0.4 南北黄灯 Q0.5 LED 个位 Q2.0Q2.7 LED 十位 Q1.0Q1.7 6 2.3 系统接线图设计 3 控制系统程序设计 3.1 控制程序流程图设计 流程图 3.2 控制系统的设计思路、程序设计等 设计思路：主干道的数码显示应该与红、黄及绿灯同步，且两条主、次干道应该一样显示。比如：南北方向绿灯亮时，东西方向和南北方向均应显示数字 63（绿灯亮 60s，黄灯亮3s），然后隔秒减 1，当减到 0 时，换成东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，此时，数码管应显示 33，然后隔秒减 1，当减到 0 时，再进行切换，完成一次工作循环。 7 8 9 10
