PLC的交通路口信号灯控制应用实例

    1．控制要求

    在十字路口南北方向以及东西方向均设有红、黄、绿3只信号灯，12只信号灯依一定的时序循环往复工作。信号灯受电源总开关控制，接通电源，信号灯系统开始工作；关闭电源，所有的信号灯都熄灭。当程序运行出错，如东西与南北方向的绿灯同时点亮时，程序自动关闭。在晚上车辆稀少时，要求交通灯处于下班状态，即两个方向的黄灯一直闪烁。

    在信号灯工作期间，东西方向的红灯为长亮，时间为30s，在红灯亮时的最后2s，东西以及南北方向的黄灯同时点亮，时间为2s；东西为红灯时，南北方向的绿灯为长亮25s，然后闪烁3s。之后，两个方向的信号灯循环点亮。红绿灯示意图如图11-8所示，具体要求如表11-6所示。

    图11-8    十字路口交通信号示意图

    表11-6    交通灯控制具体要求

    2．采用S7-200

   (1)系统配置  根据信号控制要求，如果采用S7-200控制，可选用CPU222，其I/O接线及其分配如图11-9所示。图中用一个输出点驱动两个信号灯，如果PLC输出电流不够，可以用一个输出点驱动一个信号灯，也可以在PLC输出端增设中间继电器，由中间继电器去驱动信号灯。

   (2)程序设计  分别用基本逻辑指令和步进指令编程；

   1)用基本逻辑指令编程。十字路口交通信号灯控制的时序图如图11-10所示。用基本逻辑设计的信号灯控制梯形图如图11-11所示。

    图11-9    交通灯PLC I/O接线图

    图11-10    十字路口交通信号灯控制的时序图

    图11-11    用基本指令控制的十字路口交通信号灯

    按下白天启动按钮I0.0，系统进入上班状态，工作时序如图11-10所示；按下夜间按钮I0.1，系统进入下班状态，只有黄灯闪烁；按下停止按钮I0.2，信号系统终止运行，所有信号灯熄灭。

   2)用步进指令编程。因为十字路口交通信号灯分为上班状态和下班状态，即存在选择结构；东西和南北方向同时显示，即存在并行结构。其信号系统的状态转移图如图11-12所示。

    图11-12    十字路口信号系统的状态转移图

    采用步进指令编程，重要的是状态转移图的绘制，从状态转移图转换成梯形图或语句表示非常简单（格式化）。但是在转化过程中需注意以下几点（图11-13只给出了将流程图转化成梯形图中最关键也是最易出错的部分）：

    图11-13    采用步进指令编程的部分梯形图

    ①由状态转移图可以看出，系统总体上属于选择结构（即上班/下班选择），但是其中最主要的上班状态的流程图结构属于并行结构。两种结构的开始转化为梯形图较为简单，如图11-13中段S0.0所示，并行结构的结束转化为梯形图就相对复杂（如图11-13标注处），在并行结构中必须所有分支全部结束任务才可进行并行汇总，即除了最后一条并行分支的其他分支结束段中不能有段转移指令( SCRT)，而在最后一条分支的结束段用S/R指令完成段的结束和转移。

    ②虽然在S7-200的编程中允许同一输出继电器多次使用，但是只有最后一次的输出有效（跳转指令除外）。所以对于同一输出继电器的多个控制条件应采用并联之后再输出，如图11-13中，东西方向的绿灯，应是常亮状态和闪烁状态中亮的时间段并联；所有黄灯输出应是所有情况下有可能黄灯亮的时间段进行并联输出的结果。

    3．采用S7-300

   (1)控制系统的硬件设计包括硬件配置和I/O地址分配。

    1)硬件配置。控制系统中，PLC的具体配置如表11-7所示。

    表11-7    PLC配置说明

   2) I/O地址分配。控制系统中I/O地址及编程元件地址分配见表11-8。

    表11-8    I/O地址及编程元件地址分配一览表

   (2)程序设计本例功能比较简单，采用线性化编程，OB1中程序（梯形图编程方式）如图11-14所示。

    图11-14    十字路口信号系统的S7-300程序

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