交通信号灯控制顺序功能图综述.docx
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交通信号灯控制顺序功能图综述
交通信号灯控制
一、任务目标
二、任务分析
城市交通道路十字路口是靠交通指挥信号来维持交通秩序的。
在每个方向都有红、黄、绿三种指挥灯，信号灯的动作受开关总体控制，当按下启动按钮，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环动作；按下停止按钮开关，系统停止工作。
图4—16是某城市一交通信号灯示意图。
图4-16交通信号灯示意图
在系统工作时，控制要求如表4-8所示：
南北
信号
红灯亮
绿灯亮
绿灯闪亮
黄灯亮
时间
30
25
3
2
东西
信号
绿灯亮
绿灯闪亮
黄灯亮
红灯亮
时间
25
3
2
30
表4-8十字路口交通信号灯控制要求
具体控制要求如下：
1．南北方向绿灯和东西方向绿灯不能同时亮，如果同时亮则应用自动立即关闭信号灯系统，并立即发出报警信号。
2．南北红灯亮维持30s，在此同时东西绿灯也亮，并维持25s时间，到25s时，东西绿灯闪亮，闪亮3s后熄火，在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮并维持2s。
到2s时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时南北红灯熄灭，南北绿灯亮。
3．东西红灯亮维持30s，在此同时南北绿灯亮维持25s，然后闪亮3s熄灭，接着南北黄灯亮维持2s后熄灭．同时南北红灯亮，东西绿灯亮。
4．两个方向的信号灯，按上面的要求周而复始地进行工作。
三、相关知识
步进指令STL／RET及编程方法
1．FX2的状态元件
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。
FX2共有1000个状态元件，如表4-9所示。
表4-9FX2的状态元件
类别
元件编号
个数
用途及特点
初始状态
S0～S9
10
用作SFC的初始状态
返回状态
S10～S19
10
多运行模式控制当中，用作返回原点的状态
一般状态
S20～S499
480
用作SFC的中间状态
掉电保持状态
S500～S899
400
具有停电保持功能，停电恢复后需继续执行的场合，可用这些状态元件
信号报警状态
S900～S999
100
用作报警元件使用
2．步进指令、状态转换图及步进梯形图
步进指令是利用状态转换图来设计梯形图的一种指令，状态转换图可以直观地表达工
艺流程。
状态转换图中的每个状态表示顺序工作的一个操作，因此步进指令常用于控制时间和位移等顺序的操作过程。
采用步进指令设计的梯形图不仅简单直观，而且使顺序控制变得比较容易．大大地缩短程序的设计时间。
FX2系列PLC的步进指令有两条：
步进接点指令STL和步进返回指令RET。
（1）指令格式及梯形图表示方法见表4-10所示。
表4-10
指令
名称
功能
梯形图表示
操作元件
STL
步进开始
步进开始
S
RET
返回
步进结束
（2）使用说明
1）步进接点须与梯形图左母线连接。
使用STL指令后，LD或LDI指令点则被右移，所以当把LD或LDI点返回母线时，需要使用步进返回指令RET。
也就是说，凡是以步进接点为主体的程序，最后必须用RET指令返回母线。
2）状态继电器只有使用s指令，才具有步进控制功能。
这时除了提供步进常开接点外，还可提供普通的常开接点与常闭接点，但STL指令只适用于步进接点。
3）只有步进接点接通时，它后面的电路才能动作。
如果步进接点断开，则其后面的电路将全部不动作。
当需保持输出结果时，可利用S指令和R指令来实现。
4）状态继电器主要用做步进状态，但它也有其他用途。
状态继电器可作为普通辅助继电器M用，但它不能再提供STL步进接点。
5）步进指令后面可以使用跳转CJP／EJP指令，但不能使用主控MC／MCR指令。
6）状态继电器的复位。
状态继电器均具有断电保护功能，即断电后再次通电，动作从断电时的状态开始。
但在某些情况下需要从初姑状态开始执行动作，这时则需要复位所有的状态。
此时应利用功能指令实现状态复位操作。
在状态转换图SFC中，每一状态提供3个功能：
驱动负载、指定转换条件、置位新状态。
如图4-17所示。
当状态S20有效时，输出继电器Y001线圈接通。
这时，S21、S22和S23的程序都不执行。
当X001接通时，新状态置位，状态从S20转到S21，执行S21中的程序。
这就是步进转换作用，图中X001是一个状态转换条件。
转到S21后，输出Y002接通，这时Y001复位。
其他状态继电器之间的状态转换过程，依次类推。
图4-17SFC图
图4—18是与图4—17相应的梯形图和语句指令表。
（a）梯形图（b）语句表
图4—18梯形图程序及语句表
四、任务实施
1.I/O点分配
根据任务分析，对输入量、输出量进行分配，见表4-11所示。
表4-11
输入量（IN）
输出量（OUT）
元件代号
功能
输入点
元件代号
功能
输出点
SB1
启动按钮
X000
KM1
南北绿灯
Y000
SB2
停止按钮
X001
KM2
南北黄灯
Y001
KM3
南北红灯
Y002
KM4
警灯
Y003
KM5
东西绿灯
Y004
KM6
东西黄灯
Y005
KM7
东西红灯
Y006
2.绘制PLC硬件接线图
根据图4-16所示及I/O分配表，绘制PLC硬件接线图，如图4-19所示，以保证硬件接线操作正确。
图4-19PLC硬件接线图
3．设计梯形图程序及语句表
（1）采用起保停电路设计程序其梯形图程序及语句表如图4-20、图4-21所示。
图4-20梯形图程序
图4-21语句表程序
（2）采用步进指令设计程序其SFC图、梯形图程序及语句表如图4-22、图4-23、图4-24所示。
图4-22SFC图
图4-23梯形图程序
图4-24语句表程序
五、知识链接
FX2系列PLC与上位机通信的硬件连接
PLC与PC机之间实现通信，可使二者互补功能上的不足，PLC用于控制方面既方便又可靠，而PC机在图形显示、数据处理、打印报表以及中文显示等方面有很强的功能。
因此，各PLC制造厂家纷纷开发了适用于本公司的各种型号PLC与PC机通信的接口模块。
三菱FX2系列PLC的编程接口采用RS-422标准，而计算机的串行口采用RS-232标准。
RS-232与RS-422标准在信号的传送、逻辑电平均不相同。
因此，作为实现PLC计算机通信的接口电路，必须将RS-422标准转换成RS-232标准。
RS-232采用单端接收器和单端发送器，只用一根信号线来传送信息，并且根据该信号线上电平相对于公共的信号地电平的大小来决定逻辑的“1”（-3～-15V）和“0”（+3～+15V）；
RS-422标准是一种以平衡方式传输的标准，即双端发送和双端接收，根据两条传输线之间的电位差值来决定逻辑状态。
RS-422电路由发送器、平衡连接电缆、电缆终端负载和接收器组成。
它通过平衡发送器和差动接收器将逻辑电平和电位差之间进行转换（+2V表示“0”，-2V表示“1”）。
可选用MAXIM公司的MAX202实现RS-232与TTL之间的电平转换。
MAX202内部有电压倍增电路和转换电路，仅需+5V电源就可工作，使用十分方便；选用MAX490实现RS-422与TTL之间的转换。
每片MAX490有一对发送器/接收器，由于通信采用全双工方式，故需两片MAX490，还需外接4只电容。
PLC的RS-422接口配接DB-25型连接器，而PC机一般用DB-9型连接器。
如图4-25所示。
将RS-232的RS、CS短接，这样对计算机发送数据来说，PLC总是处于就绪状态。
也就是说，计算机在任何时候都可以将数据送到PLC内。
又由于DR、ER交叉连接，因此，对计算机接收数据来说，必须等待至PLC处于准备就绪状态。
图4-25接口硬件电路图
六、技能训练
应用PLC控制剪板机控制程序的设计与调试
1．准备要求
设备：
一个启动按钮SB1，一个停止按钮SB2，四个行程开关SQ1～SQ4和一台电动机M及其相应的元件等，
2．控制要求
某剪板机的示意图如图4-26所示。
开始时压钳和剪刀在上限位置，限位开关SQ1和SQ2闭合。
按下启动按钮后，板料右行至限位开关SQ3处，然后压钳下行，压紧板料后压力继电器吸合，压钳保持压紧，剪刀开始下行。
剪断板料后，压钳和剪刀同时上行，分别碰到限位开关SQ1和SQ2后，停止上行。
压钳和剪刀都停止后，又开始下一周期的工作。
剪完10块料后，停止工作并回到初始状态。
图4-26剪板机的示意图
3．考核要求
（1）电路设计
列出PLC控制I/O接口元件地址分配表，设计梯形图及PLC控制I/O接线图，根据梯形图列出指令表。
（2）程序输入及调试
能操作计算机或编程器，正确地所编程序输入PLC，按控制要求进行模拟调试，达到设计要求。
（3）评价标准
考核要求及评分标准如表4-12所示。
表4-12
考核项目
考核要求
配分
评分标准
扣分
得分
备注
电路设计
根据任务，设计主电路图，列出PLC控制I/O（输入/输出）元件地址分配表，根据加工工艺，设计梯形图及PLC控制I/O口接线图，根据梯形图，列出指令表
20
1.电路图设计不全或设计有错，每处扣2分
2.输入输出地址遗漏或搞错，每处扣1分
3.梯形图表达不正确或画法不规范，每处扣2分
4.接线图表达正确或画法不规范，每处扣2分
5.指令有错，每条扣2分
程序输入及调试
熟练操作PLC键盘，能正确地将所编程序输入PLC，按照被控设备的动作要求进行模拟调试，达到设计要求
20
1.不会熟练操作PLC键盘输入指令，扣2分
2.不会用删除、插入、修改等命令，每项扣2分
3.缺少1个动作功能，扣8分
时间
240分钟
提前正确完成，每5分钟加2分
超过规定时间，每5分钟扣2分
开始时间：
结束时间：
实际时间:
合计得分：
思考与练习
1．使用步进指令应注意哪些问题？
2．顺序功能图是由那几部分组成？
3．绘制顺序功能图时应注意哪些问题？
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