学习目标

（1）掌握顺序控制指令中步进指令的应用。

（2）掌握顺序控制指令中步进指令的编程规则和编程技巧。

技能目标

（1）能根据三菱PLC 顺序控制指令控制十字路口交通灯项目的要求，设计出PLC 的硬件接线图，进一步熟练掌握PLC 的接线方法。

（2）能熟练应用三菱FX2N 系列PLC 基本逻辑指令编写控制系统的梯形图和指令序。

（3）能熟练使用三菱公司的GX Developer 编程软件设计PLC 控制系统的梯形图和指令程序，并写入PLC 进行调试运行。

一、项目任务

某十字路口交通灯如图4-72 所示，当按下启动按钮时，首先东西向通行，南北向禁止通行，东西向车道的直行绿灯亮，汽车直行，20 s 后直行绿灯闪烁3 s，随后黄灯亮3 s；接着车道的左转绿灯亮，20 s 后左转绿灯闪烁3 s，随后黄灯亮3 s；在东西向车道直行绿灯亮和闪烁的同时，东西向人行道的绿灯同时亮和闪烁。东西向禁止通行后，转入南北向车道、人行道的通行，顺序与东西向相同。本任务研究用PLC 来控制十字路口交通灯。

图4-72　十字路口交通灯示意图

二、项目分析

把十字路口交通灯分为4 个并行的分支，分别为东西向车道、东西向人行道、南北向车道和南北向人行道。每个方向车道都有直行、直行闪烁、黄灯、左转、左转闪烁、黄灯和红灯7 步，每个方向人行道都有绿灯、绿灯闪烁和红灯3 步，再加上初始步，一共有21 步，由此画出顺序功能图如图4-73 所示。

图4-73　顺序功能图

三、相关知识

以转换为中心的梯形图的编程方法应从步的处理和输出电路两方面来考虑。

1. 步的处理

图4-74 所示为以转换为中心的编程方法的顺序功能图和梯形图的对应关系。实现该图中X1 对应的转换需要同时满足两个条件，即该转换的前级步是活动步（M1=1）和转换条件满足（X1=1）。在梯形图中，可以用M1 和Xl 的常开触点组成的串联电路来表示上述条件。该电路接通时，两个条件同时满足，此时应完成两个操作，即将该转换的后续步变为活动步（用SET 指令将M2 置位）和将该转换的前级步变为不活动步（用RST 将M1 复位）。

图4-74　顺序功能图和梯形图的关系

2. 输出电路

使用这种编程方法时，不能将输出继电器的线圈与SET 和RST 指令并联，这是因为前级步和转换条件对应的串联电路接通的时间是相当短的（只有一个扫描周期），转换条件满足后前级步马上被复位，在下一扫描周期控制置位、复位的串联电路被断开，而输出继电器的线圈至少应该在某一步对应的全部时间内被接通。所以应根据顺序功能图，用代表步的辅助继电器的常开触点或它们的并联电路来驱动输出继电器的线圈。(www.daowen.com)

四、项目实施

（1）为了用PLC 控制器来实现任务，PLC 需要1 个输入点，12 个输出点，输入/输出点分配如表4-29 所示。

表4-29　输入/输出点分配

（2）根据控制要求，画出时序图（见图4-75）。

（3）设计PLC 外部接线图（见图4-76）。

（4）设计程序控制梯形图（见图4-77）。

图4-75　时序图

图4-76　PLC 外部接线图

图4-77　梯形图

（5）将三个模拟按钮开关的常开触点分别接到PLC 的X0～X2，并连接PLC 电源。检查电路正确性，确保无误。

（6）输入梯形图，进行程序调试，调试时要注意动作顺序，运行后先按下SB，观察各输出的变化，等Y0 接通后，再按下SQ1（模拟右限位开关），观察各输出的变化，等Y1 接通后，再按下SQ2（模拟左限位开关），观察各输出的变化，检查是否完成了交通灯所要求的功能。

五、拓展项目

要求：用步进指令设计交通灯控制系统，应满足控制要求。

六、总结与评价

（1）以小组为单位，选择PPT、录像等形式，向全班展示、汇报学习成果。

（2）根据表4-30 所示的内容完成对学习过程的综合评价。

表4-30　评分表