交通信号灯的PLC控制.

可吕芝山安徽蚌埠机电技师学院电气工程系编程序控制技术及应用10:16:18安徽蚌埠机电技师学院电气工程系课题五交通信号灯的控制一、用PLC控制交通信号灯（基本程序）二、用PLC控制交通信号灯（较多控制要求）三、相关知识（顺序控制及设计方法）10:16:19安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制一、实例:10:16:19安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制一、实例一某十字路口，交通信号灯分别有东西方向的红灯、绿灯、黄灯和南北方向的红灯、绿灯、黄灯。用二个自复位式按钮控制，一个启动按钮，一个停止按钮。1、具体控制要求如下：（参见后附的时序图）（1）接通电源后进入初态，此时东西和南北的黄灯同时以亮0.5秒灭0.5秒的规律连续闪烁。（2）按启动按钮后，各信号灯按下面的时序图运行，周而复始的工作。（其中绿灯闪烁三次，闪烁要求是亮0.6秒，灭0.4秒）运行中任何时刻，按停止按钮时立即转为两个方向的黄灯连续闪烁。用PLC控制交通信号灯（基本程序）本例用三菱的GP软件编程10:16:19安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制启动后的时序图启动信号东西方向红灯南北方向绿灯20S南北方向红灯20S东西方向绿灯南北方向黄灯2S东西方向黄灯2S闪3次次闪3次次15S15S10:16:19安徽蚌埠机电技师学院X2SB1SB2Y3Y4COMX1X2COMY1Y2Y5电源FUY6交通信号灯的控制2、I/O地址分配和接线图停止SB2-X2启动SB1-X1AC220V东西红灯HL1东西绿灯HL2东西黄灯HL3南北红灯HL4南北绿灯HL5南北灯黄HL610:16:19安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制3、状态流程图的编写FX2N系列PLC除了27条基本指令外，还有二条功能很强的步进顺序控制指令（STL、RET），简称步进指令。采用步进指令编程，方法简单，规律性强，可以编写出较复杂的控制程序，调试、修改方便，较易掌握。顺序控制系统是指按生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，控制生产过程中的各个执行机构有次序地进行操作的过程。步进指令仅适用于顺序控制系统。复杂的控制任务或工作过程可以分解为若干个工序（也称为状态或步）。根据控制要求可以设计出状态流程图。图中各步之间有转移方向（用有向线段表示）和转移条件（用文字、逻辑式等表示），各步有其任务（例如，驱动负载等）状态流程图（也称顺序功能图）的形式有：单一顺序、选择顺序、并行顺序、重复、跳转、循环本题状态流程图编写如下：10:16:19安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制单一顺序状态流程图Y5Y114M8002+X2S0S20X1M8013Y3Y6Y6Y1S21T0S22T1T2Y4Y2S24T3S25T2Y1Y5T4Y2Y4T4Y4Y3S20T1说明：图中转换条件定时器T0、T1、T2、T3也是各对应状态的驱动对象，因图幅限制没画出。S231312111098765432103152102101413121110987654321015321021010:16:19安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制梯形图程序ZRSTS0S25SETS0M8002X2X2M8013SETS20S0STLM8013X1Y3Y6T0K150S20STLY1Y5SETS21T0S21STLSETS22Y1T1K30Y5T4T1S22STLSETS23Y1T2K20Y6T2S23STLSETS24Y4T3K150Y2T310:16:19安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制S24STLSETS25Y4T2K30Y2T4T2ENDS25STLSETS20Y4T1K20Y3T1RETS21S24T5T4T4K4T5K6关于步进顺序控制指令使用的几点说明：1、状态继电器S0-S899在使用SET指令后具有步进顺序控制功能，提供常开的步进触点和普通的编程触点。（其中，S0—S9：初始状态专用S10-S19：原点复位用S20-S499：一般用S500-S899：停电保持用S900-S999：报警用）2、S0-S9一般供初状态使用始。状态继电器也可不按顺序使用。步进触点是否闭合决定了步进触点后的电路块是否执行，下一个状态继电器被SET置位后，上一个状态继电器会自动复位。3、初状态是必须的。步进状态结束必须使用RET指令。4、状态编号不可重复使用。相邻的两个状态不能使用同一个定时器。5、每个状态内，编程顺序为先驱动后转移，对不需要触点控制而直接输出的均须先编程。10:16:20安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制二、实例二某十字路口，交通信号灯分别有东西方向的红灯、绿灯、黄灯和南北方向的红灯、绿灯、黄灯。用手动/自动开关、强制通行方向选择开关、启动按钮、停止按钮和暂停按钮控制交通灯的运行。1、具体控制要求如下（参见参考实例一的时序图）（1）选择手动状态时，可以强制东西或南北方向通行，此时通行方向的录灯常亮，而另一方向的红灯常亮。（2）选择自动状态时:1)在23点至5点的夜间时间段，则两个方向的黄灯同时按亮0.5秒，灭0.5秒的规律连续闪烁。2)在23点至5点的白天时间段，各信号灯自动地按例一中的时序图周而复始的工作。（本例将东西红灯改为亮20秒，南北红灯改为亮25秒）（3）运行中任何时刻，都可以从手动转换为自动，也可以从自动转换为手动。用PLC控制交通信号灯（较多控制要求）本例比实例一增加了控制要求，用三菱的GX软件编程10:16:20安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制2、PLC的地址分配输入输出X20——暂停按钮（SB20）Y1——东西录灯（HL1）X21——启动按钮（SB21）Y2——东西黄灯（HL2）X22——停止按钮（SB22）Y3——东西红灯（HL3）X24——手动/自动（SA24）Y4——南北录灯（HL4）X25——强制选择（SA25）Y5——南北黄灯（HL5）Y6——南北红灯（HL6）10:16:20安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制3、状态流程图（用GX-Developer编程软件的SFC编写的SFC块图）SFC块图包括两大部分:梯形图块(LD)SFC块(SFC)10:16:20安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制S0Y2S40(M8002+X22)M1S10T2K5S41S52S11S51S50S30S20T1K5Y5T1T2Y1Y6X25Y4Y3此处编写自动运行采用并行顺序1M1M10M24X10M(X24·)(·)25XS0S0自动手动（强制）夜晚白天东西通行南北通行东西方向南北方向3、状态流程图S31S212425XXS01M2425XX10:16:20安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制S20Y3S32S22Y2S23S21S31S24T0T2·Y6S30Y1T0k200T4k250T1T4T5S33S34Y1T2k5C0k3RSTC0T3k20T2·C00CT3Y4T5k150T6k5T6Y4T7·C1T7·1CC1k3RSTC1T7k5Y5T8k20S11T8东西方向南北方向状态流程图(续)S111MT1k510:16:20安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制3、状态流程图（用GX-Developer编程软件的SFC编写的梯形图块）说明：D8013S(0~59)D8014min(0~59)D8015h(0~23)D8016日(1~31)D8017月(1~12)D8018年(0~99)D8019星期(0~6)10:16:20安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制3、状态流程图（用GX-Developer编程软件的SFC编写的梯形图块—续1）10:16:20安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制3、状态流程图（用GX-Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块）10:16:20安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制3、状态流程图（用GX-Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块—续1）10:16:20安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制3、状态流程图（用GX-Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块—续2）10:16:21安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制3、状态流程图（用GX-Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块—续3）10:16:21安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制3、状态流程图（用GX-Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块—续4）10:16:21安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制3、状态流程图（用GX-Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块—续5）10:16:21安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制3、状态流程图（用GX-Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块—续6）10:16:21安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制3、状态流程图（用GX-Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块—续7）10:16:21安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制3、状态流程图（用GX-Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块—续8）10:16:21安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制三、相关知识（顺序控制及设计方法）PLC程序的顺序控制设计方法顺序控制设计法顺控设计法的设计步骤功能图的结构步进指令编制梯形图的方法顺序控制的其他编程方法1、顺序控制设计法它是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法。这种设计方法很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。PLC的设计者们为顺序控制系统的程序编制提供了大量通用和专用的编程元件，开发了专门供编制顺序控制程序用的功能表图，使这种先进的设计方法成为当前PLC程序设计的主要方法。2、顺控设计法的设计步骤步的划分转换条件的确定功能表图的绘制梯形图的编制10:16:21安徽蚌埠机电技师学院（1）步的划分将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步，并且用编程元件来代表各步。步是根据PLC输出状态的变化来划分的，在任何一步内，各输出状态不变，但是相邻步之间输出状态是不同的。交通信号灯的控制10:16:21安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制（2）转换条件的确定使系统由当前步转入下一步的信号称为转换条件。转换条件可能是外部输入信号，如按钮、指令开关、限位开关的接通/断开等，也可能是PLC内部产生的信号，如定时器、计数器触点的接通/断开等。转换条件也可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。10:16:21安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制（3）功能表图的绘制根据以上分析和被控对象工作内容、步骤、顺序和控制要求画出功能表图。绘制功能表图是顺序控制设计法中最为关键的一步。功能表图又称做状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形。功能表图不涉及所描述控制功能的具体技术，是一种通用的技术语言，可用于进一步设计和不同专业的人员之间进行技术交流。各个PLC厂家都开发了相应的功能表图，各国家也都制定了国家标准。我国1986年颁布了功能表图国家标准（GB6988.6-86）。根据功能表图，按某种编程方式写出梯形图程序。10:16:22安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制功能表图的组成主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（命令）组成。1）步与动作步：矩形框表示步，方框内是该步的编号。编程时一般用PLC内部编程元件来代表各步初始步：与系统的初始状态相对应的步称为初始步。初始步用双线方框表示，每一个功能表图至少应该有一个初始步。动作：一个控制系统可以划分为被控系统和施控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”；对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”，将动作或命令简称为动作动作的表示：矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应的步的符号相连。10:16:22安徽蚌埠机电技师学院交通信号灯的控制2）有向连线、转换与转换条件有向连线：功能表图中步的活动状态的顺序进展按有向连线规定的路线和方向进行。活动状态的进展方向习惯上是从上到下