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PLC应用技术项目式教材模板108项目六交通信号灯PLC控制系统1．任务描述本项目的任务是安装与调试交通信号灯PLC控制系统。系统控制要求如下：十字路口交通灯控制时序如图6-1所示。按下启动按钮SB1，系统开始工作，南北红灯亮30s，同时东西绿灯亮25s后以0.5s为半周期闪烁3次熄灭，然后东西黄灯亮2s熄灭；再切换成东西红灯亮30s，同时南北绿灯亮25s后以0.5s为半周期闪烁3次熄灭，然后南北黄灯亮2s熄灭……如此不断循环。按下停止按钮SB2，系统停止工作。02525.5262830555860东西绿灯HL1东西黄灯HL2东西红灯HL3南北绿灯HL4南北黄灯HL5南北红灯HL6t/s图6-1交通信号灯控制时序图2．任务流程图本项目的具体学习过程见图6-2。分析控制要求分配I/O点识读梯形图识读电路图安装电路输入梯形图调试监控系统学习指令验证循环扫描原理绘制接线图学习计数器图6-2任务流程图学习所需工具、设备见表6-1。一、学习目标1．掌握16位增计数器的使用方法。2．会分析交通灯控制系统时序图，能根据“关键”时间点应用定时器编写顺控程序。3．独立完成交通信号灯控制系统的安装、调试与监控，理解PLC的循环扫描原理。二、学习任务三、环境设备PLC应用技术项目式教材模板109表6-1工具、设备清单序号分类名称型号规格数量单位备注1工具常用电工工具1套2万用表MF471只3设备PLCFX1N-40MR1只4两极小型断路器DZ47-631只5控制变压器BK100，380/220、24V1只6三相电源插头16A1只7熔断器底座RT18-323只8熔管2A3只由交通信号灯控制时序图看出，绿灯须闪烁三次，这要求系统具有计数功能，使用PLC的计数器实可现。与定时器一样，它也是PLC的一种软元件。下面就介绍计数器的具体使用方法。1．计数器（1）通用型计数器1）编号范围。三菱FX1N系列PLC的通用型计数器的编号范围为C0～C15（16点），采用十进制编号。2）符号。计数器的符号如图6-3所示，与定时器类似，K？是计数器的设定值，其设定范围是0～32767。CCCK？常闭触点常开触点线圈图6-3计数器的符号3）应用举例。如图6-4所示，M1为ON时，T0与T1组成的振荡器以0.5s为半周期开始振荡，计数器C0计T1的接通次数。C0的当前值＝设定值＝K4时，C0常开触点接通，Y000动作；C0常闭触点断开，振荡器停止工作。当复位条件X001为ON时，C0复位，Y000复位。如动作时序图所示，计数器动作后，不管T1是否再接通或断开，其当前值不变，状态保持不变。只有复位条件成立或PLC断电时，C0才复位。t/s0.50.50.54M1T0T1X001Y000C0四、背景知识PLC应用技术项目式教材模板110a）b）图6-4通用型计数器的应用举例a）梯形图b）动作时序图2．分析控制要求，确定输入输出设备（1）分析控制要求1）按下启动按钮SB1，系统开始工作，按下停止按钮SB2，系统停止工作。2）系统起动后，6只交通信号灯的动作顺序如下：HL1亮HL1灭25sHL1亮0.5sHL1灭0.5sHL1亮0.5sHL1灭0.5sHL1亮0.5s0.5s3次闪烁HL2亮2sHL3亮HL4亮HL4灭25sHL4亮0.5sHL4灭0.5sHL4亮0.5sHL4灭0.5sHL4亮0.5s0.5s3次闪烁HL5亮2sHL6亮HL6灭启动显然，6只交通信号灯的逻辑控制都以时间为主线，都在各个“时间点”进行状态切换。3．I/O点分配综合上述分析，PLC需用2个输入点和6个输出点，具体分配见表6-2。表6-2输入/输出设备及I/O点分配表输入输出元件代号功能输入点元件代号功能输出点SB1系统启动X0HL1东西绿灯Y2HL2东西红灯Y3HL3东西黄灯Y4SB2系统停止X1HL4南北绿灯Y5HL5南北红灯Y6HL6南北黄灯Y74．系统梯形图图6-6是交通信号灯控制系统梯形图，其执行原理如下：PLC应用技术项目式教材模板111图6-6交通信号灯控制系统梯形图1）启动与停止。按下起动按钮SB1，X000动作，M0动作且保持，MC指令的执行条件成立，PLC执行MC与MCR之间的程序，系统启动。按下停止按钮，X001动作，M0复位，MC指令的执行条件不成立，PLC停止执行MC与MCR之间的程序，系统停止工作。2）“时间点”的建立。梯形图的设计采用了顺序控制的编程方法，各定时器的动作过程如下：M0动作T1开始计时T2开始计时25s到T3开始计时0.5s到C1开始计数0.5s到T4开始计时3次到T5开始计时T6开始计时25s到T7开始计时0.5s到C2开始计数0.5s到T8开始计时3次到T2复位T6复位2s到2s到3）输出驱动控制。如表6-3所示，利用时间点为切换条件，接通和断开相应的输出继电器。表6-3输出控制时间点一览表交通信号灯接通的时间点.断开的时间点程序步东西绿灯Y002启动M0、T2计时0.5s到T1计时25s到、T3计时0.5s到、C1计数3次到60～66步东西黄灯Y003C1计数3次到T4计时2s到67～69步东西红灯Y004T4计时2s到T8计时2s到70～72步南北绿灯Y005T4计时2s到T6计时0.5s到T5计时25s到、T7计时0.5s到、C2计数3次到73～79步南北黄灯Y006C2计数3次到T8计时2s到80～82步PLC应用技术项目式教材模板1125．系统电路图图6-7是交通信号灯控制系统电路图，其电路组成及元件功能见表6-4。L1L2L3U11W110101201FU3TC202LNCOMX0X1X2COM2Y2Y3FU2SB1SB2FX1N-40MR102103104105204203PECOM3Y4206X3HL4Y5Y6Y7205207208HL5HL6HL3HL2HL1220V24VQFU12FU1图6-7交通信号灯控制系统电路图表6-4电路组成及元件功能序号电路名称电路组成元件功能备注1电源电路QF电源开关2FU1作变压器短路保护用4控制电路PLC输入电路FU2PLC电源电路短路保护5SB1系统启动6SB2系统停止7PLC输出电路FU3PLC输出电路短路保护8HL1东西绿灯1．绘制接线图根据电路图6-7绘制接线图，参考接线图如图6-8所示。LNCOMX024＋COMCOM0FX1N-40MRY1COM2Y2Y3Y4Y5Y6Y7COM3X1PEPEL1L30103104105203XT2042052062072082022022032042052062072080102PE103104105L1L3U11W11U12W11QF1011022012021012010PEHL1HL2HL3HL4000203204205HL5HL6002062072080103103SB1SB2104105FU2FU3TCY0COM13～进线FU1U11U12图6-8交通信号灯控制系统参考接线图五、操作指导PLC应用技术项目式教材模板1132．安装电路（1）检查元器件根据表6-1配齐元器件，检查元件的规格是否符合要求，检测元件的质量是否完好。（2）固定元器件按照绘制的接线图，参考图6-9固定元件。图6-9交通信号灯控制系统安装板表6-5万用表的检测过程序号检测任务操作方法正确阻值测量阻值备注1检测电源电路合上断路器，测量XT的L1和L3之间的阻值TC初级绕组的阻值2检测PLC输入电路常态时，测量所用输入点X与公共端子COM之间的阻值均为∞（5）通电观察PLC的指示LED经自检，确认电路正确和无安全隐患后，在教师监护下，按照表6-6，通电观察PLC的指示LED并做好记录。表6-6指示LED工作情况记载表步骤操作内容LED正确结果观察结果备注1先插上电源插头，再合上断路器POWER点亮已供电，注意安全所有IN均不亮6拉下断路器后，拔下电源插头断路器电源插头已分断做了吗？3．输入梯形图启动SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件，输入梯形图6-6。1）启动SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件。2）创建新文件，选择PLC的类型为FX1N。3）输入元件。按照前面所学的方法输入元件，新元件计数器线圈C的输入方法是单击功能图窗口中的线圈按钮，在弹出的对话框中输入“C0K3”后回车确认，如图6-10所示。两极断路器PLC应用技术项目式教材模板114图6-10输入计数器线圈的对话框4．通电调试、监控系统（1）连接计算机与PLC用SC-09编程线缆连接计算机COM1串行口与PLC的编程接口。表6-7系统运行情况记载表操作步骤操作内容观察内容备注指示LED输出设备正确结果观察结果正确结果观察结果1按下SB1OUT2点亮HL1点亮东西绿灯亮OUT7点亮HL6点亮南北红灯亮OUT7点亮HL6点亮南北红灯亮循环工作5．学习指令打开文件“项目6-1.pmw”的指令表窗口，阅读系统指令表。表6-8为系统指令表。表6-8系统指令表功能程序步指令元件号程序步指令元件号0LDX00053OUTC2K31ORM056LDC22ANIX00157OUTT8K206．验证循环扫描原理PLC与计算机的工作原理基本上是一致的，都是通过运行用户程序完成控制任务，但是两者的工作方式有所不同，计算机是等待命令的工作方式，而PLC则是采用循环扫描的串行工作方式。PLC应用技术项目式教材模板115图6-11PLC的扫描工作过程图6-12复位程序移动后的梯形图（2）修改梯形图打开文件“项目6-1.pmw”的梯形图窗口，将其修改为梯形图6-12。1）行插入。如图6-13所示，单击常开触点M0，将光标位置移至程序插入行，执行图6-13所示的[编辑]－[行插入]命令，便在光标处插入新的一行，梯形图进入编辑状态，如图6-15所示。图6-13光标移至插入行（3）通电调试、监控梯形图1）调试系统。将程序“项目6-2.pmw”写入PLC，按表6-9操作，观察系统的运行情况并作好记录。表6-9系统运行情况记载表操作步骤操作内容观察内容备注指示LED输出设备PLC应用技术项目式教材模板116正确结果观察结果正确结果观察结果1按下SB1OUT2点亮HL1点亮东西绿灯亮OUT7点亮HL6点亮南北红灯亮225s到OUT2熄灭HL1熄灭东西绿灯闪烁3次3）运行结果分析。PLC的工作方式为循环扫描的串行工作方式。T8计时到，常闭触点断开，MC指令执行条件不成立，复位程序不执行，定时器与输出继电器都复位。仅一个扫描周期后，由于T8常闭触点复位闭合，PLC又重新执行MC与MCR之间的程序，但此时计数器的复位条件T8已断开，导致计数器C1、C2不能复位，同时T8反复计时2s，PLC以2s为周期反复执行MC与MCR之间的程序。7．操作要点1）利用主控触点指令可以实现起停控制。2）建立“关键”时间点，用时间点驱动输出，使梯形图变得清晰、可读。3）PLC工作方式为循环扫描的串行工作方式。项目质量考核要求及评分标准见表6-10。表6-10质量评价表考核项目考核要求配分评分标准扣分得分备注系统安装1．会安装元件2．按图完整、正确及规范接线3．按照要求编号301．元件松动扣2分，损坏一处扣4分2．错、漏线每处扣2分3．反圈、压皮、松动，每处扣2分4．错、漏编号，每处扣1分编程操作1．会建立程序新文件2．正确输入梯形图3．正确保存文件401．不能建立程序新文件或建立错误扣4分2．输入梯形图错误一处扣2分运行操作1．操作运行系统，分析运行结果2．会监控梯形图3．会验证串行工作方式301．系统通电操作错误一步扣3分2．分析运行结果错误一处扣2分3．监控梯形图错误一处扣2分4．验证串行工作方式错误扣5分安全生产自觉遵守安全文明生产规程1．每违反一项规定，扣3分2．发生安全事故，0分处理3．漏接接地线一处扣5分时间3小时提前正确完成，每5分钟加2分超过定额时间，每5分钟扣2分开始时间：结束时间：实际时间：六、质量评价标准七、拓展与提高PLC应用技术项目式教材模板1171．ORB指令说明（1）指令及其功能ORB指令的助记符及其功能见表6-11。表6-11指令功能及电