物流节点监控信号灯顺序循环控制

概述

该系统为物流节点监控信号灯顺序循环控制系统。当开关X0接通，灯Y0亮；经5s后，灯Y0灭，灯Y1亮；经5s后，灯Y1灭，灯Y2亮，再过5s 后，灯Y2灭，灯Y0亮，如此顺序循环。当X0关闭时，所有灯立即熄灭。X0再次接通时，灯Y0亮，开始循环运行。

在硬件上，该系统由一个S7-300 PLC、一个启动按钮SB1、一个停止按钮SB2、灯Y0、灯Y1、灯Y2、热继电器FR、熔断器FU、电源以及导线构成。S7-300PLC作为系统的控制器，启动按钮SB1控制开关X0的接通，停止按钮SB2控制开关X0的关闭，灯Y0、Y1、Y2三个信号灯是控制对象，热继电器FR起过载保护作用，熔断器FU起短路保护作用，电源为系统工作提供电能，导线将系统各部分连接起来。

在软件上，根据控制要求，分析知，该系统是一个典型的顺序控制系统，因此采用顺序控制设计法编写程序。根据系统的各个工作状态，作出程序流程图。根据程序流程图，各状态对应顺序功能图的各步，作出顺序功能图。根据顺序功能图，采用启保停电路的编写方法，得出梯形图程序。

第1章 设计的目的及意义

该系统为物流节点监控信号灯顺序循环控制系统，当开关X0接通，灯Y0亮；经5s后，灯Y0灭，灯Y1亮；经5s后，灯Y1灭，灯Y2亮，再过5s 后，灯Y2灭，灯Y0亮，如此顺序循环。当X0关闭时，所有灯立即熄灭。X0再次接通时，灯Y0亮，开始循环运行。

该系统的实际工业环境较差，对安全性、可靠性要求较高，采用

S7-300 PLC可较好的实现设计要求。

S7-300 是德国西门子公司生产的可编程序控制器（PLC)系列产品之一。 具有循环周期短、处理速度高 ；指令集功能强大（包含350多条指令），可用于复杂功能 ；产品设计紧凑，可用于空间有限的场合；模块化结构，设计更加灵活，功能模块和I/O模块可选择，有可在露天恶劣条件下使用的模块类型；易于实现分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强、抗震动冲击性能好等特点。PLC控制系统广泛应用于工业控制领域中，是一种既经济又切合实际的控制系统。

通过此次课程设计，进一步熟悉PLC的硬件组成以及各种指令的应用，掌握小型PLC应用系统的设计步骤，熟悉和掌握PLC开发系统的应用和软件调试过程，通过设计过程中对故障的分析、判断、处理，进一步锻炼和培养实践能力。

第2章 设计任务及要求

2.1设计任务

该系统为物流节点监控信号灯顺序循环控制系统。控制过程如下：当X0接通，灯Y0亮；经5s后，灯Y0灭，灯Y1亮；经5s后，灯Y1灭，灯Y2亮；再过5s后，灯Y2灭，灯Y0亮，如此顺序循环。当X0关闭时，所有灯立即熄灭。X0再次接通时，灯Y0亮，开始循环运行。其时序图如下：

图2-1 系统时序图

2.2设计要求

（1）绘制PLC接线图；

（2）给出符号定义表；

（3）编写控制程序；

（4）上机验证通过程序调试。

第三章 设计方案比较

该系统为物流节点监控信号灯顺序循环控制系统，控制要求并不复

杂，可以直接采用经验法设计，但我这次课程设计的目的并不仅仅只是为了完成这次课程设计，课程设计过程中的思考和分析、PLC相关知识的巩固、对PLC控制系统规范设计过程的进一步熟悉、对调试过程中问题的分析和处理能力以及锻炼和培养实践能力，才是这次课程设计的目的。

结合对控制要求的分析，该系统为三个灯循环点亮的过程，按顺序每个灯点亮5s，循环运行，是一个典型的顺序控制。有一下几种设计方案：

（1）、使用S7 Graph:该软件是应用于顺序控制系统的图形化编程语言，用S7 Graph编写的顺序控制功能图程序由功能块FB和数据块DB构成，并被主程序OB调用。考虑到该控制系统并不复杂，没必要建立几个块，因此该方法不予采用。

（2）、使用置复位指令：该方法是用某一转换所以前级步对应的通用辅助继电器的常开触点与转换对应的触点或电路串联，作为使用所有后续步对应的通用辅助继电器置位和使用所有前级步对应的通用辅助继电器复位的条件。该方法一般用于自动控制系统中手动控制部分的程序编写，因此，该方法不予采用。

（3）、使用起保停的编写编写方法：该方法在梯形图设计中应用较广泛，工作原理是：如果输入信号的常开触点接通，则输出信号的线圈得电，并自锁，这样输入信号的常开触点在接通后可以断开。该方法通用性较强，易于掌握，比较适合该控制系统，决定采用启保停电路法编写梯形图程序。

第四章 硬件设计

4.1硬件选择

根据对控制任务的分析，开关X0的接通由启动按钮SB1控制，断开由停止按钮SB2控制。三个灯的定时要求一致，选择接通延时定时器。

4.2输入/输出点地址分配表及PLC接线图

表4-1系统输入/输出点及其对应的PLC地址

输入点输出点

启动按钮SB1：I0.0灯Y0：Q4.0

停止按钮SB2：I0.1灯Y1：Q4.1

灯Y2：Q4.2

图4-1 PLC接线图

4.3硬件组态步骤及结果

步骤：（1）、在工程文件中插入站点后，双击硬件图标，打开硬件组态窗口；

（2）、在硬件组态窗口中，依次选择SIMATIC300/RACK300/Rail 双击；

（3）、在Rail中，在根据实际轨道的情况，完成相应模块的配置，各槽对

应的模块如表4-2所示。

（4）、模块配置完成后，保存并编译。

（5）、建立连接线路，做程序执行的准备。

硬件组态的结果如图4-2所示。

表4-2 轨道中各槽对应模块表

槽号模块种类

一号电源模块

二号CPU模块

三号接口模块（实验室中该槽为空）

四号数字量输入模块

五号数字量输出模块

六号模拟量输入输出模块

七号计数器模块

八号定位模块

图4-2 硬件组态结果图

第5章 软件设计

5.1软件思想

该系统为三个灯循环点亮的过程，按顺序每个灯点亮5s，循环运