交通信號燈的PLC控制(課堂PPT)課件

1、可呂 芝 山安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院電氣工程系編程序控制技術(shù)及應(yīng)用安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院電氣工程系課題五 交通信號燈的控制一、用PLC控制交通信號燈（基本程序）二、用PLC控制交通信號燈（較多控制要求）三、相關(guān)知識（順序控制及設(shè)計方法）安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制一、實例:安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制一、實例一 某十字路口，交通信號燈分別有東西方向的紅燈、綠燈、黃燈和南北方向的紅燈、綠燈、黃燈。用二個自復(fù)位式按鈕控制，一個啟動按鈕，一個停止按鈕。 1、 具體控制要求如下： （參見后附的時序圖）（1）接通電源后進(jìn)入初態(tài)，此時東西和南北的黃燈同時以亮0.5秒滅0.5秒的規(guī)律連續(xù)閃爍。（2

2、）按啟動按鈕后，各信號燈按下面的時序圖運行，周而復(fù)始的工作。（其中綠燈閃爍三次，閃爍要求是亮0.6秒，滅0.4秒）運行中任何時刻，按停止按鈕時立即轉(zhuǎn)為兩個方向的黃燈連續(xù)閃爍。 用PLC控制交通信號燈（基本程序）本例用三菱的GP軟件編程安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制啟動后的時序圖啟動信號東西方向紅燈南北方向綠燈20S南北方向紅燈20S東西方向綠燈南北方向黃燈2S東西方向黃燈2S閃3次 次閃3次 次15S15S安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院X2 SB1 SB2Y3 Y4COMX1X2COMY1Y2Y5電源FUY6交通信號燈的控制2、I/O地址分配和接線圖 停止 SB2-X2 啟動 SB1-X1AC 2

3、20V東西紅燈 HL1東西綠燈 HL2東西黃燈 HL3南北紅燈 HL4南北綠燈 HL5南北燈 黃HL6安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制3、狀態(tài)流程圖的編寫 FX2N系列PLC 除了27條基本指令外，還有二條 功能很強(qiáng)的步進(jìn)順序控制指令（ STL 、RET），簡稱步進(jìn)指令。采用步進(jìn)指令編程，方法簡單，規(guī)律性強(qiáng)，可以編寫出較復(fù)雜的控制程序，調(diào)試、修改方便，較易掌握。 順序控制系統(tǒng)是指按生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，控制生產(chǎn)過程中的各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)有次序地進(jìn)行操作的過程。 步進(jìn)指令僅適用于順序控制系統(tǒng)。 復(fù)雜的控制任務(wù)或工作過程可以分解 為若干個工序（也稱

4、為狀態(tài)或步）。根據(jù)控制要求可以設(shè)計出狀態(tài)流程圖。圖中各步之間有轉(zhuǎn)移方向（用有向線段表示）和轉(zhuǎn)移條件（用文字、邏輯式等表示），各步有其任務(wù)（例如，驅(qū)動負(fù)載等） 狀態(tài)流程圖（也稱順序功能圖）的形式有： 單一順序、選擇順序、并行順序、重復(fù)、跳轉(zhuǎn)、循環(huán)本題狀態(tài)流程圖編寫如下：安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制單一順序狀態(tài)流程圖Y5Y114M8002+X2S0S20X1M8013Y3Y6Y6Y1S21T0S22T1T2Y4Y2S24T3S25T2Y1Y5T4Y2Y4T4Y4Y3S20T1說明：圖中轉(zhuǎn)換條件定時器T0、T1、T2、T3也是各 對應(yīng)狀態(tài)的驅(qū)動對象，因圖幅限制沒畫出。 S2313121110

5、987654321031521021014131211109876543210153210210安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制梯形圖程序ZRST S0 S25SET S0M8002X2X2M8013SET S20S0STLM8013X1Y3Y6T 0 K 150S20STLY1Y5SET S21T 0S21STLSET S22Y1T1K30Y5T4T1S22STLSET S23Y1T2K20Y6T2S23STLSET S24Y4T3K150Y2T3安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制S24STLSET S25Y4T2K30Y2T4T2ENDS25STLSET S20Y4T 1K20Y3T

6、1 RET S21S24T5T4T4K4T5K6關(guān)于步進(jìn)順序控制指令使用的幾點說明：1、狀態(tài)繼電器S0-S899在使用SET指令后具有步進(jìn)順序控制功能，提供常開的步進(jìn)觸點和普通的編程觸點。（其中， S0S9：初始狀態(tài)專用 S10-S19：原點復(fù)位用 S20-S499：一般用 S500-S899：停電保持用 S900-S999：報警用） 2、S0-S9一般供初狀態(tài)使用始。狀態(tài)繼電器也可不按順序使用。步進(jìn)觸點是否閉合決定了步進(jìn)觸點后的電路塊是否執(zhí)行，下一個狀態(tài)繼電器被SET置位后，上一個狀態(tài)繼電器會自動復(fù)位。3、初狀態(tài)是必須的。步進(jìn)狀態(tài)結(jié)束必須使用RET指令。4、狀態(tài)編號不可重復(fù)使用。相鄰的兩個狀

7、態(tài)不能使用同一 個定時器。5、每個狀態(tài)內(nèi)，編程順序為先驅(qū)動后轉(zhuǎn)移，對不需要觸點控制而直接輸出的均須先編程。安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制二、實例二 某十字路口，交通信號燈分別有東西方向的紅燈、綠燈、黃燈和南北方向的紅燈、綠燈、黃燈。 用手動/自動開關(guān)、強(qiáng)制通行方向選擇開關(guān)、啟動按鈕、停止按鈕和暫停按鈕控制交通燈的運行。 1、具體控制要求如下（參見參考實例一的時序圖）（1）選擇手動狀態(tài)時，可以強(qiáng)制東西或南北方向通行，此時通行方向的錄燈常亮，而另一方向的紅燈常亮。（2）選擇自動狀態(tài)時: 1)在23點至5點的夜間時間段，則兩個方向的黃燈同時按亮0.5秒，滅0.5秒的規(guī)律連續(xù)閃爍。 2)在23點

8、至5點的白天時間段，各信號燈自動地按例一中的時序圖周而復(fù)始的工作。（本例將東西紅燈改為亮20秒，南北紅燈改為亮25秒）（ 3）運行中任何時刻，都可以從手動轉(zhuǎn)換為自動，也可以從自動轉(zhuǎn)換為手動。 用PLC控制交通信號燈（較多控制要求）本例比實例一增加了控制要求，用三菱的GX軟件編程安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制 2、PLC的地址分配 輸入 輸出 X20 暫停按鈕（SB20） Y1 東西錄燈（HL1） X21 啟動按鈕（SB21） Y2 東西黃燈（HL2） X22 停止按鈕（SB22） Y3 東西紅燈（HL3） X24 手動/自動（SA24） Y4 南北錄燈（HL4） X25 強(qiáng)制選擇 （SA

9、25） Y5 南北黃燈（HL5） Y6 南北紅燈（HL6）安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制3、狀態(tài)流程圖（用GX-Developer編程軟件的SFC編寫的SFC塊圖）SFC塊圖包括兩大部分:梯形圖塊(LD) SFC塊(SFC)安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制S0Y2S40(M8002+X22)M1S10T2K5S41S52S11S51S50S30S20T1K5Y5T1T2Y1Y6X25Y4Y3 此處編寫自動運行采用 并行順序(X24 )( )S0S0自動手動（強(qiáng)制）夜晚白天東西通行南北通行東西方向南北方向3、狀態(tài)流程圖S31S21S0安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制S20Y3S32

10、S22Y2S23S21S31S24T0T2Y6S30Y1T0 k200T4 k250T1T4T5S33S34Y1T2 k5C0 k3RST C0T3 k20T2 C0T3Y4T5 k150T6 k5T6Y4T7 C1T7C1 k3RST C1T7 k5Y5T8 k20S11T8東西方向南北方向狀態(tài)流程圖 (續(xù))S11T1 k5安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制3、狀態(tài)流程圖（用GX-Developer編程軟件的SFC編寫的梯形圖塊）說明：D8013 S (0 59) D8014 min(0 59)D8015 h (0 23)D8016 日 (1 31)D8017 月 (1 12)D8018

11、年 (0 99)D8019 星期 (0 6)安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制3、狀態(tài)流程圖（用GX-Developer編程軟件的SFC編寫的 梯形圖塊續(xù)1）安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制3、狀態(tài)流程圖（用GX-Developer編程軟件SFC編寫的 SFC內(nèi)置梯形圖塊）安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制3、狀態(tài)流程圖（用GX-Developer編程軟件SFC編寫的 SFC內(nèi)置梯形圖塊續(xù)1）安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制3、狀態(tài)流程圖（用GX-Developer編程軟件SFC編寫的 SFC內(nèi)置梯形圖塊續(xù)2）安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制3、狀態(tài)流程圖（用GX-Develo

12、per編程軟件SFC編寫的 SFC內(nèi)置梯形圖塊續(xù)3）安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制3、狀態(tài)流程圖（用GX-Developer編程軟件SFC編寫的 SFC內(nèi)置梯形圖塊續(xù)4）安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制3、狀態(tài)流程圖（用GX-Developer編程軟件SFC編寫的 SFC內(nèi)置梯形圖塊續(xù)5）安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制3、狀態(tài)流程圖（用GX-Developer編程軟件SFC編寫的 SFC內(nèi)置梯形圖塊續(xù)6）安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制3、狀態(tài)流程圖（用GX-Developer編程軟件SFC編寫的 SFC內(nèi)置梯形圖塊續(xù)7）安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院交通信號燈的控制3、狀態(tài)流程圖（

13、用GX-Developer編程軟件SFC編寫的 SFC內(nèi)置梯形圖塊續(xù)8）安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制三、相關(guān)知識（順序控制及設(shè)計方法） PLC程序的順序控制設(shè)計方法 順序控制設(shè)計法 順控設(shè)計法的設(shè)計步驟 功能圖的結(jié)構(gòu) 步進(jìn)指令編制梯形圖的方法 順序控制的其他編程方法1、順序控制設(shè)計法 它是針對順序控制系統(tǒng)的一種專門的設(shè)計方法。這種設(shè)計方法很容易被初學(xué)者接受，對于有經(jīng)驗的工程師，也會提高設(shè)計的效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。 PLC的設(shè)計者們?yōu)轫樞蚩刂葡到y(tǒng)的程序編制提供了大量通用和專用的編程元件，開發(fā)了專門供編制順序控制程序用的功能表圖，使這種先進(jìn)的設(shè)計方法成為當(dāng)前PLC程序設(shè)計

14、的主要方法。 2、順控設(shè)計法的設(shè)計步驟 步的劃分 轉(zhuǎn)換條件的確定 功能表圖的繪制 梯形圖的編制 安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院（1）步的劃分 將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步，并且用編程元件來代表各步。 步是根據(jù)PLC輸出狀態(tài)的變化來劃分的，在任何一步內(nèi)，各輸出狀態(tài)不變，但是相鄰步之間輸出狀態(tài)是不同的。交通信號燈的控制安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制（2）轉(zhuǎn)換條件的確定 使系統(tǒng)由當(dāng)前步轉(zhuǎn)入下一步的信號稱為轉(zhuǎn)換條件。 轉(zhuǎn)換條件可能是外部輸入信號，如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)的接通/斷開等，也可能是PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號，如定時器、計數(shù)器觸點的接通/斷開等。 轉(zhuǎn)換條件也可能是

15、若干個信號的與、或、非邏輯組合。安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制（3）功能表圖的繪制 根據(jù)以上分析和被控對象工作內(nèi)容、步驟、順序和控制要求畫出功能表圖。繪制功能表圖是順序控制設(shè)計法中最為關(guān)鍵的一步。 功能表圖又稱做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形。 功能表圖不涉及所描述控制功能的具體技術(shù)，是一種通用的技術(shù)語言，可用于進(jìn)一步設(shè)計和不同專業(yè)的人員之間進(jìn)行技術(shù)交流。 各個PLC廠家都開發(fā)了相應(yīng)的功能表圖，各國家也都制定了國家標(biāo)準(zhǔn)。我國1986年頒布了功能表圖國家標(biāo)準(zhǔn)（GB6988.6-86）。 根據(jù)功能表圖，按某種編程方式寫出梯形圖程序。安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信

16、號燈的控制 功能表圖的組成 主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動作（命令）組成。1）步與動作步：矩形框表示步，方框內(nèi)是該步的編號。編程時一般用PLC內(nèi)部編程元件來代表各步初始步：與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應(yīng)的步稱為初始步。初始步用雙線方框表示， 每一個功能表圖至少應(yīng)該有一個初始步。動作：一個控制系統(tǒng)可以劃分為被控系統(tǒng)和施控系統(tǒng)。對于被控系統(tǒng)，在某一步中要完成某些“動作”；對于施控系統(tǒng)，在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出某些“命令”，將動作或命令簡稱為動作動作的表示：矩形框中的文字或符號表示，該矩形框應(yīng)與相應(yīng)的步的符號相連。安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制2）有向連線、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件有向連線：功能表

17、圖中步的活動狀態(tài)的順序進(jìn)展按有向連線規(guī)定的路線和方向進(jìn)行?；顒訝顟B(tài)的進(jìn)展方向習(xí)慣上是從上到下或從左至右，在這兩個方向有向連線上的箭頭可以省略。如果不是上述的方向，應(yīng)在有向連線上用箭頭注明進(jìn)展方向。轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換是用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來表示，轉(zhuǎn)換將相鄰兩步分隔開。步的活動狀態(tài)的進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)來完成的，并與控制過程的發(fā)展相對應(yīng)。轉(zhuǎn)換條件：轉(zhuǎn)換條件可以用文字語言、布爾代數(shù)表達(dá)式或圖形符號標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短線的旁邊。安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制 轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件：在功能表圖中步的活動狀態(tài)的進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)來完成。轉(zhuǎn)換實現(xiàn)必須同時滿足兩個條件： 該轉(zhuǎn)換所有的前級

18、步都是活動步； 相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。轉(zhuǎn)換實現(xiàn)應(yīng)完成的操作：轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)應(yīng)完成兩個操作： 使所有的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬剑?使所有的前級步都變?yōu)椴换顒硬健?（4）梯形圖的編制 根據(jù)功能表圖，按某種編程方式寫出梯形圖程序。 如果PLC支持功能表圖語言，則可直接使用該功能表圖作為最終程序。安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制3、功能圖的結(jié)構(gòu)（1）單序列：反映按順序排列的步相繼激活這樣一種基本的進(jìn)展情況 X003X000X002 X001 123Y000Y001Y002安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制（2）選擇序列：個活動步之后，緊接著有幾個后續(xù)步可供選擇的結(jié)構(gòu)形式稱為選擇序列。 X012X01

19、0X011X006X005X004X003X002X001X00712637845X000安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制（3）并行序列：當(dāng)轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)導(dǎo)致幾個分支同時激活時，采用并行序列。其有向連線的水平部分用雙線表示。 X003X000X005X004X001278X0023456安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制（4）跳步、重復(fù)和循環(huán)序列：在實際系統(tǒng)中經(jīng)常使用跳步、重復(fù)和循環(huán)序列。這些序列實際上都是選擇序列的特殊形式。 X005X004X003X010X005X001X0023456X005X001X002X004X0030567X002X004X003X010X0014567(

20、a)( b)( c) 跳步、重復(fù)和循環(huán)序列(a)跳步序列 ( b)重復(fù)序列 ( c)循環(huán)序列 安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制步進(jìn)指令的執(zhí)行過程 X001轉(zhuǎn)換目標(biāo)轉(zhuǎn)換條件驅(qū)動處理S20S21Y000驅(qū)動處理轉(zhuǎn)換目標(biāo)轉(zhuǎn)換條件S21X001S20SS21Y000注意： 此為教科書上表示步進(jìn)觸點的畫法，和用編程軟件畫出的是有區(qū)別的。安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制選擇序列分支與合并的步進(jìn)編程 S23X010X003X006X004X007X002S24S25S26S22S27X005Y000Y003Y001Y002Y004Y005Y000S22X005X002SS23SS25X003SS

21、24Y001S23X004SS27Y002S24X006SS26Y003S25X007SS27Y004S26X010Y005S274、步進(jìn)指令編制梯形圖的方法安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制并行序列分支與合并的步進(jìn)編程 X004X002X003X001S24S25S26S27S23Y001Y004Y002Y003Y005X005S28Y006Y002S24X002SS25Y003S25X003SS27Y004S26Y005S27X004SS28X005Y006S28SS24X001SS26Y001S23S25S27安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制5、順序控制的其他編程方法 根據(jù)順序

22、功能圖，設(shè)計梯型圖程序常用的編程方法一般有四種： 起保停電路設(shè)計法（用普通邏輯指令） 轉(zhuǎn)換為中心設(shè)計法（用SET、RST指令） 步進(jìn)順控指令設(shè)計法（用STL、RET指令）（1）起保停電路設(shè)計法的實例 控制鍋爐的鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的要求。按下起動按鈕SB1（X000點輸入）后，應(yīng)先開引風(fēng)機(jī)，延時5s后再開鼓風(fēng)機(jī)。按下停止按鈕SB2（X001點輸入）后，應(yīng)先停鼓風(fēng)機(jī)，5s后再停引風(fēng)機(jī)。KM1為引風(fēng)機(jī)交流接觸器（Y000點驅(qū)動），KM2為鼓風(fēng)機(jī)交流接觸器（Y001點驅(qū)動）。仿步進(jìn)指令 仿步進(jìn)指令設(shè)計法安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制鼓風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)Y001Y000X001X0005s5s（a）波形圖

23、Y000T 0Y000Y001Y000T 1T 1X000X001T0M1M2M3M8002M0 (b) 順序功能圖 安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制M8002M3 T1 M1M0M0M1M0 X000 M2M1K50T0M2M1 T0 M3M2Y001M3M3M3K50T1M1M2Y000M2 X001 M0 (c) 梯形圖 安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制（2）以轉(zhuǎn)換為中心設(shè)計法的實例 某組合機(jī)床的動力頭在初始狀態(tài)時停在左邊，限位開關(guān)SQ3（X003輸入）為1狀態(tài)，按下起動按鈕SB1（X000輸入），動力頭按圖示工作路線工作。工作一個循環(huán)后，返回并停在初始位置，控制電磁閥YV0

24、（Y000控制）、YV1（Y001控制）、YV2（Y002控制）在各工步的狀態(tài)如順序功能圖所示。(a) 流程圖X003X001X002 快退 快進(jìn) 工進(jìn)安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制X003Y001Y000Y001X000X002X001M1M2M3M8002M0Y002（b）功能圖M1M2M8002SETM 0M0X000SETM1RSTM 0M1X001SETM 2RSTM 1M2X002SETM 3RSTM 2M3X003SETM 0RSTM 3M1Y000M3Y002Y001(c)梯形圖安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院 交通信號燈的控制（3）步進(jìn)順控指令設(shè)計法的實例自動門控制系統(tǒng)控制要求： 人靠近自動門時，感應(yīng)器X0為ON，Y0驅(qū)動電動機(jī)高速開門； 碰到開門減速開關(guān)X1時，變?yōu)榈退匍_門； 碰到開門極限開關(guān)X2時電動機(jī)停轉(zhuǎn)，開始延時。 若在0.5s內(nèi)感應(yīng)器檢測到無人，Y2起動電動機(jī)高速關(guān)門； 碰到關(guān)門減速開關(guān)X4時，改為低速關(guān)門； 碰到關(guān)門極限開關(guān)X5時電動機(jī)停轉(zhuǎn)。在關(guān)門期間若感應(yīng)器檢測到有人，停止關(guān)門，T1延時0.5s后自動轉(zhuǎn)換為高速開門。 自動門控制示意圖X1X4X2X1X2X4X5X5X0安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院安徽蚌埠機(jī)電技師學(xué)院自動門控制系統(tǒng)（實例）用順序控制時的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如下：交通信號燈的控制 輸入/輸出的地址分配表和PLC的輸入