三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院可編程控制器及其應(yīng)用（西門子型）教師員瑩電氣工程系第三部分PLC綜合技能模塊PLC綜合技能模塊項(xiàng)目四：交通信號(hào)燈控制

學(xué)習(xí)順序控制設(shè)計(jì)法、單流程狀態(tài)順序功能圖的畫法以及順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖的方法。項(xiàng)目五：洗車流程控制

學(xué)習(xí)選擇性分支的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和梯形圖程序編寫的方法。項(xiàng)目六：人行道交通燈的控制學(xué)習(xí)并行性分支的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和梯形圖程序編寫的方法。拓展項(xiàng)目：飲料罐裝與壓蓋控制控制搶答器（三組搶答器、五組搶答器）學(xué)生根據(jù)4－6項(xiàng)目的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，自行設(shè)計(jì)本項(xiàng)目。PLC基本技能模塊說(shuō)明

本模塊主要學(xué)習(xí)PLC順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般工作流程，包括3個(gè)項(xiàng)目。選擇了生產(chǎn)生活中比較熟悉的交通信號(hào)燈、洗車流程及工業(yè)生產(chǎn)線等模塊作為項(xiàng)目，使學(xué)生掌握順序控制設(shè)計(jì)法、順序功能圖的畫法，并能運(yùn)用它們解決工程實(shí)際問題，本模塊的項(xiàng)目實(shí)施需要同學(xué)們完成各示范項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和調(diào)試，最后獨(dú)立完成拓展項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和整體調(diào)試。項(xiàng)目四：交通信號(hào)燈控制【教學(xué)內(nèi)容】：【教學(xué)要求】：順序控制設(shè)計(jì)法及順序功能圖的畫法。

（1）學(xué)會(huì)分析復(fù)雜系統(tǒng)的控制對(duì)象，熟練掌握I/O點(diǎn)設(shè)置方法。（2）掌握順序控制設(shè)計(jì)法及順序功能圖的畫法。（3）掌握根據(jù)系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖的方法。（4）完成十字路口交通信號(hào)燈的PLC控制。一、項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)十字路口信號(hào)燈控制系統(tǒng)。信號(hào)燈分東西、南北兩組，分別有紅黃綠三種顏色，假設(shè)東西方向交通比南北方向繁忙一倍，故東西方向的綠燈通行的時(shí)間多一倍。信號(hào)燈的動(dòng)作受開關(guān)總體控制，按一下起動(dòng)按鈕，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，并周而復(fù)始地循環(huán)動(dòng)作；按一下停止按鈕，所有信號(hào)燈都熄滅。圖1交通燈示意圖項(xiàng)目名稱：交通信號(hào)燈控制二、項(xiàng)目分析按照項(xiàng)目所給要求，我們可以設(shè)計(jì)出交通燈控制的過程，其信號(hào)燈工作情況如下：

南北信號(hào)綠燈亮黃燈閃紅燈亮?xí)r間20s5s45s東西信號(hào)紅燈亮綠燈亮黃燈閃時(shí)間25s40s5s順序功能圖與順序控制設(shè)計(jì)法1.順序控制系統(tǒng)對(duì)于流程作業(yè)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)而言，一般都可以分解成幾個(gè)獨(dú)立的控制動(dòng)作或工序，這些動(dòng)作或工序必須嚴(yán)格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，我們把這種控制叫做順序控制。其控制總是一步一步按順序進(jìn)行。對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)則稱為順序控制系統(tǒng)或流程控制系統(tǒng)。典型順序控制系統(tǒng)【相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)】2.順序功能圖針對(duì)順序控制要求，PLC提供了順序功能圖（SFC），又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是專用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計(jì)的一種功能語(yǔ)言，能直觀地顯示出工業(yè)控制中基本順序步驟。順序功能圖的三要素是步、轉(zhuǎn)換條件與動(dòng)作。將控制系統(tǒng)的工作過程按輸出狀態(tài)變化可分為若干個(gè)階段，稱為步（Step）或狀態(tài)，用編程元件表示（如輔助繼電器M和狀態(tài)繼電器S）。每個(gè)步都有不同的動(dòng)作（但初始步有可能沒有動(dòng)作）。當(dāng)相鄰兩步之間的轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，就將實(shí)現(xiàn)步與步之間的轉(zhuǎn)換，即上一個(gè)步的動(dòng)作結(jié)束而下一個(gè)步的動(dòng)作開始。順序控制狀態(tài)圖:步分初始步和一般步。初始步用雙線框表示，一般步用矩形框表示，矩形框中用數(shù)字表示步的編號(hào)。轉(zhuǎn)換條件用短劃線表示，在旁邊可用文字標(biāo)注。動(dòng)作用矩形框表示，矩形框可用文字或符號(hào)表示。。初始步一般步轉(zhuǎn)換條件動(dòng)作3.順序功能圖SFC的3種基本結(jié)構(gòu)：?jiǎn)瘟鞒探Y(jié)構(gòu)：從頭到尾只有一條路可走。選擇分支與匯合：若有多條路徑，而只能選擇其中一條路徑來(lái)執(zhí)行。并進(jìn)分支與匯合：若有多條路徑，且必須同時(shí)執(zhí)行，這種分支的方式稱為并進(jìn)分支流程。在各條路徑都執(zhí)行后，才會(huì)繼續(xù)往下指令。4.順序功能圖的編程要點(diǎn)：編順序功能圖，就是以步為核心，控制程序被順控指令劃分為若干個(gè)程序段，每一段對(duì)應(yīng)功能圖中的一步。步與步之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換應(yīng)該同時(shí)滿足兩個(gè)條件：前級(jí)步必須是活動(dòng)步（正在執(zhí)行的步），對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件成立。順序編程的要點(diǎn)是：激活下一步，關(guān)斷前一步。也即系統(tǒng)在某活動(dòng)步n時(shí)，對(duì)應(yīng)的編程元件Sn狀態(tài)為1，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，下一步(n+1)變?yōu)榛顒?dòng)步，對(duì)應(yīng)S（n+1）狀態(tài)為1，而當(dāng)前步的編程元件Sn狀態(tài)變?yōu)?。5.順序功能圖的編程方法：（1）步的劃分

分析被控對(duì)象的工作過程及控制要求，將系統(tǒng)的工作過程劃分成若干個(gè)“步”。步是根據(jù)PLC輸出量的狀態(tài)劃分的，只要系統(tǒng)的輸出量狀態(tài)發(fā)生變化，系統(tǒng)就從原來(lái)的步進(jìn)入新的步。（2）轉(zhuǎn)換條件的確定

轉(zhuǎn)換條件是使系統(tǒng)從當(dāng)前步進(jìn)入下一步的條件。常見的轉(zhuǎn)換條件有按鈕、行程開關(guān)、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的觸點(diǎn)的動(dòng)作（通/斷）等。（3）順序功能圖的繪制

根據(jù)以上分析畫出描述系統(tǒng)工作過程的順序功能圖。（4）梯形圖的繪制

根據(jù)順序功能圖，采用某種編程方式設(shè)計(jì)出梯形圖。

順序功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖的方法：1、置位復(fù)位法——“步的切換”用S和R指令完成。2、步控指令法——用SCR控制指令完成。PLC運(yùn)行時(shí)，對(duì)于初始步，如沒有特殊控制要求，一般用SM0.1脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)初始狀態(tài)M0.0。當(dāng)前步為活動(dòng)步且轉(zhuǎn)換條件成立時(shí)，用S將代表后續(xù)步的中間繼電器置位（激活），同時(shí)用R將本步復(fù)位（關(guān)斷）。因此，每一個(gè)轉(zhuǎn)換都對(duì)應(yīng)一個(gè)S/R的電路塊。順序功能圖SFC的基本約定：置位法——用S/R指令完成步控指令法——用SCR指令完成用步進(jìn)指令設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，只對(duì)狀態(tài)元件S有效，用狀態(tài)繼電器S代表一個(gè)步序。狀態(tài)繼電器共有256個(gè)，范圍為S0.0-S31.7，使用位地址。從LSCR指令開始到SCRE指令結(jié)束組成一個(gè)順序控制繼電器SCR段。1.段開始指令LSCR標(biāo)記一個(gè)順序控制（SCR）段的開始。示例：使用SCR指令后，其后編程需用LD、LDI、OUT等指令，直至出現(xiàn)下一條SCR指令或出現(xiàn)SCRE指令。LSCR指令把S位值裝載到SCR堆棧棧頂，當(dāng)S狀態(tài)為1時(shí)，使新狀態(tài)繼電器置位，而前一狀態(tài)繼電器自動(dòng)復(fù)位，其觸點(diǎn)斷開。2.段轉(zhuǎn)移指令SCRT將當(dāng)前的（SCR）段切換到下一個(gè)（SCR）段。示例：SCRT指令功能：使當(dāng)前SCR程序段的S位復(fù)位，停止該SCR程序段工作；使下一個(gè)SCR程序段S位置位，下一個(gè)SCR程序段工作。3.段結(jié)束指令SCRE將當(dāng)前的（SCR）段結(jié)束。示例：SCRE指令功能：SCR段必須用SCRE指令結(jié)束；（1）順序功能圖（2）對(duì)應(yīng)梯形圖（3）語(yǔ)句表順序功能圖SCR的基本約定：不能把同一編號(hào)的S用在不同的程序分區(qū)中；在SCR段中，用SM0.0驅(qū)動(dòng)該步中應(yīng)為1狀態(tài)的輸出線圈；（SM0.0在PLC運(yùn)行時(shí)，始終為1）在SCR段中不能使用的指令：跳轉(zhuǎn)指令JMP、LBL；循環(huán)指令FOR、NEXT；順序功能圖SCR的使用注意事項(xiàng)：步控指令法例1：SFC圖→梯形圖→指令表PLC接線簡(jiǎn)圖I0.0Q0.0I0.1Q0.1I0.2Q0.2LDSM0.1SS0.0,1LSCRS0.0LDSM0.0=Q0.0LDI0.1SCRTS0.1SCRELSCRS0.1LDSM0.0=Q0.1LDI0.2SCRTS0.2SCRELSCRS0.2LDSM0.0=Q0.2LDI0.0SCRTS0.0SCRE步控指令法例2：Q0.0Q0.1Q0.2SFC圖PLC接線簡(jiǎn)圖梯形圖三、項(xiàng)目實(shí)施過程1、熟悉控制對(duì)象，明確控制任務(wù)。根據(jù)被控制對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的要求，明確PLC系統(tǒng)要完成的任務(wù)及所應(yīng)具備的功能，詳細(xì)分析系統(tǒng)的控制過程。根據(jù)系統(tǒng)要求，可以畫出系統(tǒng)的時(shí)序波形圖。圖2時(shí)序圖

2、正確選擇輸入輸出設(shè)備一個(gè)控制信號(hào)就是一個(gè)輸入設(shè)備，一個(gè)執(zhí)行元件就是一個(gè)輸出設(shè)備。

在這個(gè)交通燈的控制中，哪些作為輸入設(shè)備？哪些又作為輸出設(shè)備呢？輸入設(shè)備：?jiǎn)?dòng)按鈕SB1和停止按鈕SB2

輸出設(shè)備：南北方向紅燈、黃燈、綠燈；東西方向紅燈、黃燈、綠燈。3、分配I/O地址一個(gè)輸入設(shè)備原則上占用一個(gè)輸入點(diǎn)，一個(gè)輸出設(shè)備原則上占用一個(gè)輸出點(diǎn)。

同學(xué)們分配項(xiàng)目的I/O地址

I/O表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)啟動(dòng)按鈕SB1I0.0紅1HL1Q0.0停止按鈕SB2I0.1黃1HL2Q0.1綠1HL3Q0.2紅2HL4Q0.3黃2HL5Q0.4綠2HL6Q0.54、畫出輸入輸出接線圖將選擇的輸入輸出設(shè)備和分配好的I/O地址一一對(duì)應(yīng)連接。

同學(xué)們根據(jù)I/O地址畫出接線圖。PLC控制的輸入輸出配置及外部接線圖如圖所示。輸入輸出配置及外部接線圖5、編制梯形圖程序根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)出梯形圖，再根據(jù)梯形圖編寫語(yǔ)句表程序清單。

如何設(shè)計(jì)交通燈的控制梯形圖？

交通燈的控制復(fù)雜，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法需要考慮的環(huán)節(jié)較多，故設(shè)計(jì)麻煩。由于交通燈的工作過程按一定的順序和流程進(jìn)行，因而考慮用順序控制法來(lái)設(shè)計(jì)該項(xiàng)目。控制要求：20S5S40S5S程序的組成:按下啟動(dòng)按鈕，置S0.0為1，綠1，紅2燈亮。T37延時(shí)20秒后，狀態(tài)由S0.0轉(zhuǎn)到S0.1，紅2亮、黃1閃。T38延時(shí)5秒后，狀態(tài)由S0.1轉(zhuǎn)到S0.2，紅1、綠2燈亮。T39延時(shí)40秒后，狀態(tài)由S0.2轉(zhuǎn)到S0.3，紅1亮、黃2閃。T40延時(shí)5秒后，狀態(tài)由S0.3轉(zhuǎn)回到S0.0，執(zhí)行下一循環(huán)。按下停止按鈕，使S0.0~S0.3斷電，所有燈滅。根據(jù)時(shí)序圖，可以畫出交通燈控制的順序功能圖如圖所示。

拓展項(xiàng)目運(yùn)料小車自動(dòng)往返控制任務(wù)要求：運(yùn)料小車運(yùn)行過程如圖所示，小車處于原位，后端壓下后限位開關(guān)，當(dāng)合上啟動(dòng)開關(guān)時(shí)，小車前進(jìn)，到達(dá)前限位開關(guān)后，漏斗門打開，延時(shí)8s后小車向后運(yùn)行，到達(dá)后限位開關(guān)，小車底門打開(停6s)，完成一次動(dòng)作。假設(shè)斗車工作一個(gè)周期后，不會(huì)自行起動(dòng)。作業(yè)：一、實(shí)訓(xùn)目的（1）掌握順序控制設(shè)計(jì)法、單流程狀態(tài)順序功能圖的畫法以及順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖的方法。（2）訓(xùn)練順序功能設(shè)計(jì)法編程的思想和方法。（3）進(jìn)一步熟悉PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用。項(xiàng)目五實(shí)訓(xùn)交通燈控制二、實(shí)訓(xùn)步驟1、先擬定方案，選擇輸入輸出設(shè)備，繪制I/O接線圖，2、再設(shè)計(jì)梯形圖程序和指令表程序。可以用多種方法和指令進(jìn)行設(shè)計(jì)。3、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)先進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，成功后再進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試。4、每完成一步后經(jīng)指導(dǎo)老師認(rèn)可再進(jìn)行下一步。三、PLC運(yùn)行并調(diào)試程序（1）輸入梯形圖程序。（2）上傳程序到PLC，并對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行。觀察能否實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)，在正轉(zhuǎn)的情況下能否直接轉(zhuǎn)換成反轉(zhuǎn)；（3）調(diào)試運(yùn)行并記錄調(diào)試結(jié)果。四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求整理實(shí)訓(xùn)操作結(jié)果，按標(biāo)準(zhǔn)寫出實(shí)訓(xùn)報(bào)告。五、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)答疑本次實(shí)訓(xùn)過程中可能出現(xiàn)以下問題：步進(jìn)順控指令的使用。

黃燈閃爍設(shè)計(jì)的處理？現(xiàn)場(chǎng)程序調(diào)試過程中可能遇到的各種問題六、安全操作規(guī)程嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行接線和開、關(guān)電源。開機(jī)順序：合電源---開220v，程序調(diào)試合格后再打開PLC的RUN電源。關(guān)機(jī)順序：與開機(jī)順序相反。嚴(yán)禁在PLC運(yùn)行的情況下插接或者拔下輸入輸出信號(hào)線，以免造成短路。七、實(shí)訓(xùn)考核標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)

容滿分評(píng)分要求備注1．正確選擇輸入輸出設(shè)備及地址并畫出I/O接線圖15設(shè)備及端口地址選擇正確，接線圖正確、標(biāo)注完整輸入輸出每錯(cuò)一個(gè)扣5分，接線圖每少一處標(biāo)注扣1分2．正確編制梯形圖程序35梯形圖格式正確、梯形圖整體結(jié)構(gòu)合理。每錯(cuò)一處扣5分3．正確寫出指令語(yǔ)句程序10各指令使用準(zhǔn)確。每錯(cuò)一處扣5分4．外部接線正確15I/O信號(hào)線接線正確每錯(cuò)一處扣5分5．寫入程序并進(jìn)行調(diào)試15操作步驟正確，動(dòng)作熟練。若有違規(guī)操作，每次扣10分6．運(yùn)行結(jié)果及口試答辯10

程序運(yùn)行結(jié)果正確、表述清楚，口試答辯正確對(duì)運(yùn)行結(jié)果表述不清楚者扣5分拓展項(xiàng)目

運(yùn)料小車自動(dòng)往返控制一、項(xiàng)目任務(wù)

運(yùn)料小車運(yùn)行過程如圖所示，小車處于原位，后端壓下后限位開關(guān)，當(dāng)合上啟動(dòng)開關(guān)時(shí)，小車前進(jìn)，到達(dá)前限位開關(guān)后，漏斗門打開，延時(shí)8s后小車向后運(yùn)行，到達(dá)后限位開關(guān)，小車底門打開(停6s)，完成一次動(dòng)作。假設(shè)斗車工作一個(gè)周期后，不會(huì)自行起動(dòng)。二、項(xiàng)目分析1.工作原理分析

小車處于原位時(shí)，壓下后限位開關(guān)SQ2；當(dāng)合上啟動(dòng)開關(guān)SB1