交通信号灯控制--顺序功能图.

交通信号灯控制

一、任务目标

1．用PLC构成交通信号灯控制系统。。

2．掌握PLC的编程技巧和程序调试方法。

3．掌握步进指令的应用。

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：

表4-8十字路口交通信号灯控制要求

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

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4-9 FX2的状态元件

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。

S0 S20S21S22S23S0

X000X001X002X003X004Y004Y001

Y002Y003

图4-17 SFC 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

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。

~220V

图4-19 PLC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。

T0Y004S0

S20

S21S22S23T2Y002Y004Y002Y004

Y002

T1T2Y002Y005T3Y006Y000S24

Y000Y006

T4S25T5

Y006Y001T5

T4T3T1T0

Y004M0K20

K30M1

K250K20K30M1

K250X000

启动

南北红灯亮东西绿灯亮南北红灯亮东西绿灯闪南北红灯亮东西黄灯亮东西红灯亮南北绿灯亮东西红灯亮南北绿灯闪东西红灯亮南北黄灯亮南北红灯亮东西绿灯亮

图4-22 SFC 图