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1、基于PLC S7-200的十字路口交通信号灯控制系统摘要：随着社会和经济的高速发展，城市化建设越来越快，同时伴随而来的城市交通问题也愈演愈烈，本系统以西门子PLC S7-200设计了一套十字路口交通信号灯控制系统来解决城市十字路口交通的问题。运用S-R指令的编程方法使得系统更加具有可读性。本设计介绍了应用西门子PLC S7-200实现十字路口交通信号灯的自动控制。通过对交通信号灯的控制要求分析，对西门子PLC S7-200控制系统进行了软、硬件设计，并通过实验证明该系统简单、经济、运行可靠，具有较高的实用价值。关键词：西门子S7-200 PLC；S-R指令；交通灯控制；The Intersec
2、tion Traffic Signal Control System Based On PLC S7-200Abstract: Along with the social and the high speed development of economy, the urbanization construction more and more quickly, and at the same time with the urban transportation problem has intensified, this system to Siemens S7-200 PLC designed
3、 a set of intersection traffic light control system to solve the problem of city intersection traffic. Use S-R instructions approach to make the system more programming with readability. This paper introduces application of design Siemens PLC S7-200 realize the crossroads of the traffic lights autom
4、atic control. Through to the traffic signal lights the control requirements of the analysis, the Siemens S7-200 PLC control system for the software and hardware design, and through the experiments show that the system is simple, economic and reliable operation, has high practical value.Key Word: Sie
5、mens S7-200 PLC; S-R instructions; traffic lights control;目录1.概述31.1PLC的产生与发展31.2PLC的发展趋势42.PLC的基本结构与分类42.1PLC的基本结构42.2PLC的分类52.2.1按结构形式分类52.2.2按功能分类62.2.3按I/O口的数量分类63.PLC的特点和应用领域63.1PLC的特点63.2PLC的应用领域74.PLC的工作原理94.1输入采样阶段94.2用户程序执行阶段104.3输出刷新阶段105.PLC程序设计介绍105.1PLC编程语言105.2顺序控制梯形图的设计方法125.2.1起保停电路的
6、顺序控制梯形图设计方法125.2.2转换为中心的顺序控制梯形图设计方法135.2.3SCR指令的顺序控制梯形图设计方法136.系统方案136.1本系统介绍136.2系统方案比较136.3最小控制系统146.4系统要求146.5系统具体设计156.5.1顺序功能图166.5.2梯形图176.5.3程序指令表207.调试与小结211. 概述1.1 PLC的产生与发展早期工业生产中广泛使用的电气自动控制系统是继电器接触器控制系统，随着20世纪工业生产的迅速发展，市场竞争越来越激烈，工业产品更新换代的周期日趋缩短，新产品不断涌现，传统的继电器控制系统难以满足现代社会小批量、多品种、低成本、高质量生产方
7、式的生产控制要求，因此，迫切需要一种新的更先进的自动控制装置来取代传统的继电器控制系统。1969年美国数字设备公司研制出了世界上第一台PLC，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。当时人们把它称为可编程逻辑控制器，简称PLC，只是用它来取代继电器控制，仅具备逻辑控制、定时、计数等功能。随着电子技术和计算机技术的发展，20世纪70年代中期出现了微型计算机，微机技术被应用到PLC中，使得PLC不仅具有逻辑控制的功能，而且还增加了运算、数据传送和处理等功能，成为具有计算机功能的工业控制装置。1980年美国电气制造商协会正式将其命名为可编程控制器，现在人们普遍称可编程控制器为PLC而不是PC是为了避免
8、与广泛使用的个人计算机的简称PC相混淆。国际电工委员会于1982年11月和1985年1月颁布了可编程控制器标准第一稿和第二稿，对可编程控制器作了如下的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计。”总之，可编程控制器是一台计算机，是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入输出接口，并且具有较强的驱动能力。可
9、编程控制器产品并不是针对某一具体工业应用，其灵活、标准的配置能够适应工业上的各种控制。在实际应用时，其硬件可根据需要选用配置，其软件则需要根据控制要求进行设计。1.2 PLC的发展趋势目前，为了适应大中小型企业的不同需要，进一步扩大PLC在工业自动化领域的应用范围，PLC正朝着以下几个方向发展：s 向高速度、大存储容量方向发展；s 向多品种方向发展和提高可靠性；s 产品更加规范化、标准化；s 发展分散型/智能型I/O系统，发展与现场总线兼容的I/O系统；s 加强联网和通信的能力；s 控制的开放和模块化的体系结构；2. PLC的基本结构与分类2.1 PLC的基本结构PLC主要由CPU模块、输入/
10、输出模块、电源模块和编程器组成。PLC的特殊功能模块用来完成某些特殊任务。s CPU模块CPU模块主要由微处理器和存储器组成。在PLC控制系统中，CPU模块相当于人的大脑和心脏，采用周期性循环扫描、分时操作的工作方式，不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。存储器用来存储程序和数据。s 输入/输出（I/O模块）模块I/O模块是CPU与现场I/O设备或其他外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平和输出驱动能力的I/O模块供用户选用。I/O模块要求具有抗干扰性能，并与外界绝缘因此，多数都采用光电隔离回路、消抖动回路、多级滤波等措施。I/O模块可以制成各种标准模块，根据输入、输出点
11、数来增减和组合。I/O模块还配有各种发光二极管来指示各种运行状态。s 电源模块PLC配有开关式稳压电源的电源模块，用来对PLC的内部电路供电。s 编程器编程器用作用户程序的编制、编辑、调试和监视，还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。它经过接口与CPU联系，以便完成人机对话互动。 编程器分简易型和智能型两种。简易型编程器只能在线编程，它通过一个专用接口与PLC连接。智能型编程器即可在线编程又可离线编程，还以远离PLC插到现场控制站的相应接口进行编程。智能型编程器有许多不同的应用程序软件包，功能齐全，适应的编程语言和方法也较多。2.2 PLC的分类PLC产品种类繁多，其规格
12、和性能也各不相同。对PLC的分类，通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类。2.2.1 按结构形式分类根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能
13、单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。 模块式PLC是将PLC各组成部分，分别以若干个单独的模块形式出现，如CPU模块、I/O模块、电源模块等各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层一层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。
14、2.2.2 按功能分类根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。s 低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。s 中档PLC除了具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。s 高档PLC除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的
15、运算、制表及表格传送功能等。高档PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。2.2.3 按I/O口的数量分类根据PLC的I/O口的数量的多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。s 小型PLC即I/O口的数量小于256点，单CPU，8位或16位处理器、用户存储器容量4K字以下。s 中型PLC表示I/O口的数量2562048点，双CPU，用户存储器容量28K。s 大型PLC的体现为I/O口的数量大于2048点，多个CPU，16位、32位处理器，用户存储器容量可达816K。3. PLC的特点和应用领域3.1 PLC的特点现代工业生产是复杂多样的，它
16、们对控制的要求也各不相同。可编程控制器由于具有以下特点而深受工厂工程技术人员和工人的欢迎。s 可靠性高，抗干扰能力强可靠性和抗干扰能力强往往是用户选择控制装置的首要条件。可编程控制器生产厂家在硬件方面和软件方面上采取了一系列抗干扰措施，使它可以直接安装于工业现场而稳定可靠地工作。而且为了适应特殊场合的需要，有的可编程控制器生产商还采用了冗余设计和差异设计，进一步提高了其可靠性。s 适应性强，应用灵活由于可编程控制器产品均成系列化生产，品种齐全，多数采用模块式的硬件结构，组合和扩展方便，用户可根据自己需要灵活选用，以满足系统大小不同及功能繁简各异的控制系统要求。s 编程方便，易于使用可编程控制器
17、的编程可采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂，深受现场电气技术人员的欢迎。近年来又发展了面向对象的顺控流程图语言，也称功能图，使编程更简单方便。s 控制系统设计、安装、调试方便可编程控制器中含有大量的相当于中间继电器、时间继电器、计数器等的“软元件”。又用程序(软接线)代替硬接线，安装接线工作量少。设计人员只要有可编程控制器就可以进行控制系统设计，并可在实验室进行模拟调试。s 维修方便，维修工作量小可编程控制器有完善的自诊断，履历情报存储及监视功能。可编程控制器对于其内部工作状态、通信状态、异常状态和I/O点的状态均有显示。工作人员通过它可以查出故障原因，便于迅速处理。s 功能完善除
18、基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配合特殊功能模块还可以实现点位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能，为方便工厂管理又可与上位机通信，通过远程模块还可以控制远方设备。由于具有上述特点，使得可编程控制器的应用范围极为广泛，可以说只要有工厂，有控制要求，就会有PLC的应用。3.2 PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。s 开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多
19、机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。s 模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量和数字量之间的相互转换。因此PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量和数字量之间的转换控制。s 运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都
20、有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。s 过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。s 数据处理现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功
21、能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。s 通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。PLC的应用领域仍在扩展，在日本，PLC的应用范围已从传统的产业设备和机械的自动控制，扩展到以下应用领域：中小型过程控制系统、远程维护服务系统、节能监视控制系统，以及与生活相关连的机器、与环境相关连的机器，而
22、且均有急速的上升趋势。值得注意的是，随着PLC、DCS相互渗透，二者的界线日趋模糊的时候，PLC从传统的应用于离散的制造业向应用到连续的流程工业扩展。4. PLC的工作原理当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。而具体的工作原理又包含处理通信请求和自诊断检查两个步骤，其具体原理流程如下图。 RUN模式 STOP模式图4-1PLC的运行模式4.1 输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区
23、中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。4.2 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位
24、的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。4.3 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正
25、输出。同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。一般来说，PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，即一个扫描周期等于读取输入、用户程序执行、处理通讯请求、自诊断检查、改写输出等所有时间的总和。5. PLC程序设计介绍5.1 PLC编程语言无论是PLC软、硬件和PC相比其体系结构都是封闭不开放的，各个厂家的PLC编程技术语言指令的表达方式也不一致。因此各厂家的PLC也不互相兼容，为此IEC于1994年5月公布了PLC标准，即I
26、EC 61131，它由五部分组成：通用信息、设备与测试要求、编程语言、用户指南和通信。而其中的第三部分（IEC 61131-3）是PLC的编程语言，也是至今为止唯一的工业控制系统的编程语言标准。目前已有越来越多的PLC厂家提供符合IEC 61131-3标准的产品，而IEC 61131-3也已经成为DSC(集散控制系统)、IPC(工业控制计算机)、PAC(可编程计算机控制器)、FCS(现场总线控制系统)、SCADA(数据采集与监视控制)以及运动控制系统事实上的软件标准。而IEC 61131-3详细的说明了句法、语义和下述中五种编程语言。s 顺序功能图(Sequential Function Ch
27、art)；s 梯形图(Ladder Diagram)；s 功能块图(Function Block Diagram)；s 指令表(Instruction List)；s 结构文本(Structured Text)。图5-1 PLC的编程语言IEC 61131-3标准中有两种图形语言梯形图和功能模块图，有两种文字语言指令表和结构文本，而顺序功能图可以理解为是一种结构块控制程序流程图，而且顺序功能图在这五种语言中是属于最高级的语言。 顺序功能图在PLC中，这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编程控制顺序控制程序。顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法，步、转换和动作是顺序功能图中的三种主要元
28、件。对目前大多数PLC来说，顺序功能图还仅仅作为组织编程的工具使用，尚需用其它编程语言（如梯形图）将它转化为PLC的可执行程序。因此，通常只是将顺序功能图作为PLC的辅助编程工具，而不是一种独立的编程语言。而顺序功能图有三种基本结构：顺序结构（单系列）、选择系列和并行系列。 梯形图梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。是使用得最多的PLC图形编程语言。梯形图与工厂的继电器控制系统的电路图相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂熟悉继电器控制的技术人员掌握，特别适合于开关量逻辑控制。梯形图由触点、线圈和用方框表示的功能块图组成。触点代表逻辑输入条件，例如外部的开关、按
29、钮和内部条件等。线圈通常代表逻辑输出结果，用来控制外部的指示灯、交流接触器和内部的标志位等。功能块图用来表示定时器、计数器或者数学运算、数据处理等指令。PLC的梯形图称为电路或程序，是一种软件信息，是一种反映PLC的输入输出控制逻辑关系的程序软件，它与传统的继电器控制系统的梯形图（硬件）电路不同，不是真正的物理（硬件）电路，一定不能把它们当作硬件电路来看待。 功能块图功能块图是一种类似于数字逻辑电路的一种编程语言，有数字电路基础的人很容易掌握。该编程语言使用类似于与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量。 指令表程序指令是程序的最小独立单位，用户程序是
30、由若干条顺序排列的指令构成的。一条指令由一个操作码和一个操作数组成，操作数由标识符和参数组成。操作码定义要执行的功能，它告诉CPU该执行什么操作；操作数为执行该操作所需要的信息，它告诉CPU用什么去做。一般情况下，指令的操作数在PLC的存贮器中。 结构文本结构文本是国际标准IEC 61131-3标准创建的一种专用的高级语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写程序非常简洁和紧凑。5.2 顺序控制梯形图的设计方法5.2.1 起保停电路的顺序控制梯形图设计方法起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，无需编程元件做中间环节，各种型号PLC的指令系统都有相关指令，加上该电路利用自保持，从而具有
31、记忆功能，且与传统继电器控制电路基本相类似，因此得到了广泛的应用。这种编程方法通用性强，编程容易掌握，一般在原继电器控制系统的PLC改造过程中应用较多。5.2.2 转换为中心的顺序控制梯形图设计方法通常将转换为中心的顺序控制梯形图设计方法也称之为SR指令法，其是以某转换条件的所有前级步对应的存储器位的常开触点和该转换条件对应的触点（或电路）的串联作为控制电路。利用该控制电路完成对该转换条件的后续步对应的存储器位置位（启动电路）即为S指令，所有前级步对应的存储器位复位（停止电路）即为R指令。每一个转换对应一个控制置位和复位的电路块。5.2.3 SCR指令的顺序控制梯形图设计方法顺序控制程序被顺序
32、控制继电器指令划分为若干个SCR段，每一个对应于功能图中的一步。这种方法即称之为SCR指令法。在SCR段中，用SM0.0驱动该部中应为1状态的输出线圈。只有活动步对应的SCR区的SM0.0的常开触点闭合；不活动步的SCR区的SM0.0的常开触点断开，即SCR区内的输出线圈受到对应的顺序控制继电器的控制。SCR区内的输出线圈还受到与它串联的触点的控制利用转换条件驱动转换到后续步的SCRT指令。同时在使用SCR指令中还受到了以下几点的限制：1. 不能在不同的程序中使用相同的S位；2. 不能用跳转的方法跳入或跳出SCR段；3. 不能在SCR段中，使用循环和结束指令。6. 系统方案6.1 本系统介绍本
33、系统的主控PLC是采用西门子公司生产的S7-200系列的小型PLC。西门子公司具有品种非常丰富的PLC产品，而S7系列就是传统意义的PLC，而其中的S7-200是属于小型PLC，在1998年升级为第二代产品，于2004年升级为第三代产品。其特点是功能强、先进的程序结构、灵活方便的寻址方式、功能强大、是用方便的编程软件、简化复杂编程任务的向导功能、强大的通信功能以及品种丰富的配套人机界面等等。其中高达5种CPU模块和较高的性价比被大多数的研发人员和爱好者所认可。故本系统采用西门子公司的S7-200小型PLC。6.2 系统方案比较完成本系统就现在掌握的技术而言有以下两种方案：方案一：使用51或者P
34、IC单片机来设计一套十字路口交通灯的控制系统，单片机虽说GPIO口比较多、单片价格较为便宜，但是其编程相比较PLC而言较为复杂，且不容易维护，维护要求要较为高的单片机专业知识，故而不选择本方案。方案二：使用西门子S7-200 PLC可编程控制器，其编程方法简单易学，且功能强大，工业控制能力较为强大，一台小型的PLC内有成百上千个可以为用户提供使用的变成元件，可以实现非常复杂的控制能力，就控制能力而言较普通的单片机要强一些，具有很高的性能价格比，故而本系统选择西门子 S7-200 PLC作为本设计的主控制器。6.3 最小控制系统PLC的最小控制系统是由CPU模块、I/O模块、以及编程装置模块组成
35、的，如图5.1所示，一般经由相应的模拟信号送入输入模块中处理，再送达CPU模块中，在CPU模块中根据客户提前用编程装置中所设定的相应程序处理输入的信号，最后经由输出模块将相应的数字信号转化为相应的模拟信号输出到指定的外设中，以此达到控制的效果。这仅仅是一个PLC的最小控制系统，此方法可利用相应的通信设备和技术达到控制若干PLC系统的运行，从而达到中小型工业系统的生产和运营。图6-1 PLC最小控制系统6.4 系统要求在十字路口的东西、南北主干道上装设红灯、绿左转、绿直行和黄灯，控制机动车辆和非机动车辆，人行斑马线上装设红、绿灯控制行人。其控制过程为：东西南北方向主干道的红灯一直处于点亮状态，提
36、示主干道上左转通行时直行禁止通行，直行通行时左转禁止通行，只有红灯亮时该方向车辆禁止通行。主干道车辆通行时交通灯信号的变化规律为：左转绿灯亮15秒后闪烁三次，黄灯亮2秒，然后直行绿灯亮（同时东西方向人行道绿灯亮），15秒后闪烁三次，黄灯亮2秒，然后绿灯全部熄灭，只有红灯亮，车辆禁止通行。该系统属于连续循环工作的控制系统，要求系统启动后能够周期性地连续循环工作，故系统中设置两个输入信号分别控制系统的启动和停止。PLC选用西门子S7-200基本单元。分析系统的控制模型可以看出，人行道斑马线上的绿灯状态与直行绿灯信号相同，可用同一个控制信号。故整个控制系统需设置两个输入接口：I0.0设定为开启整个系
37、统开关，I0.1为关闭开关。九个输出为相应的交通灯信号状态输出。6.5 系统具体设计根据以上要求的信息，我们为交通灯系统的输入输出做系统的管脚分配如下：输入信号输出信号启动开关I0.0主干道红灯Q0.0关闭开关I0.1南北左转绿灯Q0.1南北方向黄灯Q0.2南北直行绿灯（含人行道）Q0.3东西左转绿灯Q0.4东西方向黄灯Q0.5东西直行绿灯（含人行道）Q0.6南北人行道红灯Q0.7东西人行道红灯Q1.0表6-1 输入输出管脚分配根据表6-1的管脚分配，设定出S7-200的外部接线图如下。图6-2 PLC的外部接线图6.5.1 顺序功能图根据系统的相关要求和上述管脚分配，综合相关的因素，绘制出了
38、本系统的顺序功能图如下：6.5.2 梯形图根据顺序功能图，以S-R指令为根本，画出下列相应的本系统梯形图：6.5.3 程序指令表由6.5.2中梯形图变换出相应的程序指令表如下：Network 1 LD SM0.1S M0.0, 1Network 2 LD I0.0O M1.5AN I0.1= M1.5Network 3 LD M0.0A I0.0S M0.1, 1R M0.0, 1Network 4 LD M0.1A T37S M0.2, 1R M0.1, 1Network 5 LD M0.2A T38S M0.3, 1R M0.2, 1Network 6 LD M0.3A T39S M0.4
39、, 1R M0.3, 1Network 7 LD M0.4A T40S M0.5, 1R M0.4, 1Network 8 LD M0.5A T41S M0.6, 1R M0.5, 1Network 9 LD M0.6A T42S M0.7, 1R M0.6, 1Network 10 LD M0.7A T43S M1.0, 1R M0.7, 1Network 11 LD M1.0A T44S M1.1, 1R M1.0, 1Network 12 LD M1.1A T45S M1.2, 1R M1.1, 1Network 13 LD M1.2A T46S M1.3, 1R M1.2, 1Netw
40、ork 14 LD M1.3A T47S M1.4, 1R M1.3, 1Network 15 LD M1.4A T48S M0.0, 1R M1.4, 1Network 16 LD M1.4O M0.1O M0.2O M0.3O M0.4O M0.5O M0.6O M0.7O M1.0O M1.1O M1.2O M1.3= Q0.0Network 17 LD M0.1LD M0.2A SM0.5OLD= Q0.1Network 18 LD M0.4LD M0.5A SM0.5OLD= Q0.2Network 19 LD M0.3O M0.6= Q0.3Network 20 LD M0.1O
41、M0.2O M0.3O M0.6O M0.7O M1.0O M1.1O M1.2O M1.3O M1.4= Q0.4Network 21 LD M0.7LD M1.0A SM0.5OLD= Q0.5Network 22 LD M1.2LD M1.3A SM0.5OLD= Q0.6Network 23 LD M1.1O M1.4= Q0.7Network 24 LD M0.1O M0.2O M0.3O M0.4O M0.5O M0.6O M0.7O M1.0O M1.1O M1.4= Q1.0Network 25 LD M0.1TON T37, 150Network 26 LD M0.2TON
42、T38, 30Network 27 LD M0.3TON T39, 20Network 28 LD M0.4TON T40, 150Network 29 LD M0.5TON T41, 30Network 30 LD M0.6TON T42, 20Network 31 LD M0.7TON T43, 150Network 32 LD M1.0TON T44, 30Network 33 LD M1.1TON T45, 20Network 34 LD M1.2TON T46, 150Network 35 LD M1.3TON T47, 30Network 36 LD M1.4TON T48, 20
43、7. 调试与小结在本系统设计的框架完成以后，就行了一系列的调试与优化，但是由于疏忽，对于整个系统的整体循环一直没有实现，在纠错的过程中，一直盯着后续的网络，从而忽略了最开始的一个网络对于整个系统循环起到的作用，在几次调试无果的情况下，请教了我们的PLC代课老师对我的系统进行纠错，在此非常感谢谢老师细心的解释和教导，真的是有茅塞顿开的感觉，同时还要感谢帮我对我的系统进行的一些纠错。在此，向帮助过我的老师同学表示我衷心的谢意！参 考 文 献1 西门子（中国）有限公司.S7-200可编程逻辑器系统手册M.2005.2 廖常初.S7-200 PLC编程及应用M.北京：机械工业出版社，2007.3 廖常初.S7-200 PLC基础教程M.北京：机械工业出版社，2006.
