交通信號燈的PLC控制.綜述.ppt

1、,可,呂 芝 山,安徽蚌埠機電技師學院,電氣工程系,編,程,序,控,制,技,術,及,應,用,安徽蚌埠機電技師學院,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、相關知識（順序控制及設計方法）,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,一、實例:,安徽蚌埠機電技師學院,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）接通電源后進入初態(tài)，此時東西和

2、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）按啟動按鈕后，各信號燈按下面的時序圖運行，周而復始的工作。（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,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,啟動后的時序圖,東西方向紅燈,南北方向綠燈,閃3次 次,閃3次 次,15S,15S,安徽蚌埠機電技師學院,安徽蚌埠機電技師學院,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 功能很強的步進順序控制指令（ STL 、RE

3、T），簡稱步進指令。采用步進指令編程，方法簡單，規(guī)律性強，可以編寫出較復雜的控制程序，調試、修改方便，較易掌握。,順序控制系統(tǒng)是指按生產工藝預先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據(jù)內部狀態(tài)和時間的順序，控制生產過程中的各個執(zhí)行機構有次序地進行操作的過程。 步進指令僅適用于順序控制系統(tǒng)。,復雜的控制任務或工作過程可以分解 為若干個工序（也稱為狀態(tài)或步）。根據(jù)控制要求可以設計出狀態(tài)流程圖。圖中各步之間有轉移方向（用有向線段表示）和轉移條件（用文字、邏輯式等表示），各步有其任務（例如，驅動負載等）,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、跳轉、循環(huán),本題狀態(tài)流

4、程圖編寫如下：,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,單一順序狀態(tài)流程圖,M8002+X2,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,梯形圖程序,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,關于步進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指令后具有步進順序控制功能，提供常開的步進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。步進觸點是否閉合決定了步進觸點后的電路塊是否執(zhí)行，下一個狀態(tài)

5、繼電器被SET置位后，上一個狀態(tài)繼電器會自動復位。,3、初狀態(tài)是必須的。步進狀態(tài)結束必須使用 RET指令。,4、狀態(tài)編號不可重復使用。相鄰的兩個狀態(tài)不能使用同一 個定時器。,5、每個狀態(tài)內，編程順序為先驅動后轉移，對不需要觸點控制而直接輸出的均須先編程。,安徽蚌埠機電技師學院,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、強制通行方向選擇開關、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，可以強制東西或南北方向通行，此時通行方向的錄燈常

6、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，都可以從手動轉換為自動，也可以從自動轉換為手動。,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,安徽蚌埠機電技師學院,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）

7、 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 強制選擇 （SA25） Y5 南北黃燈（HL5） Y6 南北紅燈（HL6）,安徽蚌埠機電技師學院,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),安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,Y2,(M8002+X22),T2 K5,T1 K5,Y5,T1,T2,Y1,Y6,X25,Y4,Y3,此處編寫自動運行采用 并行順序,(X24 ),(

8、 ),自動,手動（強制）,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,S31,S21,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,S20,Y3,Y2,T2,T2 k5,C0 k3,RST C0,T3 k20,T2 C0,T3,Y4,T5 k150,T7 C1,T7,C1 k3,RST C1,T7 k5,Y5,T8 k20,S11,T8,東西方向,南北方向,狀態(tài)流程圖 (續(xù)),S11,安徽蚌埠機電技師學院,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) D801

9、5 h (0 23) D8016 日 (1 31) D8017 月 (1 12) D8018 年 (0 99) D8019 星期 (0 6),安徽蚌埠機電技師學院,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）,安徽蚌埠機電技師學院,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內置梯形圖塊）,安徽蚌埠機電技師學院,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內置梯形圖塊續(xù)1）,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,3、狀態(tài)流程圖（用GX-Develope

10、r編程軟件SFC編寫的 SFC內置梯形圖塊續(xù)2）,安徽蚌埠機電技師學院,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內置梯形圖塊續(xù)3）,安徽蚌埠機電技師學院,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內置梯形圖塊續(xù)4）,安徽蚌埠機電技師學院,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內置梯形圖塊續(xù)5）,安徽蚌埠機電技師學院,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內置梯形圖塊續(xù)6）,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號

11、燈的控制,3、狀態(tài)流程圖（用GX-Developer編程軟件SFC編寫的 SFC內置梯形圖塊續(xù)7）,安徽蚌埠機電技師學院,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內置梯形圖塊續(xù)8）,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,三、相關知識（順序控制及設計方法） PLC程序的順序控制設計方法 順序控制設計法 順控設計法的設計步驟 功能圖的結構 步進指令編制梯形圖的方法 順序控制的其他編程方法 1、順序控制設計法 它是針對順序控制系統(tǒng)的一種專門的設計方法。這種設計方法很容易被初學者接受，對于有經驗的工程師，也會提高設計的效率，程序的調試、修改和閱讀也很方

12、便。 PLC的設計者們?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，使這種先進的設計方法成為當前PLC程序設計的主要方法。,2、順控設計法的設計步驟 步的劃分 轉換條件的確定 功能表圖的繪制 梯形圖的編制,安徽蚌埠機電技師學院,（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，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,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,（2）轉換條件的確定 使系統(tǒng)由當前步轉入下一步的信號

13、稱為轉換條件。,轉換條件可能是外部輸入信號，如按鈕、指令開關、限位開關的接通/斷開等，也可能是PLC內部產生的信號，如定時器、計數(shù)器觸點的接通/斷開等。,轉換條件也可能是若干個信號的與、或、非邏輯組合。,安徽蚌埠機電技師學院,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計法中最為關鍵的一步。,功能表圖又稱做狀態(tài)轉移圖，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，是一種通用的技術語言，可用于進一步設計和不同專業(yè)的人員之間進行技術交流。,各個PLC廠家都開發(fā)了相應的

14、功能表圖，各國家也都制定了國家標準。我國1986年頒布了功能表圖國家標準（GB6988.6-86）。,根據(jù)功能表圖，按某種編程方式寫出梯形圖程序。,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,功能表圖的組成 主要由步、有向連線、轉換、 轉換條件和動作（命令）組成。,1）步與動作,步：矩形框表示步，方框內是該步的編號。編程時一般用PLC內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

15、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，該矩形框應與相應的步的符號相連。,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,2）有向連線、轉換與轉換條件,有向連線：功能表圖中步的活動狀態(tài)的順序進展按有向連線規(guī)定的路線和方向進行?；顒訝顟B(tài)的進展方向習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，應在有向連線上用箭頭注明進展方向。,轉換：轉換是用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來表示，轉換將相鄰兩步分隔開。步的活動狀態(tài)的進展是由轉換的實現(xiàn)來完成的，并與控制過程的發(fā)展相對應。,轉換條件：轉換條件可以用文字語言、布爾代數(shù)表達式或圖形符號標注

16、在表示轉換的短線的旁邊。,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,轉換實現(xiàn)的基本規(guī)則,轉換實現(xiàn)的條件：在功能表圖中步的活動狀態(tài)的進展是由轉換的實現(xiàn)來完成。轉換實現(xiàn)必須同時滿足兩個條件： 該轉換所有的前級步都是活動步； 相應的轉換條件得到滿足。,轉換實現(xiàn)應完成的操作：轉換的實現(xiàn)應完成兩個操作： 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。,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,3、功能圖的結構,（1）單序列：反映按順序排列的步相繼激活這樣一種基本的

17、進展情況,安徽蚌埠機電技師學院,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)步可供選擇的結構形式稱為選擇序列。,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,（3）并行序列：當轉換的實現(xiàn)導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。,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,（4）跳步、重復和循環(huán)序列：在實際系統(tǒng)中經常使用跳步、重復和循環(huán)序列。這些序列實際上都是選擇序列的特殊形式。,跳步、重復和循環(huán)序列 (a)跳步序列 ( b)重復序列 ( c)循環(huán)序列,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,步進指令的執(zhí)行過程,注意： 此為教科書上表示步進觸點的畫法，和用

18、編程軟件畫出的是有區(qū)別的。,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,選擇序列分支與合并的步進編程,4、步進指令編制梯形圖的方法,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,并行序列分支與合并的步進編程,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,5、順序控制的其他編程方法,根據(jù)順序功能圖，設計梯型圖程序常用的編程方法一般有四種：,起保停電路設計法（用普通邏輯指令）,轉換為中心設計法（用SET、RST指令）,步進順控指令設計法（用STL、RET指令）,（1）起保停電路設計法的實例,仿步進指令,仿步進指令設計法,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,安徽蚌埠機電技

19、師學院,交通信號燈的控制,（2）以轉換為中心設計法的實例,某組合機床的動力頭在初始狀態(tài)時停在左邊，限位開關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（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,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,（b）功能圖,安徽蚌埠機電技師學院,交通信號燈的控制,（3）步進順控指令設計法的實例,自動門控制系統(tǒng),控制要求： 人靠近自動門時，感應器X0為ON，Y0驅動電動機高速開門； 碰到開門減速開關X1時，變?yōu)榈退匍_門； 碰到開門極限開關X2時電動機停轉，開始延時。 若在0.5s內感應器檢測到無人，Y2起動電動機高速關門； 碰到關門減速開關X4時，改為低速關門； 碰到關門極限開關X5時電動機停轉。在關門期間若感應器檢測到有人，停止關門，T1延時0.5s后自動轉換為高速開門。,自動門控制示意圖,