情境1：抢答器控制系统

1、杜俊贤情境1：抢答器控制系统烟台汽车工程职业学院【项目名称】：【项目名称】：抢答器控制系统【教学目标】：【教学目标】： 能力目标： （1）能够进行S7-200的I/O地址分配。 （2）能够正确使用基本触点指令，置位、复位、RS触发器及正负脉冲指令。 （3）能使用触摸屏进行设置。 （4）培养学生分析问题和解决问题的能力烟台汽车工程职业学院 （5）培养学生团队协作能力、表达能力 （6）培养学生查阅资料和自学能力、可持续发展的能力。知识目标： （1）熟悉S7-200的I/O地址分配。 （2）掌握基本触点指令，置位、复位、RS触发器及正负脉冲指令的应用。 （3）掌握触摸屏的窗口设置和按钮、小灯属性设置

2、。烟台汽车工程职业学院【教学重点】：【教学重点】： 1、S7-200的I/O地址分配，外部接线连接。 2、基本触点指令、置位、复位、RS触发器及正负脉冲指令。 3、触摸屏的窗口设置和按钮、小灯属性设置。 【教学难点】：【教学难点】： S7-200的I/O地址分配规律烟台汽车工程职业学院PLC实训台、数据线、导线、电脑上课课件、活页、程序、评价表【教学素材教学素材】：项目导入1 1通过演示实验引出项目【教学过程实施教学过程实施】：告知、资讯2 2 抢答器广泛用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。 抢答器模型是一个较为典型的实训模型，涉及到PLC

3、控制器的输入与输出、LED小灯点亮、控制程序的编写、自锁与互锁、PLC外围硬件的接线等知识，对学生熟悉PLC指令，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，用PLC解决实际问题有非常好的作用。v知识链接不同的PLC生产厂商的编程语言各不相同，如图1-2所示。目前广泛使用的是梯形图(FDB)和指令表(STL)编程方法，顺序功能图梯形图功能块图结构文本指令表图1-2 PLC编程语言1 PLC数据存储方式 PLC为每个存储单元编排了地址，形成了专用的存储元件。这就是编程“软”元件。PLC的编程元件用“继电器”命名，可编程控制器的品牌不同，名称及功能不同，常用的编程元件的类型及用途一般有以下几类。2 PLC

4、寻址CPU在执行程序时需要对各地址的数值进行存取操作，一次操作的数据长度不同，可分别以1个位(bit)、1个字节(B)、1个字(W)或1个双字(D)为单位，它们的对应关系是：1字节=8位，1字=2个字节=16位，1双字=2字=4个字节=32位。表1-2 不同数据长度表示的十进制和十六进制数的范围2 PLC寻址（1）、字节位寻址(BIT)不同类型的存储区存放数据的方式相似，以输入映像寄存器为例，数据区的表示方式如图1-5所示。对于位的寻址，0表示最低位，7表示最高位。字节0字节1字节2字节37 6 5 4 3 2 1 0 I 3 . 4字节中的位或字节位中的第4位输入映像寄存器字节和位号的分隔符

5、字节地址（第四个字节）存储器标示符字节42、字节寻址(8BIT) 字节寻址在数据长度短于一个字节时使用。字节寻址以存储区标识符、字节标识符、字节地址组合而成。 3、字寻址(16BIT) 字寻址用于数据长度小于2个字节的场合。字寻址以存储区标识符、字标识符及首字节地址组合而成。 V B 100字节地址访问一个字节区域标示符V W 100字节地址访问一个字区域标示符V D 100字节地址访问一个双字节区域标示符V B 100MSB LSB V W 100MSB LSB 15 VB100 8V D 100MSB LSB 31 VB100 247 VB100 07 VB101 023 VB101 16

6、15 VB102 87 VB103 0MSB=最高有效字节LSB=最低有效字节4、双字寻址(32BIT) 双字寻址用于数据长度需4个字节的场合。双字寻址以存储区标识符、双字标识符及首字节编号组合而成。 图1-6 对同一地址进行字节、字和双字存取操作的比较2 PLC寻址3 位操作指令 对于梯形图而言，每一网络从触点开始，线圈或指令盒在最右边；每个网络，只能有一个能流。同一个程序，只能有一个相同编号的线圈。 位逻辑指令的基础是触点和线圈。触点是对二进制位的状态检测，测试的结果用于逻辑运算；线圈是用来改变二进制位的状态，其状态根据他前面的逻辑运算结果而定。常开触点：I0.0为“1”时，Q0.0为“1

7、”。常闭触点I0.1为“0”时，Q0.1为“1”。与运算：I0.0为“1”且I0.1为“0”时，Q0.2为“1”。或运算：I0.0为“1”或I0.1为“0”时，Q0.2为“0”。图1-7 常用位逻辑指令介绍 触点指令中除了常开触点和常闭触点指令，常用到的还有取反指令、正跳变和负跳变指令。 3 位操作指令取反指令：I0.0为“0”时，Q0.0为“1”。正跳变指令：I0.1由“0”变“1”时，Q0.1为“1”一个周期。负跳变指令：I0.2由“1”变“0”时，Q0.2为“1”一个周期。置位指令：I0.3为“1”时，Q0.3为“1”。复位指令：I0.4为“1”时，Q0.4开始的3个位，即Q0.4，Q0

8、.5,Q0.6为“1”。图1-8 其他位逻辑指令举例初步训练-信号灯的控制3 3 通过本次练习，需要掌握S7-200正常使用时，各接线口如何连接，如何选取相应的电压源。理解位操作指令中最基本“起-保-停”编程语句。【项目要求】【项目内容】 用一个启动按钮点亮1个LED发光二极管，用一个停止按钮熄灭该小灯，要求学生通过本任务掌握用PLC的基本位操作类指令编写程序，并在实训设备上实现。项目一：用PLC点亮信号灯【控制方案设计】 1、I/O地址分配 I/O分配由同学们自己填写，教师再给出正确答案。2、硬件设计图1-9 LED灯控制线路图3、梯形图程序打开Step7-MicroWIN V4.0，打开程

9、序块部分，编写梯形图。图1-10 按钮控制LED灯梯形图4、演示操作 1）按图1-9所示连接控制电路，注意线路连接及电阻选择保证LED等工作在额定电压，检查无误后接通220伏电源。 2）打开计算机中的编程软件，将程序下载给PLC。 3）使用编程软件的运行和停止按钮或者是拨动PLC的运行开关运行或停止程序。 4）在运行状态下，打开程序状态监控，观察结果，反复调试，直至满足要求：按下启动按钮SB1，小灯常亮；按下停止按钮SB2，小灯常灭。这部分以学生操作为主，按上述步骤进行操作，观察演示结果是否正确，教师要巡视指导。【项目内容】 每个按钮分别控制一个灯，当只有一个按钮动作时对应的灯亮，当两个及以上

10、个开关动作时，灯不亮。初步训练二3 3项目二： 用四个按钮控制四个灯【项目要求】 通过本次练习，进一步掌握S7-200外部接线图的接线方法。掌握编程语句中的互锁功能。【控制方案设计】 1、I/O地址分配 I/O分配由同学们自己填写，教师再给出正确答案。2、硬件接线图1-11 4个按钮控制4个LED灯线路图3、梯形图程序 学生根据课本给出的梯形图，分组讨论，读懂程序。然后打开Step7-MicroWIN V4.0，打开程序块部分，编写梯形图。图1-12 4个按钮控制4个LED灯梯形图1）按图1-11所示连接控制电路，注意线路连接及电阻选择保证LED等工作在额定电压，检查无误后接通220伏电源。2

11、）打开计算机中的编程软件，将程序下载给PLC。3）使用编程软件的运行和停止按钮或者是拨动PLC的运行开关运行或停止程序。 4）按控制要求进行演示。4、演示操作这部分以学生操作为主，按上述步骤进行操作，观察演示结果是否正确，教师要巡视指导。【项目内容】 用一个按钮控制四个灯，以达到控制灯的亮度。由PLC 组成一个控制器，每按一次按钮增加一组灯亮；当四个灯全亮后，再次按按钮，灯全灭。初步训练三3 3项目三： 用一个按钮控制四个灯【项目要求】 本次练习在编程中应用了简单数据操作指令，在练习过程中，重点掌握位操作指令中的置位复位指令。【控制方案设计】 1、I/O地址分配 I/O分配由同学们自己填写，教

12、师再给出正确答案。2、硬件设计图1-13 4个LED灯控制线路图3、梯形图程序 学生根据课本给出的梯形图，分组讨论，读懂程序。然后打开Step7-MicroWIN V4.0，打开程序块部分，编写梯形图。1）按图1-13所示连接控制电路，注意线路连接及电阻选择保证LED等工作在额定电压，检查无误后接通220伏电源。2）打开计算机中的编程软件，将程序下载给PLC。3）使用编程软件的运行和停止按钮运行或停止程序。 4）按控制要求进行演示。4、演示操作设计一种用PLC控制的4人抢答器。控制要求：1、设主持人一名，选手4名。2、抢答台1、2、3、4均有指示灯、抢答按钮，正常情况下指示灯灭。3、主持人台上

13、有绿色的开始指示灯和红色的犯规指示灯，绿色的开始按钮和红色的复位按钮。4、主持人按开始按钮后，开始指示灯亮，选手可以开始抢答，先按抢答按钮的选手指示灯亮，后按抢答按钮的选手指示灯不亮。5、若主持人还未按开始按钮，就有选手按了抢答按钮，主持人台上的犯规指示灯亮，同时所有按了抢答按钮的选手指示灯亮。6、任何情况下，主持人按复位按钮都可以熄灭所有的指示灯。项目：四人抢答器的设计 通过学生在初步训练中所掌握的知识，以小组的形式，独立完成四人抢答器的训练，教师负责指导、检查和评价。强化训练4 4【项目内容】【任务分析】 分硬件和软件两部分设计此PLC控制系统。在硬件设计上，PLC输入口接6个按钮，输出口

14、接6个小灯泡；在软件设计上，抢答时4个选手间要有互锁，犯规时选手之间无互锁，复位按钮作为6个小灯的熄灭按钮。【控制方案设计】1、 I/O地址分配I/O分配由同学们自己操作，教师指导。 2、硬件设计图1-15 4人抢答器设计线路图3、梯形图程序 学生根据课本上梯形图，分组讨论，读懂电梯控制的方法，然后打开Step7-MicroWIN V4.0，打开程序块部分，编写梯形图。这部分以学生讨论为主，教师要巡视指导，学生遇到问题及时指出，给予提示1）按图1-15所示连接控制电路，注意线路连接及电阻选择保证LED等工作在额定电压，检查无误后接通220伏电源。2）打开计算机中的编程软件，将程序下载给PLC。

15、3）使用编程软件的运行和停止按钮或者是拨动PLC的运行开关运行或停止程序。 4）能按控制要求进行演示。4、演示操作这部分以学生操作为主，按上述步骤进行操作，观察演示结果是否正确，教师巡视指导。 任务验收：按下表所示，验收与评价任务完成情况。检查评价5 5举一反三 设计一个3人抢答器系统。有三组选手，一位主持人，主持人有一个开始答题按钮，一个复位按钮。如果主持人按下开始答题按钮则开始计时，时间在数码管上显示，在8秒内仍无选手抢答，则系统超时指示灯亮，此后不能再有选手抢答；如果有人抢答，优先抢答者抢答指示灯亮，同时选手序号在数码管上显示(不再显示时间)，其他选手按钮不起作用。如果主持人未按下开始答

16、题按钮就有选手抢答，则认为犯规，犯规指示灯亮并闪烁，同时选手序号在数码管上显示，其他选手按钮不起作用。所有情况下，只要主持人按下系统复位按钮，系统都回到初始状态。请根据实训室PLC的型号先分配I/O，再编写程序并调试。【提示】本任务可以在学习定时器后进行练习。项目总结6 6做出来的，让学生演示讲解做出来的，让学生演示讲解未做出来的，分析原因未做出来的，分析原因给予适当评价，对于做的好的组给予鼓励。给予适当评价，对于做的好的组给予鼓励。拓展训练项目：用触摸屏实现两人抢答器监控【项目内容】用昆仑通态触摸屏MCGS实现对两人抢答器的监控。 按PLC程序设计和触摸屏组态两部分设计此监控系统。抢答器监控

17、系统所有的操作和显示都在触摸屏上实现，所以不需要设计PLC外部的接线电路，模拟调试结束后，把触摸屏和PLC通过专用数据线连接好即可。设计本任务的关键是触摸屏和PLC间的数据连接，地址一定要对应好。【任务分析】任务实施1、输入、输出地址分配 在昆仑通泰触摸屏中，I寄存器为只读(见图1-17)，不能读写，所以分配I/O地址时，用M寄存器代替I寄存器，这样就可以通过触摸屏读写PLC数据。2、梯形图程序 学生根据梯形图，分组讨论，读懂两人抢答器控制的方法，然后打开Step7-MicroWIN V4.0，打开程序块部分，编写梯形图。这部分以学生讨论为主，教师要巡视指导，学生遇到问题及时指出，给予提示教师演示，学生动手操作，按照课本上的步骤制作组态画面。3、制作触摸屏组态画面图1-28 触摸屏监控画面4、演示操作1) 打开计算机中的编程软件，编辑控制程序后，下载给PLC。2)使