交通信号灯控制系统DOC

项目三交通信号灯控制系统一、实训目标1 通过本项目的实训和操作，学会使用松下PLC内部部分特殊辅助继电器、定时器、上升沿微分指令，能够采用时间控制方法进行顺序逻辑程序的编写，掌握交通信号灯控制系统的设计、安装和调试方法。2 .能够正确编制、输入和传输交通信号灯控制系统PL（控制程序。3 能够独立完成交通信号灯控制系统PLC控制线路的安装。4 按规定进行通电调试，出现故障时，应能根据设计要求独立检修，直至系统正常工作。二、任务分析随着城市和经济的发展，交通信号灯发挥的作用越来越大，正因为有了交通信号灯，才使车流、人流有了规范，同时，减少了交通事故发生的概率。然而，交通信号灯不合理使用或设置，也会影 响交通的顺畅。1. 交通信号灯控制系统的控制要求：AlR2 图7-1交通灯现场示意图开关合上后，东西绿灯亮 4s后闪2s灭；黄灯亮2s灭；红灯亮8s;绿灯亮循环，对应东西绿黄灯亮时南北红灯亮 8s,接着绿灯亮4s后闪2s灭；黄灯亮2s后，红灯又亮循环。2. 控制要求分析盒绿A黄启红B绿E黄B红图7-2 交通灯控制时序图根据控制要求，可得出整个系统的时序图如上图所示，本系统可以采用步进控制思想三、相关知识1、PLC的状态转移编程法在设计较为复杂的程序时，仅仅采用简单的逻辑处理已经很难保证程序的正确性和易读性，所 以就需要采用别的方法来编制程序。为了保证程序逻辑的正确以及程序的易读性，我们可以将一个 控制过程分为若干个阶段，在每一个阶段均设立一个控制标志，当每一个阶段执行完毕，就启动下 一个阶段的控制标志，将本阶段的控制标志清除。所谓“状态”是指特定的功能，因此状态转移实际上就是控制系统的功能转移。机电自控系统 中机械的自动工作循环过程就是电气控制系统的状态自动、有序、逐步转移的过程。这种功能流程 图完整地表现了控制系统的控制过程，各状态的功能、状态转移顺序和条件，它是PLC应用控制程序设计的极好工具。（一）定义：顺序控制：就是按照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，使生产过程中各个执行机构自动而有序地进行工作。顺序控制设计法：根据系统的工艺过程，画出顺序功能图，根据顺序功能图画出梯形图。（二）顺控设计基本步骤：1、步的划分：步是根据 PLC输出量的状态划分。2、转换条件的确定：转换条件是使系统从当前步进入下一步的条件。3、顺序功能图的绘制：根据以上分析画出描述系统工作过程的顺序功能图。4、梯形图的绘制：采用某种编程方式设计出梯形图。顺控编程方法有：（1）起动、保持、停止电路的编程方法（2）以转换为中心的编程方法。（3）使用STL指令（步进梯形指令）的编程方法。（三）顺控图的组成要素1、 ）步与动作当系统正工作于某一步时，该步处于活动状态，称为“活动步”。处于活动状态时，相应的动作为执行，处于不活动状态时，相应的非保持型动作被停止执行。每一个顺控功能图至少应有一个初始步，它是对应于系统等待起动的初始状态。（一般用要用特殊辅助继电器 M8002来转换）2、 ）有向连线、转换和转换条件有向连线上无箭头标注时，其进展方向是从上到下、从左到右。若不是上述方向，应在若有向连线上有箭头标注。转换用与有向连线垂直的短划线来表示，步之间用转换隔开，转换与转换之间用步隔开。转换条件写在表是转换的短划线旁边。3、 ）步与步之间实现转换应同时具备两个条件：前级步必须是活动步。对应的转换条件成立。4、 ）顺控功能图的基本结构单序列结构循环序列结构其它结构（请学生课后了解）实例：按下 XO, Y0亮；5s后Y1亮；Y1亮5s后Y2亮，5s后电路复原。R9013X0=1Y0亮,T0=1Y1亮,T1=1Y2亮,T2=15、）画顺控功能图的注意事项：-两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。-两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。-顺控功能图中的初始步不能少。-在连续循环工作方式时，应从最后一步返回下一个工作周期开始运行的第一步。在顺控功能图中，当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步。3、SET RST指令功能：SET指令RST指令应用程序举例:04X0 当X1应用注意事项：当触发信号接通时执行了 SET指令，则不管触发信号如何变化， 当触发信号接通时执行了 RST指令，则不管触发信号如何变化， 对于部分内部继电器（R）和外部继电器（Y），同样编号的 没有限定。但是继电器的状态在程序中是随着执行结果而变化的，当 部输出是由程序运行的最终结果决定的。-4i例题解释：当(1)(2)(3)4、SSTP、接通时，Y0接通并保持。 接通时，Y0断开并保持。YC1PHIIhi,JNSTP、NSTL、CSTP 和 STPE 指令Y0输出接通并保持。 输出断开并保持。SET和RST的使用次数I/O刷新时，外在这段过棍中如挥钱顽来处理功能:SSTP指令：表示步进程序开始。NSTP指令：当检测到触发信号的上升沿时，启动当前过程,并将前一个过程复位。NSTL指令：当触发信号闭合时，启动当前过程，并将前一个过程复位。置位指令，使输出强制接通并保持。 复位指令，使输出强制断开并保持。CSTP指令：清楚并复位指定的步进过程。STPE指令：表示步进程序区结束，返回一般梯形图程序。 应用程序举例：1014171822100104触发信号X0I k触发信号(NSTP 1).刃(SSTP, 1 )步进过程编号Y0b (NSTL2)（SST巳 2 ）步进过程编号触发信号(CSTP50)(STPE )图7-5步进指令编程实例Y1接通Y2接通Y3接通图7-5步进指令实例功能示意图例题解释:1）当触发信号（X0）接通时，执行第一个步进过程。2）当触发信号（X1）接通时，清除第一个步进过程，执行第二个步进过程。3）当触发信号（X3）接通时，清除第五十个步进过程，步进控制结束。四、任务实施1.输入/输出分配表表7-4交通信号灯控制电路输入/输出分配表输入电器输入点输出电器输出点启动按钮(SB1)X0东西红灯L1Y0停止按钮2( SB2)X1东西黄灯L2Y1东西绿灯L3Y2南北红灯L4Y3南北黄灯L5Y4南北绿灯L6Y52输入/输出接线图用松下FP1-C40型可编程控制器实现交通信号灯控制系统的输入/输出接线，如图7-6所示。图7-6交通信号灯控制系统的输入/输岀接线图3 根据交通信号灯控制系统的控制要求，采用定时器实现步进控制功能的该当编写梯形图程序（1）程序如图7-7所示。303337R901CR10 -1R1-14 147545761G4閃/ / /1 JI 1J1 2 J1T Y T脸 TESTmTTlTYOTOR1Y1-Y0R4R4T5T I_/I恥T5K90LCK5TT114K10I/II ED图7-7交通信号灯控制系统梯形图程序（2）程序解释：当X0接通后启动信号 R10为ON，定时器TM0开始计时，内部继电器 R10接通，同时TM4 开始计时，内部继电器 R11为ON，接通输出Y2，既A向的绿灯亮，亮4s后TM4有输出。常开接 点T4闭合，内部继电器 R12开始闪耀，既A向绿灯闪，再经2s时，TM0有输出，常闭触点 TO断 开，R10断电，使Y2为OFF, A向绿灯灭，同时常开触点 TO闭合接通输出 Y1，既A向黄灯亮， 亮2s后TM1有输出，常闭触点 T1断开，Y1为OFF，A向黄灯灭。常开触点 T1闭合，Y1的常闭 触点为闭合状态，接通输出Y0，既A向的红灯亮。（在A向的绿灯、黄灯亮期间，既8s时间内Y3一直为ON既B向的红灯一直在亮。）Y0的常开接点闭合，接通 R9，TM5开始计时，R13为ON， 常开接点R13闭合接通Y5，既B向的绿灯亮，经 4STM5有输出，常开触点 T5闭合，R14闪，常 闭触点T5打开R13断电，使Y5闪2s，既B向绿灯亮4s后闪2s，其经过6s后TM2有输出，T2 闭合Y4为ON，既B向黄灯亮，亮2s后TM3有输出，常闭触点 T3打开，Y4为OFF，黄灯灭， Y4的常闭触点闭合使 Y3为ON，接通B向红灯。当按下停止开关，X1为ON , R0断开后系统停止。3 采用松下PLC功能强大的步进指令实现交通信号灯的控制。(1) 十字路口交通信号灯控制，现采用步进指令实现分支并行控制：东西向绿灯亮20s，闪3s；黄灯亮2s；红灯亮25s;与此同时南北向红灯亮25s；绿灯亮20s，闪3s；黄灯亮2s,如此循环。设计的梯形图程序如图所示。系统的I/O分配与上例相同，假定 A向为东西向，B向为南北向。(MSTP0)-(SST? 0)- tn (3-0BTL 2)-OGTF1FR9010 fTMY 0 , K 20T I1O1URl2)-TMIQCTL4-O-4V-0)-3-A JL 一1 5一 一 一 一 igr .r Y_r s 6 &- 7 7Yb床西词黄灯YOi申西向虹和Y3j購化询牡灯mmT2-415Y4：侖北由IBT5隋化商筑杠图7-9交通灯控制梯形图程序2） 例题解释：当 X0 接通的上升沿，同时激活过程0 和过程 1，实现两个分支并行 。分支 1 过程 0开始后，内部通用继电器 R0为ON ,其常开触点R0闭合，接通输出Y2，既东西向绿灯亮， 定时器TM0计时，经过20s激活过程2清除过程0，内部继电器 R1闪，使输出Y2闪3s, 既东西向绿灯闪3s，然后激活过程 3清除过程2，输出Y1为ON，既东西向黄灯亮，经过 2s激活过程4清除过程3, Y0为ON，既东西向红灯亮 25s，之后清除过程 4，又激活过程 0，开始新的循环。分支 2过程1开始后，输出Y3为ON，既南北向红灯亮，亮 25s后，既 东西向黄灯灭时又激活过程 5，清除过程 1 ，然后 R3 为 ON ，其常开触点 R3 闭合，接通输 出Y5，既南北向的绿灯亮，亮20s后清除过程5激活过程6, R4闪，既Y5闪，南北向绿灯闪3s后激活过程7,清除过程6,输出Y4为ON既南北向黄灯亮，亮 2s后清除过程7， 又激活过程 1，开始新的循环。（ 3） 程序输入同上例所示。4系统调试（1）在教师的现场监护下进行通电调试,验证系统功能是否符合控制要求。（2）如果出现故障, 学生应独立检修。 线路检修完毕并且梯形图修改完毕应重新调试, 直至系 统能够正常工作。