十字路口交通信号灯的PLC控制编程实例

    (1)实例控制要求

    图5-9是某十字路口交通信号灯的控制示意图。信号灯分东西、南北两组，分别有红黄绿三种颜色。按下启动按钮，信号灯系统开始工作，设定先南北方向通行，然后东西方向通行；按下停止按钮，所有信号灯都熄灭。

    图5-9    十字路口交通信号灯控制示意图

    假设东西方向交通比南北方向繁忙一倍，故东西方向的绿灯通行的时间多一倍。设定东西红灯亮持续25s后，变成绿灯持续40s，然后变成黄灯闪烁5s。南北方向绿灯亮持续20s后，变成黄灯闪烁5s，然后变成红灯持续45s。如此周而复始。

   (2)实例解决方案

    ①熟悉控制对象，明确控制任务。

    根据十字路口交通灯对信号的要求，可以画出系统的时序波形图如图5 10所示。通过时序波形图，能够清晰地观察交通信号灯各时段工作的情况。

    图5-10    十字路口交通信号灯时序图

    ②分配I/O地址。

    根据控制要求分配I/O地址，如表5-2所示。

    表5-2    I/O分配表

    ③绘制输入/输出接线图。

    将分配好的I/O地址与外部输入/输出设备一一对应连接，得到如图5-11所示的PLC外部接线图。

    图5-11    PLC接线图

    ④设计顺序控制图。

    交通灯的控制复杂，需要考虑的环节较多，故设计麻烦。但由于交通灯的工作过程按一定的顺序和流程进行，因而可以用顺序控制法来设计该系统。

    从图5-10时序图中看出，按照时间变化的不同，交通信号灯控制可分为南北绿灯亮一东西红灯亮、南北黄灯闪烁一东西红灯亮、南北红灯亮一东西绿灯亮、南北红灯亮东西黄灯闪烁这四个过程，分别用S0.1～S0.4表示四步，形成一个单流程结构。交通信号灯系统的顺序功能图如图5-12所示。

    a．初始步，PLC开机进行RUN状态后，初始化脉冲SM0.1接通一个扫描周期，将初始步S0.0置为活动步。

    b．步的驱动。

    按下启动按钮I0.0，后续步S0.1为1，同时S0.0自动复位，此时南北向绿灯、东西向红灯亮，同时定时器T37开始计时。

    当T37延时20s后，T37常开触点接通，步进状态由S0.1转到S0.2，此时南北向黄灯闪烁、东西向红灯亮，同时定时器T38开始计时。

    当T38延时5s后，T38常开触点接通，步进状态由S0.2转到S0.3，此时南北向红灯、东西向绿灯亮，同时定时器T39开始计时。

    当T39延时40s后，T39常开触点接通，步进状态由S0.3转到S0.4，此时南北向红灯亮、东西向黄灯闪烁，同时定时器T40开始计时。

    当T40延时5s后，T40常开触点接通，步进状态由S0.4转回到S0.1，执行下一循环。

    按下停止按钮10.1，使S0.0～S0.4断电，所有灯灭，同时系统返回并停在初始步。

    ⑤编制梯形图。

    交通灯顺序控制的梯形图如图5-13所示。

    图5-12    十字路口交通信号灯的顺序功能图

    图5-13    十字路口交通信号灯的梯形图

    在网络1～网络5中，PLC加电后，按下启动按钮后，南北向绿灯、东西向红灯亮。按下停止按钮后，所有灯均灭，且程序停止在初始步，并置S0.0为1，为下一次系统启动准备。

    网络6～网络20表示从S0.1到S0.4的转换，交通信号灯按顺序依次运行。

    网络22～网络23实现1s闪烁电路。即亮1s，灭1s。

    在网络24～网络29中，用代表步的顺控继电器S的常开触点驱动对应的线圈，实现输出集中执行。

    ⑥程序的输入与调试。

    把图5-13所示的梯形图程序传入PLC中，按照接线图进行外部接线。

    接通启动按钮，交通信号灯进行运行状态，观察指示灯的变化是否符合控制要求。