4-4 PLC控制交通灯系统 2.20

课程名称：《数控机床电气控制》主讲人：刘保朝陕西工业职业技术学院学习情境四：PLC基本指令编程及应用项目4-4PLC控制交通灯系统（课时：6学时）学习导航项目布置十字路口交通灯项目任务知识准备定时器的分类、指令格式和接口参数、不同类型定时器的工作原理、编程方法任务描述任务实施十字路口交通灯的内容和要求十字路口交通灯线路接线、编程并调试运行项目1-2电动机顺序运行控制学习导航【能力目标】1.掌握定时器的分类、指令格式和接口参数；2.掌握不同类型定时器的工作原理、编程方法；3.掌握CPU的信号模块的时钟存储器；【知识目标】1.怎样实现红黄绿三色交通灯分时段按顺序点亮控制？2.怎样实现绿灯给定时段内闪烁控制？3.怎样实现系统工作周而复始的周期工作？随着人们生活水平的提高和城市人口的不断增加，中国汽车保有量也随之快速增长，我们进入了汽车化的时代。由于城市道路资源相对匮乏，在交通高峰时段往往会造成严重的交通拥堵。交通灯系统能显著提高交通效率，有力保障道路通畅和人们的出行安全。一、项目引入项目4-1PLC控制的抢答器设计与仿真十字路口交通灯系统组成图十字路口交通灯如图，东、西、南、北四个方向分别由红绿黄三色交通灯组成，共计12个交通灯。现有1个低压断路器、2个熔断器、2个按钮、12个交通灯（每组红黄绿3个，共4组），1台s7-1200PLC、1个直流24V电源和电路导线若干，请完成以下任务。二、项目任务描述任务：完成十字路口交通灯PLC控制系统电路设计与接线；任务2：完成十字路口交通灯系统PLC控制程序设计、分析、调试三、问题思考思考与讨论：1.怎样实现红黄绿三色交通灯分时段按顺序点亮控制？2.怎样实现绿灯给定时段内闪烁控制？3.怎样实现交通灯系统工作周而复始的周期工作？1）定时器指令的分类——S7-1200有4种定时器：脉冲定时器（TP）：在输入信号IN上升沿产生一个预置宽度的脉冲。接通延时定时器(TON)：输入IN为1后，经过预置的延迟时间，定时器的输出Q变为1状态。输入IN变为0状态时，输出Q变为0状态。断开延时定时器(TOF)：输入IN为1状态时，输出Q为1状态。输入IN变为0状态后，经过预置的延迟时间，输出Q变为0状态。保持型接通延时定时器(TONR)：输入IN为1状态后，经过预置的延迟时间，定时器的输出Q变为1状态。输入1N的脉冲宽可以小于时间预置值。一、知识储备1、

定时器指令2）定时器指令的参数定时器的输入IN为启动定时的使能输入端，IN从0状态变为1状态时，启动TP、TON和TONR开始定时。IN从1状态变为0状态时，启动TOF开始定时。PT为时间预置值，ET为定时开始后经过的时间，或称为已耗时间值，它们的数据类型为32位的Time，单位为ms，最大定时时间长达T#24D_20H_31M_23S_647MS。Q为定时器的位输出，各变量均可以使用I、Q、D、L存储区。定时器的输入输出参数3）背景数据块每个定时器都使用一个存储在数据块中的结构来保存定时器数据。在编辑器中放置定时器指令时可分配该数据块。IEC（国际电工委）定时器属于功能块，调用时需要指定配套的背景数据块，定时器指令的数据保存在背景数据块中。在梯形图中输入定时器指令时，打开右边的指令窗口将“定时器操作”文件夹中的定时器指令拖放到梯形图中适当的位置，在出现的“调用选项”对话框中修改将要生成的背景数据块的名称，或采用默认的名称。点击“确定”按钮，自动生成数据块。脉冲定时器可生成具有预设宽度时间的脉冲。脉冲定时器类似于数字电路中上升沿触发的单稳态电路。在IN输入信号的上升沿，Q输出变为1状态，开始输出脉冲。达到TP预置时间时，Q输出变为0状态。IN输入的脉冲宽度可以小于Q端输出的脉冲宽度。在脉冲输出期间，即使IN输入又出现上升沿（见波形B），也不会影响脉冲的输出。脉冲定时器波形图脉冲定时器的程序状态2、脉冲定时器脉冲定时器TP时序图关断延迟定时器输出Q在预设的延时过后重置为OFF。断开延时定时器(TOF)的IN输入电路接通时，输出Q为1状态，已耗时间被清零。输入电路由接通变为断开时（IN输入的下降沿）开始定时，已耗时间从0逐渐增大。已耗时间大于等1设定値时，输出Q变为0状态，已耗时间保持不变（见波形A），直到IN输入电路接通。断开延时定时器可以用于设备停机后的延时。断开延时定时器波形图断开延时定时器的程序状态3、断开延时定时器指令断开延时定时器TOF时序图保持型接通延迟定时器输出在预设的延时过后设置为ON。在使用R输入重置经过的时间之前，会跨越多个定时时段一直累加经过的时间保持型接通延时定时器（TONR）的IN输入电路接通时开始定时（见波形A和B)。输入电路断开时，累计的时间値保持不变。可以用TONR来累计输入电路接通的若干个时间间隔。图中的时间间隔t1+t2>9s时，定时器的输出Q变为1状态（见波形D）。保持型接通定时器波形图保持型接通定时器的程序状态4、保持型接通延时定时器保持型接通延时定时器TONR时序图案例1：用接通延时定时器设计周期和占空比可调的振荡电路M2.7只接通一个扫描周期，振荡电路实际上是一个有正反馈的电路，两个定时器的输出Q分别控制对方的输入IN，形成了正反馈。振荡电路的高、低电平时间分别由两个定时器的PT值确定。案例2：用3种定时器设计卫生间冲水控制电路1)感应到有人靠近到达3秒时，通电延时定时器1输出信号给脉冲定时器2。脉冲定时器2产生4秒宽度的脉冲，脉冲输出信号给m2.0，控制冲水电磁阀打开，马桶冲水4秒2)当人离开后5秒内，断开延时定时器3输出信号给m2.1,控制冲水电磁阀打开，马桶冲水。之后，冲水结束。定时器的输入输出参数总结TP、TON和TOF定时器具有相同的输入和输出参数。TONR定时器具有附加的复位输入参数R。可创建自己的“定时器名称”来命名定时器数据块，还可以描述该定时器在过程中的用途。RT指令可重置指定定时器的定时器数据。参数IN从0变为1将启动TP、TON和TONR，从1变0将启动TOF。ET为定时开始后经过的时间，或称为已耗时间值(可以不为ET指定地址)，它们的数值类型为32位的Time，单位为ms，最大定时时间为T#24D_20H_31M_23S_647MS。要求十字路口交通灯满足功能如下：按下启动按钮，东西向红灯和南北向绿灯同时点亮，东西向红灯亮33S，南北向绿灯亮30S后；南北向黄灯闪烁3S；而后南北向黄灯和东西向红灯同时熄灭。南北向红灯和东西向绿灯同时点亮，南北向红灯亮33S，东西向绿灯亮30S后闪烁3S；接着东西向绿灯熄灭，东西向黄灯亮2S；而后东西向黄灯和南北向红灯同时熄灭；如此循环。2、PLC控制交通灯系统1）任务分析3）硬件选择名称型号PLCCPU1214CDC/DC/DC按钮一佳电源圆形按键自复位LA38-11BN指示灯24V恒波LED工作指示灯电源信号灯AD16-16C2）交通灯脉冲信号时序图4）I/O地址分配根据控制要求列出所用的输入/输出点，并为其分配了相应的地址，其中I/O分配表如下表所示。I/O分配表图表输入输出开始按钮SB1I0.0东西向红灯HL1Q0.0停止按钮SB2I0.1南北向绿灯HL2Q0.1

南北向黄灯HL3Q0.2

南北向红灯HL4Q0.3

东西向绿灯HL5Q0.4

东西向黄灯HL6Q0.55）电气原理图根据I/O分配表和控制要求，设计电气原理图，如下图所示。交通灯系统PLC硬件输入部分交通灯系统PLC硬件输出部分6）程序设计分析编程思路：对于十字路口的程序设计，首先要考虑东西方向和南北方向的交通信号灯的工作时间，再考虑采用何种方法实现，本实例采用定时器结合接点比较指令的方法。三、程序设计3.程序执行过程按下起动按钮SB1，输人信号I0.0有效，内部辅助继电器M1.0接通并自锁，通过M1.0起动定时器1，由定时器1控制M2.1，M2.1得电后启动定时器2控制M2.0，M2.0得电切断定时器1，通过两个定时器，定义一个33秒ON和33秒OFF的脉冲信号，再利用通