交通信号灯的PLC控制.ppt

可 吕芝山 安徽蚌埠机电技师学院 电气工程系 编 程 序 控 制 技 术 及 应 用 安徽蚌埠机电技师学院 电气工程系 课题五交通信号灯的控制 一 用PLC控制交通信号灯 基本程序 二 用PLC控制交通信号灯 较多控制要求 三 相关知识 顺序控制及设计方法 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 一 实例 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 一 实例一 某十字路口 交通信号灯分别有东西方向的红灯 绿灯 黄灯和南北方向的红灯 绿灯 黄灯 用二个自复位式按钮控制 一个启动按钮 一个停止按钮 1 具体控制要求如下 参见后附的时序图 1 接通电源后进入初态 此时东西和南北的黄灯同时以亮0 5秒灭0 5秒的规律连续闪烁 2 按启动按钮后 各信号灯按下面的时序图运行 周而复始的工作 其中绿灯闪烁三次 闪烁要求是亮0 6秒 灭0 4秒 运行中任何时刻 按停止按钮时立即转为两个方向的黄灯连续闪烁 用PLC控制交通信号灯 基本程序 本例用三菱的GP软件编程 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 启动后的时序图 东西方向红灯 南北方向绿灯 闪3次次 闪3次次 15S 15S 安徽蚌埠机电技师学院 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 状态流程图的编写 FX2N系列PLC除了27条基本指令外 还有二条功能很强的步进顺序控制指令 STL RET 简称步进指令 采用步进指令编程 方法简单 规律性强 可以编写出较复杂的控制程序 调试 修改方便 较易掌握 顺序控制系统是指按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 控制生产过程中的各个执行机构有次序地进行操作的过程 步进指令仅适用于顺序控制系统 复杂的控制任务或工作过程可以分解为若干个工序 也称为状态或步 根据控制要求可以设计出状态流程图 图中各步之间有转移方向 用有向线段表示 和转移条件 用文字 逻辑式等表示 各步有其任务 例如 驱动负载等 状态流程图 也称顺序功能图 的形式有 单一顺序 选择顺序 并行顺序 重复 跳转 循环 本题状态流程图编写如下 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 单一顺序状态流程图 M8002 X2 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 梯形图程序 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 关于步进顺序控制指令使用的几点说明 1 状态继电器S0 S899在使用SET指令后具有步进顺序控制功能 提供常开的步进触点和普通的编程触点 其中 S0 S9 初始状态专用S10 S19 原点复位用S20 S499 一般用S500 S899 停电保持用S900 S999 报警用 2 S0 S9一般供初状态使用始 状态继电器也可不按顺序使用 步进触点是否闭合决定了步进触点后的电路块是否执行 下一个状态继电器被SET置位后 上一个状态继电器会自动复位 3 初状态是必须的 步进状态结束必须使用RET指令 4 状态编号不可重复使用 相邻的两个状态不能使用同一个定时器 5 每个状态内 编程顺序为先驱动后转移 对不需要触点控制而直接输出的均须先编程 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 二 实例二 某十字路口 交通信号灯分别有东西方向的红灯 绿灯 黄灯和南北方向的红灯 绿灯 黄灯 用手动 自动开关 强制通行方向选择开关 启动按钮 停止按钮和暂停按钮控制交通灯的运行 1 具体控制要求如下 参见参考实例一的时序图 1 选择手动状态时 可以强制东西或南北方向通行 此时通行方向的录灯常亮 而另一方向的红灯常亮 2 选择自动状态时 1 在23点至5点的夜间时间段 则两个方向的黄灯同时按亮0 5秒 灭0 5秒的规律连续闪烁 2 在23点至5点的白天时间段 各信号灯自动地按例一中的时序图周而复始的工作 本例将东西红灯改为亮20秒 南北红灯改为亮25秒 3 运行中任何时刻 都可以从手动转换为自动 也可以从自动转换为手动 用PLC控制交通信号灯 较多控制要求 本例比实例一增加了控制要求 用三菱的GX软件编程 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 2 PLC的地址分配输入输出X20 暂停按钮 SB20 Y1 东西录灯 HL1 X21 启动按钮 SB21 Y2 东西黄灯 HL2 X22 停止按钮 SB22 Y3 东西红灯 HL3 X24 手动 自动 SA24 Y4 南北录灯 HL4 X25 强制选择 SA25 Y5 南北黄灯 HL5 Y6 南北红灯 HL6 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 状态流程图 用GX Developer编程软件的SFC编写的SFC块图 SFC块图包括两大部分 梯形图块 LD SFC块 SFC 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 Y2 M8002 X22 T2K5 T1K5 Y5 T1 T2 Y1 Y6 X25 Y4 Y3 此处编写自动运行采用并行顺序 X24 自动 手动 强制 夜晚 白天 东西通行 南北通行 东西方向 南北方向 3 状态流程图 S31 S21 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 S20 Y3 Y2 T2 T2k5 C0k3 RSTC0 T3k20 T2 C0 T3 Y4 T5k150 T7 C1 T7 C1k3 RSTC1 T7k5 Y5 T8k20 S11 T8 东西方向 南北方向 状态流程图 续 S11 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 状态流程图 用GX Developer编程软件的SFC编写的梯形图块 说明 D8013S 0 59 D8014min 0 59 D8015h 0 23 D8016日 1 31 D8017月 1 12 D8018年 0 99 D8019星期 0 6 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 状态流程图 用GX Developer编程软件的SFC编写的梯形图块 续1 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 状态流程图 用GX Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 状态流程图 用GX Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块 续1 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 状态流程图 用GX Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块 续2 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 状态流程图 用GX Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块 续3 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 状态流程图 用GX Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块 续4 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 状态流程图 用GX Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块 续5 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 状态流程图 用GX Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块 续6 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 状态流程图 用GX Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块 续7 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 状态流程图 用GX Developer编程软件SFC编写的SFC内置梯形图块 续8 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 三 相关知识 顺序控制及设计方法 PLC程序的顺序控制设计方法顺序控制设计法顺控设计法的设计步骤功能图的结构步进指令编制梯形图的方法顺序控制的其他编程方法1 顺序控制设计法它是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法 这种设计方法很容易被初学者接受 对于有经验的工程师 也会提高设计的效率 程序的调试 修改和阅读也很方便 PLC的设计者们为顺序控制系统的程序编制提供了大量通用和专用的编程元件 开发了专门供编制顺序控制程序用的功能表图 使这种先进的设计方法成为当前PLC程序设计的主要方法 2 顺控设计法的设计步骤步的划分转换条件的确定功能表图的绘制梯形图的编制 安徽蚌埠机电技师学院 1 步的划分将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段 这些阶段称为步 并且用编程元件来代表各步 步是根据PLC输出状态的变化来划分的 在任何一步内 各输出状态不变 但是相邻步之间输出状态是不同的 交通信号灯的控制 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 2 转换条件的确定使系统由当前步转入下一步的信号称为转换条件 转换条件可能是外部输入信号 如按钮 指令开关 限位开关的接通 断开等 也可能是PLC内部产生的信号 如定时器 计数器触点的接通 断开等 转换条件也可能是若干个信号的与 或 非逻辑组合 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 功能表图的绘制 根据以上分析和被控对象工作内容 步骤 顺序和控制要求画出功能表图 绘制功能表图是顺序控制设计法中最为关键的一步 功能表图又称做状态转移图 它是描述控制系统的控制过程 功能和特性的一种图形 功能表图不涉及所描述控制功能的具体技术 是一种通用的技术语言 可用于进一步设计和不同专业的人员之间进行技术交流 各个PLC厂家都开发了相应的功能表图 各国家也都制定了国家标准 我国1986年颁布了功能表图国家标准 GB6988 6 86 根据功能表图 按某种编程方式写出梯形图程序 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 功能表图的组成主要由步 有向连线 转换 转换条件和动作 命令 组成 1 步与动作 步 矩形框表示步 方框内是该步的编号 编程时一般用PLC内部编程元件来代表各步 初始步 与系统的初始状态相对应的步称为初始步 初始步用双线方框表示 每一个功能表图至少应该有一个初始步 动作 一个控制系统可以划分为被控系统和施控系统 对于被控系统 在某一步中要完成某些 动作 对于施控系统 在某一步中则要向被控系统发出某些 命令 将动作或命令简称为动作 动作的表示 矩形框中的文字或符号表示 该矩形框应与相应的步的符号相连 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 2 有向连线 转换与转换条件 有向连线 功能表图中步的活动状态的顺序进展按有向连线规定的路线和方向进行 活动状态的进展方向习惯上是从上到下或从左至右 在这两个方向有向连线上的箭头可以省略 如果不是上述的方向 应在有向连线上用箭头注明进展方向 转换 转换是用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示 转换将相邻两步分隔开 步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的 并与控制过程的发展相对应 转换条件 转换条件可以用文字语言 布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 转换实现的基本规则 转换实现的条件 在功能表图中步的活动状态的进展是由转换的实现来完成 转换实现必须同时满足两个条件 该转换所有的前级步都是活动步 相应的转换条件得到满足 转换实现应完成的操作 转换的实现应完成两个操作 使所有的后续步都变为活动步 使所有的前级步都变为不活动步 4 梯形图的编制 根据功能表图 按某种编程方式写出梯形图程序 如果PLC支持功能表图语言 则可直接使用该功能表图作为最终程序 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 功能图的结构 1 单序列 反映按顺序排列的步相继激活这样一种基本的进展情况 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 2 选择序列 个活动步之后 紧接着有几个后续步可供选择的结构形式称为选择序列 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 并行序列 当转换的实现导致几个分支同时激活时 采用并行序列 其有向连线的水平部分用双线表示 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 4 跳步 重复和循环序列 在实际系统中经常使用跳步 重复和循环序列 这些序列实际上都是选择序列的特殊形式 跳步 重复和循环序列 a 跳步序列 b 重复序列 c 循环序列 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 步进指令的执行过程 注意 此为教科书上表示步进触点的画法 和用编程软件画出的是有区别的 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 选择序列分支与合并的步进编程 4 步进指令编制梯形图的方法 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 并行序列分支与合并的步进编程 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 5 顺序控制的其他编程方法 根据顺序功能图 设计梯型图程序常用的编程方法一般有四种 起 保 停电路设计法 用普通逻辑指令 转换为中心设计法 用SET RST指令 步进顺控指令设计法 用STL RET指令 1 起 保 停电路设计法的实例 仿步进指令 仿步进指令设计法 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 2 以转换为中心设计法的实例 某组合机床的动力头在初始状态时停在左边 限位开关SQ3 X003输入 为1状态 按下起动按钮SB1 X000输入 动力头按图示工作路线工作 工作一个循环后 返回并停在初始位置 控制电磁阀YV0 Y000控制 YV1 Y001控制 YV2 Y002控制 在各工步的状态如顺序功能图所示 a 流程图 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 b 功能图 安徽蚌埠机电技师学院 交通信号灯的控制 3 步进顺控指令设计法的实例 自动门控制系统 控制要求 人靠近自动门时 感应器X0为ON Y0驱动电动机高速开门 碰到开门减速开关X1时 变为低速开门 碰到开门极限开关X2时电动机停转 开始延时 若在0 5s内感应器检测到无人 Y2起动电动机高速关门 碰到关门减速开关X4时 改为低速关门 碰到关门极限开关X5时电动机停转 在关门期间若感应器检测到有人 停止关门 T1延时0 5s后自动转换为高