1 引言

每个人都通过十字路口,均经历过交通信号灯的控制。那么控制系统是如何实现绿、黄、红三种颜色信号灯工作的呢？

2 应用S7-200PLC实现信号灯控制

下面应用S7-200西门子PLC的基本逻辑指令、步进指令和功能指令分别来实现交通信号灯的控制[1-2]。

图1 交通信号灯示意图

如图1所示是交通信号灯示意图。信号灯的动作受开关总体控制,按下启动按钮,信号灯系统开始按表1的控制要求周而复始地循环动作;断开启动按钮,所有信号灯都熄灭。

根据交通信号灯的控制要求,可作出信号灯的控制时序图,如图2所示。按下启动按钮,东西方向和南北方向信号灯同时工作,工作一个周期时间为60S。东西方向先是绿灯亮25S,然后绿灯闪烁3S,黄灯亮2S,红灯亮30S;南北方向先是红灯亮30S,然后是绿灯亮25S,闪烁3S,黄灯亮2S,并循环动作。

表1 信号灯控制具体要求?

图2 交通信号灯的控制时序图

按照可编程控制器应用任务的设计步骤,首先对系统的设备选型,找到输入输出设备与PLC的输入输出继电器之间的对应关系[3-4],I/O接点分配如表2所示。

表2 I/O接点分配表?

接下来要根据图3所示PLC输入输出回路接线图,完成输入输出回路的硬接线。

图3 交通信号灯的输入输出回路接线图

图4 基本逻辑指令编程

下面完成程序编写

(1) 采用基本逻辑指令编程实现信号灯的控制。

如图4所示。灯亮由PLC内部的软元件定时器来实现,灯闪烁由特殊标志继电器SM0．5来实现,SM0．5提供一个周期为1s,占空比为50%的时钟脉冲信号[5]。

(2) 采用步进指令和单流程的顺序功能图编程实现信号灯的控制。

图5 交通信号灯单流程的顺序功能图

图6 顺序控制梯形图程序

单流程的顺序功能图如图5所示,顺序控制梯形图程序如图6所示,初始状态对应状态器S0．0,交通信号灯一个工作周期分解为6步,分别用状态器S0．1-S0．6表示。顺序控制梯形图程序被SCR开始指令划分为SCR与SCRE指令之间的若干个段,一个SCR段对应于顺序功能图中的一步。

图7 比较功能指令编程实现信号灯控制

每一个SCR程序段有四个网络组成,实现三种功能。首先SCR指令标记一个SCR段的开始,当该段的状态器置位时,允许该SCR段工作;然后完成负载驱动,即在该段状态器有效时,要做什么工作;下一步指定转移条件和转移目标:即满足什么条件后状态转移到何处,当SCRT指令的输入端有效时,一方面置位下一个SCR段的状态器S,以便使下一个SCR段开始工作;另一方面又同时使该段的状态器复位,使该段停止工作;最后SCR段必须用SCRE指令结束,状态发生转移后,置位下一个状态的同时,自动复位原状态[6-7]。

采用定时器和比较功能指令编程实现信号灯的控制[8],如图7所示。

3 结束语

综上所述,用三种编程方法实现交通信号灯的PLC控制,各有优缺点。基本逻辑指令编程重点要考虑各输出继电器之间的联锁关系;顺序功能图编程思路清晰,但转化成梯形图较复杂;用功能指令编写程序最简单,但需要熟练掌握功能指令,选择合适的功能指令才行。

[1] 华满香．电气控制与PLC应用(第3版)[M]．北京:人民邮电出版社,2015．

[2] 廖常初．S7-200PLC基础教程[M]．北京:机械工业出版社,2015．

[3] 廖常初．SPLC电气编程与应用[M]．北京:机械工业出版社,2015．

[4] 赵承荻．S7-200PLC应用基础与实例[M]．北京:人民邮电业出版社,2007．

[5] 施利春．PLC操作实训(西门子)[M]．北京:机械工业出版社,2007．

[6] 张桂朋．电气控制与PLC[M]．北京:机械工业出版社,2007．

[7] 胡汉文．电气控制与PLC应用[M]．北京:人民邮电出版社,2009．

[8] 金彦平．可编程控制器及应用[M]．北京:机械工业出版社,2010．

1 引言每个人都通过十字路口,均经历过交通信号灯的控制。那么控制系统是如何实现绿、黄、红三种颜色信号灯工作的呢？2 应用S7-200PLC实现信号灯控制下面应用S7-200西门子PLC的基本逻辑指令、步进指令和功能指令分别来实现交通信号灯的控制[1-2]。图1 交通信号灯示意图如图1所示是交通信号灯示意图。信号灯的动作受开关总体控制,按下启动按钮,信号灯系统开始按表1的控制要求周而复始地循环动作;断开启动按钮,所有信号灯都熄灭。根据交通信号灯的控制要求,可作出信号灯的控制时序图,如图2所示。按下启动按钮,东西方向和南北方向信号灯同时工作,工作一个周期时间为60S。东西方向先是绿灯亮25S,然后绿灯闪烁3S,黄灯亮2S,红灯亮30S;南北方向先是红灯亮30S,然后是绿灯亮25S,闪烁3S,黄灯亮2S,并循环动作。表1 信号灯控制具体要求?图2 交通信号灯的控制时序图按照可编程控制器应用任务的设计步骤,首先对系统的设备选型,找到输入输出设备与PLC的输入输出继电器之间的对应关系[3-4],I/O接点分配如表2所示。表2 I/O接点分配表?接下来要根据图3所示PLC输入输出回路接线图,完成输入输出回路的硬接线。图3 交通信号灯的输入输出回路接线图图4 基本逻辑指令编程下面完成程序编写(1) 采用基本逻辑指令编程实现信号灯的控制。如图4所示。灯亮由PLC内部的软元件定时器来实现,灯闪烁由特殊标志继电器SM0．5来实现,SM0．5提供一个周期为1s,占空比为50%的时钟脉冲信号[5]。(2) 采用步进指令和单流程的顺序功能图编程实现信号灯的控制。图5 交通信号灯单流程的顺序功能图图6 顺序控制梯形图程序单流程的顺序功能图如图5所示,顺序控制梯形图程序如图6所示,初始状态对应状态器S0．0,交通信号灯一个工作周期分解为6步,分别用状态器S0．1-S0．6表示。顺序控制梯形图程序被SCR开始指令划分为SCR与SCRE指令之间的若干个段,一个SCR段对应于顺序功能图中的一步。图7 比较功能指令编程实现信号灯控制每一个SCR程序段有四个网络组成,实现三种功能。首先SCR指令标记一个SCR段的开始,当该段的状态器置位时,允许该SCR段工作;然后完成负载驱动,即在该段状态器有效时,要做什么工作;下一步指定转移条件和转移目标:即满足什么条件后状态转移到何处,当SCRT指令的输入端有效时,一方面置位下一个SCR段的状态器S,以便使下一个SCR段开始工作;另一方面又同时使该段的状态器复位,使该段停止工作;最后SCR段必须用SCRE指令结束,状态发生转移后,置位下一个状态的同时,自动复位原状态[6-7]。采用定时器和比较功能指令编程实现信号灯的控制[8],如图7所示。3 结束语综上所述,用三种编程方法实现交通信号灯的PLC控制,各有优缺点。基本逻辑指令编程重点要考虑各输出继电器之间的联锁关系;顺序功能图编程思路清晰,但转化成梯形图较复杂;用功能指令编写程序最简单,但需要熟练掌握功能指令,选择合适的功能指令才行。参考文献:[1] 华满香．电气控制与PLC应用(第3版)[M]．北京:人民邮电出版社,2015．[2] 廖常初．S7-200PLC基础教程[M]．北京:机械工业出版社,2015．[3] 廖常初．SPLC电气编程与应用[M]．北京:机械工业出版社,2015．[4] 赵承荻．S7-200PLC应用基础与实例[M]．北京:人民邮电业出版社,2007．[5] 施利春．PLC操作实训(西门子)[M]．北京:机械工业出版社,2007．[6] 张桂朋．电气控制与PLC[M]．北京:机械工业出版社,2007．[7] 胡汉文．电气控制与PLC应用[M]．北京:人民邮电出版社,2009．[8] 金彦平．可编程控制器及应用[M]．北京:机械工业出版社,2010．

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