PLC电子教案_模块三项目5.docx

课时教案
单位：
课程课题
PLC系统设计与调试
项目五
霓虹灯控制系统设计与调试
授课教师：
第周第课时年月日
授课班级
知识目标
1．学会能选用使用PLC 数字量扩展模块；
2．掌握使用功能指令设计控制程序并调试运行。

教学目标
能力目标
素质目标
重点
难点
授课
方法
教具
实验1．正确分析、协作解决PLC 控制系统设计、编程、调试等实际问题；2．学会用 PLC 的移位指令实现多种霓虹灯的工程项目设计和调试。

3．具备通过听课、查阅资料、上网搜索、观察及其它渠道收集信息的
能力。

1．具备企业需要的基本职业道德和素质；
2．具备主动学习的能力、心态和行动.
S7-200PLC 的移位指令、数据传送指令及算术运算指令格式及应用
数字量扩展模块应用
移位指令的格式及应用
综合法（演示、讲练穿插、巡回指导）课型新授课PLC实验箱、电脑、投影等
教学内容及过程【组织教学】
【导入新课】
一、项目要求
现代生活中，彩灯的使用越来越广泛，小到圣诞灯，空气加湿器中七彩灯，大到广告牌、舞台
灯和霓虹灯。

利用PLC 实现霓虹灯效果，具有控制简单，扩展方便，效果突出等优点。

有这样一个霓虹灯显示装置，它有 1 个起动按钮， 1 个停止按钮。

两组彩灯，每组8 个。

当按下起动按钮后，第 1 组 8 个彩灯周期性闪烁，亮1s，灭 1s。

15s 后这组彩灯就全灭了，第 2 组彩灯开始循环右移，假设这组彩灯的初始值为00000101，循环周期为1s。

二、项目分析
此项目输出点数较多，但控制思路并不复杂，我们用前面学习过的定时器指令也可以实现，只
是程序会稍冗长些。

在本项目中，通过学习数据传送、移位等指令，会使我们开发的程序变得更简
单明了，往往能收到事半功倍的效果。

三、项目实施
步骤一确定 I/O 点总数及地址分配
表 3-5-1I/O 地址分配表
输入信号输出信号
1I0.0起动按钮 SB11Q0.0~Q0.7第一组彩灯： HL1 ～HL8
2I0.1停止按钮 SB22Q1.0~Q1.7第二组彩灯： HE1 ～ HE8演
示
讲
解
PPT 图片展
示
步骤二PLC 选型
本项目输出点 16 个，但输入点数较少，只有 2 个，这种情况下，可以考虑使用I/O 扩展模块。

巡相关知识回
指数字量输入 /输出扩展模块导CPU221 无 I/O 扩展能力， CPU 222 最多可连接 2 个扩展模块（数字量或模拟量），而 CPU224
和 CPU226 最多可连接 7 个扩展模块。

1．数字量输入 /输出扩展模块的类型
练S7-200 PLC 系列常用的数字量输入／输出扩展模块有三类，即输入扩展模块、输出扩展模块、习输入 /输出扩展模块。

巩
固
表3-5-2 S7-200 系列 PLC 数字量 I/O 扩展模块
类型型号输入点数／类型输出点数／类型
EM 2218输入 /24VDC 光电隔离
输入扩展模块EM 2218输入 /120/230V AC
EM 22116 输入 / 24V DC
EM 2224输出 / 24V DC 晶体管型
EM 2224输出 /继电器
输出扩展模块EM 2228输出 /24 VDC 晶体管型
EM 2228输出 /继电器型
EM 2228输出 /120/230VAC
EM 2234输入 /24VDC 光电隔离4输出 /24VDC 晶体管型
EM 2234输入 /24VDC光电隔离4输出 /继电器型
EM 2238输入 /24VDC光电隔离8输出 /24VDC 晶体管型
输入／输出扩展模块EM 2238输入 /24VDC光电隔离8输出 /继电器型
EM 22316 输入 /24VDC 光电隔离16 输出 /24VDC 晶体管型
EM 22316 输/2 入 4VDC 光电隔
16 输出 /继电器型离
2．数字量输入 /输出扩展模块的编址讨论交流
讲练穿插
图3-5-1 S7-200 扩展模块的编址
步骤三控制电路设计
这里要说明一下，根据我院实训室的实际情况，在本项目的实施过程中，我们仍用CPU226 做主控模块，所以步骤一的I/O 地址表也不用修改。

彩灯闪烁与循环PLC 控制电路图如图3-5-2 所示。

图 3-5-2彩灯闪烁与循环PLC 控制接线图
步骤四程序设计
相关知识
1．数据传送指令
（ 1）单个数据传送
表 3-5-3单个传送类指令表
说明：操作数的寻址范围与指令码一致，比如字节数据传送只能寻址字节型存储器，OUT 不能寻址常数，块传送指令IN 、OUT 皆不能寻址常数，各种类型的操作码所对应的操作数如表3-5-4 所示；
表 3-5-4 数据类型及操作数
传送操作数类型寻址范围
IN BYTE VB ，IB ，QB， MB ，SMB ，LB ， SB， AC ， *AC ， *LD ，*VD 和常数字节
OUT BYTE VB ，IB ，QB， MB ，SMB ，LB ， SB， AC ， *AC ， *LD ，*VD
IN WORD VW ， IW ，QW， MW ， SMW ， LW ， SW，AC ，*AC ，*LD ，*VD ， T，C 和常数字
OUT WORD VW ， IW ， QW， MW ， SMW ， LW ， SW， AC ， *AC ， *LD ， *VD ，T， C
IN DWORD VD ，ID ， QD ， MD ， SMD ， LD ，AC ，HC， *AC ， *LD ， *VD 和常数双字
OUT DWORD VD ，ID ， QD ， MD ， SMD ， LD ，AC ， *AC ，*LD ， *VD
实IN REAL VD ，ID ， QD ， MD ， SMD ， LD ，AC ，HC， *AC ， *LD ， *VD 和常数
OUT REAL VD ，ID ， QD ， MD ， SMD ， LD ，AC ， *AC ，*LD ， *VD
例如图 3-5-3 所示的程序表示把变量存储器VW2 中的内容传送到VW100 中。

图 3-5-3单个数据传送指令举例
（ 2）数据块传送
表 3-5-5数据块传送类指令表
例如图 3-5-4 所示的程序表示把变量存储器VB10 起始的 3 个字节的内容传送到VB20 开始的 3个字节中。

图 3-5-4数据块传送指令举例
2．字节交换指令
指令格式输入 /输出操作数数据类型
IN VW,IW,QW,MW,SW,SMW,
字T,C,LW,AC, *VD,*AC,*LD
在图 3-5-5 的程序中，当VW10 ＝ 16＃ 2033 时，接通I0.0 结果得 VW10 ＝ 16＃3320；当 VW10＝ 16＃3120 时，接通I0.0 结果得 VW10 ＝ 16＃ 2031。

图 3-5-5字节交换指令举例
3．存储器填充指令
填充指令字存储单元，
FILL 用于处理字型数据，指令功能是将字型输入数据
N 为字节型数据。

指令格式及如表3-5-7。

IN填充到从OUT开始的N 个指令格式功能
用输入值（ IN ）填充从输出（OUT ）开始的N 个字的内容。

N可取 1～255 之间的整数。

在图 3-5-6 的程序中，将立即数25 填充到了以W10 为首地址的 5 个字存储器中。

图 3-5-6存储器填充指令举例
4．移位指令
（ 1）左 /右移位指令
表3-5-8 左/右移位指令
指令格式指令表功能
SLB OUT , N
SLW OUT , N
字节、字、双字左移
SLD OUT , N
SRB OUT , N
字节、字、双字左移
SRW OUT , N
SRD OUT , N
（ 2）循环左 /右移位指令
表 3-5-9循环左/右移位指令
指令格式指令表功能
RLB OUT , N
RLW OUT , N
循环字节、字、双字左移
RLD OUT , N
RRB OUT , N
循环字节、字、双字左移
RRW OUT , N
RRD OUT , N
（ 3）移位寄存器指令
表 3-5-10移位寄存器指令
指令格式指令表功能
寄存器移位
SHRB DATA , S_BIT, N
参考程序
用数据传送指令和移位指令实现的彩灯分组闪烁霓虹灯控制控制参考程序如图3-5-7 所示。

图 3-5-7霓虹灯控制控制程序梯形图
步骤五调试运行
（ 1）根据原理图连接PLC 线路，检查无误后，将程序下载到PLC 中，运行程序，观察控制过程。

（2）通过工具栏使 PLC 进入梯形图监控状态。

（3）按下起动按钮 SB1，观察各定时器当前值的变化，观察数据传送指令和移位指令操作数的变化。

（3）观察彩灯控制是否正常。

四、项目拓展任务其它花样的彩灯控制系统设计
1.任务提出
分别制作以下 3 种花样的彩灯控制器：
花样一：要求按下“启动”按钮， 8 个彩灯从左到右，以1s 的速度依次点亮，保持任意时刻只有
1 个指示灯亮，到达最右端后，再从左到右依次点亮．．．．．．，如此循环。

按下“停止”按钮后，彩灯循环停止。

花样二：要求按下“启动”按钮，16个彩灯从左到右，以2s 的速度依次点亮，保持任意时刻只有2 个指示灯亮，到达最右端后，再从左到右依次点亮．．．．．．，如此循环。

按下“停止”按钮后，彩灯循环停止。

花样三：要求按下“启动”按钮， 8个彩灯从左到右，以1s 的速度依次点亮，当灯全亮后再从左
向右依此灭，如此反复运行。

按下“停止”按钮后，彩灯循环停止。

2.任务解决方案
表 3-5-11I/O 地址分配表
输入信号输出信号
1I0.0起动按钮 SB11Q0.0~Q0.7彩灯： HL1 ～ HL8
2I0.1停止按钮 SB22Q1.0~Q1.7彩灯： HL9 ～ HL16
请同学们自行分析一下，如何在花样一程序的基础上，画出花样二的梯形呢？
图 3-5-8花样一彩灯控制梯形图图3-5-9花样三彩灯控制梯形图
五、知识测评
（ 1）数据传送指令MOV不能传送的数据类型是（）。

A. Byte
B. Word
C. bit
D. Double Word
（ 2）整数的加减法指令的操作数都采用（）寻址方式。

A ．字
（ 3）指令“MOVR B．双字 C ．字节
IN ，OUT ”中操作数IN和
D ．位
OUT的数据类型是（）。

A. 字节
B. 字
C. BOOL型
D. 双字
（ 4）字节移位指令的最大移位位数为（）。

A.7位
B.8位
C.12 位
D.16位
（ 5）程序如图，已知VB20中内容为：，分析程序执行后VB20中的内容如何变化。

六、项目评估
项目名称：霓虹灯控制系统设计与调试组别：
项目配分考核要求扣分标准
扣分得
记录分根据给定的控制电路
图，列出 PLC 输入 / 输出(1) 输入 / 输出地址遗漏或写错，每处扣 2分(2) 梯形
电路设
40 分元件地址分配表，设计图表达不正确或画法不规范，每处扣3分(3) 接线
计梯形图及 PLC 输入 / 输图表达不正确或画法不规范，每处扣3分
出接线图，根据梯形图，(4) 指令有错误，每条扣 2 分
列出指令表
(1) 元件布置不整齐、不均匀、不合理，每处扣1
按照 PLC 输入 / 输出接
分 (2) 元件安装不牢固、安装元件时漏装螺钉，每
处扣 1 分
线图在模拟配线板上正
(3)损坏元件，扣 5 分
确安装元件，元件在配
(4)电动机运行正常，如不按电路图接线，扣1分安装与线板上布置要合理，安
30 分(5) 布线不入线槽、不美观，主电路、控制电路每
接线装要准确紧固。

配线美
根扣 0.5 分 (6) 接点松动、露铜过长、反圈、压绝
观，下入线槽中且有端
缘层，标记线号不清楚、遗漏或误标，引出端子无
子标号，引出端要有别
别径压端子，每处扣0.5 分(7) 损伤导线绝缘或线径压端子
芯，每根扣0.5 分 (8) 不按 PLC 控制 I/O接线图接
线，每处扣 2 分
熟练操作键盘，能正确
(1)不熟练录入指令，扣 2 分(2) 不会用删除、插入、程序输地将所编写的程序下载
修改等命令，每项扣 2 分 (3)1次试车不成功扣4入与调20 分到 PLC；按照被控设备
分，2 次试车不成功扣8 分，3次试车不成功扣 10试的动作要求进行模拟调
分
试，达到设计要求
(1)安全用电，无人为损
坏仪器、元件和设备 (2)
(1)发生安全事故，扣 10 分
保持环境整洁，秩序井
10 分(3) 现场不整安全、文(2)人为损坏设备、元器件，扣
10 分然，操作习惯良好(3) 小
5 分 (4) 不遵守明工作洁、工作不文明，团队不协作，扣
组成员协作和谐，态度
考勤制度，每次扣2~5 分
正确 (4) 不迟到、早退、
旷课
总分。