S7-1200PLC應(yīng)用技術(shù)項目教程課件：搶答器的PLC控制

搶答器的PLC控制一、任務(wù)導(dǎo)入在知識搶答或智力比賽等場合，經(jīng)常會使用快速搶答器，搶答器的設(shè)計方法與采用的元器件有很多種，可以采用門電路與組合邏輯電路搭建電路完成，也可以利用單片機為控制核心組成系統(tǒng)實現(xiàn)，還可以用PLC控制完成。本任務(wù)以搶答器的PLC控制為例，圍繞其功能的實現(xiàn)介紹跳轉(zhuǎn)指令與標簽指令的編程及應(yīng)用。（一）跳轉(zhuǎn)指令與標簽指令在程序中設(shè)置跳轉(zhuǎn)指令可以提高CPU的程序執(zhí)行速度。在沒有執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令時，CPU執(zhí)行程序進行線性掃描，按照從上到下的先后順序執(zhí)行。在執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令之后，可以跳轉(zhuǎn)到所指定的程序段去執(zhí)行，并從該程序段的標簽入口處繼續(xù)線性掃描。跳轉(zhuǎn)指令沒有參數(shù)，只有一個地址標簽。地址標號是程序跳轉(zhuǎn)的一個轉(zhuǎn)移地址，起始目標地址的標號必須從一個網(wǎng)絡(luò)開始，一般由字母+數(shù)字組成，例如ABC0。跳轉(zhuǎn)指令說明見表2-30。二、知識鏈接格式名

稱跳轉(zhuǎn)指令反跳轉(zhuǎn)指令標簽指令返回指令LAD功能RLO為1，則程序?qū)⑻D(zhuǎn)到指定標簽后的程序段繼續(xù)執(zhí)行RLO為0，則程序?qū)⑻D(zhuǎn)到指定標簽后的程序段繼續(xù)執(zhí)行JMP或JMPN跳轉(zhuǎn)指令的目標標簽用于終止當前的執(zhí)行表2-30

跳轉(zhuǎn)指令說明PLC在沒有執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令時，各個程序段按從上到下的先后順序執(zhí)行。跳轉(zhuǎn)指令中止程序的順序執(zhí)行，跳轉(zhuǎn)到指令中的跳轉(zhuǎn)標簽所在的目的地址。跳轉(zhuǎn)時不指令跳轉(zhuǎn)指令與跳轉(zhuǎn)標簽之間的程序。跳到目的地址后，程序繼續(xù)順序執(zhí)行。可以向前或向后跳轉(zhuǎn)，可以在同一個代碼塊中從多個位置跳轉(zhuǎn)到同一個標簽處。只能在同一個代碼塊內(nèi)跳轉(zhuǎn)，不能從一個代碼塊跳轉(zhuǎn)到另一個代碼塊。在一個代碼塊內(nèi)，跳轉(zhuǎn)標簽的名稱只能使用一次。一個程序段中只能設(shè)置一個跳轉(zhuǎn)標簽，每個跳轉(zhuǎn)標簽可以跳轉(zhuǎn)到多個位置?？墒褂锰D(zhuǎn)標簽來標識一個目標程序段。執(zhí)行跳轉(zhuǎn)時，應(yīng)繼續(xù)執(zhí)行該程序段中的程序。跳轉(zhuǎn)標簽與指定跳轉(zhuǎn)標簽的指令必須位于同一數(shù)據(jù)塊中。跳轉(zhuǎn)標簽的名稱在塊中只能分配一次。S7-1200CPU最多可以聲明32個跳轉(zhuǎn)標簽。遵守跳轉(zhuǎn)標簽的以下語法規(guī)則：字母（a至z，A至Z）；字母和數(shù)字組合；需注意排列順序，如首先是字母，然后字母（a～z，A～Z，0～9）；不能使用特殊字符或反向排序字母與數(shù)字組合，如首先是數(shù)字，然后是字母（0～9，a～z，A～Z）。跳轉(zhuǎn)指令（JMP），輸入的邏輯運算結(jié)果（RLO）的狀態(tài)為1，則中斷程序的順序執(zhí)行，并跳轉(zhuǎn)到其他程序段繼續(xù)執(zhí)行。跳轉(zhuǎn)的目標程序段必須用跳轉(zhuǎn)標簽（LABEL）進行標識，在該跳轉(zhuǎn)執(zhí)行程序的左上方指定標簽名稱。三相異步電動機手動/自動選擇控制某臺三相異步電動機具有手動/自動兩種操作方式。SA是操作方式選擇開關(guān)，當SA斷開時，選擇手動操作方式；當SA閉合時，選擇自動操作方式，兩種操作方式如下：手動操作方式：按起動按鈕SB1，電動機起動運行；按停止按鈕SB2，電動機停止。自動操作方式：按起動按鈕SB1，電動機連續(xù)運行1min后，自動停機，若按停止按鈕SB2，電動機立即停機。指定的跳轉(zhuǎn)標簽必須與執(zhí)行指令在同一數(shù)據(jù)塊中，指定的名稱在塊中只能出現(xiàn)一次，一個程序段只能使用一個跳轉(zhuǎn)指令線圈。如果指令輸入的邏輯運算結(jié)果為1，則將跳轉(zhuǎn)到由指定標簽標識的程序段。如果RLO=0，則繼續(xù)線性掃描，順序執(zhí)行下一個程序段。（二）跳轉(zhuǎn)指令與標簽指令的應(yīng)用

I/O地址分配輸入輸出設(shè)備名稱符號I元件地址設(shè)備名稱符號Q元件地址起動按鈕SB1I0.0交流接觸器KMQ0.0停止按鈕SB2I0.1

選擇開關(guān)SA10.2

表2-31三相異步電動機手動/自動控制I/O地址分配表

創(chuàng)建工程項目打開博途編程軟件，在Portal視圖中選擇“創(chuàng)建新項目”，輸入項目名稱“手動/自動控制”選擇項目保存路徑，然后單擊“創(chuàng)建”按鈕，創(chuàng)建項目，并完成項目硬件組態(tài)。

編制程序圖2-84三相異步電動機手動/自動選擇控制梯形圖（一）訓練目標三、任務(wù)實施1）熟練掌握跳轉(zhuǎn)、跳轉(zhuǎn)標簽等指令的編程及應(yīng)用。2）會繪制搶答器控制的I/O接線圖，并能根據(jù)接線圖完成PLC的I/O接線。3）能根據(jù)控制要求編寫梯形圖程序。4）熟練掌握使用博途編程軟件進行設(shè)備組態(tài)、編制搶答器控制梯形圖，并下載至CPU進行調(diào)試運行。表2-32

所需設(shè)備與器材（二）設(shè)備與器材序號名稱符號型號規(guī)格數(shù)量備注1常用電工工具

十字起、一字起、尖嘴鉗、剝線鉗等1套表中所列設(shè)備、器材的型號規(guī)格僅供參考2計算機（安裝博途編程軟件）

1臺3西門子S7-1200PLC

CPUCPU1214CAC/DC/Rly，訂貨號：6ES7214-1AG40-0XB01臺4數(shù)字量輸入/輸出模塊SM1223DI8/DQ8×24VDC，訂貨號：6ES7223-1BH32-0XB01塊5搶答器模擬控制掛件

1個6以太網(wǎng)通信線

1根7連接導(dǎo)線

若干

任務(wù)要求

1）當主持人按下SB0后，允許搶答指示燈HL0亮，表示搶答開始，參賽隊方可開始按下?lián)尨鸢粹o搶答，否則搶答無效，視為違規(guī)搶答。某搶答器顯示模擬控制面板如圖2-85所示，有三支參賽隊伍，分為兒童隊（1號隊）、學生隊（2號隊）、成人隊（3號隊），其中兒童隊2人，成人隊2人，學生隊1人，主持人1人。在兒童隊、學生隊、成人隊桌面上分別安裝指示燈HL2、HL3、HL4，搶答按鈕SB11、SB12、SB21、SB31、SB32，主持人桌面上安裝允許搶答指示燈HL0、違規(guī)搶答指示燈HL1和搶答開始按鈕SB0、復(fù)位按鈕SB1,同時還配有LED七段數(shù)碼管。具體控制要求如下：（三）內(nèi)容與步驟2）為了公平，要求兒童隊只需1人按下按鈕，其對應(yīng)的指示燈亮，而成人隊需要兩人同時按下兩個按鈕對應(yīng)的指示燈才亮。3）某隊搶答成功時，LED數(shù)碼管顯示搶答隊的編號，并聯(lián)鎖其他隊搶答無效。4）若任一隊違規(guī)搶答，則違規(guī)搶答指示燈點亮，且該搶答隊的隊號以1s周期閃爍。5）當搶答開始后時間超過30s，無人搶答，此時HL0燈以1s周期閃爍，提示搶答時間已過，此時任何人均不能有效搶答，此題作廢，然后由主持人進行操作進入下一搶答題。6）當每一隊違規(guī)搶答或1個問題回答完畢，主持人按下SB1，系統(tǒng)復(fù)位。圖2-85

搶答器模擬控制面板

I/O地址分配與接線圖表2-33搶答器控制I/O地址分配表輸入輸出設(shè)備名稱符號I元件地址設(shè)備名稱符號Q元件地址搶答開始按鈕SB0I0.07段顯示碼a～gQ2.0～Q2.7復(fù)位按鈕SB1I0.1允許搶答指示燈HL0Q0.0兒童隊搶答按鈕1SB11I0.2違規(guī)搶答指示燈HL1Q0.1兒童隊搶答按鈕2SB12I0.3兒童隊指示燈HL2Q0.2學生隊搶答按鈕SB21I0.4學生隊指示燈HL3Q0.3成人隊搶答按鈕1SB31I0.5成人隊搶答按鈕2SB32I0.6圖2-86

搶答器控制I/O接線圖

創(chuàng)建工程項目打開博途編程軟件，在Portal視圖中選擇“創(chuàng)建新項目”，輸入項目名稱“2RW_5”選擇項目保存路徑，然后單擊“創(chuàng)建”按鈕創(chuàng)建項目完成，組態(tài)CPU模塊，并在CPU模塊的右側(cè)組態(tài)一數(shù)字量信號模塊SM1223DI8/DQ8×24VDC（訂貨號：6ES7223-1BH32-0XB0）。啟動系統(tǒng)時鐘存儲器字節(jié)MB0。

編輯變量表在項目樹中，打開“PLC變量”文件夾，創(chuàng)建“變量表_1[19]”，在該變量表中根據(jù)I/O地址分配表編輯搶答器控制變量表如圖2-87所示。圖2-87

搶答器控制變量表圖2-88搶答器控制梯形圖

編制程序圖2-88搶答器控制梯形圖（續(xù)）圖2-88搶答器控制梯形圖（續(xù)）將設(shè)備組態(tài)及圖2-88所示的梯形圖程序編譯后下載到CPU中，啟動CPU，將CPU切換至RUN模式下，然后按照圖2-86進行PLC輸入、輸出接線，調(diào)試運行，觀察運行結(jié)果。（四）分析與思考

調(diào)試運行1）本任務(wù)控制程序中，違規(guī)搶答時搶答隊隊號閃爍顯示是如何實現(xiàn)的？2）本任務(wù)控制程序中，搶答開始后30s無人搶答，要求HL0燈以1s周期閃爍。如果用兩個定時器實現(xiàn)閃爍控制，程序應(yīng)如何修改？3）圖2-86中，七段數(shù)碼管采用的是哪一種接線方式？四、任務(wù)考核表2-34任務(wù)實施考核表序號考核內(nèi)容考核要求評分標準配分得分1電路及程序設(shè)計（1）能正確分配I/O地址，并繪制I/O接線圖（2）設(shè)備組態(tài)（3）根據(jù)控制要求，正確編制梯形圖（1）I/O地址分配錯或少，每個扣5分（2）I/O接線圖設(shè)計不全或有錯，每處扣5分（3）CPU組態(tài)、數(shù)字量信號模塊組態(tài)與現(xiàn)場設(shè)備型號不匹配，每項扣10分（4）梯形圖表達不正確或畫法不規(guī)范，每處扣5分40分2安裝與連線根據(jù)I/O接線圖，正確連接電路（1）連線錯一處，扣5分（2）損壞元器件，每只扣5～10分（3）損壞連接線，每根扣5～10分20分3調(diào)試與運行能熟練使用編程軟件編制程序下載至CPU，并按要求調(diào)試運行（1）不能熟練使用編程軟件進行梯形圖的編輯、修改、轉(zhuǎn)換、寫入及監(jiān)視，每項2分（2）不能按照控制要求完成相應(yīng)的功能，每卻一項扣5分20分4安全操作確保人身和設(shè)備安全違反安全文明操作規(guī)程，扣10～20分20分5合計五、知識拓展（一）定義跳轉(zhuǎn)列表指令及應(yīng)用

定義跳轉(zhuǎn)列表指令（JMP_LIST）定義跳轉(zhuǎn)列表指令，可定義多個有條件跳轉(zhuǎn)，根據(jù)K參數(shù)的值跳轉(zhuǎn)到指定的程序段去執(zhí)行。跳轉(zhuǎn)標簽則可以在指令框的輸出指定?？稍谥噶羁蛑性黾虞敵龅臄?shù)量。CPUS7-1200最多可以聲明32個輸出。輸出從值“0”開始編號，每次新增輸出后以升序繼續(xù)編號。在指令的輸出中只能指定跳轉(zhuǎn)標簽。而不能指定指令或操作數(shù)。K參數(shù)值將指定輸出編號，因而程序?qū)奶D(zhuǎn)標簽處繼續(xù)執(zhí)行。如果K參數(shù)值大于可用的輸出編號，則繼續(xù)執(zhí)行塊中下個程序段中的程序。僅在EN使能輸入的信號狀態(tài)為“1”時，才執(zhí)行“定義跳轉(zhuǎn)列表”指令。定義跳轉(zhuǎn)列表指令的使用說明見表2-35。LAD/FBD參數(shù)類型數(shù)據(jù)類型存儲區(qū)功能ENInputBoolI、Q、M、D、L或常量使能輸入KInputUIntI、Q、M、D、L或常量指定輸出的編號以及要執(zhí)行的跳轉(zhuǎn)DEST0---第一個跳轉(zhuǎn)標簽DEST1---第二個跳轉(zhuǎn)標簽DESTn---可選跳轉(zhuǎn)標簽表2-35定義跳轉(zhuǎn)列表指令的使用說明

定義跳轉(zhuǎn)列表指令應(yīng)用使用一按鈕SB控制4盞指示燈（HL1～HL4），第1次按下SB時，HL1點亮，第二次按鈕下SB時，HL1、HL2點亮，第三次按鈕下SB時，HL1～HL3點亮，第四次按鈕下SB時，HL1～HL4點亮，第五次按鈕下SB時，4盞指示燈全部熄滅，然后再按下按鈕SB時將重復(fù)上述過程。

I/O地址分配表2-364盞指示燈控制I/O地址分配表輸入輸出設(shè)備名稱符號I元件地址設(shè)備名稱符號Q元件地址起動按鈕SBI0.0指示燈1HL1Q0.0

指示燈2HL2Q0.1

指示燈3HL3Q0.2

指示燈4HL4Q0.3

創(chuàng)建工程項目打開博途編程軟件，在Portal視圖中選擇“創(chuàng)建新項目”，輸入項目名稱“4盞指示燈控制”選擇項目保存路徑，然后單擊“創(chuàng)建”按鈕創(chuàng)建項目完成，并完成項目硬件組態(tài)，啟用系統(tǒng)存儲器字節(jié)MB1。

編制梯形圖圖2-894盞指示燈控制的梯形圖圖2-894盞指示燈控制的梯形圖（續(xù)）（二）跳轉(zhuǎn)分支指令及應(yīng)用

跳轉(zhuǎn)分支指令（SWITCH）使用跳轉(zhuǎn)分支指令(SWITCH)，可以根據(jù)一個或多個比較指令的結(jié)果定義執(zhí)行的多個程序跳轉(zhuǎn)。用參數(shù)K指定要比較的值，將該值與各個輸入提供的值進行比較。滿足條件則跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)的標簽，不滿足上述所有條件將跳轉(zhuǎn)到ELSE指定的標簽下，需要時可以增加條件判斷的個數(shù)。跳轉(zhuǎn)分支指令(SWITCH)也與LABEL指令配合使用，根據(jù)比較結(jié)果定義要執(zhí)行的程序跳轉(zhuǎn)。在指令框中為每個輸入選擇比較類型（==、＜＞、＞＝、＜＝、＞、＜），該指令從第一個比較條件開始判斷，直至滿足比較條件為止。如果滿足比較條件，則將不考慮后續(xù)比較條件，從該條件所對應(yīng)輸出端的標簽執(zhí)行。如果未滿足任何指令的比較條件，將在輸出ELSE處執(zhí)行跳轉(zhuǎn)，如果ELSE中未定義程序跳轉(zhuǎn)，則程序從下一個程序段繼續(xù)執(zhí)行。可在指令框中增加條件輸出的數(shù)量，輸出項從DESTO開始，每次新增輸出后以升序繼續(xù)編號?？稍谥噶羁蛑性黾虞敵龅臄?shù)量。輸出從值“0”開始編號，每次新增輸出后以升序繼續(xù)編號。在指令的輸出中指定跳轉(zhuǎn)標簽(LABEL)。不能在該指令的輸出上指定指令或操作數(shù)。跳轉(zhuǎn)分支指令說明見表2-37。LAD/FBD參數(shù)類型數(shù)據(jù)類型存儲區(qū)功能ENInputBoolI、Q、M、D、L或常量使能輸入KInputUIntI、Q、M、D、L或常量指定輸出的編號以及要執(zhí)行的跳轉(zhuǎn)比較值Input位字符串、整數(shù)、浮點數(shù)、Time、Date、Time_of_DayI、Q、M、D、L或常量參數(shù)K的值要與其比較的輸入值DEST0---第一個跳轉(zhuǎn)標簽DEST1---第二個跳轉(zhuǎn)標簽DESTn