交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)

1、項(xiàng)目三 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)一、實(shí)訓(xùn)目標(biāo)1通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)和操作，學(xué)會(huì)使用松下PLC內(nèi)部部分特殊輔助繼電器、定時(shí)器、上升沿微分指令，能夠采用時(shí)間控制方法進(jìn)行順序邏輯程序的編寫(xiě)，掌握交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試方法。2能夠正確編制、輸入和傳輸交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)PLC控制程序。3能夠獨(dú)立完成交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)PLC控制線路的安裝。4按規(guī)定進(jìn)行通電調(diào)試，出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)能根據(jù)設(shè)計(jì)要求獨(dú)立檢修，直至系統(tǒng)正常工作。二、任務(wù)分析  隨著城市和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通信號(hào)燈發(fā)揮的作用越來(lái)越大，正因?yàn)橛辛私煌ㄐ盘?hào)燈，才使車流、人流有了規(guī)范，同時(shí)，減少了交通事故發(fā)生的概率。然而，交通信號(hào)燈不合理

2、使用或設(shè)置，也會(huì)影響交通的順暢。1 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的控制要求：圖7-1 交通燈現(xiàn)場(chǎng)示意圖開(kāi)關(guān)合上后，東西綠燈亮4s后閃2s滅；黃燈亮2s滅；紅燈亮8s；綠燈亮循環(huán)，對(duì)應(yīng)東西綠黃燈亮?xí)r南北紅燈亮8s,接著綠燈亮4s后閃2s滅；黃燈亮2s后，紅燈又亮循環(huán)。 2.控制要求分析圖7-2 交通燈控制時(shí)序圖根據(jù)控制要求，可得出整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)序圖如上圖所示，本系統(tǒng)可以采用步進(jìn)控制思想三、相關(guān)知識(shí)、PLC的狀態(tài)轉(zhuǎn)移編程法在設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的程序時(shí)，僅僅采用簡(jiǎn)單的邏輯處理已經(jīng)很難保證程序的正確性和易讀性，所以就需要采用別的方法來(lái)編制程序。為了保證程序邏輯的正確以及程序的易讀性，我們可以將一個(gè)控制過(guò)程分為若干個(gè)階段

3、，在每一個(gè)階段均設(shè)立一個(gè)控制標(biāo)志，當(dāng)每一個(gè)階段執(zhí)行完畢，就啟動(dòng)下一個(gè)階段的控制標(biāo)志，將本階段的控制標(biāo)志清除。所謂“狀態(tài)”是指特定的功能，因此狀態(tài)轉(zhuǎn)移實(shí)際上就是控制系統(tǒng)的功能轉(zhuǎn)移。機(jī)電自控系統(tǒng)中機(jī)械的自動(dòng)工作循環(huán)過(guò)程就是電氣控制系統(tǒng)的狀態(tài)自動(dòng)、有序、逐步轉(zhuǎn)移的過(guò)程。這種功能流程圖完整地表現(xiàn)了控制系統(tǒng)的控制過(guò)程，各狀態(tài)的功能、狀態(tài)轉(zhuǎn)移順序和條件，它是PLC應(yīng)用控制程序設(shè)計(jì)的極好工具。（一） 定義：順序控制：就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，使生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)而有序地進(jìn)行工作。順序控制設(shè)計(jì)法：根據(jù)系統(tǒng)的工藝過(guò)程，畫(huà)出順序功能圖，根據(jù)順序功能圖

4、畫(huà)出梯形圖。（二） 順控設(shè)計(jì)基本步驟：1、 步的劃分：步是根據(jù)PLC輸出量的狀態(tài)劃分。2、 轉(zhuǎn)換條件的確定：轉(zhuǎn)換條件是使系統(tǒng)從當(dāng)前步進(jìn)入下一步的條件。3、 順序功能圖的繪制：根據(jù)以上分析畫(huà)出描述系統(tǒng)工作過(guò)程的順序功能圖。4、 梯形圖的繪制：采用某種編程方式設(shè)計(jì)出梯形圖。順控編程方法有：（1）起動(dòng)、保持、停止電路的編程方法 （2）以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法。 （3）使用STL指令（步進(jìn)梯形指令）的編程方法。這里只介紹前兩種順控編程方法，第3種方法請(qǐng)學(xué)生課后自己了解。（三） 順控圖的組成要素1、） 步與動(dòng)作·當(dāng)系統(tǒng)正工作于某一步時(shí)，該步處于活動(dòng)狀態(tài)，稱為“活動(dòng)步”。處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的動(dòng)作

5、為執(zhí)行，處于不活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的非保持型動(dòng)作被停止執(zhí)行。·每一個(gè)順控功能圖至少應(yīng)有一個(gè)初始步，它是對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)等待起動(dòng)的初始狀態(tài)。（一般用要用特殊輔助繼電器M8002來(lái)轉(zhuǎn)換）2、） 有向連線、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件·有向連線上無(wú)箭頭標(biāo)注時(shí)，其進(jìn)展方向是從上到下、從左到右。若不是上述方向，應(yīng)在若有向連線上有箭頭標(biāo)注。·轉(zhuǎn)換用與有向連線垂直的短劃線來(lái)表示，步之間用轉(zhuǎn)換隔開(kāi)，轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換之間用步隔開(kāi)。·轉(zhuǎn)換條件寫(xiě)在表是轉(zhuǎn)換的短劃線旁邊。3、） 步與步之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換應(yīng)同時(shí)具備兩個(gè)條件：·前級(jí)步必須是活動(dòng)步。·對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件成立。4、） 順控功能圖的基本結(jié)構(gòu)

6、·單序列結(jié)構(gòu)·循環(huán)序列結(jié)構(gòu)·其它結(jié)構(gòu)（請(qǐng)學(xué)生課后了解）實(shí)例：按下X0，Y0亮；5s后Y1亮；Y1亮5s后Y2亮，5s后電路復(fù)原。X0=1T1=1R1R2R3T0=1Y0亮，5秒Y1亮，5秒Y2亮，5秒T2=1R0R90135、） 畫(huà)順控功能圖的注意事項(xiàng)：·兩個(gè)步絕對(duì)不能直接相連，必須用一個(gè)轉(zhuǎn)換將它們隔開(kāi)。·兩個(gè)轉(zhuǎn)換也不能直接相連，必須用一個(gè)步將它們隔開(kāi)。·順控功能圖中的初始步不能少。·在連續(xù)循環(huán)工作方式時(shí)，應(yīng)從最后一步返回下一個(gè)工作周期開(kāi)始運(yùn)行的第一步。·在順控功能圖中，當(dāng)某一步的前級(jí)步是活動(dòng)步時(shí)，該步才有可能變成

7、活動(dòng)步。3、SET、RST指令功能：SET指令 置位指令，使輸出強(qiáng)制接通并保持。RST指令 復(fù)位指令，使輸出強(qiáng)制斷開(kāi)并保持。應(yīng)用程序舉例：例題解釋：當(dāng)X0接通時(shí)，Y0接通并保持。當(dāng)X1接通時(shí)，Y0斷開(kāi)并保持。應(yīng)用注意事項(xiàng)：（1） 當(dāng)觸發(fā)信號(hào)接通時(shí)執(zhí)行了SET指令，則不管觸發(fā)信號(hào)如何變化，輸出接通并保持。（2） 當(dāng)觸發(fā)信號(hào)接通時(shí)執(zhí)行了RST指令，則不管觸發(fā)信號(hào)如何變化，輸出斷開(kāi)并保持。（3） 對(duì)于部分內(nèi)部繼電器（R）和外部繼電器（Y），同樣編號(hào)的SET和RST的使用次數(shù)沒(méi)有限定。但是繼電器的狀態(tài)在程序中是隨著執(zhí)行結(jié)果而變化的，當(dāng)I/O刷新時(shí)，外部輸出是由程序運(yùn)行的最終結(jié)果決定的。4、SSTP、N

8、STP、NSTL、CSTP和STPE指令功能：SSTP指令：表示步進(jìn)程序開(kāi)始。NSTP指令：當(dāng)檢測(cè)到觸發(fā)信號(hào)的上升沿時(shí)，啟動(dòng)當(dāng)前過(guò)程，并將前一個(gè)過(guò)程復(fù)位。NSTL指令：當(dāng)觸發(fā)信號(hào)閉合時(shí)，啟動(dòng)當(dāng)前過(guò)程，并將前一個(gè)過(guò)程復(fù)位。CSTP指令：清楚并復(fù)位指定的步進(jìn)過(guò)程。STPE指令：表示步進(jìn)程序區(qū)結(jié)束，返回一般梯形圖程序。應(yīng)用程序舉例：圖7-5 步進(jìn)指令編程實(shí)例圖7-5 步進(jìn)指令實(shí)例功能示意圖例題解釋：1) 當(dāng)觸發(fā)信號(hào)（X0）接通時(shí)，執(zhí)行第一個(gè)步進(jìn)過(guò)程。2) 當(dāng)觸發(fā)信號(hào)（X1）接通時(shí)，清除第一個(gè)步進(jìn)過(guò)程，執(zhí)行第二個(gè)步進(jìn)過(guò)程。3) 當(dāng)觸發(fā)信號(hào)（X3）接通時(shí)，清除第五十個(gè)步進(jìn)過(guò)程，步進(jìn)控制結(jié)束。四、任務(wù)實(shí)施

9、1輸入/輸出分配表表7-4 交通信號(hào)燈控制電路輸入/輸出分配表輸入電器輸入點(diǎn)輸出電器輸出點(diǎn)啟動(dòng)按鈕1（SB1）X0東西紅燈 L1Y0停止按鈕2（SB2）X1東西黃燈 L2Y1東西綠燈 L3Y2南北紅燈 L4Y3南北黃燈 L5Y4南北綠燈 L6Y52輸入/輸出接線圖用松下FP1-C40型可編程控制器實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的輸入/輸出接線，如圖7-6所示。圖7-6 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的輸入/輸出接線圖3根據(jù)交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的控制要求，采用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)步進(jìn)控制功能的該當(dāng)編寫(xiě)梯形圖程序（1） 程序如圖7-7所示。圖7-7 交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)梯形圖程序（2） 程序解釋：當(dāng)X0接通后啟動(dòng)信號(hào)R10為ON，

10、定時(shí)器TM0開(kāi)始計(jì)時(shí)，內(nèi)部繼電器R10接通，同時(shí)TM4開(kāi)始計(jì)時(shí)，內(nèi)部繼電器R11為ON，接通輸出Y2，既A向的綠燈亮，亮4s后TM4有輸出。常開(kāi)接點(diǎn)T4閉合，內(nèi)部繼電器R12開(kāi)始閃耀，既A向綠燈閃，再經(jīng)2s時(shí)，TM0有輸出，常閉觸點(diǎn)T0斷開(kāi)，R10斷電，使Y2為OFF，A向綠燈滅，同時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn)T0閉合接通輸出Y1，既A向黃燈亮，亮2s后TM1有輸出，常閉觸點(diǎn)T1斷開(kāi)，Y1為OFF，A向黃燈滅。常開(kāi)觸點(diǎn)T1閉合，Y1的常閉觸點(diǎn)為閉合狀態(tài)，接通輸出Y0，既A向的紅燈亮。（在A向的綠燈、黃燈亮期間，既8s時(shí)間內(nèi)Y3一直為ON既B向的紅燈一直在亮。）Y0的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，接通R9，TM5開(kāi)始計(jì)時(shí)，R13

11、為ON，常開(kāi)接點(diǎn)R13閉合接通Y5，既B向的綠燈亮，經(jīng)4sTM5有輸出，常開(kāi)觸點(diǎn)T5閉合，R14閃，常閉觸點(diǎn)T5打開(kāi)R13斷電，使Y5閃2s，既B向綠燈亮4s后閃2s，其經(jīng)過(guò)6s后TM2有輸出，T2閉合Y4為ON，既B向黃燈亮，亮2s后TM3有輸出，常閉觸點(diǎn)T3打開(kāi)，Y4為OFF，黃燈滅，Y4的常閉觸點(diǎn)閉合使Y3為ON，接通B向紅燈。當(dāng)按下停止開(kāi)關(guān)，X1為ON，R0斷開(kāi)后系統(tǒng)停止。3采用松下PLC功能強(qiáng)大的步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈的控制。（1） 十字路口交通信號(hào)燈控制，現(xiàn)采用步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)分支并行控制：東西向綠燈亮20s，閃3s；黃燈亮2s；紅燈亮25s；與此同時(shí)南北向紅燈亮25s；綠燈亮20s，

12、閃3s；黃燈亮2s，如此循環(huán)。設(shè)計(jì)的梯形圖程序如圖所示。系統(tǒng)的I/O分配與上例相同，假定A向?yàn)闁|西向，B向?yàn)槟媳毕颉D7-9交通燈控制梯形圖程序（2） 例題解釋：當(dāng)X0接通的上升沿，同時(shí)激活過(guò)程0和過(guò)程1，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)分支并行 。分支1 過(guò)程0開(kāi)始后，內(nèi)部通用繼電器R0為ON，其常開(kāi)觸點(diǎn)R0閉合，接通輸出Y2，既東西向綠燈亮，定時(shí)器TM0計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)20s激活過(guò)程2清除過(guò)程0，內(nèi)部繼電器R1閃，使輸出Y2閃3s，既東西向綠燈閃3s，然后激活過(guò)程3清除過(guò)程2，輸出Y1為ON，既東西向黃燈亮，經(jīng)過(guò)2s激活過(guò)程4清除過(guò)程3，Y0為ON，既東西向紅燈亮25s，之后清除過(guò)程4，又激活過(guò)程0，開(kāi)始新的循環(huán)。分支2 過(guò)程1開(kāi)始后，輸出Y3為ON，既南北向紅燈亮，亮25s后，既東西向黃燈滅時(shí)又激活過(guò)程5，清除過(guò)程1，然后R3為ON，其常開(kāi)觸點(diǎn)R3閉合，接通輸出Y5，既南北向的綠