十字路口交通灯plc课程设计

齐鲁工业大学

可编程控制器课程设计报告（2015--2016学年第二学期）

题目：十字路口交通灯机械手

院系：电气工程及自动化学院

班级：测控12-1

学号：************

学生姓名：***

指导教师：***

设计周数：一周

成绩：

日期：2016年3 月11 日

目录

摘要 (3)

一、课程设计的目的与要求 (3)

二、设计正文 (3)

（一）机械手PLC控制系统设计 (3)

1、控制系统分析 (3)

1.1工艺过程和控制要求 (3)

1.2方案论证 (4)

2、系统设计 (4)

2.1 硬件设计 (4)

2.2程序设计 (6)

3、系统调试 (9)

（二）十字路口交通信号灯控制系统设计 (9)

1、控制系统分析 (9)

1.1工艺过程和控制要求 (9)

1.2方案论证 (10)

2、系统设计 (11)

2.1 硬件设计 (11)

2.2程序设计 (12)

3、系统调试 (16)

三、课程设计总结或结论 (16)

四、参考文献 (17)

2016年测控12级可编程控制器课程设计

摘要：

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械设备或生产过程。

本次课程设计为机械手与十字路口交通灯的模拟,采用西门子S7-200PLC通过自主设计试验程序，调试试验台来实现对工业机械手抓取物体移动放置再回到原位的设计，本设计包括自动与半自动两种执行方式。而十字路口交通灯则包括红灯绿灯的闪烁，左转等工能。

一、课程设计的目的与要求

通过PLC课程设计，进一步掌握PLC的原理和系统设计方法。培养和锻炼应用PLC的能力。为今后实际应用和设计PLC系统打下良好的基础。

要求了解PLC控制系统设计的全过程，熟悉PLC系统设计的相关内容，掌握系统的方法和步骤。主要包括：系统工艺过程和控制要求；系统分析和方案论证、系统功能图；硬件设计、程序设计；系统的调试步骤和方法。

二、设计正文

（一）机械手PLC控制系统设计

1、控制系统分析

1.1工艺过程和控制要求

⑴机械手PLC控制系统的基本组成

a、现场输入输出单元（各种检测信号及执行机构）

b、PLC控制单元

c、外部主令开关。

⑵机械手的动作过程及其控制要求

a、机械手负责将工件由A处传送到B处。其动作包括上升、下降、左移、右移、夹紧、放松等动作。

b、主要控制要求有：单周期、连续三种工作状态；实现各种动作的联锁保护；设计现场急停按钮及故障报警指示灯辅助功能。

c、制定控制方案，确定机械手PLC控制系统的基本组成，确定机械手各输入输出点数，绘制PLC控制系统外部接线图。

d、应用可编程序控制器设计控制程序，主要内容包括绘制顺序功能图、设计梯形图。

5、模拟调试运行、程序修改完善。

1.2方案论证

⑴ S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。 S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU 可供选择使用。

⑵ S7-300 PLC是中型PLC系统，适合的控制对象一般都在256点以上，1024点以下的

⑶ S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。 S7-400 PLC 采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。

考虑到本次课程设计的控制较为简单以及实验室的条件，所以采用西门子的S7-200 PLC

2、系统设计

2.1 硬件设计

图1.2 PLC外围接线图

图1.3 机械手工作示意图2.2程序设计

3、系统调试

⑴首先调试半自动机械手，即只循环一个周期。通过观察模拟指示灯的亮灭判断机械手所处的位置，进而手动操作限位开关控制机械手移动，经测试程序运行良好。

⑵调试全自动程序，即程序能无限循环。调试方法同上面的单周期，经测试系统运行良好。

⑶加入两个开关实现半自动、全自动的切换，也可充当停止按钮使用。

⑷调试时左限位开关接触不良需按下方可使用，急停功能没有实现。（二）十字路口交通信号灯控制系统设计

1、控制系统分析

1.1工艺过程和控制要求

⑴信号灯PLC控制系统的基本组成

a、现场输入输出单元（各种检测信号及执行机构）

b、PLC控制单元

c 、外部主令开关。

⑵ 信号灯的动作过程及其控制要求

a 、控制对象：东西方向红灯两个、黄灯两个、绿灯两个、左转弯绿灯两个；南北方向红灯两个、黄灯两个、绿灯两个、左转弯绿灯两个；报警灯一个。

b 、主要控制要求有：系统工作受开关控制，按下启动按钮则系统开始工作，按下停止按钮则系统停止工作，所有灯关闭。如果发生故障（假设一个故障信号，DI 点）系统能自动关闭所有红、绿灯，并转入提示警告方式（所有黄灯闪烁）；系统24小时循环运行，工作规律按时序图运行（见下图，注明：）。

c 、制定控制方案，确定传送带PLC 控制系统的基本组成，确定十字路口控制系统各输入输出点数，绘制PLC 控制系统外部接线图。

d 、应用可编程序控制器设计控制程序。

e 、模拟调试运行、程序修改完善。

1.2方案论证

按照交通灯系统控制要求下，结合西门子S7-200系列可编程控制器的特性，选择适合的型号。设计思想分析如下：给一个启动的输入信号，要配合一个SB1的按钮，当SB1启动按钮动作，系统工作。 按照控制要求，将控制过程分为六步，分别是红红、红绿、红黄、红红、绿红、黄红，程序控制继电器按时

启动

东西南北