PLC传送带模拟量红绿灯课程设计.doc

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1、电气与自动化工程学院实训评分表课程名称： PLC控制技术实训 实训题目： 交通信号灯控制系统的设计 班级：* 学号：* 姓名： * 项目评分比例得分实训平时表现30%实训答辩50%实训报告20%实训总成绩 指导老师： 年 月 日 常 熟 理 工 学 院电气与自动化工程学院PLC控制技术实训题目： 交通信号灯控制系统的设计 姓 名： * 学 号： * 班 级： * 指导教师： * 起止日期： * 目录1. 任务书12. 基础实训项目一42.1整体方案42.1.1 思路42.1.2 PLC选型42.1.3输入输出信号的分析52.2 I/O地址分配52.3 I/O接线图52.4 流程图62.5 程序

2、72.6 调试步骤与结果123. 基础实训项目二133.1整体方案133.1.1 思路133.1.2 PLC选型133.1.3输入输出信号的分析133.2 I/O地址分配133.3 I/O接线图143.4 公式143.5 程序153.6 调试步骤与结果173.7思考题184. 综合型自主实训项目194.1整体方案194.1.1 思路194.1.2 PLC选型194.1.3输入输出信号的分析194.2 I/O地址分配194.3 I/O接线图204.4 流程图214.5 程序244.6 调试步骤与结果325. 收获、体会336. 参考文献34PLC控制技术实训报告 1. 任务书 题目：交通信号灯控

3、制系统的设计实训学生需要完成2个基础实训项目和1个综合型自主实训项目的训练。一、基础实训项目一：运输带控制系统的设计一）实训目的1、进一步巩固掌握PLC基本指令功能的及其运用方法；2、根据实训设备，熟练掌握PLC的外围I/O设备接线方法3、初步掌握PLC程序设计方法，养成良好的设计习惯，培养基本的设计能力；二)实训设备：三相交流电源模块、直流电源模块、PLC主机单元模块、数字量输入、输出模块、运输带模块、计算机、PC/MPI 编程电缆。三)工艺控制要求：按动启动按钮SB1，M2转动，过3秒后，M1转动，过3秒后，M0转动，再过2秒后，料门L打开，出料。料经输送带M0,M1，M2送到卸料处。按动

4、停止按钮SB2，料门L1关闭，停止送料，过3秒后，输送带M0停止转动，再过3秒后，输送带M1停止转动，再过3秒后，输送带M2停止转动；如果在启动过程中按动停止按钮，将已经启动的运输带停车，仍采用后启动的运输带先停车的原则。四)实训内容：1、进行PLC的I/O地址分配，并画出I/O接线图。 2、画出系统的顺序功能图，写出采用S、R指令方法的梯形图程序。3、输入自编程序，上机调试、直至符合动作要求。二、基础实训项目二：模拟量采集与数据处理的综合应用一）实训目的1、掌握PLC的模拟量输入、模拟量输出的基本工作原理。2、掌握数据处理指令的运用方法。3、掌握功能、功能块的应用，中断组织块OB35用法。4

5、、掌握DB块建立与数据访问方法。二）实训设备：三相交流电源模块、直流电源模块、PLC主机单元模块、数字量输入、输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、计算机、PC/MPI 编程电缆。 三）实训项目原理与要求 1、工业应用中，温度一般采用热电偶或热电阻Pt100检测，然后由变送器变换成DC 4-20MA电流或DC 1-5V电压信号，再接入PLC的模拟量模块，进行AD转换。此处采用电位器输出电压模拟温度测量变送器的电压输出，假设当温度是0时，对应电位器输出0V电压，假设当温度是100时，对应电位器输出电压10V电压。用PLC模拟量输入模块采集电位器电压，在组织块OB35中编程实现采集温度数据，数

6、据采集频率是1次/秒（在CPU属性中设置间隔时间），然后进行标度变换，变成实数类型的温度值，数据存储在共享数据块DB2相应的存储单元中，并需在触摸屏或wincc界面上显示出温度值，并在表格中记录相关数据。2、用模拟量输出模块模拟控制电动执行器。电动执行器一般接收0-5VDC电压信号或者电流信号，电压为0V时，执行器开度为0%；电压为5V时，执行器开度为100%。用PLC模拟量输出模块控制执行器，控制量数据输出频率是1次/秒，用OB35块的方法控制执行器。执行器开度值在wincc人机界面或触摸屏界面上输入。 四）实训项目的步骤：1、根据项目要求拟定I/O地址分配表，画出外部接线图，并进行接线图线

7、路连接。 输 入 设 备 输 出 设 备序 号名 称代 号地 址序 号名 称代 号地 址1开关S1I0.01 电压表M1或M2PQW2722电位器10KPIW272 233 模拟量输入输出接线图2、设计梯形图程序，调试并记录数据。输 入 输 出 电压PIW 温度值执行器开度PQW 电压V0V0 2V 20%5V 50%10V100%3、思考题：1）整理出运行调试后的梯形图程序及注释说明，写出实验中的问题及分析。2）S7-300的PLC模拟量模块的测量信号类型有几种?测量范围如何设定？3）S7-300的PLC模拟量模块的模拟值用什么表示？三、综合型自主实训项目：交通信号灯控制系统的设计一）工艺要

8、求：本课题要求设计一个交通灯控制系统，具体指标是：交通灯控制系统运行分为两种模式：日常运行模式和夜间运行模式，两种模式通过开关S0切换。按动SB3启动信号灯系统，先按SB1，而后按动SB2，则信号灯系统停止。系统启动后的具体指标是（a）南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，否则应同时关闭信号系统并立即报警（可采用光报警）。日常运行模式下：（b）南北红灯亮并维持25s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，并维持20s。到20s时，东西绿灯闪亮，闪亮3s后熄灭，在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2s。到2s时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮。与此同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。（c）东西红灯亮维持30s。南北绿

9、灯亮维持25s，然后闪亮3s再熄灭。同时南北黄灯亮，维持2s后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。(d)周而复始。（e）要求用数码管显示东西及南北方向各灯持续的时间（用wincc或用触摸屏显示时间）。夜间运行模式：东西与南北两个方向的红灯、绿灯全熄灭，数码管不显示；黄灯以亮1S，熄2S的频率闪亮。 注意切换时的时序，避免两个方向的绿灯同时亮。二）目的通过本次实训使学生掌握：1）Step7编程软件的使用方法和梯形图、SFC图编程语言的运用；2）实际程序的设计及实现方法；3）程序的调试和运行操作技术。从而提高学生对PLC控制系统的设计和调试能力。 三）内容与要求1、通过基本简单实验熟悉与本设计相关的

10、实验台模块；2、交通信号灯控制系统设计；3、PLC模块选型，硬件接线图、程序清单。4、采用顺序功能图或经验法设计程序。5、编制技术说明文件。 第34页2. 基础实训项目一2.1整体方案2.1.1 思路根据实验环境选择PLC型号，进行输入输出信号的分析，然后进行I/O口分配并以此为依据完成接线。按照项目要求画出顺序功能图，编写程序，调试并修改程序直至符合要求。2.1.2 PLC选型PLC选用西门子S7-300系列，具体参数如图2.1.2所示。图 2.1.2 PLC硬件参数2.1.3输入输出信号的分析1. 输入信号：启动按钮SB1和停止按钮SB2，均为数字量；2. 输出信号：料门L、输送带M2、输

11、送带M1和输送带M0，均为数字量。2.2 I/O地址分配表格2.2 项目一地址分配名称符号地址名称符号地址开始SB1I0.0传送带1M1Q0.1停止SB2I0.1传送带2M2Q0.0传送带0M0Q0.2料门LQ0.32.3 I/O接线图图2.3 项目一I/O接线图2.4 流程图图2.4 项目一流程图2.5 程序1. OB100程序2. OB1程序2.6 调试步骤与结果按动启动按钮SB1，M2转动，过3秒后，M1转动，过3秒后，M0转动，再过2秒后，料门L打开，出料，料经输送带M0,M1，M2送到卸料处。按动停止按钮SB2，料门L关闭，停止送料，过3秒后，输送带M0停止转动，再过3秒后，输送带M

12、1停止转动，再过3秒后，输送带M2停止转动。在启动过程中按动停止按钮，已经启动的运输带停车，符合后启动的运输带先停车的原则。经调试，程序符合项目要求。3. 基础实训项目二3.1整体方案3.1.1 思路根据实验环境选择PLC型号，进行输入输出信号的分析，然后进行模拟量地址分配并以此为依据完成接线。按照项目要求画出顺序功能图，编写程序，调试并修改程序直至符合要求。3.1.2 PLC选型与项目一相同，PLC选用西门子S7-300系列，具体参数如图2.1.2所示。3.1.3输入输出信号的分析1. 输入信号：由可调电压模拟的温度值，为模拟量；2. 输出信号：由开度控制的电压值，为模拟量。3.2 I/O地

13、址分配表格 3.2 项目二I/O地址分配 输 入 设 备 输 出 设 备序 号名 称代 号地 址序 号名 称代 号地 址1电位器10KPIW2882电压表M1PQW2883.3 I/O接线图图 3.3 项目二I/O接线图3.4 公式由项目要求得到 （3-1） （3-2）其中式3-1中max=100，min=0。3.5 程序1. 由式3-1得FC1程序：2. 由式3-2得FC2程序：3. OB35主程序：3. DB2里的地址分配图 3.5 DB2里的地址分配3.6 调试步骤与结果本项目在wincc界面上显示出温度值，行器开度值在wincc人机界面界面上输入，画面如图3.6。图 3.6 wincc

14、界面 调节电位器，温度显示对应变化；输入不同开度，电压表M1示数对应变化，具体数据见表3.6。表格 3.6 项目二调试数据输 入 输 出 电压PIW 288 温度值执行器开度PQW 288 电压V0V000 002V552920 20%552925V1382450 50%13824510V27648100100%27648103.7思考题1、S7-300的PLC模拟量模块的测量信号类型有几种?测量范围如何设定？答:S7-300的plc模拟量模块的测量信号类型有电压、电流、电阻、温度四种；模拟量输入通道的测量范围应当与从传感器或变送器上送来的信号相配合。S7-300模拟量输入通道的测量范围调节有

15、以下两种方法：1) 通过模块上的量程卡的方位变化和STEP 7的组态设置；2) 通过模块上的接线方式本身的变化。2、S7-300的PLC模拟量模块的模拟值用什么表示？答：PLC模拟量模块分为模拟量输入模块与模拟量输出模块。 1) PLC模拟量输入模块模拟量输入模块又称A/D模块，将现场由传感器检测而产生的连续的模拟量信号转换成PLC的CPU可以接收的数字量，一般多为12位二进制数，数字量位数越多的模块，分辨率就越高。模拟量模块的模拟值与以百分数表示的模拟量之间有对应关系。其中最重要的关系是双极性模拟量量程的上、下限（100%和-100%）分别对应于模拟值27648和-27648。单极性模拟量量

16、程的上、下限（100%和0%）分别对应于模拟值27648和0。2) PLC模拟量输出模块模拟量输出模块又称为D/A模块，把PLC的CPU送往模拟量输出模块的数字量转换成外部设备可以接收的模拟量（电压或电流）。模拟量输出模块所接收的数字信号一般多为12位二进制数，数字量位数越多的模块，分辨率就越高。4. 综合型自主实训项目4.1整体方案4.1.1 思路根据实验环境选择PLC型号，进行输入输出信号的分析，然后进行I/O口分配并以此为依据完成接线。按照项目要求画出顺序功能图，编写程序，调试并修改程序直至符合要求。4.1.2 PLC选型与项目一相同，PLC选用西门子S7-300系列，具体参数如图2.1

17、.2所示。4.1.3输入输出信号的分析1. 输入信号：切换开关S0、启动按钮SB3和停止按钮SB1、SB2，均为数字量；2. 输出信号：东西南北红绿灯共6个，为数字量；对应的时间显示亦为6个，为模拟量。4.2 I/O地址分配表格 4.2 红绿灯I/O地址分配名称地址名称地址南北红灯Q0.0东西红灯Q0.3南北绿灯Q0.1东西绿灯Q0.4南北黄灯Q0.2东西黄灯Q0.5切换开关S0I0.0停止SB1I0.1启动SB3I0.3停止SB2I0.2南北红灯时间DW100东西红灯时间DW106南北绿灯时间DW102东西绿灯时间DW108南北黄灯时间DW104东西黄灯时间DW1104.3 I/O接线图图

18、4.3.1 红绿灯I/O接线图Wincc触摸屏为内部相连，地址对应即可，见图4.3.2。图 4.3.2 wincc触摸屏连接地址4.4 流程图1. 白天正常情况下的流程图：图 4.4.1 红绿灯白天流程图说明：1) M2.0为组合开关，其控制流程图见图4.4.2； 2) 绿灯Q0.4闪和Q0.1闪为动态过程，其控制过程流程图分别见图4.4.3和图4.4.4； 3) T1、T2、T13、T6、T7、T8取整后分别存入寄存器MW100、MW102、MW104、MW106、MW108、MW110中，以便被触摸屏调用来显示倒计时时间。2. 组合开关M2.0的控制流程图：图 4.4.2 红绿灯组合开关M

19、2.0流程图3. 东西绿灯Q0.4闪的控制流程图：图 4.4.3 红绿灯Q0.4闪流程图4. 东西绿灯Q0.1闪的控制流程图：图 4.4.4 红绿灯Q0.1闪流程图5. 红绿灯夜间运行流程图：图 4.4.5 红绿灯夜间运行流程图4.5 程序1. OB100程序2. OB1程序4.6 调试步骤与结果1. S0开关闭合（日常运行模式），按动SB3启动信号灯系统：（1）南北红灯亮并维持25s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，并维持20s。到20s时，东西绿灯闪亮，闪亮3s后熄灭，在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2s。到2s时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮。与此同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。（2）

20、东西红灯亮维持30s。南北绿灯亮维持25s，然后闪亮3s再熄灭。同时南北黄灯亮，维持2s后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。(3)周而复始。2. S0开关断开（夜间运行模式），按动SB3启动信号灯系统：东西与南北两个方向的红灯、绿灯全熄灭；黄灯以亮1S，熄2S的频率闪亮。3. 任意模式、任意时刻，先按SB1，而后按动SB2，则信号灯系统停止。4. 任意模式、任意时刻，改变开关S0状态，则信号灯系统立即切换为对应模式。5. 采用wincc触摸屏显示倒计时时间，显示时间符合要求，其界面如图4.6所示。图 4.6 wincc触摸屏显示界面5. 收获、体会本次PLC课程设计题目与实际生活联系紧密，使我

21、充分认识到了这门课程的实际意义和现实重要性。通过本次课程设计我掌握了电气控制的原理设计的基本方法，并能达到熟练使用可编程控制器实现简单控制系统的控制要求，尤其是对于顺序控制指令的使用。基本可以熟练地进行系统外围电路设计、接线、编程、调试等工作。我所设计的课题目相对较简单，采用顺序控制设计思路清晰、易于理解。但是我的准备工作做的不全面，在完全掌握设计资料前盲目设计，困扰，浪费很多时间。在此次PLC课程设计过程中，自己收获了很多的知识。在这次课程设计中，拿到题目后，自己思考，上网查找资料，自己编写程序，研究如何接线，对PLC编程软件和wincc触摸屏慢慢熟悉，对自己是一个很好的历练过程。通过交通信

22、号灯的PLC控制课程设计，使我更为全面系统的了解PLC的构造原理和基本实现方法,加强了自身的动手能力和独立思考的能力。再次认识到实践才是检验真理的唯一指标,即使将课本读上上百遍,没有学会将理论知识应用在实际中,不算是真正的掌握。因此在未来的学习生涯中我要加强自身的动手能力和思考能力。在编程过程中，总会出现一些低级错误，比例文字不符合规范，编写错误等等，在同学细心检查下得以解决。这让我深切的感受到团队合作的重要性，和自身的一些不足，告诫未来的我对待事业因该更加细心、耐心，不可急于求成，同时遇到困难及时向朋友、老师求助，以便加快工作的进度和效率，认识到自己的不足。总而言之，这次的课程设计加深我对PLC知识的认识，加强了我的动手能力，提高了自身独立思考的能力，更加懂得团队协作的重要性，为以后的学习和工作奠定了一定的基础。在此，十分感谢同学和老师的悉心帮助和指导。6. 参考文献1廖常初.S7-300/400PLC应用技术M.2版.北京:机械工业出版社，20112廖常初. 跟我动手学S7-300/400PLCM.北京:机械工业出版社，20103廖常初.,陈晓东. 西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术M.2版. 北京:机械工业出版社，2008