紅綠燈課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　設(shè)計(jì)目的..............................................2</p><p>　　設(shè)計(jì)要求..............................................2</p><p>　　三、PLC特點(diǎn)介紹........

2、...................................2</p><p>　　四、儀器設(shè)備..............................................3</p><p>　　五、系統(tǒng)工作要求..........................................3</p><p>　　六、系統(tǒng)工作原理...

3、.......................................3</p><p>　　1.交通指揮系統(tǒng)工作內(nèi)容................................3</p><p>　　2.交通指揮系統(tǒng)PLC實(shí)現(xiàn)................................4</p><p>　　2.1I/O分配表...........

4、.............................4</p><p>　　2.2I/O接線圖........................................4</p><p>　　2.3交通指揮系統(tǒng)操作實(shí)現(xiàn).............................4</p><p>　　2.3.1交通燈正常工作情況..............

5、............4</p><p>　　2.3.2交通燈特殊情況1............................5</p><p>　　2.3.3交通燈特殊情況2............................5</p><p>　　七、程序框圖..............................................5&

6、lt;/p><p>　　八、程序清單..............................................7</p><p>　　九、設(shè)計(jì)體會.............................................15</p><p>　　十、參考文獻(xiàn)........................................

7、.....16</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)的主要目的是通過某一生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制裝置的設(shè)計(jì)實(shí)踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計(jì)方法。通過設(shè)計(jì)也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往所學(xué)的知識，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。電氣設(shè)計(jì)必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設(shè)計(jì)之前必須了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要

8、求和工藝過程，在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計(jì)工作的整體觀念。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)應(yīng)強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)為主，在獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)，還要注意其他幾方面能力的培養(yǎng)與提高，如獨(dú)立工作能力與創(chuàng)造力；綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識的能力，解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力；查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力；工程繪圖的能力；書寫技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的能力。</p><p>　　了解紅綠燈的工作原理及控制邏輯。

9、學(xué)會使用STEP7編程。了解S7-300PLC的工作原理，并能夠?qū)TEP7編寫的程序下載到S7-300中進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)試。學(xué)會使用S7-300中的基本控制指令、控制邏輯。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　在課程設(shè)計(jì)中，學(xué)生是主體，為充分發(fā)揮其的主動性和創(chuàng)造性，教師引導(dǎo)其掌握完成設(shè)計(jì)內(nèi)容的方法。</p><p&g

10、t;　　為保證順利完成設(shè)計(jì)任務(wù)還應(yīng)做到以下幾點(diǎn)： </p><p>　　1) 在接受設(shè)計(jì)任務(wù)后，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和應(yīng)完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)度計(jì)劃，確定各階段應(yīng)完成的工作量，妥善安排時(shí)間。 </p><p>　　2) 在方案確定過程中應(yīng)主動提出問題，以取得指導(dǎo)教師的幫助，同時(shí)要廣泛討論，依據(jù)充分。在具體設(shè)計(jì)過程中要多思考，尤其是主要參數(shù)，要經(jīng)過計(jì)算論證。 </p><p>　

11、　3) 所有電氣圖樣的繪制必須符合國家有關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，包括線條、圖型符號、項(xiàng)目代號、回路標(biāo)號、技術(shù)要求、標(biāo)題欄、元器件明細(xì)表以及圖樣的折疊和裝訂。 </p><p>　　4) 說明書要求文字通順、簡練，字跡端正、整潔。 </p><p>　　5) 應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成所有的設(shè)計(jì)任務(wù)。 </p><p>　　6) 如果條件允許，應(yīng)對自己的設(shè)計(jì)線路進(jìn)行試驗(yàn)論證，考慮進(jìn)一

12、步改進(jìn)的可能性。</p><p><b>　　三、PLC特點(diǎn)介紹</b></p><p>　　PLC可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；編程簡單，使用方便；采用模塊化結(jié)構(gòu)；縮短設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)的周期，容易維護(hù)；豐富的I/O接口；體積小，重量輕，功耗低。</p><p>　　S7-300可編程控制器通用型的特點(diǎn)是循環(huán)周期短，處理速度快，指令集功能強(qiáng)大，產(chǎn)品設(shè)

13、計(jì)緊湊，模塊化結(jié)構(gòu)，適合密集安裝。</p><p>　　S7-300 具有多種不同的通信接口：多點(diǎn)接口(MPI)集成在CPU中，用于連接編程設(shè)備；DP接口用于連接PC、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)；多種通信處理模塊用來連接AS-I 接口、工業(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS總線系統(tǒng)；串行通信處理模塊用來連接點(diǎn)對點(diǎn)的通信系統(tǒng)</p><p>　　S7-300的許

14、多功能能夠支持和幫助用戶更簡捷的編程，更好地完成自動化控制任務(wù)。其主要功能如下：1)高速的指令處理，0.6~0.1us的指令處理時(shí)間在中等到較低的性能要求范圍內(nèi)開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。2)浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，此功能可以有效地實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算。3)人機(jī)界面(HMI)，方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)。因此人機(jī)對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。

15、S7-300操作系統(tǒng)自動處理數(shù)據(jù)的傳送。4)診斷功能。CPU的智能化診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常，記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件，例如超時(shí)，模塊更換等。5)口令保護(hù)，多級口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修復(fù)。</p><p>　　由于S7-300是模塊化的中小型PLC，適用于中等性能的控制要求，品種繁多的CPU模塊、信號模塊和功能模塊能滿足各種領(lǐng)域的自動控制任務(wù)，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的

16、具體情況選擇合適的模塊，維修時(shí)更換模塊也很方便；當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或更為復(fù)雜時(shí)，可以增加模塊，對PLC進(jìn)行擴(kuò)展；分布式結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用和通信聯(lián)網(wǎng)能力強(qiáng)大，應(yīng)用十分靈活；編程軟件功能強(qiáng)大，使用方便；S7-300有3500多條指令；所以本設(shè)計(jì)采用S7-300作為系統(tǒng)控制設(shè)備。</p><p><b>　　四、儀器設(shè)備</b></p><p><b>　　五、系統(tǒng)工作要求

17、</b></p><p>　　采用PLC 構(gòu)成十字路口帶倒計(jì)時(shí)顯示的南北向和東西向交通信號燈的電氣控制。系統(tǒng)上電后，交通指揮信號控制系統(tǒng)由一個(gè)3 位轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1 控制。SA1 手柄指向左 45º時(shí)，接點(diǎn) SA1-1 接通，SA1手柄指向中間0º時(shí)，接點(diǎn) SA1-2 接通，SA1 手柄指向右45º時(shí)，接點(diǎn) SA1-3 接通。</p><p>　　S

18、A1手柄指向中間0º時(shí)，接點(diǎn) SA1-2 接通，交通指揮系統(tǒng)南北向綠燈常亮，東西向紅燈常亮，數(shù)碼管顯示99 不變。</p><p>　　SA1 手柄指向右45º時(shí)，接點(diǎn) SA1-3 接通，交通指揮系統(tǒng)東西向綠燈常亮，南北向紅燈常亮，數(shù)碼管顯示99 不變。</p><p>　　SA1 手柄指向左 45º時(shí)，接點(diǎn) SA1-1 接通，交通指揮系統(tǒng)開始按常規(guī)正?？刂乒?/p>

19、能工作，正常運(yùn)行時(shí)，南北向及東西向均有兩位數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示牌同時(shí)顯示相應(yīng)的指示燈剩余時(shí)間值。按照如圖所示工作時(shí)序周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)工作。</p><p><b>　　六、系統(tǒng)工作原理</b></p><p>　　1.交通指揮系統(tǒng)工作內(nèi)容</p><p>　　SA1 手柄指向左 45º時(shí)，接點(diǎn) SA1-1 接通，交通指揮系統(tǒng)開始按常規(guī)正

20、?？刂乒δ芄ぷ?。正常工作時(shí)紅綠燈控制要求為：</p><p>　　1)接通啟動按鈕后，信號燈開始工作，南北向紅燈、東西向綠燈同時(shí)亮；</p><p>　　2)東西向綠燈亮25s后，閃爍3次(每次0.5s)，接著東西向黃燈亮，2s后東西向紅燈亮，30s后東西向綠燈又亮，如此不斷循環(huán)，直至停止工作；</p><p>　　3)南北向紅燈亮30s后，南北向綠燈亮，25s后南

21、北向綠燈閃爍3次(每次0.5s)，接著南北向黃燈亮，2s后南北向紅燈又亮，如此不斷循環(huán)，直至停止工作。</p><p>　　SA1手柄指向中間0º時(shí)，接點(diǎn) SA1-2 接通，交通指揮系統(tǒng)處于特殊控制狀態(tài)，南北向綠燈常亮，東西向紅燈常亮，數(shù)碼管顯示99 不變。</p><p>　　SA1 手柄指向右45º時(shí)，接點(diǎn) SA1-3 接通，交通指揮系統(tǒng)處于特殊控制狀態(tài)，東西向綠燈

22、常亮，南北向紅燈常亮，數(shù)碼管顯示99 不變。</p><p>　　2.交通指揮系統(tǒng)PLC實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　2.1I/O分配表</b></p><p><b>　　2.2I/O接線圖</b></p><p>　　2.3交通指揮系統(tǒng)操作實(shí)現(xiàn)</p><p>　　2

23、.3.1交通燈正常工作情況 </p><p>　　當(dāng)SA1-1閉合時(shí)，I0.0為1調(diào)用函數(shù)FC1，F(xiàn)C1中實(shí)現(xiàn)交通指揮系統(tǒng)按常規(guī)正?？刂乒δ芄ぷ鳌C1被調(diào)用時(shí)，當(dāng)SB1、SB2閉合時(shí)I0.3、I0.4為1，控制系統(tǒng)啟動，南北向、東西向的紅綠燈開始按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行通斷，各個(gè)燈亮的時(shí)間通過數(shù)碼管顯示持續(xù)時(shí)間的倒計(jì)時(shí)。由于S7-300的定時(shí)器是自減的并且定時(shí)器的BCD碼輸出口輸出的是當(dāng)前減到的時(shí)間值，與此同時(shí)BCD碼

24、輸出的數(shù)值分別為十位、個(gè)位以及小數(shù)點(diǎn)后一位對應(yīng)的BCD碼，所以南北向紅燈亮30s數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)的實(shí)現(xiàn)是通過定時(shí)器從設(shè)定的30s向下自減，將定時(shí)器的BCD碼輸出值中的個(gè)位和十位的BCD碼賦給指定的內(nèi)部標(biāo)志位存儲器M，判斷指定的內(nèi)部標(biāo)志位M的狀態(tài)從而轉(zhuǎn)換為相應(yīng)數(shù)值的數(shù)碼，然后通過MOVE指令的調(diào)用將得到的數(shù)碼個(gè)位賦給QB5，十位賦給QB6，南北黃燈、綠燈的實(shí)現(xiàn)和紅燈一樣，東西燈計(jì)時(shí)的數(shù)碼管顯示和南北的一樣，只是最后將得到的數(shù)碼值賦給QB7、Q

25、B8，如此不斷循環(huán)，直至停止工作做。當(dāng)SB2斷開，I0.4為0則對所有用到的內(nèi)部標(biāo)志位存儲器M以及輸出清零，此時(shí)數(shù)碼管不顯示數(shù)值。</p><p>　　2.3.2交通燈特殊情況1</p><p>　　當(dāng)SA1-2閉合時(shí)，I0.1為1調(diào)用函數(shù)FC2，F(xiàn)C2中實(shí)現(xiàn)南北向綠燈常亮，東西向紅燈常亮，數(shù)碼管顯示99 不變的功能。FC2被調(diào)用時(shí)，當(dāng)SB3閉合時(shí)I0.5為1，南北向綠燈常亮以及東西向紅燈

26、常亮，同時(shí)調(diào)用MOVE指令，直接將9對應(yīng)的數(shù)碼值賦給QB5-QB8，南北、東西方向的數(shù)碼管顯示99。</p><p>　　2.3.3交通燈特殊情況2</p><p>　　當(dāng)SA1-3閉合時(shí)，I0.2為1調(diào)用函數(shù)FC3，F(xiàn)C3中實(shí)現(xiàn)東西向綠燈常亮，南北向紅燈常亮，數(shù)碼管顯示99 不變的功能。FC2被調(diào)用時(shí)，當(dāng)SB3閉合時(shí)I0.6為1，東西向綠燈常亮以及南北向紅燈常亮，同時(shí)調(diào)用MOVE指令，直

27、接將9對應(yīng)的數(shù)碼值賦給QB5-QB8，南北、東西方向的數(shù)碼管顯示99。</p><p><b>　　七、程序框圖</b></p><p>　　OB1主函數(shù)根據(jù)不同的判斷條件分別調(diào)用函數(shù)FC1、FC2、FC3。</p><p>　　FC1實(shí)現(xiàn)接通啟動按鈕后，信號燈開始工作，南北向紅燈、東西向綠燈同時(shí)亮；東西向綠燈亮25s后，閃爍3次(每次0.5s

28、)，接著東西向黃燈亮，2s后東西向紅燈亮，30s后東西向綠燈又亮；南北向紅燈亮30s后，南北向綠燈亮，25s后南北向綠燈閃爍3次(每次0.5s)，接著南北向黃燈亮，2s后南北向紅燈又亮，如此不斷循環(huán)，直至停止工作。</p><p>　　各個(gè)燈亮的時(shí)間通過數(shù)碼管顯示持續(xù)時(shí)間的倒計(jì)時(shí)。東西向綠燈亮25s數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)的實(shí)現(xiàn)是通過將定時(shí)器的BCD碼輸出值中的個(gè)位和十位的BCD碼賦給指定的內(nèi)部標(biāo)志位存儲器M，判斷指定的內(nèi)部

29、標(biāo)志位M的狀態(tài)從而轉(zhuǎn)換為相應(yīng)數(shù)值的數(shù)碼，然后通過MOVE指令的調(diào)用將得到的數(shù)碼個(gè)位賦給QB5，十位賦給QB6，南北黃燈、綠燈的實(shí)現(xiàn)和紅燈一樣，東西燈計(jì)時(shí)的數(shù)碼管顯示和南北的一樣，只是最后將得到的數(shù)碼值賦給QB7、QB8，如此不斷循環(huán)，直至停止工作做。</p><p>　　FC2實(shí)現(xiàn)南北向綠燈常亮，東西向紅燈常亮，同時(shí)調(diào)用MOVE指令，直接將9對應(yīng)的數(shù)碼值賦給QB5-QB8，南北、東西方向的數(shù)碼管顯示99不變。&l

30、t;/p><p>　　FC3實(shí)現(xiàn)東西向綠燈常亮，南北向紅燈常亮，同時(shí)調(diào)用MOVE指令，直接將9對應(yīng)的數(shù)碼值賦給QB5-QB8，南北、東西方向的數(shù)碼管顯示99不變。</p><p><b>　　八、程序清單</b></p><p>　　OB1主函數(shù)中的程序如圖所示</p><p>　　FC1函數(shù)中的程序如圖所示</p&g

31、t;<p>　　FC2函數(shù)中的程序如圖所示</p><p>　　FC3函數(shù)中的程序如圖所示</p><p><b>　　九、設(shè)計(jì)體會</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)PLC有關(guān)按鍵控制、顯示、編程方面的知識以及數(shù)碼管原理、控制、驅(qū)動方面的知識，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的

32、思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過畫出I/O接線圖，使得設(shè)計(jì)的思路更加清晰，也使我們掌握的知識不再是紙上談兵，也使我們更加了解到PLC控制的的特性與效果。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，首先是STEP7 使用不熟練，其次是有關(guān)S7-300 PLC中有關(guān)指令調(diào)用以及指令使用方面的不了解，使得編程不順利，其

33、次是有關(guān)數(shù)碼管原理、驅(qū)動以及有關(guān)定時(shí)器BCD碼轉(zhuǎn)換方面的知識掌握不熟練，最后在同學(xué)的幫助下、老師及班助的指導(dǎo)下終于最后把問題都一一解決了。</p><p>　　回顧起此課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，其實(shí)在最開始根據(jù)設(shè)計(jì)要求逐步查資料了解S7-300 PLC的相關(guān)知識到程序設(shè)計(jì)，再到具體編程都是很順利的，可是當(dāng)把梯形圖寫入軟件并下載到S7-300中調(diào)試時(shí)問題出現(xiàn)了，綠燈只能閃爍三次，這讓我感到很困惑，于是我開始不斷改

34、變計(jì)數(shù)器的初值以及計(jì)數(shù)次數(shù)比較的方式，可是綠燈依舊只閃爍兩次，這時(shí)我確定是我編程的邏輯有問題，于是我把綠燈閃爍3次的那段程序改用系統(tǒng)的時(shí)鐘脈沖來使其閃爍，可是改過之后綠燈不亮了，于是我又用之前的方法，只是將減計(jì)數(shù)器改為加計(jì)數(shù)器，通過內(nèi)部標(biāo)志位寄存器存儲計(jì)數(shù)的次數(shù)并進(jìn)行比較對計(jì)數(shù)器清零，這下綠燈可以實(shí)現(xiàn)3次閃爍了，當(dāng)看見綠燈亮的效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，這其中的喜悅感是無法言語的，雖然只是個(gè)簡單的綠燈的閃爍我就花了三個(gè)多小時(shí)的時(shí)間來調(diào)試修改，但我

35、在這過程中收獲就從理論到實(shí)踐，從中可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，雖不是困難重重，但也要?jiǎng)觿幽X筋，這

36、樣問題才能最終都得到解決。通過這次課程設(shè)計(jì)我懂得了在今后社會的發(fā)展和實(shí)踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上披荊斬棘，如果總是畏懼那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會及他人對你的認(rèn)可。最后我想說的是，不論以后是讀研還是工作，不能只是應(yīng)付一切，不能只是為了解決問題而解決問題，應(yīng)該在問題出現(xiàn)時(shí)學(xué)會思考、舉一反三

37、，不能死讀課本，照搬照抄前人的想法和思路，要有自己的見解和看法，這樣人才能進(jìn)步，能力才能不斷提高。</p><p><b>　　十、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]崔維群，孫啟法.S7-300/400可編程控制器原理與應(yīng)用[M].北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2008</p><p>　　[2]廖常初.S7-300/400 PLC應(yīng)