情境3：交通信号灯的PLC控制 3.1任务资讯 3.2任务分析 3.3任务决策 3.4任务计划 3.5任务实施 3.6评价提高 S7-200

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3.1任务资讯 交通信号灯在现代交通中有着越来越重要的作用，设计可靠、安全、便捷的交通灯控制系统有极大的现实必要性。利用PLC设计交通灯稳定可靠，功能强大，流量控制和联网是其发展趋势。

3.1.1任务目标 序号 类别 目标 一 知识点 1.可编程控制器计数器的作用、分类、要素。 2.比较指令的参数与格式 二 技能 1.PLC安装连线 2.编程软件的应用 3.利用计数器指令与比较指令编程 4.程序的下载与调试 5.电气设备的正确操作 三 职业素养 1.学生的沟通能力及团队协作精神 2.良好的职业道德 3.质量、成本、安全、环保意识

3.1.2计数器指令 普通计数器主要用来对程序中反映的信号或外部输入端低频信号进行计数，称为机内计数器。计数器工作中需一个位元件及一个存储计数当前值的字元件，也为位复合元件。

表 计数器指令 指令的表达形式 加计数器 减计数器 增减计数器 操作数的范围及类型 Cxx：(WORD)常数C0~C255 IN：R(BOOL)I，Q，V，M，SM，S，T，C，L，能流 PV：(INT)IW，QW，VW，MW，SMW，T，C，SW、LW，AC，AIW，*VD，*LD，*AC，常数

(1)编号。256只计数器编号为C0~C255。S7-200系列PLC有增计数器、减计数器及增/减计数器等3类计数器，但类型与编号没有关系，任一编号都可以设定为任一种计数器。但某一编号只能使用一次。

(2)预置值。预置值为编程时设定的计数值，当计数的当前值等于预置值时，计数器的位触点动作。预置值编程时填在计数器功能框的“PV”端。

(3)计数信号输入端。计数器对脉冲信号计数。在编程时，增计数信号由功能框的“CU”端输入，减计数信号从“CD”端输入。计数器的计数信号输入相当于定时器的工作条件，从能流的角度看来，区别在于定时器的输入信号是连续的，计数器是断续的（脉冲），该信号可能来自机器外部，也可来自机器内部。

(4)复位端。计数器的计数当前值是自保持的，复位需在复位端送入复位信号。复位端在功能框上的标示为“R”。

增计数指令(CTU)在每一个(CU)输入状态从低到高时增计数。当计数器当前值不小于预置值PV时，计数器位C置位。当复位端(R)接通或执行复位指令后，计数器复位。当达到最大值(32767)后，计数器停止计数，并且可以保持。

减计数指令(CTD)在每一个(CD)输入状态从低到高时减计数。当C的当前值等于0时，计数器位C置位。当装载输入端(LD)接通时，计数器位被复位，并将计数器的当前值设为预置值PV。当计数到0时，停止计数，计数器位C接通。

增/减计数指令(CTUD)在每一个增计数输入(CU)从低到高时增计数，在每一个减计数输入(CD)从低到高时减计数，当当前值大于或等于预置值时，计数器位C接通。否则，计数器位关断。当复位输入端(R)接通或执行复位指令时，计数器复位。当达到预置值PV时，CTUD计数器停止计数。

3.1.3比较指令 比较指令用于两个操作数按一定条件的比较。操作数可以是整数，也可以是实数(浮点数)。在梯形图中用带参数和运算符的触点表示比较指令，比较条件满足时，触点闭合，否则断开。梯形图程序中，比较触点可以装入，也可以串、并联。

1.指令格式 比较指令有整数和实数两种数据类型的比较。整数类型的比较指令包括无符号数的字节比较，有符号数的整数比较、双字比较。比较指令有两个参数。 比较运算符：=、<=、>=、<、>、<>

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3.2任务分析 最简单的交通信号灯可用于十字交叉路口的交通管制。下图是交通信号灯设置示意图。现假定交叉的道路是南北向及东西向。每个方向各有红绿黄三色信号灯，灯置1与置0两种状态绘的，置1表示灯点亮。一个周期内6只信号灯亮灭的时间均已标在图中。灯在控制开关打开后是依周期不断循环的。

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3.3任务决策 完成本项目有多个方案： 软件方案： （1）定时器指令；（2）置位复位指令； （3）传送指令； （4）算术指令。

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3.4任务计划 整个项目计划书主要包含以下几个方面内容：项目设计、材料准备、项目实施、项目验收。

3.4.1硬件设计 本系统上电后，合上开关运行。 2.输出电路 输出电路由6组发光二极管组成。 3.电源 1.输入电路 本系统上电后，合上开关运行。 2.输出电路 输出电路由6组发光二极管组成。 3.电源 使用220V、50HZ的交流电，接在L+、M端。图中输入侧的直流电源由PLC提供，而输出侧的直流电源需另配备。

图 交通灯控制接线图

3.4.2PLC资源分配 该任务中有6个输出，1个输入信号，资源分配如表

表 交通灯资源分配 工作开关： I0.0 南北红灯：Q0.1 东西绿灯：Q0.2 东西黄灯：Q0.3 东西红灯：Q0.4 南北绿灯：Q0.5 南北黄灯：Q0.6 T33：南北红灯工作25s T97：东西红灯工作30s T99：东西绿灯工作20s T100东西绿灯闪烁3s T98：东西黄灯工作2s T34：南北绿灯工作25s T35：南北绿灯闪烁3s T36：南北黄灯工作2s

3.4.3交通灯控制时间计划 采用项目管理的方法计划4个过程，分别用4个任务描述：

3.4.4时间进度管理甘特图：

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3.5.1硬件安装 3.5任务实施 （1）将PLC与热源、高电压和电子噪声隔离开 ； （2）为接线和散热留出适当的空间 （3）电源定额 （4）接地和接线

3.5.2软件编程 方案一： 这是一个时间控制程序。分析时序图可以知道，图中A、B，C，D、E，F6点是6只信号灯工作状态变化的切换点。依据梯形图中输出的条件都是用机内器件的关系表达的特点，设想可以选择一些定时器分别表示这些时间，再用这些定时器的触点表达各只信号灯的输出控制规律。

交通灯控制的梯形图 梯形图分为两大段落，第一个段落是时间点形成段落，包括形成A，B，C、D、E、F六点的定时器及形成绿灯闪烁的振荡荡控制的定时器。这是整个程序的铺垫段落。第二个段落是输出控制段落，6只信号灯的工作条件均用定时器的触点表示。其中绿灯的点亮条件是两个并联支路，一个是绿灯长亮的控制，一个是绿灯闪亮的控制。

方案二： 利用比较指令，用一个定时器，程序短小，逻辑清晰严密，编程简单灵活。

分析：启动开关I0.0合上，T37开始计时，因为不需要T37的状态位，其预置值任意。在T37计数期间，利用比较指令确定各灯亮的条件。例东西绿灯持续亮的条件时T37的当前值小于200，而闪亮的条件时T37的当前值大于200小于230同时调用SM0.5。当一个循环结束，T37的当前值等于550，此时接通辅助继电器M10.1，其常闭触点断开，致使T37工作条件失去，被复位，T37的当前值为0，M10.1为0，其常闭触点动作，进入下一个循环。

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3.6评价提高 3.6.1评价验收 依据国家标准对工程进行验收，验收过程可以分为几个小组，当一个小组担当工程实施施工队伍，而另一组的将做为监理队伍实施全过程监理。有依据工程建设标准的模板设计的表格，针对上述施工的项目，对应相应的条目，进行施工质量的验收。

3.6.2总结 1.可编程控制器的计数器指令可对程序中反映的信号或外部输入端低频信号进行计数，从而达到相关控制。 2.计数器指令包括编号、使能端、预置值、触点。 3.比较指令的应用使控制逻辑简单明晰，程序短小精干。

3.6.3提高 1.安排了南北、东西同时点亮的报警。 2.急车强通（譬如，消防车执行紧急任务时，两车道都应等待消防车通过）。