(2)I/O分配
输入 输出
起动按钮:I0.0 南北红灯:Q0.0 东西红灯:Q0.3
南北黄灯:Q0.1 东西黄灯:Q0.4 南北绿灯:Q0.2 东西绿灯:Q0.5
南北车灯:Q0.6 东西车灯:Q0.7
(3)程序设计
根据控制要求首先画出十字路口交通信号灯的时序图,如图7-5所示。
起动I0.0东西绿灯Q0.5东西车灯甲Q0.7东西黄灯Q0.4东西红灯Q0.3南北绿灯Q0.2南北车灯乙Q0.6南北黄灯Q0.1南北红灯Q0.0
图7-5 十字路口交通信号灯的时序图
根据十字路口交通信号灯的时序图,用基本逻辑指令设计的信号灯控制的梯形图如图7-6所示。分析如下:
首先,找出南北方向和东西方向灯的关系:南北红灯亮(灭)的时间=东西红灯灭(亮)的时间,南北红灯亮25S(T37计时)后,东西红灯亮30S(T41计时)后。
其次,找出东西方向的灯的关系:东西红灯亮30S后灭(T41复位)→东西绿灯平光亮20S(T43计时)后→东西绿灯闪光3S(T44计时)后,绿灯灭→东西黄灯亮2S(T42计时)。
再其次,找出南北向灯的关系:南北红灯亮25S(T37计时)后灭→南北绿灯平光25S(T38计时)后→南北绿灯闪光3S(T39计时)后,绿灯灭→南北黄灯亮2S(T40计时)。
最后找出车灯的时序关系:东西车灯是在南北红灯亮后开始延时(T49计时)1S后,东西车灯亮,直至东西绿灯闪光灭(T44延时到);南北车灯是在东西红灯亮后开始延时(T50计时)1S后,南北车灯亮,直至南北绿灯闪光灭(T39延时到)。
根据上述分析列出各灯的输出控制表达式:
东西红灯:Q0.3=T37 南北红灯Q0.0=M0.0·T3 东西绿灯:Q0.5=Q0.0·T43+T43·T44·T59 南北绿灯Q0.2=Q0.3·T38+T38·T39·T59 东西黄灯:Q0.4=T44·T42 南北黄灯Q0.1=T39·T40 东西车灯:Q0.7=T49·T44 南北车灯Q0.6=T50·T39
图7-6 基本逻辑指令设计的信号灯控制的梯形图
4. 顺序控制设计法
根据功能流程图,以步为核心,从起始步开始一步一步地设计下去,直至完成。此法的关键是画出功能流程图。首先将被控制对象的工作过程按输出状态的变化分为若干步,并指出工步之间的转换条件和每个工步的控制对象。这种工艺流程图集中了工作的全部信息。在进行程序设计时,可以用中间继电器M来记忆工步,一步一步地顺序进行,也可以用顺序控制指令来实现。下面将详细介绍功能流程图的种类及编程方法。
(1)单流程及编程方法
aXn-1bXncXn+1d动作动作动作图7-7 单流程结构
功能流程图的单流程结构形式简单,如图7-7所示,其特点是:每一步后面只有一个转换,每个转换后面只有一步。各个工步按顺序执行,上一工步执行结束,转换条件成立,立即开通下一工步,同时关断上一工步。用顺序控制指令来实现功能流程图的编程方法,在前面的章节已经介绍过了,在这里将重点介绍用中间继电器M来记忆工步的编程方法。
在图7-7中,当n-1为活动步时,转换条件b成立,则转换实现,n步变为活动步,同时n-1步关断。由此可见,第n步成为活动步的条件是:Xn-1=1,b=1;第n步关断的条件只有一个Xn+1=1。用逻辑表达式表示功能流程图的第n步开通和关断条件为:
等号右边Xn+1表示关断第Xn?(Xn?1?b?Xn)?Xn?1 式中等号左边的Xn为第n步的状态,
n步的条件,Xn表示自保持信号,b表示转换条件。
【例7-3】根据图7-8所示的功能流程图,设计出梯形图程序。将结合本例介绍常用的编程方
法。
1使用起保停电路模式的编程方法
在梯形图中,为了实现前级步为活动步且转换条件成立时,才能进行步的转换,总是将代表前级步的中间继电器的常开接点与转换条件对应的接点串联,作为代表后续步的中间继电器得电的条件。当后续步被激活,应将前级步关断,所以用代表后续步的中间继电器常闭接点串在前级步的电路中。
SM0.1M0.0I0.0M0.1Q0.0I0.1M0.2Q0.0Q0.1I0.2 图7-8 例7-3题图
如图7-8所示的功能流程图,对应的状态逻辑关系为:
M0.0?(SM0.1?M0.2?I0.2?M0.0)?M0.1M0.1?(M0.0?I0.0?M0.1)?M0.2M0.2?(M0.1?I0.1?M0.2)?M0.0Q0.0?M0.1?M0.2Q0.1?M0.2对于输出电路的处理应注意:Q0.0输出继电器在M0.1、M0.2步中都被接通,应将M0.1和M0.2的常开接点并联去驱动Q0.0;Q0.1输出继电器只在M0.2步为活动步时才接通,所以用M0.2的常开接点驱动Q0.1。
使用起保停电路模式编制的梯形图程序如图7-9所示。 2使用置位、复位指令的编程方法
S7-200系列PLC有置位和复位指令,且对同一个线圈置位和复位指令可分开编程,所以可以实现以转换条件为中心的编程。
当前步为活动步且转换条件成立时,用S将代表后续步的中间继电器置位(激活),同时用R将本步复位(关断)。
图7-8所示的功能流程图中,如用M0.0的常开接点和转换条件I0.0的常开接点串联作为M0.1置位的条件,同时作为M0.0复位的条件。这种编程方法很有规律,每一个转换都对应一个S/R的电路块,有多少个转换就有多少个这样的电路块。用置位、复位指令编制的梯形图程序如图7-10所示。
图7-9 例7-3梯形图程序 图7-10 置位、复位指令编制的梯形图
3使用移位寄存器指令编程的方法
单流程的功能流程图各步总是顺序通断,并且同时只有一步接通,因此很容易采用移位寄存器指令实现这种控制。对于图7-8所示的功能流程图,可以指定一个两位的移位寄存器,用M0.1、M0.2代表有输出的两步,移位脉冲由代表步状态的中间继电器的常开接点和对应的转换条件组成的串联支路并联提供,数据输入端(DATA)的数据由初始步提供。对应的梯形图程序如图7-11所示。在梯形图中将对应步的中间继电器的常闭接点串联连接,可以禁止流程执行的过程中移位寄存器DATA端置“1”,以免产生误操作信号,从而保证了流程的顺利执行。