项目三 交通信号灯PLC自动控制设计.doc

项目：交通信号灯自动控制设计 子项目2:交通灯白天正常工作控制 教学目的：在实际控制情景中，学习应用并行性分支的状态转移图和梯形图编制交通灯白天工作控制程序，继续感受和体会PLC步进顺控程序设计的工作流程，掌握并行性分支的状态转移图和梯形图程序编写的方法技巧，学习跳转流程和复杂流程的状态转移图和梯形图处理方法。 过程与方法：通过教师与学生的互动合作完成示范项目（按钮人行横道交通灯控制）的设计和调试；通过教师的点拨、指导答疑和学生的思考设计、现场调试，完成实训项目（交通灯白天正常工作控制）的设计和调试。继续感受和体会PLC步进顺控程序设计的工作流程，培养工程素质和综合能力。 涉及到的新知识通过课程网络平台提供，学生提前下载，自主学习，教师只对重点内容进行讲解。 教学重点：并行性分支的状态转移图和梯形图程序编写的方法和技巧 教学难点：并行分支与汇合的状态转移图和梯形图程序编写，跳转流程和复杂流程的状态转移图和梯形图处理方法。 教学方法：示范引导、项目实训 教学时间：3课时 【项目说明】 子项目2设计十字路口交通信号灯白天正常工作的自动控制系统。信号灯分东西和南北两组，分别有“红”“黄”“绿”三种颜色，按下启动按扭开始工作，按下停止按扭停止工作。白天正常工作的时序图如下： 【项目分析】 本项目需要同时控制两个方向的工作过程严格按时序进行，要用并行分支结构的步进顺控思想进行设计。 【涉及到的新知识】并行分支与汇合的状态转移图和梯形图程序编写。扩展知识：复杂流程及跳转流程的程序编制，提前告之，学生自主预习。 一、示范项目：按钮人行横道交通灯控制 1. 项目说明 在只需要纵向行使的交通系统中，也需要考虑人行横道的控制。这种情况下人行横道通常用按钮进行启动，交通情况如图1所示，由图可见，东西方向是车道，南北方向是人行横道。正常情况下，车道上有车辆行驶，如果有行人要过交通路口，先要按动按钮，等到绿灯亮时，方可通过，此时东西方向车道上红灯亮。延时一段时间后，人行横道的红灯亮，车道上的绿灯亮。各段时序由图2 所示。 2. 项目分析：车道和人行横道同时进行控制，这是并行分支结构的控制实例。 ? 图 1 交通路口示意图 ? 图 2 各段时间分配 【知识准备】并行分支结构的步进顺控设计法 并行分支结构 并行分支结构是指同时处理多个程序流程。图3中当S20步被激活成为活动步后，若转换条件X0成立就同时执行左、中、右三支程序。 S50为汇合状态，由S22、S32、S42三个状态共同驱动，当这三个状态都成为活动步且转换条件X4成立时，汇合转换成S50步。 并行性分支、汇合的编程 编程原则是先集中处理分支转移情况，然后依顺序进行各分支程序处理，最后集中处理汇合状态，见图4所示，根据步近梯形图可以写出指令表程序。 并行性分支结构编程的注意事项 （1）并行分支结构的汇合最多能实现8个分支的汇合。 （2）在并行分支、汇合处不允许有下图（a）的转移条件，而必须将其转化为下图（b）后，再进行编程。 示范项目设计过程 【动动手1】选择输入输出设备，分配地址，绘制I/O接线图。 ? 器件 端口 用途 SB2 X0 人行道北按钮 SB1 X1 人行道南按钮 L0 Y0 车道红灯 L1 Y1 车道黄灯 L2 Y2 车道绿灯 L3 Y3 人行道红灯 L4 Y4 人行道绿灯 ? ? ? 图5 I/O接线图 ? 表1 输入 / 输出地址分配 【动动手2】编制按钮人行道信号灯的工作状态转移图（SFC图）。 【动动手3】编制按钮人行道交通灯控制的梯形图程序和指令表程序。 【程序调试】 接好电源线、通讯线及输入输出信号线，调试程序，直至满足要求。 【思考并实践1】若人行道上的绿灯不是闪烁5s而是准确闪烁5次，怎样设计？ 【知识扩展1】――跳转流程的程序编制 【思考并实践2】若要求设计为既能单周期工作又能连续工作，如何改进？ 或者用虚拟步S26完成连续工作的循环过渡，如下图所示： 【知识扩展2】――复杂流程的程序编制 实训子项目2：交通灯白天正常工作控制 【实训要求】 明确实训任务，读懂控制要求； 学生2-3人一组，共同完成实训任务； 拟定控制方案，选择输入输出设备，画出I/O接线图； 根据工作要求编制状态转移图；绘制步进梯形图程序和指令表程序； 现场调试程序直至符合要求。 【实训建议】 拟定方案，绘制I/O接线图后按控制时序画出交通信号灯东西向、南北向并行的状态转移图； 再设计梯形图程序和指令表程序；注意并行分支处和并行结束汇合处的编程 每完成一步后经指导老师认可再进行下一步。 【指导答疑】 应指导学生注意突破下面的难点： 系统的动作顺序以及各状态间转移的条件，东西向、南北向的时序协调。 【项目验收与点评】 结