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电气运行与控制专业精品课程资源——《三菱PLC技术应用》 十字路口交通灯控制 设计者：杨杰忠 学校：广西机械高级技工学校 知识目标： 掌握并行序列结构状态转移图（SFC）的画法，并会通过状态转移图 进行步进顺序控制的设计。 能力目标： 会根据控制要求，画出状态转移图，并能灵活地运用以转换为中心的 状态流程图转换成梯形图，实现十字路口交通灯控制系统的程序设计 。 ——《三菱PLC技术应用》 如图1所示是一十字路口交通灯示意图。本任务的主要内容就是：用PLC 顺序控制设计法中的并行序列结构编程方法进行十字路口交通信号灯 控制系统的设计。 ——《三菱PLC技术应用》 任务控制要求如下： 当PLC运行后，东西、南北方向的交通信号灯按照如图2所示的时 序图运行，东西方向：绿灯亮8秒，闪动4秒后熄灭，接着黄灯亮4秒 后熄灭，红灯亮16秒后熄灭；与此同时，南北方向：红灯亮16秒后熄 灭，绿灯亮4秒，闪动4秒，接着黄灯亮4秒后熄灭……如此循环下去 。 ——《三菱PLC技术应用》 通过对上述控制要求分析可知，本任务的十字路口交通灯控制是一个 典型的由时间控制的顺序运行的循环过程，可以使用多种方法实现控 制要求。本次任务的目的是通过学习，掌握通过并行序列结构状态转 移图的编程方法完成十字路口交通灯控制系统的编程设计。 ——《三菱PLC技术应用》 一、I/O地址分配 根据上述控制要求，可确定PLC不需要输入点，有6个输出点，其I/O 通道分配表见表2所示。 ——《三菱PLC技术应用》 ——《三菱PLC技术应用》 二、画出PLC接线图（I/O接线图） PLC接线图如图8所示。 ——《三菱PLC技术应用》 三、程序设计 根据I/O通道地址分配表及任务控制要求分析，画出本任务控制的状 态转移图，并写出指令语句表，再转换成对应的梯形图。 1. 状态转移图的编制 （1）列出十字路口交通灯东西方向和南北方向控制状态表 根据本任务的控制要求和如图2的时序图，我们可以列出如表3所示和 表4所示的交通灯运行时序表。 ——《三菱PLC技术应用》 ——《三菱PLC技术应用》 （2）编制状态转移图 从表3和表4中我们可以看到，东西方向和南北方向两个方向交通灯是 在满足配合关系的前提下独立并行工作的。其中东西方向交通灯的状 态转换规律为：绿灯亮→绿灯闪→黄灯亮→红灯亮，然后循环；与此 同时，南北方向交通灯的状态转换规律为：红灯亮→绿灯亮→绿灯闪 →黄灯亮，然后循环。 两个方向交通灯的灯是并行工作的，可以分别作为一个分支，根据表 3和表4，可以采用单序列结构和并行序列分支的编程方法，绘制出系 统的基于M的顺序功能图和基于S的顺序功能图，如图9所示。 ——《三菱PLC技术应用》 ——《三菱PLC技术应用》 需要说明的是，上述的SFC中只有并行分支，没有合并，这在实践中 是可以的。如果严格按照并行序列SFC的结构进行设计，可以在两个 序列之后添加一个空状态用来作为合并的目标状态，合并后的转换条 件可以使用该状态元件的普通常开触点或者使用“=1”无条件转换。 2. 指令表 根据如图9所示的状态流程图，运用并行序列的指令编写方法，读者 自行编写指令语句，不再赘述。 3. 梯形图 根据如图9所示的顺序功能图，将其转换为梯形图，读者自行转换， 不再赘述。 ——《三菱PLC技术应用》 四、程序输入及仿真运行 1. 程序输入 本任务的程序输入有三种方法，即梯形图输入法、指令表输入法和状 态转移图输入法。读者可根据自己的习惯采用不同的输入法。在进行 步进顺序控制编程设计时，一般都是采用状态转移图输入法的较多， 因为采用状态转移图输入法，用STL指令设计复杂系统梯形图时更能 体现其优越性。 （1）工程名的建立 启动MELSOFT系列GX Developer编程软件，首先选择PLC的类型为 “FX2N”，在程序类型框内选择“SFC”，创建新文件名，并命名为 “十字路口交通灯的并行序列结构控制”，如图10所示。 ——《三菱PLC技术应用》 ——《三菱PLC技术应用》 （2）程序输入 输入方法可参照任务所述的方法，读者自行输入，在此不再赘述。需 要说明的是，本任务采用的是并行序列编程方法，因此，在程序输入 时采用并行分支双实线画法，如图11所示。 ——《三菱PLC技术应用》 本任务的SFC程序输入完毕后的画面如图12所示。 ——《三菱PLC技术应用》 2. 仿真运行 仿真运行的方法可参照前面任务所述的方法，读者自行进行仿真，在 此不再赘述。 五、程序下载 1.PLC与计算机连接。用专用通信电缆RS-232/RS422转换器将PLC的编程 接口与计算机的COM1串口连接。 2.程序写入。先接通系统电源，将PLC 的RUN/STOP开关拨到“STOP”的位置， 然后通过MELSOFT系列GX Developer软件 中的“PLC”菜单的“在线”栏的“PLC 写入”，就可以把仿真成功的程序写入 的PLC中，如图13所示。 ——《三菱PLC技术应用》 六、线路安装与调试 （1）根据I/O接线图，在如图14所示模拟实物控制配线板上进行元件 及线路安装。 ——《三菱PLC技术应用》 （2）安装电路 1）检查元器件。根据表1所示配齐元器件，检查元器件的规格是否符 合要求，并用万用表检测元器件是否完好。 2）固定元器件。固定好本任务所需元器件。 3）配线安装。根据配线原则和工艺要求，进行配线安装。 4）自检。对照接线图检查接线是否无误，再使用万用表检测电路的 阻值是否与设计相符。 （3）通电调试 1）经自检无误后，在指导教师的指导下，方可通电调试。 2）首先接通系统电源开关QF2，将PLC的RUN/STOP开关拨到“RUN”的 位置，然后通过计算机上的MELSOFT系列GX Developer软件中的“监 控/测试”监视程序的运行情况，再按照表5所示进行操作，观察系统 运行情况并做好记录。如出现故障，应立即 ——《三菱PLC技术应用》 切断电源，分析原因、检查电路或梯形图，排除故障后，方可进行重 新调试，直到系统功能调试成功为止。 ——《三菱PLC技术应用》 在进行十字路口交通灯控制系统的梯形图程序设计、上机编程、模拟 仿真及线路安装与调试的过程中，时常会遇到如下问题： 问题：在进行采用并行序列结构状态流程图（SFC）转换成梯形图设 计时，对于初学者来说，普遍最容易犯的错误是将并行分支线画成单 实线，如图15所示。 后果及原因：在采用并行序列结构状态流程图（SFC）转换成梯形图 进行设计时，如果将并行分支线画成单实线，将变成选择性序列结构 状态转移图，达不到并行性控制的目的。 预防措施：在采用并行序列结构状态转移图（SFC）转换成梯形图进 行设计时，应将并行分支线画成双实线，如图16所示。 ——《三菱PLC技术应用》 ——《三菱PLC技术应用》