一組PLC程序的邏輯錯(cuò)誤分析

4 十字路口交通燈控制程序

　　題目：交通燈控制程序

　　來源：plc應(yīng)用技術(shù)開發(fā)與實(shí)踐

　　編程平臺(tái)：omron公司cqm1系列

　　●任務(wù)描述

　　工作順序：?jiǎn)?dòng)按鈕，南北綠燈，東西紅燈，東西綠燈，南北紅燈。按此順序循環(huán)。

　　時(shí)序控制：（90秒周期）

　　●主干道

　　南北左轉(zhuǎn)燈：綠10秒，黃2秒，紅78秒；

　　南北直行燈：紅10秒，綠30秒，綠閃3秒，黃2秒，紅45秒；

　　東西方向左轉(zhuǎn)燈和直行燈的工作方式與上相仿，但延遲45秒。人行道燈與主干道直行燈相同。

　　●強(qiáng)通控制

　　打開強(qiáng)通開關(guān)，強(qiáng)通方向綠燈亮，斷開強(qiáng)通開關(guān)，綠燈閃3秒，恢復(fù)正?？刂疲?

　　閃爍控制，亮0.5秒，暗0.5秒，持續(xù)3秒；

　　這個(gè)程序比較長(zhǎng)，不便全部抄錄在此。這里僅指出程序中的幾個(gè)錯(cuò)誤，并列出相關(guān)的程序段。

　　圖7程序的實(shí)現(xiàn)

　　程序錯(cuò)誤（1）：閃爍控制錯(cuò)誤。閃爍過程通過一個(gè)專門的程序段控制，按要求該程序應(yīng)該每隔0.5秒輸出1，然后0.5秒輸出0，不斷循環(huán)。圖7是書中該程序的實(shí)現(xiàn)：

　　其中只用到tim050一個(gè)定時(shí)器，計(jì)時(shí)單位為十分之一秒。omron的tim型定時(shí)器的工作方式同西門子ton型定時(shí)器相仿，當(dāng)輸入為1時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)，一旦輸入轉(zhuǎn)0，立即停止計(jì)時(shí)，定時(shí)器變量輸出復(fù)位為0。

　　起始狀態(tài)tim050的值為0，取反后送入定時(shí)器1，啟動(dòng)計(jì)時(shí)，5個(gè)單位之后到時(shí)定時(shí)器產(chǎn)生信號(hào)1。該信號(hào)經(jīng)反饋之后，把0送入定時(shí)器，這一輸入值立即把定時(shí)器輸出重新變?yōu)?。因此，該段程序只能產(chǎn)生非常短暫的1，而不是持續(xù)0.5秒的1。當(dāng)該信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)綠燈時(shí)，無法產(chǎn)生正常的均勻閃爍效果。

　　程序修正（見圖8）

　　圖8 程序修正圖

　　這里用了兩個(gè)定時(shí)器，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)定時(shí)器tim050到時(shí)之后，它的輸出信號(hào)1送到第二個(gè)定時(shí)器tim051啟動(dòng)后者計(jì)時(shí)。但tim051需要5個(gè)單位之后才能到時(shí)，在這段時(shí)間內(nèi)，tim050依然的輸入依然是1，因此它能夠把1繼續(xù)保持0.5秒，由此產(chǎn)生一個(gè)均勻的每隔0.5秒變化的脈沖。

　　程序錯(cuò)誤（2）：在系統(tǒng)初始啟動(dòng)階段，南北方向綠燈亮，但東西方向的左轉(zhuǎn)紅燈和直行紅燈沒有同時(shí)點(diǎn)亮

　　原因分析：由于相關(guān)程序比較長(zhǎng)，不便在這里展示，這里我們僅分析一下出錯(cuò)的原因及解決的辦法。原程序中采用順序啟動(dòng)各個(gè)顏色燈的方法。即左轉(zhuǎn)綠燈10秒后啟動(dòng)直行綠燈，30秒后綠閃，2秒后黃燈，然后55秒紅燈。然而，按這一順序運(yùn)行時(shí)，一開始南北直行紅燈的10秒缺掉了，東西左轉(zhuǎn)紅燈45秒漏了，最后東西直行紅燈55秒也漏了。要改變這一情況，需要改變后一程序，同時(shí)再引入兩個(gè)定時(shí)器，把紅燈控制切分成兩段完成。

　　可能人們認(rèn)為上一個(gè)問題不算嚴(yán)重，因?yàn)樵瓉沓绦蛟趩?dòng)一分鐘之后就能達(dá)到正常。但下面的強(qiáng)通控制的錯(cuò)誤確是比較嚴(yán)重的。所謂強(qiáng)通是指緊急車輛到達(dá)路口時(shí)，人工控制按下相應(yīng)方向的強(qiáng)通開關(guān)，使得這一方向的綠燈亮，另一方向亮紅燈。緊急車輛過去之后，強(qiáng)通開關(guān)方塊，強(qiáng)通方向綠燈閃動(dòng)三下之后，恢復(fù)原來的系統(tǒng)運(yùn)行。

　　程序錯(cuò)誤（3）：強(qiáng)通按鈕放開之后，按規(guī)定強(qiáng)通方向綠燈應(yīng)該閃爍三下，然后熄滅，但實(shí)際情況是綠燈沒有按照規(guī)定閃爍和停止，而是持續(xù)發(fā)亮。

　　原因分析：

　　我們以東西向直行綠燈控制程序段為例分析這一問題。

　　該程序中100.12為控制東西向綠燈的輸出變量。該方向的強(qiáng)通通過hr0.00控制，強(qiáng)通按鈕按下之后，該變量為1，從而引起100.12輸出為1，綠燈亮。強(qiáng)通按鈕放開之后，這條通路切斷，hr0.01變?yōu)?之后，hr0.03會(huì)變?yōu)?，過程在這里略去。hr0.03所在的通路將產(chǎn)生一個(gè)3秒鐘的閃爍脈沖。編程者的意圖是通過它在結(jié)束強(qiáng)通之后制造一個(gè)綠燈閃爍過程。然而，由于變量100.12的反饋存在，一旦該變量為1，它將自動(dòng)地繼續(xù)保持為1。只有兩種方式可以使它恢復(fù)為0，一種是30秒定時(shí)器到時(shí)（tim010），另一個(gè)是另一方向的強(qiáng)通信號(hào)hr0.01。在同方向強(qiáng)通信號(hào)結(jié)束之后，一般情況下，上述兩個(gè)信號(hào)均不會(huì)轉(zhuǎn)為1，因此綠燈無法馬上停止。系統(tǒng)并不產(chǎn)生規(guī)定的效果。

　　這是一個(gè)比較嚴(yán)重的錯(cuò)誤，因?yàn)榇颂幈緫?yīng)經(jīng)過綠燈閃爍轉(zhuǎn)為紅燈，但系統(tǒng)卻始終保持綠燈。這樣的系統(tǒng)是無法接受的。

　　這一問題的解決比較復(fù)雜一點(diǎn)。由于我們的主要任務(wù)是發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，此地我們不再討論如何修正這一錯(cuò)誤的問題。

　　圖9 東西向直行綠燈控制程序分析圖