项目七 交通信号灯控制（课件）《PLC应用技术》（机械工业出版社）同步精品课堂

项目七 交通信号灯控制 《PLC应用技术》（机械工业出版社） 同步精品课堂—中职专业课 1 学习目标 1.准确阐述通用型计数器与掉电保持型计数器的工作原理及二者区别 3.了解交通信号灯的功用，做到自觉遵守交通法规 4.能严格按照电气线路接线规范娴熟、细致地进行配线安装 2.清晰理解交通信号灯控制系统的控制要求 新知学习 情景导入 同学们，想象一下周末你们去繁华市区逛街。走到一个十字路口，车水马龙。有的车着急左转，有的车准备直行，行人也迫不及待想过马路。要是没有交通信号灯指挥，会是怎样混乱的场景？车辆互不相让，碰撞随时可能发生，行人也寸步难行。其实，交通信号灯能有序切换，背后靠的是精妙的控制系统。在这堂课里，咱们就像交通信号灯的 “设计师”，要学习如何用计数器等知识，打造出合理的信号灯控制方案，让道路畅行无阻。 新知学习 一、学习任务 1.项目任务 本项目的任务是安装与调试交通信 号灯PLC控制系统。系统控制要求 如下：十字路口交通信号灯控制时序 图如图6-1所示。按下起动按钮SB1，系统开始工作，南北红灯亮30s，同时东西绿灯亮25s后以0.5s为半周期闪烁3次熄灭，然后东西黄灯亮2s熄灭;再切换成东西红灯亮30s，同时南北绿灯亮25s后以0.5s为半周期闪烁3次熄灭，然后南北黄灯亮2s熄灭……按下停止按钮 SB2，系统停止工作。 新知学习 一、学习任务 2.任务流程图 本项目的任务流程如图6-2所示。 新知学习 二、计数器 (1)通用型计数器 1)编号范围。三菱FXv系列PLC的通用型计数器的编号范围为C0~C99(100点)采用十进制编号。 2)符号。计数器的符号如图6-3所示，与定时器类似，K?是计数器的设定值，其设定范围是0~32767。 新知学习 二、计数器 3)应用举例。如图6-4所示，M1为ON时，TO与T1组成的振荡器以0.5s为半周期开始振荡，计数器C0记录T1的接通次数。C0的当前值=设定值=K4时，C0动合触点接通，Y000动作;C0动断触 点断开，振荡器停止工作。当复位条件 X001为ON时，CO复位，Y000 复位。动 作时序图如图6-4b所示，计数器动作后， 不管T1是否再接通或断开，其当前值不变， 状态保持不变。只有复位条件成立或PLC断电时，C0才复位。 新知学习 二、计数器 (2)掉电保持型计数器 1)编号范围。三菱FXu系列PLC的掉电保持型计数器 的编号范围是C100~C199(100点)，采用十进制编号。 2)应用举例。PLC电源正常时，计数器C180的功能与通用型计数器一样。只是在PLC外部电源掉电时，PLC能保存C180掉电瞬间的计数当前值。当PLC外部电源恢复后，C180继续往下计数；若掉电前C180已动作，则PLC上电后恢复C180掉电前的动作状态，继续驱动 Y000 动作，如图6-5所示。 新知学习 三、分析控制要求，确定输入输出设备 (1)分析控制要求 1)按下起动按钮SB1，系统开始工作，按下停止按钮SB2，系统停止工作。 2)系统起动后，6只交通信号灯的动作顺序如下: 显然，6只交通信号灯的逻辑控制都以时间为主线，都在各个“时间点”进行状态切换。 新知学习 三、分析控制要求，确定输入输出设备 3)系统循环工作。 (2)确定输入设备 系统的输人设备有2只按钮，PLC需用2个输人点分别与它们的动合触点相连。 (3)确定输出设备 系统的输出设备有东西、南北方向各3只信号灯，PLC需要6个输出点分别驱动它们。 新知学习 四、I/O点分配 综合上述分析，PLC需用2个输人点和6个输出点，具体I/O点分配见表6-2。 新知学习 五、系统梯形图 如图6-6所示为交通信号灯控制系统梯形图，其执行原理如下： 新知学习 五、系统梯形图 1)起动与停止。按下起动按钮SB1，X000动作，M0动作且保持，MC指令的执行条件成立，PLC执行MC与MCR之间的程序，系统起动。按下停止按钮，X001动作，MO复位，MC指令的执行条件不成立，PLC停止执行MC与MCR之间的程序，系统停止工作。 2)“时间点”的建立。梯形图的设 计采用了顺序控制的编程方法， 各定时器的动作过程如下: 新知学习 五、系统梯形图 3)输出驱动控制。利用时间点为切换条件，接通和断开相应的输出继电器，输出控制情况见表 6-3。 新知学习 五、系统梯形图 4)计数器复位。按下起动按钮时，M1的上升沿脉冲对计数器C1和C2复位；每一个工作周期结束时，T8动作对计数器C1和C2复位。 5)循环工作控制。一次循环结束，T8动作，对计数器C1和C2 复位，同时 T8 动断触点断开，MC指令的执行条件不成立，PLC停止执行MC与MCR之间的程序，所有定时器和输出继电器均复位。仅一个扫描周期后，T8动断触点复位接通，MC指令的执行条件恢复，PLC重新执行MC与MCR之间的程序，系统循环工作。 新知学习 六、系统电路图 如图 6-7所示为交通信号灯控制系统电路图，其电路组成及元件功能见表6-4。 新知学习 七、操作指导 1.绘制接线图 根据电路图绘制接线图，参考接线图如图6-8所示。 新知学习 七、操作指导 2.安装电路 (1)检查元器件。配齐元器件，检查元件的规格是否符合要求，检测元器件的质量是否完好。 (2)固定元器件。按照绘制的接线图，参考如图6-9所示安装板固定元件。 新知学习 七、操作指导 (3)配线安装。 根据配线原则及工艺要求，对照绘制的接线图进行配线安装。 1)板上元件的配线安装。2)外围设备的配线安装。 (4)自检 1)检查布线。 对照线路图检査是否掉线、错线，是否编、错编，接线是否牢固等。 新知学习 七、操作指导 2)使用万用表检测。在电源插头未插接的情况下，按表6-5 所示检测过程使用万用表佥测安装的电路，如测量阻值与正确阻值不符，应根据接线图检查是否有错线、掉线、错立、短路等。 新知学习 七、操作指导 (5)通电观察PLC的指示LED经自检，确认电路正确和无安全隐患后，在教师监护下，按照表6-6，通电观察PLC的指示 LED 并做好记录。 新知学习 七、操作指导 3.输入梯形图 启动 GX Developer编程软件，输入梯形图。 1)启动 GX Developer 编程软件。2)创建新文件，选择PLC的类型为FX3U。 3)输入元件。按照项目二所学的方法输人元件，新元件计数器线圈C的输方法是单击功能图窗口中的线圈按钮书，在弹出的对话框中输入“COLJK3”后回车确认。 4)转换梯形图。 5)保存文件。将文件赋名为“项目6-1.pmw”后确认保存。 新知学习 七、操作指导 4.通电调试、监控系统 (1)连接计算机与PLC用SC-09编程线缆连接计算机COM1串行口与PLC的编程接口。 (2)写入程序 1)接通系统电源，将PLC的RUN/STOP开关拨至“STOP”位置。 2)进行端口设置后，将程序“项目6-1.pmw”写入PLC。 新知学习 七、操作指导 (3)调试系统将PLC的RUN/STOP开关拨至“RUN”位置后，按表6-7操作，观察统的运行情况并做好记录。如出现故障，应立即切断电源、分析原因、检查电路或梯形图;重新调试，直至系统实现功能。 新知学习 七、操作指导 (4)监控梯形图 1)执行开始监控命令，进人梯形图监控状态 2)启动控制系统，监控梯形图。 3)停止梯形图监控状态。 (5)运行结果分析 1)利用主控触点指令可以实现系统起停控制。 2)设计时间控制的程序时，先建立“时间点”，再根据“时间点”驱动输出，而无需号虑各输出之间的逻辑关系，从而使程序更简单、易读。 新知学习 七、操作指导 5.学习指令 打开文件“项目6-1.pmw”的指令表窗口，阅读系统指令表。系统指令表功能见表6-8。 新知学习 七、操作指导 6.验证循环扫描原理 PLC与计算机的工作原理基本上是一致的，都是通过运行用户程序完成控制任务，但是两者的工作方式有所不同，计算机是采用等待命令的工作方式，而PLC则是采用循环扫描的串行工作方式。 (1)学习PLC循环扫描原理。如图6-11所示，当PLC运行时，它要完成输人处理、程序执行和输出处理3个阶段的工作。 新知学习 七、操作指导 1)输入处理阶段。输人处理又称为输入采样。在此阶段，PLC读入所有输人点的通断状态，并写人输人映像寄存器。 2)程序处理阶段。PLC根据梯形图，按自上而下、从左往右的顺序逐行扫描，执行程序，在此阶段，PLC不进行输人处理，凡遇输入继电器，就读取输入映像寄存器中的内容；凡遇其他软元件，就读取或写人(线圈)元件映像寄存器，故元件映像寄存器中所寄存的内容会随程序的执行发生变化。在此阶段，PLC不进行输出处理。 新知学习 七、操作指导 3)输出处理阶段。在此阶段，PLC先将输出映像寄存器中丫的状态送至输出锁存器锁存、然后再通过输出端子驱动输出设备。 PLC一直循环执行上述3个阶段，每重复一次的时间称为 PLC 的一个扫描周期。若只将程序“项目6-1.pmw”中的计数器复位程序从主控触点外移至主控触点内，它原来的控制功能就不能实现，修改后的梯形图如图 6-12 所示。 新知学习 七、操作指导 (2)修改梯形图。打开文件“项目6-1.pmw”的梯形图窗口，将其修改为梯形图。 1)行插入。单击动合触点 MO，将光标位置移至程序插入行，执行如图6-14所示的[编辑]→[行插入]命令，便在光标处插入新的一行，梯形图进入编辑状态。 2)剪切梯形图。选中计数器复位程序，执行[编辑]→[剪切]命令后，复位程序便被剪切。 3)粘贴梯形图。将光标移至插人行，执行[编辑]→[粘贴]命令后完成复位程序的粘贴。 新知学习 七、操作指导 4)转换梯形图。 5)文件赋名为“项目6-2.pmw”后另存。 (3)通电调试、监控梯形图 1)调试系统。将程序“项目6-2.pmw”写人PLC，观察系统的运行情况并做好记录。 2)监控梯形图。一个循环结束时，T8动作，但不能复位计数器C1和C2。 3)运行结果分析。PLC的工作方式为循环扫描的串行工作方式。T8计时时间到，动断触点断开，MC指令执行条件不成立，复位程序不执行，定时器与输出继电器都复位。仅一个扫描周期后，由于T8动断触点复位闭合，PLC又重新执行MC与MCR之间的程序，但此时计数器的复位条件T8已断开，导致计数器C1、C2不能复位，同时T8反复计时2s，PLC以 2s为周期反复执行 MC与MCR之间的程序。 新知学习 七、操作指导 7.操作要点 1)利用主控触点指令可以实现起停控制。 2)建立“关键”时间点，用时间点驱动输出，使梯形图变得清晰、可读。 3)PLC 工作方式为循环扫描的串行工作方式。 4)通电调试操作必须在教师的监护下进行。 5)训练项目应在规定的时间内完成，同时做到安全操作和文明生产。 新知学习 随堂练习 01 简述通用型计数器和掉电保持型计数器的主要区别。 02 分析交通信号灯控制要求时，需要考虑哪些方面？ 课堂练习 1.交通信号灯控制系统中，用于记录信号灯切换次数的计数器通常选用（ ）​ A. 通用型计数器​ B. 掉电保持型计数器​ C. 二者均可​ D. 二者都不适合 答案：A​ 解析：交通信号灯切换次数只需实时记录，掉电时无需保持计数，通用型计数器满足要求，所以选 A。 课堂练习 2.通用型计数器在断电后，其当前计数值（ ）​ A. 保持不变​ B. 清零​ C. 变为最大值​ D. 随机变化 答案：B​ 解析：通用型计数器断电后，计数值会丢失，恢复为初始值即清零，故 B 正确 课堂练习 3.掉电保持型计数器在断电后，其当前计数值（ ）​ A. 保持不变​ B. 清零​ C. 变为最大值​ D. 随机变化 答案：A​ 解析：掉电保持型计数器的特点就是断电后计数值能保持，来电后可继续计数，所以 A 正确。 课堂练习 4.在分析交通信号灯控制要求时，以下哪项不是必须考虑的因素（ ）​ A. 信号灯的颜色​ B. 车辆通行方向​ C. 道路宽度​ D. 信号灯切换时间 答案：C​ 解析：信号灯颜色、车辆通行方向、切换时间都直接影响控制逻辑，而道路宽度与信号灯控制逻辑无直接关联，所以选 C。 课堂练习 5.交通信号灯控制系统调试时，发现绿灯常亮不切换，可能的原因是（ ）​ A. 红灯损坏​ B. 定时器设置错误​ C. 车辆检测传感器故障​ D. 电源电压过高 答案：B​ 解析：绿灯常亮不切换，很可能是控制绿灯亮灭时间的定时器设置错误，导致绿灯持续通电，所以选 B。 课堂练习 6.操作交通信号灯控制系统设备时，以下做法正确的是（ ）​ A. 带电插拔设备​ B. 操作前不检查设备状态​ C. 按照操作指导步骤操作​ D. 随意更改设备参数 答案：C​ 解析：带电插拔设备可能损坏设备，操作前应检查设备状态，随意更改设备参数会使系统运行异常，按照操作指导步骤操作才正确，所以选 C。 课堂练习 7.若要在交通信号灯控制系统中增加一个紧急停止按钮，该按钮应连接到（ ）​ A. 输入点​ B. 输出点​ C. 电源正极​ D. 电源负极 答案：A​ 解析：紧急停止按钮用于向控制系统输入停止信号，应连接到输入点，所以选 A。 课堂练习 8.在交通信号灯控制系统中，若需要统计某一特定方向在一天内车辆通过的总次数，且要求断电后数据不丢失，应选用（ ）​ A. 通用型计数器​ B. 掉电保持型计数器​ C. 高速计数器​ D. 普通定时器 答案：B​ 解析：通用型计数器断电清零，无法满足数据保存需求，A 选项错误；掉电保持型计数器断电后能维持计数值，符合统计总次数且数据不丢失的要求，B 选项正确；高速计数器主要用于对高速脉冲信号计数，不适用于车辆通过次数统计场景，C 选项错误；普通定时器用于时间控制，并非计数，D 选项错误。 课堂小结 感谢观看 $$