西门子6ES7216-2BD23-0XB8技术支持
教学目的：在实际控制情景中，应用新学习的PLC状态元件和步进驱动指令设计和调试交通信号灯工作过程的控制程序，从而感受和掌握PLC控制系统步进顺控设计的一般工作流程，掌握单流程状态转移图的画法和梯形图、指令表程序编程方法。
过程与方法：通过教师与学生的互动合作完成示范项目(自动小车往返控制)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(南北方向的交通信号灯控制)的设计和调试。从而感受和掌握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，自己预习，教师进行引导讲解。
教学重点：状态转移图的画法，步进顺控指令的编程使用。
教学难点：状态转移图的画法、步进顺控指令的编程使用。
教学方法：示范引导、项目实训
教学时间：3课时
【项目说明】
十字路口交通信号灯分东西和南北两组，子项目1只设计和调试南北方向的交通信号灯白天的工作控制。按下启动按扭开始工作，按下停止按扭停止工作。
有“红”“黄”“绿”三种颜色，白天的工作时序要求见下图所示：
【项目分析】
本项目的工作过程严格按时序进行，除了用已学基本指令设计外，还可以用步进顺控思想进行设计。
【涉及到的新知识】PLC的状态元件、步进顺控指令、单流程状态转移图的画法。
PLC一般都有三种输出形式可供用户选择，即继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出。
在线路结构上都采用了隔离措施。
特点：
继电器输出：开关速度低，负载能力大，适用于低频场合。
晶体管输出：开关速度高，负载能力小，适用于高频场合。
晶闸管输出：开关速度高，负载能力小，适用于高频场合。
注意事项：
（1）PLC输出接口是成组的，每一组有一个COM口，只能使用同一种电源电压。
（2）PLC输出负载能力有限，具体参数请阅读相关资料。
（3）对于电感性负载应加阻容保护。
（4）负载采用直流电源小于30V时，为了缩短响应时间，可用并接续流二极管的方法改善响应时间。
由于工业生产现场的工作环境恶劣，干扰源众多，如大功率用电设备的起动或停止引起电网电压的波动形成低频干扰，电焊机、电火花加工机床、电机的电刷等通过电磁耦合产生的工频干扰等，都会影响PLC的正常工作。
以下介绍PLC的故障多发点：
1、类故障点(也是故障多的地点)在继电器、接触器。
如生产线PLC控制系统的日常维护中，电气备件消耗量大的为各类继电器或空气开关。主要原因除产品本身外，就是现场环境比较恶劣，接触器触点易打火或氧化，发热变形直至不能使用。减少此类故障应尽量选用高性能继电器，改善元器件使用环境，减少更换的频率，以减少其对系统运行的影响。
2、第二类故障多发点在阀门或闸板这一类的设备上。
因为这类设备的关键执行部位，相对的位移一般较大，或者要经过电气转换等几个步骤才能完成阀门或闸板的位置转换，或者利用电动执行机构推拉阀门或闸板的位置转换，机械、电气、液压等各环节稍有不到位就会产生误差或故障。长期使用缺乏维护，机械、电气失灵是故障产生的主要原因，在系统运行时要加强对此类设备的巡检，发现问题及时处理。我厂对此类设备建立了严格的点检制度，经常检查阀门是否变形，执行机构是否灵活可用，控制器是否有效等，很好地保证了整个控制系统的有效性。
3、第三类故障点可能发生在开关、极限位置、安全保护和现场操作上的一些元件或设备上。
其原因可能是因为长期磨损，也可能是长期不用而锈蚀老化。对于这类设备故障的处理主要体现在定期维护，使设备时刻处于完好状态。对于限位开关尤其是重型设备上的限位开关除了定期检修外，还要在设计的过程中加入多重的保护措施。
4、第四类故障点可能发生在PLC系统中的子设备。
这类设备如接线盒、线端子、螺栓螺母等处。这类故障产生的原因除了设备本身的制作工艺原因外还和安装工艺有关，如有人认为电线和螺钉连接是压的越紧越好，但在二次维修时很容易导致拆卸困难，大力拆卸时容易造成连接件及其附近部件的损害。长期的打火、锈蚀等也是造成故障的原因。根据工程经验，这类故障一般是很难发现和维修的。在设备的安装和维修中一定要按照安装要求的安装工艺进行，不留设备隐患。
5、第五类故障点是传感器和仪表。
这类故障在控制系统中一般反映在信号的不正常。这类设备安装时信号线的屏蔽层应单端可靠接地，并尽量与动力电缆分开敷设，特别是高干扰的变频器输出电缆。这类故障的发现及处理也和日常点巡检有关，发现问题应及时处理。
6、第六类故障主要是电源、地线和信号线的噪声(干扰)。
问题的解决或改善主要在于工程设计时的经验和日常维护中的观察分析。
PLC是专门在现场使用的控制装置，在设计制造时已采取了很多措施，使它对工业环境比较适应，为了确保整个系统稳定可靠，还是应当尽量使PLC有良好的工作环境条件，并采取必要的抗干扰措施。
如图在配电柜中多了一组二极管，仔细观察会发现，这组二极管是在PLC的输出端并联的，其并联存在的主要原因是什么呢，其实这一问题的关键是在于不是所有的PLC的输出端都会并脸上二极管，而真正需要的并联二极管的输出端是因为输出端是接的感性负载，根据感性负载的物理特点，在通电或者断电的时候，电感会产生相应的感应电动势，来阻碍其本身的电流的改变，根据这一物理特性，为了避免感应电流对器件的电流冲击，会在输出端并连上一个续流二极管，用来吸收冲击电流的。
在现代工业社会，自动化系统分的成本都来源于控制系统和信号单元。随着机械设备和系统变得越来越复杂，用于连接输入和输出信号的布本也在不断增加。除了布线的成本，项目规划的成本、装配成本、相应文档的成本也在不断提高，而所有这些成本，在项目初始阶段都必须充分考虑。VARIOFACE系统布线，通过快速、无错、统一的 PLC 输入/ 输出卡件接线方式，可大大减少生产制造成本。
系统布线包含以下三个组件
－VARIOFACE卡件前适配器，
－VARIOFACE系统电缆，
－VARIOFACE布线模块
原始的接线端子或继电器的方法 ，操作方便、简单，但需要花费大量的线时间始的这种通过单根导线直接和PLC输入输出卡件相连，成本比较高、刚学着也容易出错。
将信号从控制系统卡件传使 用 VARIOFACE 布 线 系 统， 具 有 以下优点：
－设计更加简单，
－成本大幅降低，
－错误率降低，
－系统维护更加容易。
总电流为 3A 的 8 个通道信号可以通过使 用 系 统 布 线 大 大 减 少 了 装 配 时 间， 1 根 14芯系统电缆传输。如果 I/O 卡需要空余芯线提供，这样以保证总电流为 2A 的32 个通道信号通过 1 根 50芯系统电缆传输
以工业控制老大西门子为例：
Siemens SIMATIC®S7-300卡件前适配器用于 32 通道 I/O卡件或相同结构的卡件的卡件前适配器，有两种接头的卡件前适配器可供选择：
－至多可传输32通道信号，与50芯系统电缆相连，
－至多可传输4x8通道信号，与4根14芯系统电缆相连。
配 合 多 功 能、 多 种 接 线 方 式 的VARIOFACE布线模块，可为您提供非常完美的系统布线解决方案。