毕业设计（论文）-基于三菱PLC的交通信号灯控制的设计.doc

基于三菱PLC的交通信号灯控制的设计基于三菱PLC的交通信号灯控制的设计摘 要：可编程序控制器在工业自动化控制中的地位极为重要，目前它广泛的应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上其体积小、价格低、可靠性高、扩展灵活、可应用于各种工业控制环境等优点，它在现代工业中的应用更加突出。本次课程设计是基于三菱FX2N的可编程控制器控制人行横道线信号灯来说明可编程控制器硬件、软件的设计。解决好公路交通灯控制问题将是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。但现有的交通信号灯控制系统都是单一的固定时序控制，不能够根据实际交通状况进行调节控制，交通的疏导能力有待提高，以及不能够有效解决紧急车辆情况的通行。本次课程设计是利用三菱系列的可编程序控制器来实现对交通灯的智能信号控制。在单一的固定时序控制的基础上再增添了按钮式人行横道线交通信号灯控制以及紧急车辆通行时的交通灯控制，来提高交通信号灯控制系统的调节能力和疏导能力。本文主要内容有关于PLC的基本介绍以及交通信号灯控制系统的具体设计过程和程序实现。关键字：三菱PLC；交通灯控制系统；顺序功能图；梯形图目 录第一章 可编程序控制器（PLC）的基本介绍11.2 PLC的特点及应用11.2.1 PLC的特点11.2.2 PLC的应用范围21.3 PLC的分类31.4 PLC的硬件结构41.4.1 中央处理器（CPU）41.4.2 存储器41.4.3 输入/输出（I/O）电路51.4.4 编程器51.4.5 电源51.5 PLC的编程语言61.6 PLC的工作原理7第二章 设计目的和要求92.1 设计的目的92.2 设计的基本要求92.2.1课程设计要求92.2.2 基本设计功能要求9第三章 系统方案设计103.1 设计任务分析及方案设计103.2 硬件总体设计103.3 软件总体设计11第四章 控制系统具体设计124.1 自动定时控制124.1.1 状态转移图12 4.1.2 时序图（以一个周期为例）134.1.3 梯形图134.2 人行道手动按钮控制154.2.1 状态转移图154.2.2 时序图（以一个周期为例）164.2.3 梯形图164.3 紧急情况控制184.3.1 状态转移图184.3.2 时序图（以一个周期为例）194.3.3 梯形图20第五章 控制系统编程指令225.1 自动定时控制系统指令语句表225.2 手动按钮控制系统指令语句表235.3 紧急情况控制系统指令语句表24第六章 逻辑测试25第七章 课程设计总结27参考文献28第一章 可编程序控制器（PLC）的基本介绍1.1 PLC基本概念现代社会要求制造业对市场需求作出迅速反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具备极高的可靠性和灵活性，可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。PLC应用面广、功能强大、使用方便，已经广泛的应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，PLC在其他领域，例如民用和家庭自动化的应用已得到了迅速的发展。它不仅是单机自动化中应用最广的控制设备，在大型工业网络控制系统中也占有不可动摇的地位，PLC应用程度之广、普及程度之高，是其他计算机控制设备无法比拟的。国际电工委员会（IEC）对PLC作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令、并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程，可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。由以上定义可以看出，PLC是一种用程序改变控制功能的通用的工业控制计算机，除了各种各样的控制功能外，还有与其它计算机通和信联网的功能。1.2 PLC的特点及应用1.2.1 PLC的特点 PLC是面向用户的工业控制计算机，具有许多明显的优点。（1）可靠性高，抗干扰能力强工业生产过程对控制设备的可靠性提出了极高的要求，因为工业生产过程往往是昼夜连续生产，一般的生产装置要几个月甚至几年才大修一次。工业现场的各种电磁干扰特别严重，针对这一情况，PLC采取一系列的措施（主要包括：屏蔽、R-C滤波、光电隔离、电源调整与保护、元件筛选、模块化结构、自诊断功能、信息保护与恢复、双CPU冗余系统）使PLC能在恶劣的环境中可靠地工作，平均故障间隔时间（MTBF）高，故障恢复时间短。（2）丰富的I/O接口模块由于PLC是工业生产过程自动控制系统中的一个控制中枢，要实现对工业生产过程的自动控制，它还必须与各种工业现场的设备相连接，才能完成控制任务。因此，PLC除了具有计算机的基本部分外，还要有丰富的I/O接口模块。（3）编程简单PLC的梯形图编程语言类似于继电器的控制线路的梯形图，它继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到工程技术人员的读图习惯，易于接受，因此受到欢迎。（4）安装简单、维修方便PLC不需专门的机房，可在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O模块相连接，系统便可通入运行。为适应各种工业控制的需要，除了单元式的小型PLC，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各部件都采用模块化设计，由机架或导轨及电缆将各模块连接起来。由于PLC采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。（5）配套齐全、功能完善PLC发展到今天，已形成大、中、小各种规模的系列产品，可以适用于各种规模的工业控制现场。PLC除了逻辑功能外，现代PLC几乎都有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。（6）体积小、重量轻、能耗低PLC体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。（7）系统设计、调试周期短PLC用存储逻辑代替接线逻辑，与传统的继电器控制方式相比，大大减少了控制设备的外接线；PLC系统硬件设计任务仅仅是依据对象的要求配置适当的模块，使控制系统设计及建造周期大大缩短了。1.2.2 PLC的应用范围从PLC的功能应用来看，它的应用范围大致包括以下几个方面：（1）开关量的逻辑控制开关量的逻辑控制是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控及自动化流水线。（2）模拟量控制为了使PLC处理模拟量，必须实现模拟量和数字量之间的A/D转换及D/A转换。（3）运动控制PLC可以用于直线运动或圆周运动的控制。（4）过程控制过程控制通常是对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为通用的工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。（5）数据处理现代PLC几乎都具有数学运算（含逻辑运算、函数运算、矩阵运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析、处理及显示。（6）通信和联网目前生产的PLC都具有通信功能，它既可以对远程的I/O进行控制，又能实现PLC和PLC、PLC和计算机之间的通信。1.3 PLC的分类（1）按控制规模分类 输入输出的总线数，又称I/O点数，是表征PLC控制规模的重要参数。因此，按控制规模对PLC分类时，可根据I/O点数的多少可分为表1-1所示的五种类型。表1-1 PLC规模分类表类型I/O点数存储容量/KB类型I/O点数存储容量/KB超小型24以下12大型102481921664小型2425628超大型大于819264256中型2561024816（2）按结构形式分类 PLC按照硬件的结构形式可以分为厢体式和模块式。厢体式又称为单元式或整体式。厢体式PLC：整体式PLC的CPU、存储器、输入输出安装在同一机体内。一般小型PLC都采用这种厢体式结构。这种结构的特点是：结构简单，体积小，价格低；输入输出路数固定，实现的功能和控制规模固定，灵活性较低。 模块式PLC：模块式PLC为总线结构。一般中型和大型PLC都采用这种模块式结构。其总线做成总线板，上面有若干个总线槽，每个总线槽可安装一个PLC模块，不同的模块实现不同的功能。PLC的CPU、存储器和电源等做成一个模块，该模块在总线版上的安装位置一般来说是固定的，而且该模块也是构成模块式PLC所必需的。其他的模块根据PLC的控制规模、实现的功能选取，安装在总线版的其他任一总线槽上。模块式PLC安装完成后，需进行登记，使PLC对安装在个总线上的模块进行确认。模块式PLC的总线板又称为基版。模块式PLC的特点是：系统构成灵活性高，可构成具有不同控制规模和功能的PLC；价格较高。（3）按实现的功能分类按照PLC所能实现的功能的不同，可以把PLC大致的分为低档、中档、和高档机三类。低档机：具有逻辑运算、计时、计数、移位自诊断监控等功能，还具有一定的算术、数据传送和比较、通讯、远程和模拟量处理功能。中档机：除具有低档机的功能外，还具有较强的算术运算、数据传送和比较、数据转换、远程、通讯、子程序、中断处理和回路控制功能。高档机：除具有中档机的功能外，还具有带符号数的算术运算、矩阵运算。函数、表格、CRT显示、打印机打印等功能。一般地，低档机多为小型PLC，采用整体式结构；中档机可为大、中、小型PLC，其中小型PLC多采用整体式结构，中型和大型PLC多采用模块式结构；高档机多为大型PLC，采用模块式结构。目前，在国内工业控制中应用最广泛的是中、低档机。1.4 PLC的硬件结构PLC实质上是一种专门用于工业控制的通用计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，主要有中央处理器（CPU模块）、存储器（RAM、ROM）、输入输出接口电路（I/O接口）、电源及编程设备几大部分组成。PLC的硬件结构框图如图1-1所示。图1-1 PLC结构框图1.4.1 中央处理器（CPU）中央处理器（CPU）是PLC的控制中枢。PLC的CPU按照系统程序赋予的功能接受并存储用户键入的应用程序和数据，检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，诊断用户程序的语法错误。当PLC运行时，CPU首先以扫描的方式接收现场各个输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映像区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算术运算，并将运算的结果送入I/O映像区或数据存储器内，等所有用户程序执行完毕后，最后将I/O映像区的各输入状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直至停止。1.4.2 存储器PLC是工业控制计算机，除有硬件外，必须有软件才能正常工作。PLC的软件分两部分：系统软件和应用软件。存放系统软件的存储器是系统程序存储器；存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。PLC常用的存储器的类型有一下几种：（1）RAM这是一种读写存储器或随机存储器。它读写方便，存取速度快，由锂电池供电。用来存储用户程序居多。（2）EPROM这是一种可擦除的只读存储器。在断电的情况下存储器内的所有信息保持不变。在紫外线连续照射约20min后，能清除存储器的所有内容。加高电平可以写入信息。需要永久保存的系统程序和需要永久保存的用户程序常存储在这类存储器中。（3）EEPROM这是一种电可擦除的只读存储器。使用编程器很容易对其所保存的内容进行修改。断电时，其内的内容保持不变。PLC的存储空间一般包括以下三个区域：系统程序存储区：存放着相当于计算机操作系统的系统程序；系统RAM区：包括I/O映像区以及各种软器件存储区；用户程序存储区：存放用户编制的用户程序。1.4.3 输入/输出（I/O）电路PLC输入/输出（I/O）电路的作用是进行信号的电平转换。因为PLC的CPU所处理的信号只能是标准电平而实际生产过程的信号电平是多种多样的，需要进行信号的电平转换。信号的电平转换是通过光电隔离和滤波实现的。接到PLC输入接口的输入器件主要是各种开关（光电开关、压力开关、行程开关、按钮、传感器等）；PLC的输出接口往往是与被控对象相连接，被控对象有电磁阀、指示灯、接触器、电动机等。（1）输入接口电路各种PLC的输入电路大都相同，通常有三种输入类型：直流输入、交流输入、交直流输入。外部器件是通过PLC输入接口与PLC相连的。PLC输入电路中有光电隔离、RC滤波器，用以消除输入信号抖动和外部噪声干扰。（2）输出接口电路PLC的输出有三种形式：继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。继电器输出型PLC最常用，其PLC响应最慢，负载能力最强；晶体管输出型PLC响应最快，负载能力最弱。1.4.4 编程器编程器是PLC的重要外围设备。编程器的主要任务是输入程序、编辑程序、调试程序、监控程序，还可以在线测试PLC工作状态和参数与PLC进行人机对话。因此编程器是开发、应用、监控运行和检查维护PLC不可缺少的设备。1.4.5 电源模块化的PLC，是独立的电源模块；整体式PLC电源集成在厢体内。PLC的电源多为高精度的开关电源；掉电保护电路供电的后备电源多为锂电池。1.5 PLC的编程语言现代的PLC一般备有多种编程语言，供用户使用。不同厂家的PLC的编程语言有很大的区别，用户不得不学习多种编程语言和查找故障的方法。因此，IEC（国际电工委员会）1994年5月公布了可编程序控制器标准（IEC1131）。该标准由以下5部分组成：通用信息、设备与测试要求、PLC的编程语言、用户指南和通讯。由其制定的编程语言即满足目前市场的要求，又适应未来技术的发展。同时，IEC1131-3详细说明了句法、语义和下述5种PLC编程语言（见图1-2）的表达方式：可编程控制器编程语言结构化文本功能块图梯形图指令语句表顺序功能图图1-2 PLC编程语言标准中有两种图形语言梯形图（LD）和功能块图（FBD），还有两种文字语言指令表（IL）和结构文本（ST），可以认为顺序功能图（SFC）是一种结构块控制程序流程图。（1）梯形图（LD）梯形图是使用得最多的PLC图形编程语言，有时又被称为电路或程序。它是一种软件信息，是一种反映PLC的输入输出控制逻辑关系的程序软件，它与传统的继电器控制系统的梯形图（硬件）电路不同，不是真正的物理（硬件）电路，一定不能把它们当作硬件电路来看待。由于梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，因此很容易被工厂熟悉继电器控制的电气技术人员掌握，特别适用于开头量逻辑控制。梯形图编规则：1）每个继电器的线圈和它的触点均用同一编号，每个元件的触点使用时没有数量限制；2）梯形图每一行都是从左边开始，线圈接在最右边； 3）线圈不能直接接在左边母线上；4）在一个程序中，同一编号的线圈如果使用两次，称为双线圈输出，它很容易引起误操作，应尽量避免。5）在梯形图中没有真实的电流流动，为了便于分析PLC的周期扫描原理和逻辑上的因果关系，假定在梯形图中有“电流”流动，这个“电流”只能在梯形图中单方向流动即从左向右流动，层次的改变只能从上向下。 （2）指令语句表（IL）由若干条指令组成的程序叫做指令表程序。PLC的指令是一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式，但是小型PLC的指令系统比汇编语言的简单得多，有的PLC的指令系统仅有20来条指令。指令表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一眼看出，所以在设计时一般使用梯形图语言。如果使用图形编程器，可以直接将梯形图送入PLC，并在显示器上显示出来。如果使用简易编程器，则必须将梯形图转换成指令表后再送入PLC，这种转换的规则是很简单的。在用户存贮器中，指令按步序号顺序排列。（3）功能图块（FBD）这是一种类似于数字逻辑电路的编程语言，具有数字电路基础的人很容易掌握。该编程语言用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算输入变量，右侧为输出变量，输入端、输出端的小圆圈表示“非”运算，信号是自左向右流运的。像SFC一样，功能块图FBD也是一种图形语言，在FBD中也允许嵌入别的语言（如梯形图、指令表和结构文本）。（4）顺序功能图（SFC）SFC提供了一种组织程序的图形方法，在SFC中可以用别的语言嵌套编程。步、转换和动作是SFC中的三种主要元件。步是一种逻辑块，即对应于特定的控制任务的编程逻辑；动作是控制任务的独立部分；转换是从一个任务到另一个任务的原因。对于目前大多数PLC来说，SFC还仅仅作为组织编程的工具使用，尚需用其它的编程语言（如梯形图）将它转换为PLC可执行的程序。因此，通常只是将SFC作为PLC的辅助编程工具，而不是一种独立的编程语言。（5）结构化文本（ST）ST被称为与PASCAL和C语言一样的高级编程语言。ST不是采用低级的、面向机器的操作而是以高度压缩的形式提供大量描述复杂功能的抽象语句。与指令语句表相比，ST语言优点是明显的：编程任务高度压缩化的表达格式、在语句块中有清晰的程序结构。1.6 PLC的工作原理PLC系统工作任务管理应用程序执行都是循环扫描方式完成的。图1-3所示是PLC扫描运行的工作方式。循环扫描技术是指PLC投入运行以后，以重复的方式执行用户程序。扫描一次包括以下操作：故障诊断、通讯处理、输入采样、执行程序、输出刷新。（1）输入采样PLC以扫描方式依次读入所有输入端子口的状态，并把这些状态或数据存储在相应的输入映象区。如果输入时脉冲信号，该输入脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证该输入信号不被丢失。（2）程序执行阶段PLC在用户程序执行阶段，CPU总是以自上而下，自左而右的顺序扫描控制线路，根据运算结果刷新输出映象区或执行特殊的功能的指令。（3）输出刷新阶段PLC按照映象区的对应状态刷新所有输出锁存电路，经过驱动电路控制相应的负载。（4）PLC的I/O响应时间输入输出响应时间又称为滞后时间，指的是PLC外部输入信号发生变化起至系统有关输出端信号发生变化的时刻起所间隔的时间。它由输入电路的滤波时间、因扫描工作方式产生的滞后时间以及输出电路的滞后时间三部分组成。为增强PLC的抗干扰能力，PLC的每个开关量输入端都采用光耦合隔离技术和R-C滤波器措施。PLC的循环扫描工作方式也能加大PLC控制系统的滞后时间。图1-3 PLC扫描运行方式第二章 设计目的和要求2.1 设计的目的本次智能交通信号灯的控制系统设计是三菱PLC（FX系列）为控制中心，通过本次课程设计，我们应该达到以下目的：1）掌握三菱PLC（FX系列）的基本硬件结构及工作原理；2）熟练使用各基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法；3）掌握三菱PLC（FX系列）的梯形图，指令语句表，顺序功能图编程语言；4）学习并掌握使用三菱PLC（FX系列）开发控制系统的基本步骤及方法。2.2 设计的基本要求2.2.1课程设计要求本次课程设计中要求能熟练运用三菱PLC（FX系列）实现硬件与软件结合完成电子产品的设计，把理论和实践充分结合起来，提高动手实践和创新能力，并了解用PLC解决一个实际问题的全过程。2.2.2 基本设计功能要求主要分为以下几个部分：（1）传统交通信号灯自动定时控制交通灯用于控制行人和车辆依次通过十字路口（按钮X0启动）。其设计要求如下：1）首先车行道亮绿灯45s，同时人行道亮红45s；2）45s后，车行道黄灯闪烁5次，亮、灭各0.5s，此时人行道仍维持红灯；3）5s后，转为人行道亮绿灯15s，车行道亮红灯15s；4）20s后，再转到第1）步，如此循环往复；（2）按钮式交通信号灯控制系统为了提高交通控制和疏导能力，在传统交通灯自动定时控制系统中增加了如下设计要求：1）当有人需要过马路时此时按下按钮X1；2）过30s后，车行道信号灯变为黄色，再过10s后，车行道信号灯变为红；3）5s后人行道信号灯变为绿色；4）15s后，人行道绿灯开始闪烁；5）闪烁5次，每次1s；6）即5s后返回初始状态，人行道信号灯为红灯，车行道信号灯为绿灯。（3）紧急情况通行1）按下按钮X2后，车行道10s后变为黄灯；2）黄灯闪烁5s后变为红灯；3）15后返回，在此期间人行道一直亮红灯。第三章 系统方案设计3.1 设计任务分析及方案设计本次课程设计，是基于三菱FX系列的PLC的交通信号灯的控制系统的设计，主要涉及到需要实现的功能是定时和计数。3.2 硬件总体设计从设计的基本要求可以看出，该交通信号灯控制系统有2个输入装置和5个输出装置。输入装置和输出装置与PLC的地址编号对应表3-1和表3-2。其外部电路的接线情况如图3-1所示。表3-1 输入装置与PLC端口对应表输入装置输入端编号自动定时启动按钮X0手动按钮X1表3-2 输出装置与PLC端口对应表输出装置输出端编号1号绿灯（绿1）Y01号黄灯（黄1）Y11号红灯（红1）Y22号绿灯（绿2）Y32号红灯（红2）Y4图3-1 交通信号灯电路图由端口对应表和交通信号灯电路图可以看出在本次设计中PLC的I/O的具体分配情况。假设在实际中交通灯的分布情况如图3-2所示，南北方向是车行道，有红、黄、绿灯；东西方向是人行道，有红、绿灯。车行道人行道 图3-2 交通示意图3.3 软件总体设计本次课程设计是采用状态转移图法，它比梯形图和语句表更直观。在画出状态转移图的基础上，再转换为梯形图和指令语句表。FX系列PLC步进指令有两条：步进开始指令STL和步进结束指令RET。在编程的过程中需要用到的软器件主要有如表3-3所示的几类。表3-3 器件意义器件意义S状态器软器件T定时器X启动按钮（输入软器件）Y输出软器件C计数器M8002驱动器（PLC从STOPRUN切换时的初始脉冲）第四章 控制系统具体设计控制系统要实现人行道和车行道十字路口的自动定时、手动控制以及紧急通行三个功能，设计中我将这三个功能分别做成三个小系统实现，按钮X0控制自动定时，X1是人行道手动按钮，按钮X2是控制紧急通行。三个小控制系统的具体设计如下。4.1 自动定时控制4.1.1 状态转移图设计中根据第二章对自动定时控制系统的要求作出其状态转移图如图4-1所示。图4-1 自动定时系统状态转移图 4.1.2 时序图（以一个周期为例）由第二章的控制要求可以得到自动定时控制系统的控制时序图如图4-2所示。Y0绿1Y1黄1Y2红1Y3绿2Y4红2 图4-2 自动定时控制时序图4.1.3 梯形图初始脉冲驱动初始状态S0人行道、车行道并行分支车行道交通灯情况绿灯1亮45s绿灯2亮20s返回初始状态黄灯1闪烁5次，共5s红灯1亮20s人行道交通灯情况红灯2亮50s车行道、人行道分支汇合黄灯闪烁5次，共5s红灯亮50s人行道交通灯情况红灯亮20s图4-3 自动控制梯形图4.2 人行道手动按钮控制4.2.1 状态转移图设计中根据第二章对人行道手动按钮控制系统的要求作出其状态转移图如图4-4所示。图4-4 手动按钮控制状态转移图4.2.2 时序图（以一个周期为例）由第二章的控制要求可以得到手动按钮控制系统的控制时序图如图4-5所示。Y0Y1Y2Y3Y4图4-5 手动按钮控制时序图4.2.3 梯形图初始脉冲驱动初始状态S1车行道、人行道并行分支车行道交通信号灯情况绿灯1亮30s黄灯1亮10s红灯1亮20s绿灯1亮30s人行道情况红灯2亮40s绿灯2亮15s红灯亮20s红灯亮40s人行道情况绿灯亮30s绿灯亮15s绿 灯2闪5次红 灯 2亮分支汇合返回初始状态图4-6 手动按钮控制梯形图4.3 紧急情况控制4.3.1 状态转移图设计中根据第二章对紧急情况控制系统的要求作出其状态转移图如图4-7所示。图4-7 紧急情况状态转移图4.3.2 时序图（以一个周期为例）由第二章的控制要求可以得到紧急情况控制系统的控制时序图如图4-8所示。Y0Y1Y2Y3Y4图4-8 紧急情况控制时序图4.3.3 梯形图初始脉冲触发初始状态S2人行道、车行道并行分支车行道交通信号灯情况绿灯1亮10s黄灯1闪5s红灯1亮15s人行道信号灯情况红灯2一直亮分支汇合返回初始状态图4-9 紧急情况控制梯形图第五章 控制系统编程指令PLC的指令是一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式，但是小型PLC的指令系统比汇编语言的简单得多，有的PLC的指令系统仅有20来条指令。指令表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一眼看出，所以在设计时一般使用梯形图语言。如果使用图形编程器，可以直接将梯形图送入PLC，并在显示器上显示出来。如果使用简易编程器，则必须将梯形图转换成指令表后再送入PLC，这种转换的规则是很简单的。在用户存贮器中，指令按步序号顺序排列。5.1 自动定时控制系统指令语句表自动定时控制系统的指令语句及其说明具体内容见表5-1。表5-1 自动定时控制指令语句表步序指令器件号说明步序指令器件号说明0LDM8002驱动脉冲26ANDT21SETS027SETS232STLS0初始状态28LDIC0计数未到5，循环3OUTY029ANDT24OUTY430OUTS21循环黄灯闪5次5LDX0启动按钮31STLS236SETS20并行分支32OUTY2红灯亮20秒7SETS3033OUTT3定时20秒8STLS20车行道分支34K2009OUTY0绿灯亮45秒35STLS30人行道分支10OUTT0定时45秒36OUTY4红灯亮50秒11K45037OUTT4定时50秒12LDT038K50013SETS2139LDT414STLS2140SETS3115OUTT1与T2一起定时1秒41STLS3116K542OUTY3绿灯亮20秒17LDT143OUTT5定时20秒18SETS2244K20019STLS2245STLS23分支汇合20OUTY1黄灯闪烁5次46STLS3121OUTC0计数547LDT522K548OUTS0返回初始状态23OUTT249RET24K550END25LDC0计数已到55.2 手动按钮控制系统指令语句表手动按钮控制系统的指令语句及其说明具体内容见表5-2。表5-1 手动按钮控制指令语句表步序指令器件号说明步序指令器件号说明0LDM8002驱动脉冲34LDT91SETS135SETS512STLS1初始状态36STLS513OUTY037OUTY3绿灯亮15秒4OUTY438OUTT10定时15秒5LDX1启动按钮39K1506SETS40并行分支40LDT107SETS5041SETS528STLS40车行道分支42STLS529OUTY0绿灯亮30秒43OUTT11与T12一起定时1秒10OUTT6定时30秒44K511K30045LDT1112LDT646SETS5313SETS4147STLS5314STLS4148OUTY3绿灯闪5次15OUTY1黄灯亮10秒49OUTC1计数到516OUTT7定时10秒50K517K10051OUTT1218LDT752K519SETS4253LDC1计数已到520STLS4254ANDT1221OUTY2红灯亮20秒55SETS5422OUTT8定时20秒56LDIC1计数未到5，循环23K20057ANDT1224LDT858OUTS52循环闪烁5次25SETS4359STLS5426STLS4360OUTY4红灯亮27OUTY0绿灯亮30秒61STLS43分支汇合28OUTT18定时30秒62STLS5429K30063LDT1830STLS50人行道分支64OUTS1返回初始状态31OUTY4红灯亮40秒65RET32OUTT9定时40秒66END33K4005.3 紧急情况控制系统指令语句表紧急情况控制系统的指令语句及其说明具体内容见表5-3。表5-1 紧急情况控制指令语句表步序指令器件号说明步序指令器件号说明0LDM8002驱动脉冲23OUTT151SETS224K52STLS2初始状态25LDC2计数已到53OUTY026ANDT154OUTY427SETS635LDX2启动按钮28LDIC2计数未到5，循环6SETS60并行分支29ANDT157SETS7030OUTS61循环闪烁5次8STLS60车行道分支31STLS639OUTY0绿灯亮10秒32OUTY2红灯亮15秒10OUTT13定时10秒33OUTT16定时15秒11K10034K15012LDT1335STLS70人行道分支13SETS6136OUTY4紧急情况一直红灯14STLS6137OUTT17定时30秒15OUTK14与T15一起定时1秒38K30016K539STLS63分支汇合17LDT1440STLS7018SETS6241LDT1719STLS6242OUTS2返回初始状态20OUTY1黄灯闪烁5次43RET21OUTC2计数到544END22K5第六章 逻辑测试在梯形图编制完成之后，利用GPPW软件的测试功能对其逻辑功能进行测试，由时序图可清楚地看出其逻辑功能是否正确。三个小控制系统的功能时序基本一致，这里仅以自动控制系统的逻辑测试结果为例进行简单分析。图6-1所示为其初始状态，车行道绿灯，人行道红灯。之后扯车行道黄灯进行闪烁，人行道仍然是红灯亮，如图6-2状态。黄灯闪烁之后变为红灯，同时人行道变为绿灯，如图6-3所示。图6-1 逻辑测试状态1图6-2 逻辑测试状态2图6-3 逻辑测试状态3测试中黄灯闪烁时间只有0.5秒，对其状态截图比较困难，需要动作迅速。在对自动定时控制系统进行测试后，其余两系统的测试均只有初始状态，不知是否是写入混乱