交通信号灯自动控制设计.ppt

信号灯闪烁电路的控制,机电工程系,教学目的,在实际控制情景中，应用新学习的PLC编程元件和基本指令编制电磁阀的起停控制程序，感受和学习实际工作中PLC控制设计的一般工作流程。掌握PLC程序现场调试的方法，强调安全操作规程，养成规范操作习惯。,过程与方法,通过教师与学生的互动合作完成示范项目(自动小车往返控制)的设计和调试；通过教师的点拨、指导答疑和学生的思考设计、现场调试，完成实训项目(信号灯闪烁电路控制)的设计和调试。从而感受实际工作中PLC控制设计的一般工作流程，学习并掌握PLC程序现场调试的方法。涉及到的新知识通过课程网络平台提供，学生提前下载，自己预习，由于是课程入门学习，因而需要教师进行引导讲解。,教学重点：1.PLC控制设计的一般工作流程，单流程步进程序设计方法。2.状态转移图的画法，步进顺控指令的编程使用3.编程软件的使用和现场程序调试方法、规范操作习惯。教学难点：状态转移图的画法、步进顺控指令的编程。单流程步进程序设计方法教学方法：示范引导、项目实训教学时间：3课时,【项目解说】三盏信号灯HL1，HL2，HL3，按下启动按钮后HL1亮，1s后HL1灭HL2亮，1s后HL2灭HL3亮，1s后HL1、HL2、HL3全亮，1s后HL1、HL2、HL3全灭，1s后HL1、HL2、HL3全灭如此循环；随时按下停止按钮停止系统运行。【涉及到的新知识】单流程状态转移图的画法；步进顺控指令,一、示范项目：自动小车往返运动控制,1、项目分析：某自动送料小车在初始位置时，限位开关SQ1被压下，按下启动按纽SB，小车按图示顺序运动,完成一个工作周期。a电机正转，小车右行碰到限位开关SQ2后电机停转、小车原地停留；b5S后电机反转，小车左行;c碰到限位开关SQ3后，电机又开始正转,小车右行至原位压下限位开关SQ1，停在初始位置。2、PLC控制项目设计过程1）正确选择输入输出设备一个控制信号就是一个输入设备，一个执行元件就是一个输出设备。,知识准备单流程的步进顺控设计法,1）、单流程顺控结构一个控制过程可以分为若干个阶段，这些阶段称为状态或者步。状态与状态之间由转换条件分隔。当相邻两状态之间的转换条件得到满足时，就实现状态转换。所谓单流程，是指状态转移只可能有一种顺序。像自动小车的控制过程就只有一种顺序：S0S20S21S22S23S0，没有其它可能，所以称作单流程顺控结构。,2）、状态元件上述的每一个状态或者步用一个状态元件表示，S0为初始步，也称为准备步，表示初始准备是否到位。其它为工作步。状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可编程控制器的软元件之一。FX2N共有1000个状态元件，其分类、编号、数量及用途如表1所示。,表1FX2N的状态元件,注：状态的编号必须在指定范围内选择。各状态元件的触点，在PLC内部可自由使用，次数不限。在不用步进顺控指令时，状态元件可作为辅助继电器在程序中使用。通过参数设置，可改变一般状态元件和掉电保持状态元件的地址分配。,五、项目验收及评价,3）状态转移图（SFC）的画法状态转移图（SFC）也称功能表图。用于描述控制系统的控制过程，具有简单、直观的特点，是设计PLC顺控程序的一种有力工具。状态转移图的三要素：驱动动作、转移目标和转移条件。其中转移目标和转移条件是必不可少的，而驱动动作则视具体情况而定，也可能没有实际的动作。如图2所示，在初始步S0，没有驱动动作，S20为其转移目标，X0、X1为串联的转移条件；在S20步，Y1为其驱动动作，S21为其转移目标，X2为其转移条件。步与步之间的有向连线表明流程的方向，其中向下和向右的箭头可以省略。图2中流程方向始终向下，因而省略了箭头。,4）状态转换的实现步与步之间的状态转换需满足两个条件：一是前级步必须是活动步；二是对应的转换条件要成立。满足上述两个条件就可以实现步与步之间的转换。值得注意的是一旦后续步转换成功成为活动步，前级步就要复位成为非活动步。这样，状态转移图的分析就变得条理十分清楚，无需考虑状态时间的繁杂联锁关系，这使程序的试运行、调试、故障检查与排除变得非常容易，方便程序的阅读理解，这就是步进顺控设计法的优点。5）FX系列PLC的步进顺控指令FX系列PLC的步进指令有两条：步进触点驱动指令STL和步进返回指令RET。STL：步进触点驱动指令梯形图符号为STL指令有主控含义，即STL指令后面的触点要用LD指令或LDI指令。STL指令有自动将前级步复位的功能（在状态转换成功的第二个扫描周期将前级步复位）。步进返回指令梯形图为一系列STL指令后，在状态转移程序的结尾必须使用RET指令，表示步进顺控功能（主控功能）结束。,6）步进梯形图和指令语句表编程：先进行驱动动作处理，然后进行状态转移处理，不能颠倒。驱动步进触点用STL指令，驱动动作用OUT指令。若某一动作在连续的几步中都需要被驱动，则用SET/RST指令。连续向下的状态转换用SET指令，否则用OUT指令。相邻两步的动作若不能同时被驱动，则需要安排相互制约的联锁环节。步进顺控的结尾必须使用RET指令CPU只执行活动步对应的电路块，因此，STL指令允许双线圈输出。,3、PLC硬件配置先安排输入、输出点及机内器件。自动小车由电动机M驱动，正转（右行）由PLC的输出点Y1控制，反转（左行）由Y2点控制。延时5s，选用定时器T0控制。将起动按钮SB及限位开关SQ1、SQ2、SQ3分别接于X0、X1、X2及X3点，热继电器FR接在外围输出电路中（这样可以节省I/O点），如图3所示。,4、PLC软件编程1）自动小车工作状态转移图（SFC图）根据步进顺控的设计思路，将自动小车的工作过程划分为四个阶段，分别为启动右行、暂停等待、换向左行以及右行回原位，也称为四步，对应用四个状态器S20、S21、S22、S23表示。S0为初始步，表示初始准备，其它的如S20、S21、S22、S23表示工作步。如图4所示。,2）自动小车的步进梯形图根据状态转移图画出自动小车的步进梯形图如图5所示。3）自动小车的指令表程序根据步进梯形图可写出自动小车的指令表程序，见图6所示。,二、实训子项目1：信号灯闪烁电路的控制,【实训要求】明确实训任务，读懂控制要求；学生不分组，独立完成实训任务；拟定控制方案，选择输入输出设备，画出I/O接线图，编制控制程序；操作PLC试验台和编程软件，现场调试程序直至符合要求。【项目分析】本项目的程序设计较简单，就是基本的单流程顺序控制。首次学习PLC控制设计，关键是正确选择输入输出设备，绘制I/O接线图，正确操作试验台和编程软件现场调试程序。【实训建议】先拟定方案，选择输入输出设备，绘制I/O接线图，再设计梯形图程序和指令表程序。可以用多种方法和指令进行设计。现场调试时先进行静态调试，成功后再进行动态调试。每完成一步后经指导老师认可再进行下一步。,【指导答疑】本次实训过程中可能出现以下问题：输入设备中按