PLC应用技术 课件 项目3、4 交通信号灯控制系统；霓虹灯控制系统

PLC技术应用（西门子）01认识S7-200SMARTPLC02多级传输带控制系统03交通信号灯控制系统04霓虹灯控制系统CONTENTS目录模块一基础应用项目三交通信号灯控制系统01项目引入02项目目标03项目分析04知识准备05器材准备06项目实施CONTENTS项目内容03交通信号灯控制系统交通信号灯控制系统

随着社会发展和经济飞跃，城市交通的指挥变得越来越重要，而一个合理、安全、可靠的指挥系统是保障道路通畅的前提。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢?靠的是交通信号灯的自动指挥系统。图(a)一个十字路口，在该十字路口的东南西北四个方向分别装有红、黄、绿三色交通信号灯，具体过程如图(b)所示：南北红灯亮并维持40秒，在此期间东西绿灯亮35秒后闪烁3秒，然后东西黄灯亮2秒。再自动切换到东西红灯亮并维持40秒，在此期间南北绿灯亮35秒后闪烁3秒，然后南北黄灯亮2秒，如此循环往复。01项目引入图（a）图（b）理解十字路口交通信号灯控制系统的工作原理。掌握定时器的应用。掌握PLC编程的基本方法和技巧。掌握PLC外部接线及操作。应用PLC技术实现对交通信号灯的控制。02项目目标交通信号灯的控制是PLC控制系统中比较典型的一类控制。当控制开关SA1合上后计时开始，输出信号根据定时器的常开与常闭控制四个方向的交通灯按正常顺序动作。其控制时序图如图(c)所示。03项目分析

图（c）

定时器是PLC中常用的元件之一,在使用时要预置定时值，在运行过程中当定时器的输入条件满足时,当前值会从0开始安装一定的单位增加，当定时器的当前值到达设定值时，定时器开始动作，从而满足各种定时逻辑控制的需要。

S7-200系列PLC有256个定时器，按工作方式分为通电延时定时器(TON)，断电延时定时器(TOF)，记忆型通电延时定时器(TONR)，有1ms、10ms、100ms三种时基，定时器号决定了定时器的时基础。04知识准备

(一)定时器04知识准备

(一)定时器

通电延时定时器(TON)用于单一间隔的定时。当IN端接通时，定时器开始计时，当前值从0开始递增，计时到设定值PT时，定时器状态位置1，其常开触点接通，其后当前值仍增加，但不影响状态位。当前值的最大值为32767。当IN端断开时，定时器复位，当前值清0,状态位也清0。若IN端接通时间未到设定值就断开，定时器则立即复位，如图3所示。04知识准备

1.通电延时定时器(TON)

断电延时定时器(TOF)可以用于故障事件发生后的时间延时。断电延时型定时器用来在输入断开，延时一段时间后，才断开输出。IN端输入有效时，定时器输出状态位立即置1,当前值复位为0。IN端断开时，定时器开始计时，当前值从0递增，当前值达到预值时，定时器状态位复位为0,并停止计时，当前值保持。如果输入断开的时间，小于预定时间，定时器仍保持接通。IN再接通时，定时器当前值仍设为0，如图4所示。04知识准备

2.断电延时定时器(TOF)

记忆接通延时定时器(TONR)用于累计时间间隔的定时。当IN端接通，定时器开始计时，当前值递增，当前值大于或等于预置值(PT)时，输出状态位置1。IN断开时，当前值保持，当复位线圈有效时，定时器当前位清零，输出状态位置0。当IN端再次接通有效时，在原记忆值的基础上递增计时。注意:TONR记忆型通电延时型定时器采用线圈复位指令R进行复位操作。如图5所示04知识准备

3.记忆型通电延时定时器(TONR)05器材准备

序号名称型号规格数量1低压断路器4P4P，额定电流25A12熔断器RT18-322P

13熔断器RT18-323P

14按钮LA10-3H保护式、按钮数315端子排TD-20/15

16指示灯

红、黄、绿67可编程控制器S7-200PLCST6018电工常用工具通用包含万用表、剥线钳、螺钉旋具等19网孔板通用

110连接导线

若干由项目分析可知，交通信号灯控制系统I/O分配见下表。（一）确定I/O分配表06项目实施输入（I）输出（O）元件名称端口编号元件名称端口编号控制按钮SA1I0.0东西绿灯Q0.0

东西黄灯Q0.1

东西红灯Q0.2

南北绿灯Q0.3

南北黄灯Q0.4

南北红灯Q0.5（二）PLC的外部接线图06项目实施（三）按照接线图完成接线06项目实施（四）编写梯形图程序简单的梯形图可以借鉴继电器控制的电路图来设计，即在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，进行修改和完善，得到符合控制要求的梯形图，称为经验设计方法。根据控制要求直接设计控制程序步骤如下：步骤1：在准确了解控制要求后，合理地为控制系统中的信号分配I/O。步骤2：对于一些控制要求比较简单的输出信号，可直接写出它们的控制条件，依起、保、停电路的编程方法完成相应输出信号的编程；对于控制条件较复杂的输出信号，可借助辅助继电器来编程。步骤3：对于较复杂的控制，要正确分析控制要求，确定各输出信号的关键控制点。步骤4：确定了关键点后，根据运动状态选择控制原则，设计主令元件、检测元件和继电器等。（四）编写梯形图程序06项目实施（四）编写梯形图程序06项目实施（五）程序调试06项目实施1）输入程序并传送到PLC，然后运行调试，观察是否符合要求，如不符合要求则检查接线及PLC程序，直至按要求运行。2）按下启动按钮SA1，程序按顺序运行南北红灯亮并维持40秒，在此期间东西绿灯亮32秒后闪烁5秒，然后东西黄灯亮3秒。再自动切换到东西红灯亮并维持40秒，在此期间南北绿灯亮32秒后闪烁5秒，然后南北黄灯亮3秒，如此循环往复。感谢观看PLC技术应用（西门子）（第一版）04霓虹灯控制系统霓虹灯控制系统

城市、企业为展现自己的形象和产品,一般都会采用通过霓虹灯来烘托气氛，所以当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告随处可见。这就涉及到如何去控制霓虹灯的亮灭、闪烁时间及流动方向等诸多控制问题，现实中可通过PLC控制霓虹灯。本项目通过霓虹灯三个工作情景，分别学习比较指令、传输指令、移位指令等功能指令，使用功能指令实现霓虹灯控制。本控制系统主要是用于控制8盏霓虹灯按一定规律的亮灭。输入程序后可以通过硬件进行灯的自动闪烁，使光效果的变化更为丰富多彩，达到吸引人们注意的目的，如图1-3-1。本控制系统是用于控制8盏霓虹灯按一定规律的亮灭。输入程序后可以通过硬件进行灯的自动闪烁，使光效果的变化更为丰富多彩，达到吸引人们注意的目的，如图4-1。01项目引入图4-1霓虹灯示意图02项目目标Ø知识目标l熟悉＝＝、<＝、>＝、<、>、<>等比较指令的使用方法l熟悉MOV传输指令的使用方法l熟悉SHL/SHR左（右）移指令的使用方法Ø能力目标l能根据霓虹灯控制要求自定义I/O分配表，画出PLC控制霓虹灯系统的电路原理图l能够根据PLC电路原理图，独立完成PLC接线板的安装与检测l能够根据霓虹灯系统控制要求利用比较指令、传输指令、移位指令完成程序l会对所出现的故障进行排查与纠错Ø职业能力l通过编程提升学生逻辑思维能力与程序编写能力l通过PLC线路安装提升动手操作能力和团队协作精神Ø思政目标l培养学生科技兴国的爱国意识l培养培养学生安全操作，规范操作，文明生产的行为和团结协作的精神本项目通过霓虹灯三个任务，分别学习比较指令、传输指令、移位指令等功能指令，使用功能指令实现霓虹灯控制。用PLC对霓虹灯实现控制,其具体要求如下:任务1：8盏灯（HL1-HL8），要求按下启动按钮。每隔1S，顺序依次点亮。再依次灭灯，如此循环。按下停止按钮，停止工作。任务2：8盏灯（HL1-HL8），4个为一组，要求按下启动按钮。每隔1S交替亮一次，重复循环。按下停止按钮，停止工作。任务3：8盏灯（HL1-HL8），按下启动按钮，要求8盏灯从右到左逐个点亮，全部点亮时，再从左到右逐个熄灭。全部熄灭后，再从左到右逐个点亮，全部点亮时，再从右向左逐个熄灭，并不断重复上述过程。按下停止按钮，停止工作。03项目分析

比较指令用于两个操作数按一定条件的比较。操作数可以是整数，也可以是实数。比较运算符有＝＝、<＝、>＝、<、>、<>分别表示等于、小于等于、大于等于、小于、大于、不等于。比较运算的操作数有字节比较B（Byte）、整数比较I（Int）/W（Word）、双字比较D（DoubleInt/Word）与实数比较R（Real）等类型，其中字节比较用于无符号整数比较；整数比较、双字比较用于有符号整数比较；实数比较用于有符号双字浮点数比较。比较指令格式如下图所示。04知识准备

（一）比较指令电路工作原理如下：降压起动：先合上电源开降压起动：先合上电源开关QS关QSKM自锁触头闭合自锁按下SB1KMY线圈得电KMY常开触头闭合KM主触头闭合KMY主触头闭合电动机M接成Y形降压起动KMY联锁触头分断对KM△联锁KT线圈得电KT延时结束KT常闭触头分断04知识准备

比较指令应用举例：应用比较指令，产生断电6s、通电4s的脉冲输出信号。04知识准备

传送指令在不改变原存储单元值（内容）的情况下，将IN（输入端存储单元）的值复制到OUT（输出端存储单元）中。可用于存储单元的清零、程序初始化等场合。传输包括单个数据传送及一次性传送多个连续字块。每种又可依据传送数据的类型分为字节（MOVB）、字（MOVW）、双字（MOVD）或者实数（MOVR）等几种情况。传送指令格式如下图所示。（二）传送指令电路工作原理如下：降压起动：先合上电源开降压起动：先合上电源开关QS关QSKM自锁触头闭合自锁按下SB1KMY线圈得电KMY常开触头闭合KM主触头闭合KMY主触头闭合电动机M接成Y形降压起动KMY联锁触头分断对KM△联锁KT线圈得电KT延时结束KT常闭触头分断04知识准备

传输指令应用举例：利用传送指令实现多盏灯的启停控制，按下按钮1（I0.0），HL1-HL4亮；按下按钮2（I0.1），HL5-HL8亮；按下停止按钮（I0.2），灯灭。04知识准备

移位指令将DATA数值移入移位寄存器。移位指令包含左移和右移，循环左移和循环右移。根据所循环移位的数的长度分别又可分为字节型、字型、双字型。移位指令格式如下图所示。（三）移位指令电路工作原理如下：降压起动：先合上电源开降压起动：先合上电源开关QS关QSKM自锁触头闭合自锁按下SB1KMY线圈得电KMY常开触头闭合KM主触头闭合KMY主触头闭合电动机M接成Y形降压起动KMY联锁触头分断对KM△联锁KT线圈得电KT延时结束KT常闭触头分断04知识准备

移位指令应用举例：移位指令举例循环移位指令举例05器材准备

序号名称型号规格数量单位备注1安装板600*8001块网孔板2PLC西门子S-200SMART1台

3导轨DIN0.5m

4空气断路器DZ47-631只

5开关电源CDKU-S1只

6按钮LA4-3H1只

7指示灯DC24V9只

8端子排TD-15203只

10铜导线BVR-0.75mm210m

11紧固件M4*20螺杆M4*12螺杆若干只

12号码管直径4弹簧垫圈直径4螺母若干只

13走线槽TC3025若干m

14常用电工工具

套

15万用表MF471只05器材准备

PLC接线板元件布置图由项目分析可知，电动机顺序起动I/O分配见下表。（一）确定I/O分配表06项目实施输入输出输入继电器输入元件作用输出继电器输出元件I0.1按钮SB1启动Q0.0指示灯HL1T0.2按钮SB2停止Q0.1指示灯HL2

Q0.2指示灯HL3

Q0.3指示灯HL4

Q0.4指示灯HL5

Q0.5指示灯HL6

Q0.6指示灯HL7

Q0.7指示灯HL8（二）PLC的外部接线图06项目实施（三）按照接线图完成接线06项目实施输入端接线示意图输出端接线示意图（四）编写梯形图程序06项目实施【任务一程序设计】8盏灯（HL1-HL8），要求按下启动按钮。每隔1S，顺序依次点亮。再依次灭灯，如此循环。按下停止按钮，停止工作。通过分析控制要求可以得到8盏灯的工作情况如下表，利用比较指令完成情景1程序设计。

灯时间1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15S16SHL1亮亮亮亮亮亮亮亮亮

HL2

亮亮亮亮亮亮亮亮亮

HL3

亮亮亮亮亮亮亮亮亮

HL4

亮亮亮亮亮亮亮亮亮

HL5

亮亮亮亮亮亮亮亮亮

HL6

亮亮亮亮亮亮亮亮亮

HL7

亮亮亮亮亮亮亮亮亮

HL8

亮亮亮亮亮亮亮亮亮（四）编写梯形图程序06项目实施【任务一程序设计】（四）编写梯形图程序06项目实施【任务二程序设计】8盏灯（HL1-HL8），4个为一组，要求按下启动按钮。每隔1S交替亮一次，重复循环。按下停止按钮，停止工作。通过分析控制要求可得到8盏灯的工作情况如下表，利用传送指令完成程序设计。

灯时间1S2S……HL1(Q0.0)-HL4(Q0.3)亮

循环HL5(Q0.4)-HL8(Q0.7)

亮循环（四）编写梯形图程序06项目实施【任务二程序设计】（四）编写梯形图程序06项目实施【任务三程序设计】8盏灯（HL1-HL8），按下启动按钮，要求8盏灯从右到左逐个点亮，全部点亮时，再从左到右逐个熄灭。全部熄灭后，再从左到右逐个点亮，全部点亮时，再从右向左逐个熄灭，并不断重复上述过程。按下停止按钮，停止工作。

（四）编写梯形图程序06项目实施【任务三程序设计（续）】

任务三霓虹灯程序（五）程序调试06项目实施输入程序并传送到PLC，然后运行调试，观察是否符合要求，如不符合要求则检查接线及PLC程序，直至按要求运行。07项目评价1)检查选择的元器件是否齐全，熟悉各