教学材料《PLC软件》-项目三

项目三交通灯控制一、教学目标与教学任务1.教学目标了解交通灯的作用、应用场合及工作原理。了解特殊内部继电器的作用并掌握其使用方法。基本掌握状态转移的PLC编程方法。理解各类比较指令的功能并掌握其使用方法。能够利用状态转移法进行交通灯控制程序的编写。能够利用定时器经过值编写交通灯控制程序。2.教学任务学习状态转移的PLC编程方法。下一页

返回项目三交通灯控制利用状态转移法编写交通灯控制程序。学习各类比较指令的功能和使用方法。利用比较指令和定时器经过值编写交通灯控制程序。二、项目描述城市交通灯采用PLC控制相比传统采用的电子线路或继电器控制具有可靠性高、维护方便、使用简单、通用性强等特点。PLC还可以构成网络，实现多台PLC的联网控制、操作、管理和监控，从而极大地提高城市道路交通管理能力。本项目的主要工作就是采用不同的方法进行基本交通灯控制程序的编写，实现十字路口交通灯的控制功能。上一页

返回任务1采用定时器实现交通灯控制任务描述利用PLC实现十字路口交通灯的控制，控制要求为:系统开关合上后，南北绿灯亮4s后闪2s灭;黄灯亮2s灭;红灯亮;绿灯亮……循环;对应同时东西红灯亮8*，接着绿灯亮4s后闪2s灭;黄灯亮2s后，红灯又亮……循环，十字路口交通灯示意图如图3-1所示。任务分析任务要求中的交通灯点亮的时序图如图3-2所示。图3-2是按灯置“1”与置“0"两种状态绘的，置“1”表示灯亮，置“0”表示灯灭。一个周期内6个信号灯灭的时间均已标在图中。灯亮灭变化在控制开关合上后是不断循环的。下一页

返回任务1采用定时器实现交通灯控制

根据交通灯控制要求和时序图，在编写控制程序时可以按以下的步骤来分解控制要求，实现控制任务。①根据时序图，可以知道南北和东西交通灯的工作周期都是16s，所以首先要保证一个工作周期内各个信号灯正确工作，然后才能考虑循环的问题。②在一个周期内，每个信号灯都是在一个固定时间段内工作，都有固定的时间起点和时间终点。这样就必须用到两个定时器。每个定时器可以控制前一个信号灯的熄灭并控制后一个信号灯开始亮。③利用第16秒时间到的定时器信号复位所有定时器(包括这个定时器本身)，就能实现信号灯的循环工作。上一页

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返回任务1采用定时器实现交通灯控制④黄灯的闪烁可以用R901C或其他同类的特殊内部继电器来控制实现。交通灯控制主要元器件及功能见表3-1。知识链接特殊功能内部继电器各类PLC都提供有不同功能和作用的特殊内部继电器。特殊内部继电器的触点在特定条件下会变为ON或()FF。其ON/OFF状态不向外部输出，也不能利用编程工具或指令改变其状态，仅在程序中起作用。其中89018到8901E是产生不同频率时钟脉冲的特殊内部继电器。控制状态转移法上一页

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返回任务1采用定时器实现交通灯控制在设计较为复杂的程序时，仅仅采用简单的逻辑处理已经很难保证程序的正确性和易读性，所以就需要采用更为有效的方法来编制程序。为r保证程序逻辑的正确以及程序的易读性，可以将一个控制过程分为若干个阶段，在每一个阶段均设立一个控制标志，当每一个阶段执行完毕，就启动下一个阶段的控制标志，将本阶段的控制标志清除。所谓“状态”是指特定的功能，因此状态转移实际上就是控制系统的功能转移。机电自控系统中设备自动工作循环过程就是电气控制系统的状态自动、有序、逐步转移的过程。这种功能流程图完整地表现了控制系统的控制过程以及各状态的功能、状态转移顺序和条件，它是PLC应用控制程序设计的有效工具。利用状态流程图进行程序设计时，基本按以下几个步骤进行。上一页

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返回任务1采用定时器实现交通灯控制①画状态流程图:按照机械运动或工艺过程的工作内容、步骤、顺序和控制要求画出状态功能流程图。②确定状态转移条件:用PLC的输入点或其他元件来定义状态转移条件，当某转移条件的实际内容不止一个时，每个具体内容定义一个PLC元件编号，并以逻辑组合形式表现为有效的转移条件。③明确电气执行元件功能:确定实现各状态或动作控制功能的电气执行元件，并以对应的PLC输出点编号来定义这些电气执行元件。任务实施①确定输入/输出地址分配表:交通灯PLC控制的输入/输出地址分配可参照表3-2。上一页

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返回任务1采用定时器实现交通灯控制②绘制输入/输出接线图:采用松下FPS-C32T型可编程控制器进行交通灯控制的电气输入/输出接线如图3-3所示。③根据交通信号灯的控制要求，绘制状态流程图。根据任务要求，交通灯控制的状态流程图如图3-4所示。④根据状态流程图，编写PLC控制程序。根据任务分析中的方法，可以采用图3-5和图3-6两种方法来对交通灯的工作进行计时:一种以每个工作周期开始为所有定时器计时的起点进行计时;另一种是利用前一个定时器计时时间到的信号作为下一个定时器计时的起点。两种方法都可以用最后一个定时器的信号来让所有定时器复位来产生循环。上一页

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返回任务1采用定时器实现交通灯控制⑤根据上面对交通灯各工作时间段的确定，可以得到交通灯控制的参考程序如图3-7所示。⑥打开PLC电源，下载并调试程序使其符合控制要求(注意文件保存)。⑦做好程序内主要元件的标注，并记录程序。⑧根据任务完成情况，完成任务评价表和实习报告。⑨根据各组任务评价表中所记录的问题进行讨论和分析，找出最优方案。上一页

返回任务2采用比较指令实现交通灯控制任务描述采用定时器经过值和比较指令完成交通灯控制，控制要求同任务1;开关合上后，南北绿灯亮4，后闪2，灭;黄灯亮2，灭;红灯亮8，;绿灯亮……循环;同时东西红灯亮8S，接着绿灯亮4s后闪2S灭;黄灯亮2S后，红灯又亮……循环。任务分析在这个任务中最主要的工作是利用定时器的经过值和比较指令来实现相应的控制要求，所以在完成任务前首先应对定时器经过值和比较指令进行了解。知识链接定时器经过值下一页

返回任务2采用比较指令实现交通灯控制在松下PLC中每一个定时器都对应有一个相同编号的经过值区EV。当定时器启动条件满足时，经过值区EV中的数值就会从设定值开始按定时器的计时单位进行递减。当经过值区EV的数值到达零时，相同编号的定时器触点就会动作。比较指令1.ST=、ST<>、ST>、ST>=、ST<、ST<=单字比较指令(1)指令功能上述指令均属于单字比较指令。ST=指令:相等时加载。ST<>指令:不等时加载。ST>指令:大于时加载。上一页

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返回任务2采用比较指令实现交通灯控制ST>=指令:不小于时加载。ST<指令:小于时加载。ST<=指令:不大于时加载。2.AN=、AN<>、AN>、AN>=、AN<、AN<=单字比较指令(1)指令功能AN=指令:相等时串联。AN<>指令:不等时串联。AN>指令:大于时串联。AN>=指令:不小于时串联。AN<指令:小于时串联。AN<=指令:不大于时串联。上一页

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返回任务2采用比较指令实现交通灯控制3.OR=、OR<>、OR>、OR>=、OR<(1)指令功能上述指令也均属于单字比较指令。OR=指令:相等时并联。OR<>指令:不等时并联。OR>指令:大于时并联。OR>=指令:不小于时并联。OR<指令:小于时并联。OR<=指令:不大于时并联。OR<=单字比较指令。上一页

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返回任务2采用比较指令实现交通灯控制4.STD=、STD<>、STD>、STD>(1)指令功能上述指令均属于双字比较指令。STD=指令:相等时加载。STD<>指令:不等时加载。STD>指令:大于时加载。STD>=指令:不小于时加载。STD<指令:小于时加载。STD<=指令:不大于时加载。STD<、STD<=双字比较指令。上一页

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返回任务2采用比较指令实现交通灯控制5.AND=、AND<>、AND>、AND>、AND<、AND<=双字比较指令(1)指令功能上述指令也均属于双字比较指令。AND=指令:相等时串联。AND<>指令:不等时串联。AND>指令:大于时串联。AND>=指令:不小于时串联。AND<指令:小于时串联。AND<=指令:不大于时串联。上一页

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返回任务2采用比较指令实现交通灯控制6.ORD=、ORD<>、ORD>、ORD>、ORD<、ORD<=双字比较指令(1)指令功能上述指令均属于双字比较指令。ORD=指令:相等时并联。ORD<>指令:不等时并联。ORD>指令:大于时并联。ORD>=指令:不小于时并联。ORD<指令:小于时并联。ORD<=指令:不大于时并联。上一页

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返回任务2采用比较指令实现交通灯控制任务实施①在这个工作任务中的PLC输入/输出地址表和电气接线图与任务1相同，所以这里不需要另外画出。②利用定时器经过值和比较指令进行交通灯控制需要注意以下问题。可以以交通灯一个工作周期所用时间作为定时器的设定值。这样就可将各个信号灯的亮灭时间点全部包含在内。由于各个信号灯在一个工作周期内，其工作状态开始时间和结束时间都是固定的，所以可以利用信号灯某一工作状态开始时的定时器经过值和工作结束时的定时器经过值构成一个时间区间。当定时器实际经过值处于该区间时，该信号灯就处于工作状态。上一页

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返回任务2采用比较指令实现交通灯控制应注意定时器启动前定时器的经过值为0，定时器计时完成时经过值也为0，所以直接用经过值等于0来控制一个周期中的最后一步动作有可能产生错误。③交通灯工作过程实现循环的方法与任务1中的方法相类似，这里不再重复。④参照图3-14所示的南北绿灯控制参考程序完成其他信号灯控制程序的编写。⑤打开PLC电源，下载并调试程序使其符合控制要求(注意文件保存)。⑥做好程序内主要元件的标注，并记录程序。上一页

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返回任务2采用比较指令实现交通灯控制⑦根据任务完成情况，完成任务评价表和实习报告。⑧根据各组任务评价表中所记录的问题进行讨论