按鈕式人行橫道交通燈設(shè)計.doc

目錄目錄 1.課程設(shè)計的目的1 2.課程設(shè)計的題目和要求1 2.1 課程設(shè)計的題目 1 2.2 課程設(shè)計的要求 1 3.課程設(shè)計內(nèi)容2 3.1 按鈕人行道系統(tǒng)的 CPU 選擇及 I/O 端口的分配 2 3.1.1 CPU 的選擇 2 3.1.2 I/O 端口分配 2 3.2 按鈕人行道系統(tǒng)的閃爍電路 3 3.3 按鈕人行道系統(tǒng)的順序功能圖 4 3.4 按鈕人行道系統(tǒng)的梯形圖 6 3.5 調(diào)試 9 4.設(shè)計總結(jié)9 1 1.課程設(shè)計的目的課程設(shè)計的目的 課程設(shè)計是對學(xué)生綜合運(yùn)用本門課程及相關(guān)知識解決問題能力的培養(yǎng)和訓(xùn) 練，加深對知識的理解。通過此次課程設(shè)計,主要訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生查詢資料、方 案的比較選擇,以及運(yùn)用簡潔的文字,清晰的圖表來表達(dá)自己設(shè)計思想等能力。 從而鍛煉分析、解決實際問題的本領(lǐng),真正實現(xiàn)由知識向智能的轉(zhuǎn)化。并且通過 此綜合訓(xùn)練,為以后畢業(yè)設(shè)計打下一定的基礎(chǔ)。 2.課程設(shè)計的題目和要求課程設(shè)計的題目和要求 2.1 課程設(shè)計的題目課程設(shè)計的題目: :按鈕人行道系統(tǒng)設(shè)計 2.2 課程設(shè)計的要求課程設(shè)計的要求 （1） 熟悉題目，收集資料，明確課題要求，為設(shè)計工作做準(zhǔn)備。 （2） 總體設(shè)計，正確設(shè)計方案，完成硬件和軟件的設(shè)計。 （3） 畫出 PLC 外部接線圖，順序功能圖，時序圖和梯形圖，并作簡要說明。 （4） 寫出系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果，整理設(shè)計方案。 設(shè)計按鈕式人行橫道指示燈其工作示意圖如圖 2.2.1 所示 圖 2.2.1 2 3.課程設(shè)計內(nèi)容課程設(shè)計內(nèi)容 由于設(shè)計要求中信號燈亮有時間限制及閃爍，故采用定時器進(jìn)行時間控制， 閃爍電路完成閃爍，在程序中使用順序控制繼電器來控制燈的亮滅，利用自鎖、 互鎖實現(xiàn)順序控制。在正常情況下公路上只允許車輛通行，車道保持綠燈，人 行道也一直保持紅燈，當(dāng)有人需要過馬路時，按下車道兩側(cè)設(shè)有的開關(guān) X0 或 X1，人行道收到信號送入端子任選 SL-200 PLC 中，SL-200 PLC 在接受信號后 開始執(zhí)行相應(yīng)程序。 3.1 按鈕人行道系統(tǒng)的按鈕人行道系統(tǒng)的 CPU 選擇及選擇及 I/O 端口的分配端口的分配 3.1.1 CPU 的選擇 由于公路兩側(cè)各有一按鈕，固有兩個輸入。CPU 要控制公路紅黃綠燈，及 人行道紅綠燈，故有五個輸出。參考工具書，CPU 222 有 8 輸入/6 輸出，并且 既有擴(kuò)展功能。 CPU 222 介紹 CPU 222 本機(jī)數(shù)字量 I/O 為 8 路輸入/6 路輸出，可擴(kuò)展 2 個模塊，最大擴(kuò) 展 78 路數(shù)字量或 10 路模擬量，是廣泛全功能的控制器。 3.1.2 I/O 端口分配 輸入信號端：2 個人行道手動按鈕（X0、X1） ，作為有人要過馬路時的輸入指令。 輸出信號端：5 個信號燈，分別控制車道和人行道的信號燈。如表 3.1.1 所示 表 3.1.1 I/O 端口分配 輸入作用輸出作用 I0.0 人行道按鈕 X0 Q0.0 車行道紅燈 Y0 I0.1 人行道按鈕 X1 Q0.1 車行道黃燈 Y1 Q0.2 車行道綠燈 Y2 Q0.3 人行道紅燈 Y3 3 Q0.4 人行道綠燈 Y4 根據(jù)控制要求,設(shè)計分析及 I/ O 端口分配表，外部硬件電路接線如圖 3.1.2 所 示 圖 3.1.2 3.2 按鈕人行道系統(tǒng)的閃爍電路按鈕人行道系統(tǒng)的閃爍電路 閃爍電路也稱振蕩電路，實際是一個時鐘電路，閃爍時間可以是等間隔， 也可是不等間斷的。本設(shè)計采用的是等間隔的通斷，按下啟動按鈕 I0.0，定時 器 T41 開始計時，0.5s 后 T41 常開觸點(diǎn)閉合，綠燈亮，此時定時器 T42 開始計 時，計時 0.5s 后 T42 常閉觸點(diǎn)斷開，綠燈滅，完成一次 0.5s 亮 0.5s 滅的循環(huán)， 如此再加入一個計數(shù)器循環(huán) 5 次，完成 5 次閃爍。 4 閃爍電路時序圖如圖 3.2.1 所示和順序功能圖如圖 3.2.2 所示 圖 3.2.1 圖 3.2.2 3.3 按鈕人行道系統(tǒng)的順序功能圖按鈕人行道系統(tǒng)的順序功能圖 利用 S7-200 PLC 設(shè)計人行道按鈕控制信號燈，控制過程如下： （1） 設(shè)計一路口交通燈控制電路，要求無人橫穿馬路時，車道綠燈與人行道 紅燈始終都是亮的。 （2） 當(dāng)有人要過馬路時按下按鈕 X0 或 X1，30s 后車道綠燈滅，黃燈亮 15s 后 滅，紅燈亮。 （3） 過 5s 人行道紅燈滅綠燈亮，綠燈亮 15s 后閃爍 5 次，每次 0.5s.。 （4） 綠燈閃爍 4s 后滅人行道紅燈再亮 5s 后，車道紅燈滅綠燈亮。 在這個過程中再按路邊按鈕式不起作用的，只有當(dāng)整個過程結(jié)束后也就是 5 車道綠燈與人行道紅燈同時亮?xí)r按鈕才起作用。 根據(jù)控制過程繪制時序圖如圖 3.3.1 所示 圖 3.3.1 根據(jù)控制過程及時序圖繪制順序功能圖如圖 3.3.2 所示 6 圖 3.3.2 3.4 按鈕人行道系統(tǒng)的梯形圖按鈕人行道系統(tǒng)的梯形圖 根據(jù)設(shè)計的順序功能圖繪制梯形圖如圖 3.4.1 所示 7 8 9 10 3.5 調(diào)試調(diào)試 （1） 硬件調(diào)試：檢查外接線頭是否良好，檢查完畢把 PLC 連上電源線并用 PC/PPI 電纜線和電腦相連。接通電源，檢查可編程邏輯控制器是否正常工作， 觀察 PLC 是否有報警現(xiàn)象。 （2） 軟件調(diào)試：在 PLC 基本功能正常的情況下，將編好的程序輸入編程軟件 STEP7 后,檢查無誤后，下載到 PLC 中以便下不步調(diào)試。 （3） 運(yùn)行調(diào)試：在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試基礎(chǔ)上，將可編程控制器主機(jī)上的 STOP/RUN 開關(guān)撥到 RUN 位置，運(yùn)行指示燈點(diǎn)亮，運(yùn)行程序，觀察運(yùn)行情況。 （4） 結(jié)果：經(jīng)過調(diào)試修改使運(yùn)行結(jié)果符合設(shè)計要求。 電路接通后，紅燈一直亮，當(dāng)按下 I0.0 或 I0.1 按鈕，15s 后 Q0.2 車道綠 燈滅，黃燈亮再過 10s 黃燈滅紅燈亮，然后 5s 人行道紅燈滅綠燈亮，綠燈亮 15s 后閃爍 5 次,紅燈亮 5s 后車道紅燈滅綠燈亮。通過調(diào)試，得實驗現(xiàn)象完全 與要求一樣，故按鈕式人行道信號燈的 PLC 控制系統(tǒng)經(jīng)過不斷調(diào)試和修改符合 設(shè)計要求。 4.設(shè)計總結(jié)設(shè)計總結(jié) 在整個設(shè)計過程中，經(jīng)常遇到各種問題，在編寫梯形圖時認(rèn)為正確的，但經(jīng) 過上機(jī)實驗，發(fā)現(xiàn)總是有連線，編程等個方面的問題，無法實現(xiàn)。回顧本次課 程設(shè)計，在這兩個星期的時間里，我收獲很多，不僅鞏固了所學(xué)知識，將相應(yīng) 知識運(yùn)用于實踐，而且學(xué)到很多課本以外的內(nèi)容。通過這次課程設(shè)計使我懂得 了理論與實踐結(jié)合的重要性，只有將所學(xué)運(yùn)用到實踐中才是真正學(xué)懂了，才能 提高自己的動手能力和獨(dú)立思考能力。在查找和整理資料過程中，我獲得了更 廣泛的 PLC 的相關(guān)知識，對此有了更深層次的認(rèn)識。對一些輔助畫圖的工具 （AutoCAD）的簡單使用，能達(dá)到基本掌握，熟練使用。在此還要感謝高老師 給予的幫助，并在設(shè)計時提出了寶貴的意見，令我能順利的完成本次課程設(shè)計。 11 參考書目參考書目 1 廖常初. PLC 編程及應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011 2 王暉 孫玉峰 王文華等. 可編程控制器原理及應(yīng)用教程. 北京：清華大學(xué)出版社出版， 2004 3 黃云龍. 可編程控制器教程. 北