PLC在时序控制中的应用

    在上例中尽管是按控制过程编制的PLC程序，但实际上与一对一变换的程序区别不大。下面以十字路口交通信号灯为例，说明用时序图法设计交通信号灯的PLC自动控制的过程。8.2.1 控制要求、工艺过程、控制原理分析    用PLC控制十字路口交通信号的红、黄、绿灯的控制要求为：当工作人员合上开关SA1后，南北方向红灯亮30s期间，东西方向绿灯亮25s后，闪烁3s灭，黄灯亮2s；然后切换成东西方向红灯亮30s，南北方向绿灯亮25s后，闪烁3s灭，最后是黄灯亮2s，如此循环。当工作人员合上夜间开关SA2后，东西南北两方向的黄灯同时闪烁，提醒夜间过往人员和车辆在通过十字路口时减速慢行。    由控制要求可知，各信号灯的亮暗严格按时间先后顺序工作，是典型的时序控制，采用状态波形图设计较为简单。首先画出状态波形图如图8-5所示。图中HL-R1、HL-G1、HL- Y1表示东西红、绿、黄灯；HL-R2、HL-G2、HL-Y2表示南北红、绿、黄灯。    根据图8-5所示各信号灯的波形图关系，可用若干定时器来反映各时间段的特征，然后再依各时间段的特征与HL-R1、HL-G1、HL-Y1和HL-R2、HL-G2、HL-Y2工作过程的对应关系，完成梯形图程序的设计。    各时间段的特征用PLC内部的定时器T37~T42予以反映。当工作开关SA1接通后，输入I0.0闭合，使T37开始延时，25s延时时间到其常开触点接通，使T38开始延时，3s延时时间到其常开触点闭合，使T39开始延时，依此类推。当一个定时器计时到的时候，下一个定时器就开始计时，最后T42计时时间到的时候，将所有定时器线圈断开，一个周期结束，下一个周期又开始。T37~T42的波形图，如图8-5所示。
    图8-5    信号灯及各定时器波形图    当夜间开关SA2接通后，采用特殊存储器标志位SM0.5使东西、南北两方向的黄灯同时闪烁。8.2.2 PLC选型和资源配置    从控制要求，输入点较少，只有2个开关量，输出点为6个开关量，输出频率1Hz，为增加输出点的使用寿命，最好选择晶体管输出型。CPU222有8点开关量输入，6点开关量输出，输入有余，输出相等。但一般选择时要留有一定的余量，本例中选择的CPU224，具体型号为6ES7 214-1AD23-OXBO的PLC，本机带有14点开关量输入，10点晶体管输出，输出驱动能力0. 75A，若负载电流大于0.75A，可加一级固态继电器(SSR)放大，如图8-6a所示。电气原理图如图8-6b所示，I/O分配如表8-2所示，使用了6个定时器T37~T42，1个特殊存储器标志位SM0.5。
    图8-6    十字路口交通信号灯控制电气原理图    a)采用固态继电器( SSR)的放大电路b）电气原理图    表8-2    I/O地址分配表
8.2.3 控制程序说明    图8-7为定时器控制梯形图，图8-8为输出控制梯形图。当工作开关SA1接通、I0.0常开触点闭合后，定时器T37~T42工作，交通灯按要求正常工作。当夜间开关SA2接通、I0.1常闭触点打开后，定时器T37~T42停止工作，则红、绿灯均不亮。只有网络8和网络11中10.1常开触点闭合，通过Is脉冲的特殊存储器标志位SMO.5使东西和南北两个方向的黄灯同时闪烁。
    图8-7    十字路口交通信号灯定时器控制梯形图程序（网络1~网络6）
    图8-8    十字路口交通信号灯输出控制梯形图程序（网络7～网络12）8.2.4 设计小结    本例以十字路口交通信号灯为例介绍了用时序图法设计控制系统的方法，给出了PLC控制系统的电气原理图、控制方案和控制程序。并对PLC输出点的输出频率和带载能力等问题作了介绍。    在实际使用中，采用PLC控制城市交通指挥信号灯，可以随时修改控制程序或控制参数，以改变各信号灯的工作时间和工作状况，满足不同交通路况要求。    与继电一接触器电路或硬件逻辑电路控制相比，PLC系统实现时间控制具有更强的灵活性和通用性。