灯光系统的PLC控制系统设计

模块二 灯光系统的PLC控制系统设计、 安装与调试
• 工作任务1 • 工作任务2 • 工作任务3
彩灯的PLC控制 十字路口交通灯的PLC控制 抢答器的PLC控制
工作任务1 彩灯的PLC控制
• 任务引入 • 广告灯的控制有多种方式。采用PLC控制的彩灯具有良好的稳定性， 并且更改彩灯控制方式也非常容易。因此，PLC控制彩灯方式比较方便。 • 任务分析 • 本任务中当按下SB1（启动）时，点亮彩灯L1；之后每按一次SB2， 彩灯左移一位（运行）；按钮SB3为停止按钮，按下后所有彩灯熄灭。 • 可利用单一传送指令及循环移位指令实现控制要求。本任务重点为 单一传送指令及循环移位指令的学习。 • 知识链接 • 一、S7-200数据类型 • 在计算机中使用的都是二进制数，其最基本的存储单位是位 （bit），8位二进制数组成1个字节（Byte），
• 四、运行并调试程序
• ① 下载程序，先监控调试。
Байду номын сангаас
• ② 连接外部按钮、接触器、彩灯，分析程序运行结果，是否达到
任务要求。
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工作任务2 十字路口交通灯的PLC控制
• 任务导入 • 图2-18是十字路口的交通灯示意图及控制流程图，任务控制如下： 当按下启动按钮之后，南北红灯亮并保持23 s，同时东西绿灯亮，保持 20 s，20 s到了之后熄灭。继而东西黄灯亮并保持3 s，到3 s后，东西 黄灯灭，东西红灯亮并保持28 s，同时南北红灯灭，南北绿灯亮25 s， 25 s到了之后，南北绿灯熄灭。继而南北黄灯亮并保持3 s，到3 s后， 南北黄灯灭，南北红灯亮，同时东西红灯灭，东西绿灯亮。到此完成一 个循环。 • 任务分析 • 为了解决用PLC的基本逻辑指令编写顺序控制梯形图时所存在的编 程复杂、不易理解等问题，故采用PLC的顺序功能图来编写顺序控制梯 形图是一种非常有效的方法。该方法具有编程简单而且直观等特点，十 字路口交通灯的控制是一个典型的顺序控制例子，使用一般的基本逻辑 指令来实现时，很容易引起控制程序的思路混乱，会使程序变得复杂。
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工作任务2 十字路口交通灯的PLC控制
• 使用步进功能流程图和顺序控制指令会使控制程序的编写变得清晰、 简单，从而提高编程的效率。 • 知识链接 • 一、功能流程图 • 按照顺序控制的思想根据工艺过程，将程序的执行分成各个程序步， 每一个程序步由进入条件、程序处理、转换条件和程序结束四部分组成， 如图2-19所示，常用顺序控制继电器位S0.0～S31.7代表程序的状态步。 • 二、顺序控制指令 • S7-200系列PLC有三条顺序控制继电器指令，如表2-7所列。 • LSCR——装载顺序控制继电器指令，用于表示一个SCR段即状态步 的开始。
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工作任务1 彩灯的PLC控制
• 其中的第0位为最低位（LSB），第7位为最高位（MSB），两个字节 （16位）组成1个字（Word），两个字（32位）组成1个双字（Double Word）。位、字节、字和双字占用的连续位数称为长度，如图2-1所示。 • 可以用这种寻址方式进行寻址存储区主要有：输入继电器（I）、 输出继电器（Q）、通用辅助继电器（M）等，其表示格式如表2-1和表 2-2所列。 • S7-200的许多指令中常会使用常数。常数的数据长度可以是字节、 字和双字。CPU以二进制的形式存储常数，书写常数可以用二进制、十 进制、十六进制、ASCII码或实数等多种形式。书写格式如下： • 十进制常数：1234。 • 十六进制常数：16#3AC6。 • 二进制常数：2#1010 0001 1110 0000。 • ASCII码：“Show”。
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工作任务1 彩灯的PLC控制
• 任务实施
• 一、I/O分配表
• 讨论用PLC如何实现彩灯的控制。
• ① 主电路中，八盏彩灯分别极为L1～L8，分别由Q0.0～Q0.7控制。
• ② I/O分配表如表2-3所列。
•
二、PLC硬件接线图
•
如图2-12所示。
• 三、梯形图
• 图2-13是彩灯控制的梯形图。
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工作任务2 十字路口交通灯的PLC控制
• ⑤ 不能在SCR段中使用FOR、NEXT和END指令。 • 任务实施 • 使用顺序控制结构，编写出实现十字路口交通灯循环显示的程序。 控制要求如下：设置一个启动按钮SB1、循环开关S。当按下启动按钮之 后，信号灯控制系统开始工作，首先南北红灯亮，东西绿灯亮。按下循 环开关S后，信号控制系统循环工作；否则信号系统停止，所有信号灯 灭。 • 一、I/O分配表 • 表2-8是I/O分配表。 • 二、PLC硬件接线图 • 硬件接线如图2-20所示。
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工作任务2 十字路口交通灯的PLC控制
• SCRT——顺序控制继电器转换指令，用于表示SCR段之间的转换。 当SCRT对应的线圈得电时，对应的后续步的状态元件被激活，同时当前 步对应的状态元件被复位，变为不活动步。 • SCRE——顺序控制继电器结束指令，用于表示SCR段的结束。每一 个SCR段的结束必须使用SCRE指令。SCRE指令无操作数。 • 在使用顺序控制指令时应注意以下几点。 • ① 步进控制指令SCR只对状态元件S有效。为了保证程序的可靠运 行，驱动状态元件S的信号应采用短脉冲。 • ② 当输出需要保持时，可使用S、R指令。 • ③ 不能把同一编号的状态元件用在不同的程序中。例如，如果在 主程序中使用S0.1，则不能在子程序中再使用。 • ④ 在SCR段中不能使用JMP和LBL指令。即不允许跳入或跳出SCR段， 允许在SCR段内跳转。
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工作任务3 抢答器的PLC控制
• 知识链接 • 一、S7-200PLC比较指令 • 比较指令是PLC中的重要基本指令，比较指令是一种比较判断，两 数比较结果为真时，触点闭合，否则断开。 • 比较运算符有：=（等于）、>=（大于等于）、<=（小于等于）、> （大于）、<（小于）、<>（不等于）。 • 比较指令类型：字节比较（B）、整数比较（W）、双字整数比较 （DW）、实数比较（R）。 • 比较字节指令用于比较两个值：IN1～IN2。比较包括：IN1=IN2、 IN1 >= IN2、IN1 <= IN2、IN1 > IN2、IN1 < IN2或IN1 <> IN2。字节 比较不带符号。 • 在LAD中，比较为真时，触点闭合。在FBD中，比较为真时，输出打 开。
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工作任务1 彩灯的PLC控制
• 实数（浮点数）：+1.175495E-38（正数），1.175495E-38（负 数）。 • 二、单一传送指令 • 单一传送指令（Move）包括字节传送、字传送和双字传送。 • 指令格式：LAD和STL，如图2-2所示。 • 功能描述：使能输入有效时，把一个单字节数据（字、双字或实数） 由IN传送到OUT所指的存储单元。 • 数据类型：输入/输出均为字节（字、双字或实数）。 • 【例2-1】字节、双字、实数三种数据类型的传送，如图2-3所示。 • 【例2-2】利用传送指令实现三台电机M0、M1、M2同时启/停控制， 如图2-4所示。 • 【例2-3】多种预置值选择控制。
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工作任务1 彩灯的PLC控制
• 实际移位次数为系统设定值取以8（16或32）为底的模所得的结果。 • 数据类型：输入/输出均为字节（字或双字），N为字节型数据。 • 2. 循环左移指令 • 指令格式：LAD和STL，格式如图2-9所示。 • 功能描述：把字节型（字型或双字型）输入数据IN循环左移N位后， 再将结果输出到OUT所指的（字或双字）存储单元。实际移位次数为系 统设定值取以8（16或32）为底的模所得的结果。 • 数据类型：输入/输出均为字节（字或双字），N为字节型数据。 • 【例2-4】移位与循环指令应用举例，如图2-10所示。 • 【例2-5】8个彩灯依顺序每秒闪亮一次。如图2-11所示。
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工作任务1 彩灯的PLC控制
• 2. 左移指令 • 指令格式：LAD和STL，格式如图2-7所示。 • 功能描述：把字节型（字型或双字型）输入数据IN左移N位后，再 将结果输出到OUT所指的（字或双字）存储单元。最大实际可移位次数 为8位（16位或32位）。 • 数据类型：输入/输出均为字节（字或双字），N为字节型数据。 • 三、循环移位指令 • 循环移位指令（Rotate）将输入值IN循环右移或者循环左移N位， 并将输出结果装载到OUT中。 • 1. 循环右移指令 • 指令格式：LAD和STL，格式如图2-8所示。 • 功能描述：把字节型（字型或双字型）输入数据IN循环右移N位后， 再将结果输出到OUT所指的（字或双字）存储单元。
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工作任务3 抢答器的PLC控制
• 任务导入 • 在竞赛或娱乐节目中都采用抢答器，工厂、学校和电视台等单位常 举办各种智力比赛，抢答器是必要设备。抢答器是一名公正的裁判员， 它的任务是从若干名参赛者中确定出最先的抢答者，其准确性和灵活性 均得到了广泛使用。采用PLC控制抢答器是常见的方法，基本控制面板 如图2-32所示，它是根据抢答过程中的动作时间快慢利用比较指令与 BCD指令来实现控制的。 • 任务分析 • 控制要求： • ① 系统初始上电后，主控人员在总控制台上单击“开始”按键后， 允许各队人员开始抢答，即各队抢答按键有效。 • ② 抢答过程中，1～4队中的任何一队抢先按下各自的抢答按键 （S1、S2、S3、S4）后，该队指示灯（L1、L2、L3、L4）点亮，
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工作任务3 抢答器的PLC控制
• LED数码显示系统显示当前的队号，并使蜂鸣器发出响声（持续2 s 后停止），同时锁住抢答器，使其他组按键无效，直至本次答题完毕。 • ③ 主控人员对抢答状态确认后，单击“复位”按键，系统又继续 允许各队人员开始抢答；直至又有一队抢先按下各自的抢答按键。 • 分析控制要求，4组抢答台使用的S1～S4抢答按钮及主控人员操作 的复位按钮SR、开始按钮SD，作为PLC的输入信号，输出信号包括七段 数码管和蜂鸣器。七段数码管的每一段应分配一个输出信号，因此总共 需要8个输出点。为保证只有最先抢到的台号被显示，各抢答台之间应 设置互锁。复位按钮SR的作用有两个：一是复位抢答器，二是复位七段 数码管，为下一次的抢答作准备。 • 本任务中用到比较指令、七段数码管的驱动采用七段译码指令SEG。
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工作任务2 十字路口交通灯的PLC控制
• 三、设计梯形图程序 • 1. 流程图 • 程序流程如图2-21所示。 • 2. 梯形图 • 梯形图如图2-22所示。 • 四、运行并调试程序 • ① 下载程序，先监控调试。 • ② 连接外部按钮、彩灯，调试程序，分析程序运行结果是否达到 任务要求。
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工作任务3 抢答器的PLC控制
• 在STL中，比较为真时，1位于堆栈顶端，指令执行载入、AND（与） 或OR（或）操作。 • 二、比较指令 • 比较指令的梯形图如图2-33所示。 • 字节比较指令如图2-33（a）：用于比较两个无符号字节数的大小； • 字整数比较指令如图2-33（b）：用于比较两个有符号整数的大小； • 双字整数比较指令如图2-33（c）：用于比较两个有符号双字整数 的大小； • 实数比较指令如图2-33（d）：用于比较两个有符号实数的大小。 • 其他比较运算相比，只是运算符不同。
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工作任务1 彩灯的PLC控制
• 三种型号产品设其加热时间分别是10 s、15 s、5 s，设置一个手 柄设定预置值，每一挡位一个预置值，一个开关控制电炉加热，加热时 间到，则自动停止。 • 梯形图如图2-5所示。 • 二、移位指令 • 移位指令（Shift）将输入值IN右移或者左移N位，并将输出结果装 载到OUT中。 • 1. 右移指令 • 指令格式：LAD和STL，格式如图2-6所示。 • 功能描述：把字节型（字型或双字型）输入数据IN右移N位后，再 将结果输出到OUT所指的（字或双字）存储单元。最大实际可移位次数 为8位（16位或32位）。 • 数据类型：输入/输出均为字节（字或双字），N为字节型数据。