機(jī)床電氣及PLC控制（第三版） 課件 課題12 交通燈的控制；課題13 交通燈的控制

高等教育出版社教學(xué)課件內(nèi)容提要

本書是“十四五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材。本書編寫按照當(dāng)前職業(yè)教育教學(xué)改革和教材建設(shè)的總體目標(biāo)，落實(shí)“立德樹人、德技并修”，并努力體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性和前瞻性，突出專業(yè)領(lǐng)域的新知識(shí)、新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備。

本書包括7個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目：常用電動(dòng)機(jī)控制電路，機(jī)床電氣控制，認(rèn)識(shí)PLC，機(jī)床的PLC控制，交通燈的控制，運(yùn)料小車呼叫系統(tǒng)的控制，裝配生產(chǎn)線的PLC控制系統(tǒng)。本書按照任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目式教學(xué)方式組織教學(xué)，以工作頁(yè)的形式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，具有鮮明的職教特色。

本書以三菱的FX3U系列PLC作為教學(xué)用機(jī)型，可以作為全國(guó)高等職業(yè)院校機(jī)電類專業(yè)的專業(yè)課程教材，也可用于職業(yè)技能培訓(xùn)和供從事電氣自動(dòng)控制技術(shù)工作的人員學(xué)習(xí)參考?！笆奈濉甭殬I(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材《機(jī)床電氣及PLC控制》（第三版）主編李乃夫副主編吳淑娟高等教育出版社2024年8月第3版【項(xiàng)目分析】

通過(guò)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈系統(tǒng)的控制，掌握步進(jìn)指令的編程及程序輸入、運(yùn)行調(diào)試的方法。項(xiàng)目5

交通燈的控制機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【學(xué)習(xí)目標(biāo)】應(yīng)知1.掌握步進(jìn)指令的功能。2.理解順序功能圖（SFC）的含義。應(yīng)會(huì)1.掌握順序功能圖的編寫，學(xué)會(huì)利用順序功能圖編寫步進(jìn)程序。2學(xué)會(huì)運(yùn)用步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)控制功能。3.進(jìn)一步熟悉編程軟件的使用。項(xiàng)目5交通燈的控制機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社任務(wù)5.1PLC步進(jìn)指令的編程項(xiàng)目5

交通燈的控制機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【新課導(dǎo)入】1.簡(jiǎn)略復(fù)習(xí)“項(xiàng)目4”的內(nèi)容；2.簡(jiǎn)略介紹教材“項(xiàng)目5”的主要教學(xué)內(nèi)容與10～16學(xué)時(shí)的教學(xué)安排。3.簡(jiǎn)略介紹本次課（任務(wù)5.1）的主要教學(xué)內(nèi)容與6～10學(xué)時(shí)的教學(xué)安排。

在生產(chǎn)過(guò)程控制中，常見的一類控制是順序控制，為了能簡(jiǎn)單、快捷的編寫順序控制程序，在PLC中設(shè)置了步進(jìn)指令(stepladderinstruction，簡(jiǎn)稱STL指令)，以完成步進(jìn)控制。步進(jìn)順序控制編程的思路就是將一個(gè)復(fù)雜的順序控制過(guò)程分解為若干個(gè)工作步，弄清各個(gè)步的工作細(xì)節(jié)，再依據(jù)總的控制順序要求，將這些步聯(lián)系起來(lái)，形成功能圖，進(jìn)而編制梯形圖程序。

一、狀態(tài)寄存器

狀態(tài)寄存器已在“閱讀材料FX3U系列PLC簡(jiǎn)介”及表3-9中介紹。狀態(tài)寄存器是用于編制順序控制程序的一種編程元件，常與步進(jìn)指令配合使用，通常將S0～S9用于初始過(guò)程（初始步），將S10～S19用于自動(dòng)返回工作原點(diǎn)。此外，在步進(jìn)控制結(jié)束處，須用RET指令使STL指令復(fù)位。STL觸點(diǎn)用符號(hào)“”或符號(hào)“┨STL┠”表示?！净A(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

二、順序功能圖

順序功能圖（SFC）是一種通用的PLC程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它主要由步、動(dòng)作、有向線段、轉(zhuǎn)移條件組成，如圖5-1所示。

1.順序功能圖的組成(1)步——將一個(gè)復(fù)雜的順序程序分解成若干個(gè)狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)稱為步。步用單線框表示，框中編號(hào)可以是PLC中的輔助繼電器M或狀態(tài)寄存器S的編號(hào)。注意：任何一個(gè)步進(jìn)控制系統(tǒng)必須要有一個(gè)初始狀態(tài)步，用雙線框表示，初始狀態(tài)步的寄存器編號(hào)為S0～S9。當(dāng)前運(yùn)行的步稱為活動(dòng)步，不運(yùn)行的步稱為靜止步。(2)動(dòng)作——工作步的右邊所連接的即本步的工作對(duì)象，簡(jiǎn)稱動(dòng)作，當(dāng)該步為活動(dòng)步時(shí)，工作對(duì)象動(dòng)作?！净A(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社（P142）圖5-1SFC的組成

二、順序功能圖

1.順序功能圖的組成(3)有向線段——有向線段表示狀態(tài)的轉(zhuǎn)移方向，在順序功能圖上，將代表各步的方框按先后順序排列，并用有向線段將它們連接起來(lái)，表示從上到下或從左到右這兩個(gè)方向的有向連線的箭頭可以不畫。(4)轉(zhuǎn)移條件——轉(zhuǎn)移用與有向連線垂直的短線來(lái)表示，將相鄰的兩狀態(tài)隔開。轉(zhuǎn)移條件標(biāo)注在轉(zhuǎn)移短線旁邊。轉(zhuǎn)移條件是與轉(zhuǎn)移邏輯相關(guān)的觸點(diǎn)，可以是動(dòng)合觸點(diǎn)，也可以是動(dòng)斷觸點(diǎn)及它們的組合。

2.順序功能圖的分類

根據(jù)生產(chǎn)工藝和復(fù)雜程度的不同，SFC的基本結(jié)構(gòu)可以分為單一順序、選擇性分支、并行性分支、循環(huán)分支4種?！净A(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

二、順序功能圖

P143圖5-2順序功能圖的分類【基礎(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

二、順序功能圖2.順序功能圖的分類(1)單一順序——如圖5-2(a)圖所示，單一順序是由一系列相繼激活的步組成，每個(gè)步后面僅有一個(gè)轉(zhuǎn)移，每個(gè)轉(zhuǎn)移之后只有一個(gè)步。(2)選擇分支——如圖5-2(b)所示的選擇分支中共有兩個(gè)分支，根據(jù)分支轉(zhuǎn)移條件a、e來(lái)決定究竟選擇哪一個(gè)分支。(3)并行分支——如圖5-2(c)圖所示，若在某一步執(zhí)行完后，需要同時(shí)啟動(dòng)若干條分支，那么這種結(jié)構(gòu)稱為并行分支。分支開始時(shí)采用雙水平線與各分支相連，雙水平線上需要一個(gè)轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移對(duì)應(yīng)的條件稱為公共轉(zhuǎn)移條件。(4)循環(huán)分支——如圖5-2(d)循環(huán)分支用一個(gè)個(gè)順序控制過(guò)程的反復(fù)執(zhí)行。在活動(dòng)步S21，只要轉(zhuǎn)移條件C滿足時(shí)，就回到S20開始循環(huán)。【基礎(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

三、步進(jìn)指令STL、RETFX系列PLC的步進(jìn)指令可以很方便地編制順序控制梯形圖程序。步進(jìn)指令STL、RET的助記符、邏輯功能屬性見表5-1。P143表5-1STL、RET的助記符、邏輯功能屬性

說(shuō)明如下：(1)STL指令稱為“步進(jìn)開始”指令。功能是將步進(jìn)觸點(diǎn)接到左母線。其操作元件是狀態(tài)器S。(2)步進(jìn)梯形圖指令具有主控功能。步進(jìn)觸點(diǎn)接通，與之相連的電路被驅(qū)動(dòng)；步進(jìn)觸點(diǎn)斷開，與之相連的電路停止。若要在步進(jìn)觸點(diǎn)斷開時(shí)仍然保持線圈輸出，則要使用SET指令。(3)RET指令稱為“步進(jìn)返回”指令，其功能是返回到原來(lái)的左母線位置。RET指令沒有操作數(shù)，僅在最后一步的末行使用，否則程序不能運(yùn)行。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社助記符邏輯功能梯形圖表示操作元件STL步進(jìn)開始在左母線上連接S的動(dòng)合觸點(diǎn)SRET步進(jìn)返回返回左母線

四、順序功能圖與步進(jìn)梯形圖之間的轉(zhuǎn)換

使用步進(jìn)指令STL和步進(jìn)返回指令RET可以將順序功能圖轉(zhuǎn)為步進(jìn)梯形圖，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖5-3所示。順序功能圖轉(zhuǎn)為步進(jìn)梯形圖時(shí)，編程順序?yàn)橄冗M(jìn)行負(fù)載的驅(qū)動(dòng)處理，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)移處理。沒有負(fù)載的狀態(tài)則不必進(jìn)行負(fù)載驅(qū)動(dòng)處理。每步的狀態(tài)寄存器S在梯形圖中用STL的觸點(diǎn)表示，STL指令為與主母線連接的動(dòng)合觸點(diǎn)指令，它在梯形圖中占一行。然后進(jìn)行驅(qū)動(dòng)處理，它可以直接驅(qū)動(dòng)各種線圈（可以是Y、M、S、T、C的線圈）及應(yīng)用指令或通過(guò)觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)線圈，若通過(guò)觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)線圈，開始的觸點(diǎn)使用LD、LDI指令；轉(zhuǎn)移條件可用單觸點(diǎn)，也可以用組合觸點(diǎn)。轉(zhuǎn)移目標(biāo)用SET或OUT實(shí)現(xiàn)，最后使用RET指令返回原來(lái)的主母線?！净A(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

四、順序功能圖與步進(jìn)梯形圖之間的轉(zhuǎn)換

P144圖5-3順序功能圖與步進(jìn)梯形圖的轉(zhuǎn)換【基礎(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

五、步進(jìn)梯形圖編程的規(guī)則(1)初始步在程序運(yùn)行開始前必須先用其它方法進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，否則狀態(tài)流程不可能向下進(jìn)行。一般用系統(tǒng)的初始條件驅(qū)動(dòng)，如果沒有初始條件，則可用M8002進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。M8002為PLC的初始化脈沖。(2)步進(jìn)梯形圖的編程順序：先進(jìn)行驅(qū)動(dòng)處理，后進(jìn)行轉(zhuǎn)移。(3)編程時(shí)必須使用STL指令對(duì)應(yīng)功能圖上的每一步。(4)各STL觸點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)電路一般放在一起，最后一個(gè)STL電路結(jié)束時(shí)，一定要使用步進(jìn)返回指令RET使其返回主母線。(5)STL觸點(diǎn)可以直接驅(qū)動(dòng)，也可以通過(guò)別的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。如Y、M、S、T、C等元件的線圈或應(yīng)用指令。與STL觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)應(yīng)使用LD或LDI指令，STL觸點(diǎn)的右邊不能使用MPS指令。在轉(zhuǎn)移條件對(duì)應(yīng)的電路中，不能使用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP指令?！净A(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

五、步進(jìn)梯形圖編程的規(guī)則(6)驅(qū)動(dòng)負(fù)載使用OUT指令。當(dāng)同一個(gè)負(fù)載需要連續(xù)多步驅(qū)動(dòng)時(shí)，可使用多重輸出，也可使用SET指令將負(fù)載置位，等負(fù)載不需要驅(qū)動(dòng)時(shí)，再用RST指令將其復(fù)位。(7)由于CPU只執(zhí)行活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的電路塊，因此使用STL指令時(shí)允許“雙線圈”輸出，即不同的STL觸點(diǎn)可以分別驅(qū)動(dòng)同一編程元件的一個(gè)線圈，如圖5-4所示，S20和S22驅(qū)動(dòng)的是同一個(gè)線圈，但是同一元件的線圈在同一個(gè)活動(dòng)步中不能重復(fù)出現(xiàn)。另外，相鄰的活動(dòng)步不能重復(fù)使用同一個(gè)定時(shí)時(shí)器T和計(jì)數(shù)器C，因?yàn)橹噶顣?huì)互相影響，導(dǎo)致定時(shí)器和講數(shù)器無(wú)法復(fù)位。對(duì)于分隔的兩個(gè)狀態(tài)，可以使用同一個(gè)定時(shí)器T或計(jì)數(shù)器C。【基礎(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

五、步進(jìn)梯形圖編程的規(guī)則(8)在步的活動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移過(guò)程中，相鄰兩步的狀態(tài)器會(huì)同時(shí)接通一個(gè)掃描周期，此時(shí)可能會(huì)引發(fā)瞬間的雙線圈問(wèn)題，為了避免不能同時(shí)接通的兩個(gè)線圈同時(shí)動(dòng)作，一般會(huì)在梯形圖中設(shè)置軟件互鎖電路，還可以在PLC的外部設(shè)置由動(dòng)斷觸點(diǎn)組成的硬件互鎖電路。(9)SET指令和OUT指令均可以用于步的活動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移，可將原來(lái)的活動(dòng)步對(duì)應(yīng)原狀態(tài)寄存器復(fù)位，將后續(xù)步置為活動(dòng)步，此外還有自保持功能。(10)并行分支和選擇分支的分支處的支路數(shù)不能超過(guò)8。

P145圖5-4雙線圈輸出【基礎(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟步驟一：實(shí)訓(xùn)準(zhǔn)備

按表5-2準(zhǔn)備完成本任務(wù)所需的工具、器材和設(shè)備。P145表5-2完成任務(wù)5.1所需的設(shè)備、工具、器材明細(xì)表機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社序號(hào)名稱型

號(hào)規(guī)

格單位數(shù)量1單相交流電源

220V、36V、6V

2FX3U系列PLC主機(jī)FX3U-32MR/ES

臺(tái)13計(jì)算機(jī)

裝有GX–Works2PLC編程軟件臺(tái)14實(shí)驗(yàn)開關(guān)板

塊15塑料軟銅線

若干6電工和PLC實(shí)訓(xùn)通用工具

試電筆、榔頭、螺絲刀、電工刀、電工鉗、尖嘴鉗、剝線鉗、活絡(luò)扳手等（詳見表1-1）套1

步驟二：?jiǎn)我豁樞蚬δ軋D編程練習(xí)

圖5-5所示為單一順序功能圖及程序梯形圖，圖中S3步轉(zhuǎn)換到S22步必須滿足兩個(gè)條件：前級(jí)步S3是活動(dòng)步（即S3為“ON”）且轉(zhuǎn)換條件滿足（即T0為“ON”）。同樣，在S22步轉(zhuǎn)換到S23步之前，S22及T1必須同時(shí)為“ON”。(1)輸入如圖5-5所示的程序。(2)運(yùn)行程序，啟動(dòng)編程器或編程軟件的監(jiān)控功能，對(duì)S3、S22、S23及T0、T1、T2中的當(dāng)前值進(jìn)行監(jiān)控，觀察Y000、Y001及Y002的輸出是否正確。(3)將定時(shí)器（T0、T1、T2）的定時(shí)時(shí)間常數(shù)K10改為K20，再次運(yùn)行程序，觀察并記錄Y000、Y001及Y002的輸出情況。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟二：?jiǎn)我豁樞蚬δ軋D編程練習(xí)

P146圖5-5單一順序功能圖及程序梯形圖機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟三：選擇分支順序功能編程練習(xí)

圖5-6所示為選擇分支順序功能圖和程序梯形圖，圖中X001和X003為選擇轉(zhuǎn)換條件。當(dāng)S3為活動(dòng)步時(shí)，若X001為“ON”則狀態(tài)轉(zhuǎn)向S22；若X003為“ON”則狀態(tài)轉(zhuǎn)向S23，但X001和X003不能同時(shí)為“ON”。狀態(tài)寄存器S24由S22及X002或S23及X004置位。(1)輸入如圖5-6所示的程序。(2)運(yùn)行程序，啟動(dòng)編程器或編程軟件的監(jiān)控功能，對(duì)S3、S22、S23、S24進(jìn)行監(jiān)控，令X001、X002、X004、X005先后接通，觀察并記錄Y001～Y004的狀態(tài)。(3)令X001斷開，X003、X002、X004、X005接通，觀察并記錄Y001～Y004的狀態(tài)。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟三：選擇分支順序功能編程練習(xí)

P147圖5-6選擇分支順序功能圖及程序梯形圖機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟四：并行分支順序功能圖編程練習(xí)

圖5-7所示為并行分支順序功能圖和程序梯形圖。當(dāng)S3為活動(dòng)步時(shí)，只要X001轉(zhuǎn)換條件成立則S22及S24同時(shí)變?yōu)椤癘N”。在S26步之前有一個(gè)并行順序，該轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件是S23及S25都是活動(dòng)步且X004轉(zhuǎn)換條件滿足，故將S23和S25串聯(lián)后作為啟動(dòng)條件。(1)輸入如圖5-7所示的程序。(2)運(yùn)行程序，啟動(dòng)編程器或編程軟件的監(jiān)控功能，對(duì)S3、S22、S23、S24、S25、S26進(jìn)行監(jiān)控，令X001接通，觀察并記錄Y001～Y006的狀態(tài)。(3)再令X002、X003及X004接通，觀察并記錄Y001～Y006的狀態(tài)。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟四：并行分支順序功能圖編程練習(xí)

P149圖5-7并行分支順序功能圖及程序梯形圖機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟五：實(shí)訓(xùn)總結(jié)

教師與學(xué)生一起對(duì)PLC步進(jìn)指令的編程進(jìn)行總結(jié)分析。

機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟【評(píng)價(jià)反饋】按照P148表5-3完成“任務(wù)5.1”的評(píng)價(jià)反饋?！緦W(xué)習(xí)記錄與分析】

完成實(shí)訓(xùn)的相關(guān)記錄。1.完成“任務(wù)5.1”的互動(dòng)練習(xí)。P1482.選做教材P163～164“項(xiàng)目5”的“思考與練習(xí)題”。

機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【作業(yè)布置】高等教育出版社教學(xué)課件內(nèi)容提要

本書是“十四五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材。本書編寫按照當(dāng)前職業(yè)教育教學(xué)改革和教材建設(shè)的總體目標(biāo)，落實(shí)“立德樹人、德技并修”，并努力體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性和前瞻性，突出專業(yè)領(lǐng)域的新知識(shí)、新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備。

本書包括7個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目：常用電動(dòng)機(jī)控制電路，機(jī)床電氣控制，認(rèn)識(shí)PLC，機(jī)床的PLC控制，交通燈的控制，運(yùn)料小車呼叫系統(tǒng)的控制，裝配生產(chǎn)線的PLC控制系統(tǒng)。本書按照任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目式教學(xué)方式組織教學(xué)，以工作頁(yè)的形式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，具有鮮明的職教特色。

本書以三菱的FX3U系列PLC作為教學(xué)用機(jī)型，可以作為全國(guó)高等職業(yè)院校機(jī)電類專業(yè)的專業(yè)課程教材，也可用于職業(yè)技能培訓(xùn)和供從事電氣自動(dòng)控制技術(shù)工作的人員學(xué)習(xí)參考?！笆奈濉甭殬I(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材《機(jī)床電氣及PLC控制》（第三版）主編李乃夫副主編吳淑娟高等教育出版社2024年8月第3版【項(xiàng)目分析】

通過(guò)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈系統(tǒng)的控制，掌握步進(jìn)指令的編程及程序輸入、運(yùn)行調(diào)試的方法。項(xiàng)目5

交通燈的控制機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【學(xué)習(xí)目標(biāo)】應(yīng)知1.掌握步進(jìn)指令的功能。2.理解順序功能圖（SFC）的含義。應(yīng)會(huì)1.掌握順序功能圖的編寫，學(xué)會(huì)利用順序功能圖編寫步進(jìn)程序。2學(xué)會(huì)運(yùn)用步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)控制功能。3.進(jìn)一步熟悉編程軟件的使用。項(xiàng)目5交通燈的控制機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社任務(wù)5.2交通燈的PLC控制系統(tǒng)項(xiàng)目5

交通燈的控制機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【新課導(dǎo)入】1.簡(jiǎn)略復(fù)習(xí)“任務(wù)5.1”的內(nèi)容；2.簡(jiǎn)略介紹本次課（任務(wù)5.2）的主要教學(xué)內(nèi)容與4～12學(xué)時(shí)的教學(xué)安排。

步驟一：了解控制要求

十字路口交通燈示意圖如圖5-8所示，

控制要求如下：當(dāng)下起動(dòng)按鈕SB1之后，南北方向

紅燈亮并保持，同時(shí)東西方向綠燈亮并保持20s；20s時(shí)間到，東西綠燈閃3s（每周期1s）后熄滅；隨即東西黃燈亮3s后熄滅，東西紅燈亮并保持；此時(shí)南北紅燈滅，南北綠燈亮，保持24s；24s時(shí)間到，南北綠燈閃3s（每周期1s）后熄滅；隨即南北黃燈亮3s后熄滅；此時(shí)南北紅燈亮，東西紅燈滅，綠燈亮，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。按下停止按鈕SB2，信號(hào)系統(tǒng)停止，所有信號(hào)燈滅。其波形圖如圖5-9所示。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟P150圖5-8交通燈示意圖

步驟一：了解控制要求

P150圖5-9交通燈控制波形圖機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟二：I/O端口分配與器材配置1.I/O端口分配I/O口地址分配見表5-4，需要連接到PLC的輸入端口只有2點(diǎn)，輸出端口有6點(diǎn)，因此可選用型號(hào)為FX3U-16MR的PLC（有輸入、輸出端口各8點(diǎn)，其地址分別為X000～X007，Y000～Y007）。P151表5-4交通燈控制系統(tǒng)I/O分配表機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟輸

入輸

出X000啟動(dòng)按鈕SB1Y000東西綠燈X001停止按鈕SB2Y001東西黃燈

Y002東西紅燈

Y003南北綠燈

Y004南北黃燈

Y005南北紅燈

步驟二：I/O端口分配與器材配置2.配置器材

按表5-5準(zhǔn)備完成本任務(wù)需要使用的器材和設(shè)備：P151表5-5完成任務(wù)5.2所需的設(shè)備、工具、器材明細(xì)表機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟序號(hào)名

稱型號(hào)/規(guī)格單位數(shù)量1單相交流電源220V、36V、6V

2FX3U系列PLC主機(jī)FX3U-32MR/ES型臺(tái)13計(jì)算機(jī)裝有GX–Works2PLC編程軟件臺(tái)14模擬交通燈控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板

塊15萬(wàn)用表MF-47型臺(tái)16塑料軟銅線

若干7電工和PLC實(shí)訓(xùn)通用工具

試電筆、榔頭、螺絲刀、電工刀、電工鉗、尖嘴鉗、剝線鉗、活絡(luò)扳手等（詳見表1-1）套1

步驟三：PLC控制系統(tǒng)接線圖PLC控制系統(tǒng)接線圖如圖5-10所示。

P151圖5-10PLC控制系統(tǒng)接線圖機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟四：編制順序功能圖

交通燈控制系統(tǒng)是典型的時(shí)序控制系統(tǒng)，使用步進(jìn)功能流程圖和順序控制指令能使控制程序的編寫思路清晰，程序更為簡(jiǎn)明易懂。用單一順序功能圖編制控制程序如圖5-11所示。此外，由于東西方向和南北方向的燈是同時(shí)運(yùn)行的，所以也可以采用并行分支的順序功能圖，兩個(gè)分支分別表示東西和南北方向，如圖5-12所示。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟四：編制順序功能圖

P152圖5-11用單一順序功能圖編制的控制程序機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟四：編制順序功能圖

P152圖5-12交通燈控制系統(tǒng)的并行分支順序功能圖機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟五：編制PLC控制梯形圖程序

⒈編制程序

用步進(jìn)指令分別對(duì)圖5-11和5-12編制的梯形圖程序如圖5-13和5-14所示。(1)在圖5-13的程序中，按下停止按鈕SB2，程序中第68步利用區(qū)間復(fù)位指令ZRST指令將所有狀態(tài)器復(fù)位，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)停止運(yùn)行功能。(2)在圖5-14的程序中，按下停止按鈕SB2，程序中第80步利用區(qū)間復(fù)位指令ZRST指令（可見“任務(wù)6.1五”）將所有狀態(tài)器復(fù)位，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)停止運(yùn)行功能。2.用GX－Works2編程軟件輸入程序。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟五：編制PLC控制梯形圖程序

P153圖5-13用步進(jìn)指令對(duì)圖5-11編制的梯形圖程序機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟五：編制PLC控制梯形圖程序

P154圖5-14用步進(jìn)指令對(duì)圖5-12編制的梯形圖程序機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟六：調(diào)試運(yùn)行

根據(jù)圖5-10電路圖接線，調(diào)試程序并試運(yùn)行，觀察控制效果；作運(yùn)行情況的記錄。

步驟七：實(shí)訓(xùn)總結(jié)

教師與學(xué)生一起對(duì)交通燈PLC控制系統(tǒng)的編程進(jìn)行總結(jié)分析。P155機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡(jiǎn)介(P156)機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

西門子S7-200系列的PLC產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)有較廣泛地使用，其早期的產(chǎn)品是S5系列，S7系列是S5系列的更新?lián)Q代產(chǎn)品，有S7-200（小型）、S7-300（中型）和S7-400（大型）等，在此僅對(duì)S7-200系列（圖5-15）作簡(jiǎn)單介紹。

(P156)圖5-15S7-200系列PLC【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡(jiǎn)介(P156)1.S7-200系列PLC的系統(tǒng)組成SIMATICS7-200系列PLC由主機(jī)(CPU單元)和各

種擴(kuò)展單元所組成，其它配件包括有總線連接器和總線擴(kuò)展口，如圖5-16所示。（P156）圖5-16S7-200系列PLC的系統(tǒng)組成示意圖機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡(jiǎn)介(P156)1.S7-200系列PLC的系統(tǒng)組成(1)CPU單元S7-200作為一個(gè)產(chǎn)品系列，有多種型號(hào)的CPU單元，CPU單元的第一代產(chǎn)品為CPU21*(*為編號(hào)，下同)，有CPU212、CPU214、CPU215、CPU216四種型號(hào)；近年已更新?lián)Q代為第二代產(chǎn)品CPU22*，也有四種型號(hào)，分別為CPU221、CPU222、CPU224、CPU226。

①CPU221：CPU221單元有10點(diǎn)I/O(6/4)端，無(wú)I/O擴(kuò)展能力；有4KB的程序存儲(chǔ)器容量；還有4個(gè)獨(dú)立的30kHz的高速計(jì)數(shù)器，兩路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出端；1個(gè)RS-485接口；具有PPI、MPI通信協(xié)議和自由通信方式。該型號(hào)適合于I/O點(diǎn)數(shù)較少的控制系統(tǒng)。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡(jiǎn)介(P156)1.S7-200系列PLC的系統(tǒng)組成

②CPU222：CPU222單元有14點(diǎn)I/O(8/6)，可以連接兩個(gè)I/O擴(kuò)展單元，最大I/O點(diǎn)數(shù)為40/32(數(shù)字量)或者8/6(數(shù)字量)＋8/2(模擬量)；其他功能與CPU221基本相同，適合于I/O點(diǎn)數(shù)較多的控制系統(tǒng)。

③CPU224：CPU224單元有24點(diǎn)I/O(14/10)，可連接的I/O擴(kuò)展單元增加至7個(gè)，最大I/O點(diǎn)數(shù)為94/74(數(shù)字量)或者14/10(數(shù)字量)＋28/7(模擬量)；程序存儲(chǔ)器容量也增加至8KB；此外還增加了指令和高速計(jì)數(shù)器的數(shù)量，因此具有較強(qiáng)的控制能力。

④CPU226：CPU226單元在CPU224的基礎(chǔ)上功能又有進(jìn)一步的提高：主機(jī)本身有40點(diǎn)I/O(24/16)，可以連接7個(gè)I/O擴(kuò)展單元，最大I/O點(diǎn)數(shù)為128/120(數(shù)字量)或24/16(數(shù)字量)＋28/7(模擬量)；增加了通信口的數(shù)量，使通信能力大大增強(qiáng)。該型號(hào)適合于I/O點(diǎn)數(shù)較多且控制要求較高的中、小型控制系統(tǒng)。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡(jiǎn)介(P156)1.S7-200系列PLC的系統(tǒng)組成CPU221、CPU222、CPU224、CPU226的主要性能見（P157）表5-7。(2)I/O擴(kuò)展單元

當(dāng)主機(jī)(CPU單元)的I/O端口不夠用時(shí)，與其他系列一樣，可擴(kuò)接I/O擴(kuò)展單元，（P158）表5-8為各CPU單元最大I/O配置表。S7-200的I/O擴(kuò)展單元有兩種，一種是數(shù)字量I/O擴(kuò)展單元，另一種是模擬量I/O擴(kuò)展單元(即A/D、D/A轉(zhuǎn)換單元)。

①數(shù)字量I/O擴(kuò)展單元有三大類共9種數(shù)字量I/O擴(kuò)展單元，見（P158）表5-9。

②模擬量I/O擴(kuò)展單元有三種型號(hào)，分別為模擬量輸入(A/D)、模擬量輸出(D/A)和模擬量輸入/輸出(A/D、D/A)單元，見（P159）表5-10。

此外，S7-200系列還配有一些特殊功能單元(如溫度控制單元)等，若需要使用可查閱產(chǎn)品手冊(cè)等有關(guān)資料。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社2.S7-200系列內(nèi)部寄存器（P159）表5-11S7-200系列內(nèi)部寄存器配置一覽表【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡(jiǎn)介(P156)

2.S7-200系列內(nèi)部寄存器(2)內(nèi)部寄存器的編址方法和尋址方式

①S7-200內(nèi)部寄存器的地址編號(hào)方法如下：

其中位地址編號(hào)為8進(jìn)制數(shù)（每字有8位）。例如：“I1．2”表示數(shù)字量輸入映象存儲(chǔ)區(qū)的第二個(gè)（字節(jié)1）的第三位（位地址為2）。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡(jiǎn)介(P156)2.S7-200系列內(nèi)部寄存器(2)內(nèi)部寄存器的編址方法和尋址方式②S7-200內(nèi)部寄存器的尋址方式

由表5-11可知，S7-200內(nèi)部寄存器的尋址方式有四種：a.位尋址——上述的標(biāo)注方式即為位尋址的方式，可以進(jìn)行位尋址的內(nèi)部寄存器有：I、Q、M、SM、L、V、S。在進(jìn)行位尋址時(shí)沒有尋址類型的標(biāo)號(hào)“T”。

除了位尋址外，還有字節(jié)、單字和雙字尋址三種方式，下面以變量存儲(chǔ)器V為例來(lái)說(shuō)明這三種尋址方式。b.字節(jié)尋址——尋址類型標(biāo)號(hào)為“B”

機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡(jiǎn)介(P156)2.S7-200系列內(nèi)部寄存器(2)內(nèi)部寄存器的編址方法和尋址方式②S7-200內(nèi)部寄存器的尋址方式

c.單字尋址——尋址類型標(biāo)號(hào)為“W”

d.雙字尋址——尋址類型標(biāo)號(hào)為“D”

由表5-11可知，可以進(jìn)行位尋址的都可以進(jìn)行字節(jié)、字和雙字尋址，此外還有累加器AC。至于模擬量輸入、輸出映象寄存器和定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的編址方式，將在下面結(jié)合其功能一起介紹。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡(jiǎn)介(P156)

2.S7-200系列內(nèi)部寄存器(3)內(nèi)部寄存器簡(jiǎn)介

①I、Q寄存器

由表5-11可見，S7-200系列PLC的I、Q寄存器各有128點(diǎn)(0～15共16字節(jié)，每字節(jié)8位，8×16＝128點(diǎn))。但實(shí)際上每種CPU單元的最大I/O配置如前所述（可見表5-8），均不大于128/128（最大的CPU226為128/120）。最大I/O配置主要受到CPU單元帶擴(kuò)展單元的最大電流，以及I、Q寄存器總數(shù)的限制，未被使用的I、Q寄存器可作為通用輔助寄存器(M)等使用(注意只有整個(gè)字寄存器的所有位都未被占用的情況下才能另作他用)。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡(jiǎn)介(P156)

2.S7-200系列內(nèi)部寄存器(3)內(nèi)部寄存器簡(jiǎn)介

②AI、AQ寄存器

由表5-11可見，S7-200系列PLC的AI、AQ寄存器是按字

尋址的，每字2字節(jié)，16位，因此字地址編號(hào)從0～62按偶數(shù)編號(hào)，如AIW0、AIW2、AIW4……，

這樣AI、AQ寄存器各有32字。同數(shù)字量的I/O寄

存一樣，實(shí)際使用的模擬量最大I/O點(diǎn)數(shù)≤32/32。

但是與I、Q寄存器不同的是，未被使用的AI、AQ寄存器不可以另作他用。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡(jiǎn)介(P156)

【例5-1】

S7-200系列PLC的CPU單元和I/O擴(kuò)展單元地址編號(hào)舉例

某一控制系統(tǒng)使用CPU224單元，系統(tǒng)所需I/O點(diǎn)數(shù)為：數(shù)字量26/22，模擬量8/4，其I/O地址編號(hào)見表5-12。（P161）表5-12【例5-1】表單

元地

址主機(jī)：CPU224，數(shù)字量I/O＝14/10I0．0～I(xiàn)0．7，I1．0～I(xiàn)1．5；Q0．0～Q0．7，Q1．0～Q1．1第一級(jí)I/O擴(kuò)展單元：EM221，數(shù)字量I＝8I2．0～I(xiàn)2．7第二級(jí)I/O擴(kuò)展單元：EM222，數(shù)字量O=8Q2．0～Q2．7第三級(jí)I/O擴(kuò)展單元：EM235，模擬量I/O=4/2AIW0、AIW2、AIW4、AIW6；AQW0、AQW2第四級(jí)I/O擴(kuò)展單元：EM223，數(shù)字量I/O=4/4I3．0～I(xiàn)3．3；Q3．0～Q3．3第五級(jí)I/O擴(kuò)展單元：EM235，模擬量I/O=4/2AIW8、AIW10、AIW12、AIW14；AQW4、AQW6機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡(jiǎn)介(P156)

【例5-1】

由表5-12可見I/O地址編號(hào)的規(guī)律為：a,同一類型的輸入或O輸出點(diǎn)，按各單元的順序進(jìn)行編址；b.數(shù)字量I、Q寄存器每個(gè)字節(jié)為8位，在本單元實(shí)際位數(shù)未用完8位的，剩余的位不能分配給下一個(gè)單元使用。c.模擬量AI、AQ寄存器按偶數(shù)(1字=2字節(jié))遞增編號(hào)。

③通用輔助寄存器（M）和特殊標(biāo)志寄存器（SM）M和SM的功能分別類似于松下電工FP1的內(nèi)部繼電器和特殊內(nèi)部繼電器。

④變量寄存器（V）和局部變量寄存器（L）V和L寄存器都是用作存儲(chǔ)變量，區(qū)別是V存儲(chǔ)的是全局變量，適用于任何程序(包括主程序、子程序和中斷程序)；而L存儲(chǔ)的是局部變量，只適用于特定的程序。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【閱讀材料】西門子S7-200系列PLC簡(jiǎn)介(P156)

2.S7-200系列內(nèi)部寄存器(3)內(nèi)部寄存器簡(jiǎn)介

⑤定時(shí)器（T）S7-200系列PLC提供三種類型的定時(shí)器：接通延時(shí)定時(shí)器TON、有記憶的接通延時(shí)定時(shí)器TONR和斷開延時(shí)定時(shí)器TOF。定時(shí)器的編號(hào)由T0～T255，共256個(gè)，見表5-13。

（P162）表5-13S7-200系列PLC定時(shí)器