西门子S7-1200 PLC应用技术项目教程（第3版） 课件 窄屏 4.八路抢答器-LAD

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拓

展项目4八路抢答器练

习

讲

解项目4八路抢答器项目导入设计一个八路抢答器，SB0为出题按钮，SB1~SB8为八个抢答器的按钮，SB9为复位按钮。当按下出题按钮后，对应的出题指示灯按0.5S/0.5S闪烁，方可开始抢答。此后任何时刻按下一个抢答器的按钮，数码管上显示相应的数字1~8，出题指示灯灭，一旦抢答成功后，此时再按其余七个按钮，抢答无效。答题结束，同时按SB9，对应的数码管灭，方可进行新一轮抢。项目4八路抢答器项目分析用逻辑设计法进行程序设计一般步骤：明确控制任务和控制要求通过分析控制过程，绘制出系统工作循环的输入、输出元件分布图，确定输入元件与输出元件，并分配I/O点。详细地绘制系统功能表根据对控制过程的分析，确定必要的中间线圈的开关边界线，并据此设置中间线圈，作出输入元件及输出元件功能表。根据系统功能表进行系统逻辑设计此步骤的工作主要是列写中间记忆元件的逻辑函数式和执行元件（输出量）的逻辑函数式。将逻辑设计的结果转化为PLC程序逻辑设计的结果（逻辑函数式）能够很方便地过渡到PLC程序，特别是语句表形式，其结构和形式都与逻辑函数式非常相似，很容易直接由逻辑函数式转化而来；设计者可根据需要将逻辑设计的结果转化为PLC梯形图程序，也可直接由逻辑函数式得到PLC梯形图程序。采用数码管显示的八路抢答器就采用逻辑设计的方法，其中需要用到位指令，系统存储器、时钟存储器等概念。项目4八路抢答器相关知识--S7-1200CPU模块的接线CPU1214CAC/DC/继电器相关知识--S7-1200CPU模块的接线项目4八路抢答器CPU1214CDC/DC/继电器CPU1214CDC/DC/继电器相关知识--S7-1200CPU模块的接线项目4八路抢答器CPU1214CDC/DC/DC三种CPU接线：输入电路可以采用漏型/源型接线，将电源的“-”连接到“M”；也可以将电源极性反过来，将“+”连接到“M”相关知识--数字量扩展模块及接线项目4八路抢答器8点直流输入8点继电器输出8点晶体管输出相关知识--存储器类型项目4八路抢答器装载存储器：非易失性地存储用户程序、数据和组态信息，该非易失性存储器能够在断电后继续保持，该存储区位于存储卡（如存在）或CPU中。项目被下载到CPU后，首先存储在装载存储区中。存储卡支持的存储空间比CPU内置的存储空间更大。工作存储器：工作存储器是易失性存储器，执行用户程序时存储用户项目的某些内容。CPU会将一些项目内容从装载存储器复制到工作存储器中。该易失性存储区将在断电后丢失，而在恢复供电时由CPU恢复。断电保持存储器：保持性存储区用于在断电时存储所选用户存储单元的值。发生掉电时，CPU留出了足够的缓冲时间来保存几个有限的指定单元的值。这些保持性值会随后在上电时恢复。暖启动后断电保持存储器中的数据保持不变，冷启动时断电保持存储器的值被清除。相关知识--存储器类型项目4八路抢答器存储卡可选的SIMATIC存储卡可用作存储用户程序的替代存储器、传送程序和固件更新。如果使用存储卡，CPU将运行存储卡中的程序而不是自身存储器中的程序。相关知识--系统和时钟存储器项目4八路抢答器注意：1、使用系统存储器和时钟存储器时，必须在相应的选项前打钩2、一般采用默认的系统和时钟存储器，用户使用位存储器时，从MB2开始使用。在CPU“属性”项中，设置系统存储器和时钟存储器，并可以修改系统或时钟存储器的字节地址。默认的系统存储器为MB1，时钟存储器为MB0。

相关知识--系统和时钟存储器项目4八路抢答器如果MB10设置为系统存储器，用户程序可通过以下变量名称引用这四个位：

M10.0（首次扫描）默认变量名称为“FirstScan”，在启动组织块（OB）完成后的第一次扫描期间内，该位设置为1，（即执行了第一次扫描后，从第二次扫描开始“首次扫描”位将设置为0），该位一般用于程序的初始化。

M10.1(诊断状态已更改)默认变量名称为“DiagStatusUpdate”，在CPU记录了诊断事件后的一个扫描周期内，该位设置为1。M10.2(始终为1）默认变量名称“AlwaysTRUE”，该位始终设置为1。

M10.3(始终为0)默认变量名称“AlwaysFALSE”，该位始终设置为0。相关知识--系统和时钟存储器项目4八路抢答器位M0.7M0.6M0.5M0.4M0.3M0.2M0.1M0.0周期（s）21.610.80.50.40.20.1频率（Hz）0.50.62511.2522.5510时钟存储器各位对应的时钟周期与频率相关知识--基本数据类型项目4八路抢答器变量类型符号位数取值范围常数举例位Bool11,0TRUE,FALSE或1,0字节Byte816#00~16#FF16#12,16#AB字Word1616#0000~16#FFFF16#ABCD，16#0001双字DWord3216#00000000~16#FFFFFFFF16#02468ACE字符Char816#00~16#FF‘A’,‘t’,‘@’短整数（有符号字节）SInt8-128~127123,-123整数Int16-32768~32767123,-123双整数Dint32-2147483648~~2147483647123,-123无符号短整数（无符号字节）USInt80~~255123无符号整数UInt160~~65535123无符号双整数UDInt320~~4294967295123浮点数(实数)Real32±1.175495*10-38~3.402823*103812.45,-3.4,-1.2E+3双精度浮点数LReal64±2.2250738585072020*10-308~±~1.7976931348623157*1030812345.123456789，-1,2E+40时间Time32T#-24d20h31m23s648ms~T#24d20h31m23s648msT#1d_2h_15m_30s_45ms相关知识--基本数据类型--位项目4八路抢答器

位数据类型也称为Bool数据类型，其值为“1”或“0”，位存储单元由字节地址和位地址组成，地址的表达方式为“字节.位”，首位字母表示存储器标识符，如I3.2，其中I表示输入过程映像寄存器，3为字节地址，2为位地址相关知识--基本数据类型--字节项目4八路抢答器8位二进制数为一个字节（Byte），如字节IB10表示I10.0～I10.7这8位，其中I表示输入过程映像寄存器，B表示字节。Char表示单个ASCII字符，SInt表示短整型数据，USInt表示无符号短整型数据相关知识--基本数据类型--字项目4八路抢答器相邻两个字节组成一个字，如字MW10是由MB10和MB11两个字节组成的，其中M是区域标识符，M表示存储区，W表示字，MB10是MW10的高8位，MB11是MW10的低8位相关知识--基本数据类型--双字项目4八路抢答器2个字或4个字节组成双字，如MD10是由MW10、MW12或MB10、MB11、MB12、MB13组成的，同样是低字节在高位，高字节在低位相关知识--基本数据类型项目4八路抢答器假设:MB10=1；MB11=2；MB12=3；MB13=4，

MW10=2#0000,0001,0000,0010=16#102=258；

MD10=2#0000,0001,0000,0010,0000,0011,0000,0100=16#1020304=16909060；相关知识--基本数据类型--整数项目4八路抢答器整数包括有符号整数和无符号整数两大类，有符号整数又可以分为有符号短整数（SInt）、有符号整数（Int）和有符号双整数（DInt）；无符号整数又可以分为无符号短整数（USInt）、无符号整数（UInt）和无符号双整数（UDInt）相关知识--基本数据类型--浮点数项目4八路抢答器32位的浮点数又称为实数（Real），最高位（第31位）为浮点数的符号位，正数符号位为0，负数符号位为1，规定尾数的整数部分总是1，第0～22位为尾数的小数部分。8位指数加上偏移量127后（0～255），占第23～30位。长浮点数（LReal）为64位，最高位（第63位）为浮点数的符号位，尾数的整数部分总是1，第0～51位为尾数的小数部分，11位指数加上偏移量1023后（0～2047），占第52～62位。相关知识--数据块项目4八路抢答器数据块用于保存用户数据，分为全局数据块和背景数据块两种。用户程序中的所有程序块都可访问全局数据块中的数据。位DB[数据块编号].DBX[字节地址].[位地址]DB1.DBX4.1字节字双字DB[数据块编号].DB[大小][起始字节地址]DB1.DBB0DB1.DBW0DB1.DBD0相关知识--数据块项目4八路抢答器相关知识--数据块--优化/非优化（标准）的块访问项目4八路抢答器标准DB优化DB数据管理取决于变量的声明，用户可以生成用户定义或一个内存优化的数据结构。数据被系统管理和优化。用户可以生成用户定义的数据结构，系统进行优化以节省内存空间。存储方式每个变量的存储地址在DB块中每个变量的偏移地址可见每个变量的存储地址由CPU自动分配，无偏移地址。访问方式可通过符合地址，绝对地址以及指针方式寻址。仅可通过符号地址访问下载无需初始化功能不支持支持访问速度慢快数据保持性以整个DB块为单位设置保持性DB块内的每个变量均可单独设置保持性兼容性与S7-300/400PLC兼容与S7-300/400PLC不兼容出错几率绝对地址访问（例如HMI或间接寻址），声明修改后可能导致数据的不一致。缺省为符号访问，不会造成数据的不一致，例如HMI只与符号名称对应。相关知识--数据块--优化/非优化（标准）的块访问项目4八路抢答器项目4八路抢答器相关知识--复杂数据类型--字符串（String）字符串最多可以存放254个字符，另外还包括第一个字节为字符串的最大字符长度，第二个字节是字符串当前有效字符的个数。在定义字符串时，可以定义字符串的长度，来节约存储器的空间。例如:定义字符串变量：MOTOR,数据类型为：String[30]。项目4八路抢答器相关知识--复杂数据类型--数组数组（Array）是有序的元素序列，若将有限个类型相同变量的集合命名，那么这个名称为数组名。组成数组的各个变量称为数组的元素。用于区分数组的各个元素的数字编号称为下标。数组可以分为一维数组、二维组等，最多包含6维，并使用逗号隔开维度。PLC变量中，不能定义数组，可以在数据块中，定义数组。项目4八路抢答器相关知识--复杂数据类型--数组数据块“电机组控制”中，定义了一维数组电机电流，数据类型为：Array[0..10]ofReal，数组中共11个元素，数组的类型为实数项目4八路抢答器相关知识--复杂数据类型--结构体结构体是由一批数据组合而成的结构型数据。组成结构型数据的每个数据称为结构型数据的“成员”，其中每个成员可以具有不同的类型。结构体通常用来表示类型不同但是又相关的若干数据。结构体数据类型不能在PLC变量中定义，但可以在数据块中定义。项目4八路抢答器相关知识--复杂数据类型--结构体数据块“电动机_结构体”中，定义了“电动机1”和“电动机2”两个结构体，并在结构体定义了四个成员，分别是“启动”、“停止”、“运行”和“电流”项目4八路抢答器相关知识--复杂数据类型--PLC数据类型重命名为电动机项目4八路抢答器相关知识--复杂数据类型--PLC数据类型项目4八路抢答器相关知识--位逻辑指令--常开触点与常闭触点指令常开触点：在赋的位值为1时，常开触点将闭合(ON)；在赋的位值为0时，常开触点将断开(OFF)。常闭触点：在赋的位值为0时，常闭触点将闭合(ON)；在赋的位值为1时，常闭触点将断开(OFF)。项目4八路抢答器相关知识--位逻辑指令--输出线圈和反向输出线圈指令输出线圈：如果有能流通过输出线圈，则输出位设置为1。如果没有能流通过输出线圈，则输出位设置为0。反向输出线圈：如果有能流通过反向输出线圈，则输出位设置为0。如果没有能流通过反向输出线圈，则输出位设置为1。项目4八路抢答器相关知识--位逻辑指令--“正-停-反”控制设计一个三相异步电动机的“正—停—反”控制。按下正转按钮，电动机正转启动，按下停止按钮（常闭），电动机立即停止。在正转过程中，按下反转按钮无效，电动机仍然正转。同样，按下反转按钮，电动机反转，按下停止按钮，电动机立即停止。在反转过程中，按下正转按钮无效，电动机仍然反转。其中正转按钮、反转按钮和停止按钮都是常开触点按钮项目4八路抢答器相关知识--位逻辑指令--“正-停-反”控制--梯形图项目4八路抢答器相关知识--位逻辑指令--置位/复位指令置位1位：S（置位）激活时，OUT地址处的数据值设置为1。S不激活时，OUT不变。复位1位：R（复位）激活时，OUT地址处的数据值设置为0。R不激活时，OUT不变。SET_BF激活时，为从地址OUT处开始的“n”位分配数据值1。SET_BF不激活时，OUT不变。RESET_BF为从地址OUT处开始的“n”位写入数据值0。RESET_BF不激活时，OUT不变。项目4八路抢答器相关知识--位逻辑指令--置位/复位指令--“正-停-反”程序段1：程序段2：程序段3：项目4八路抢答器相关知识--位逻辑指令--RS和SR指令RS是置位优先锁存，其中置位优先。如果置位(S1)和复位(R)信号都为真，则输出地址OUT将为1。SR是复位优先锁存，其中复位优先。如果置位(S)和复位(R1)信号都为真，则输出地址OUT将为0。OUT参数指定置位或复位的位地址。OUT输出，Q反映“OUT”地址的信号状态。项目4八路抢答器相关知识--位逻辑指令--功能SR触发器RS触发器SR1输出位S1R输出位00保持前一状态00保持前一状态010010101101110111项目4八路抢答器相关知识--位逻辑指令--RS和SR指令--“正-停-反”程序段1：程序段2：程序段1：程序段2：项目4八路抢答器相关知识--位逻辑指令--双线圈输出注意：同一操作数的输出线圈在一个程序中不能使用两次，不同操作数的输出线圈可以并行输出。项目4八路抢答器在分配的“IN”位上检测到正跳变（关到开）时，该触点的状态为TRUE。该触点逻辑状态随后与能流输入状态组合以设置能流输出状态。P触点可以放置在程序段中除分支、结尾外的任何位置在分配的输入位上检测到负跳变（开到关）时，该触点的状态为TRUE。该触点逻辑状态随后与能流输入状态组合以设置能流输出状态。N触点可以放置在程序段中除分支、结尾外的任何位置。所有沿指令均使用存储器位(M_BIT)存储要监视的输入信号的前一个状态。通过将输入的状态与存储器位的状态进行比较来检测沿。如果状态指示在关注的方向上有输入变化，则会在输出写入TRUE来报告沿。否则，输出会写入FALSE。相关知识--位逻辑指令--边沿检测指令项目4八路抢答器相关知识--位逻辑指令--边沿检测指令项目4八路抢答器相关知识--位逻辑指令--边沿检测线圈指令上升沿检测线圈：在进入线圈的能流中检测到正跳变（关到开）时，分配的位“OUT”为TRUE。能流输入状态总是通过线圈后变为能流输出状态。P线圈可以放置在程序段中的任何位置。下降沿检测线圈：在进入线圈的能流中检测到负跳变（开到关）时，分配的位“OUT”为TRUE。能流输入状态总是通过线圈后变为能流输出状态。N线圈可以放置在程序段中的任何位置。边沿检测线圈不会影响逻辑运算结果RLO，它对能流是畅通无阻的，其输入的逻辑运算结果被立即送给线圈的输出端。项目4八路抢答器相关知识--位逻辑指令--边沿检测线圈指令项目4八路抢答器相关知识--位逻辑指令--R_TRIG和F_TRIG指令F_TRIG（检测信号下降沿）指令，检测到CLK下降沿，Q输出一个扫描周期的信号R_TRIG（检测信号上升沿）指令，检测到CLK上升沿，Q输出一个扫描周期的信号注意，这两条指令，调用时，需要生成背景数据块项目4八路抢答器相关知识--位逻辑指令--R_TRIG和F_TRIG指令分析图中段的作用：按下I0.0，M3.0生成一个扫描周期的高电平，使Q0.0置位并保持；释放I0.0，M3.1生成一个扫描周期的高电平，使Q0.0复位并保持。因此，这个程序段实现了“点动”功能。项目4八路抢答器项目实施--地址分配输入信号抢答按钮SB1~SB8I0.0~I0.7出题按钮SB0I1.0复位按钮SB9I1.1输出信号七段数码管Q0.0~Q0.6出题指示灯Q1.0项目4八路抢答器项目实施--控制电路接线图项目4八路抢答器项目实施--程序设计--设置时钟存储器项目4八路抢答器项目实施--程序设计--数码管

数码管作为本项目中的显示器件，一旦某一人抢到到，要显示该人的编号1~8八个数字中的一个，数码管的示意图，采用共阴数码管。设置八个存储位M1.0~M1.7对应于某一个人抢答到标志位，依次与抢答输入信号I0.0~I0.7相对应。M1.0~M1.7为输入，Q0.0~Q0.6为输出，数码管采用共阴极接法，根据数码管的真值表如下。例如：如果1号选手抢答到，数码管要显示“1”，则Q0.0~Q0.6，对应的数值为：0110000。项目4八路抢答器项目实施--程序设计--数码管M1.0~M1.7是SB1~SB8的抢答标志位，与输出Q0.0~Q0.6之间的关系项目4八路抢答器项目实施--程序设计--数码管Q0.0=flag1+flag2+flag4+flag5+flag6+flag7Q0.1=flag0+flag1+flag2+flag3+flag6+flag7Q0.2=flag0+flag2+flag3+flag4+flag5+flag6+flag7Q0.3=flag1+flag2+flag4+flag5+flag7Q0.4=flag1+flag5+flag7Q0.5=flag3+flag4+flag5+flag7Q0.6=flag1+flag2+flag3+flag4+flag5+flag7flag0~flag7是SB1~SB8的抢答标志位，与输出Q0.0~Q0.6之间的关系项目4八路抢答器项目实施--程序设计--变量定义项目4八路抢答器项目实施--程序设计--思路整个程序分成以下几个部分1、初始化和复位处理（程序段1、程序段3）；2、建立开始抢答标志位（程序段2）；3、建立任意一个人抢答到标志位（程序段4~程序段11）；4、出题指示灯显示输出（程序段12）5、译码显示输出（程序段13~程序段17）；项目4八路抢答器项目实施--程序设计--梯形图程序段1：程序段2：程序段3：项目4八路抢答器项目实施--程序设计--梯形图程序段4：程序段5：程序段6：项目4八路抢答器项目实施--程序设计--梯形图程序段7：程序段8：程序段9：项目4八路抢答器项目实施--程序设计--梯形图程序段10：程序段11：程序段12：项目4八路抢答器项目实施--程序设计--梯形图程序段13：程序段14：项目4八路抢答器项目实施--程序设计--梯形图程序段15：程序段16：项目4八路抢答器项目实施--程序设计--梯形图程序段17：程序段18：程序段19：项目4八路抢答器项目实施--程序状态监控

“启用/禁止监视”按钮，即可进入程序状态监控界面，程序编辑器标题栏为橘红色。项目4八路抢答器项目实施--程序状态监控项目4八路抢答器项目实施--仿真--启动仿真S7-PLCSIM在V13SP1版本以上具有仿真功能，固件版本为V4.0及更高版本单击工具栏上的“开始仿真”按钮，即可启动仿真项目4八路抢答器项目实施--仿真--生成仿真表单击精简视图右上角的按钮单击项目视图工具栏中的“新项目”按钮可创建一个仿真项目，设置项目名称为“八路抢答器”双击项目中的“SIM表格_1”，打开仿真表。在仿真表的“地址”栏中输入输入/输出的绝对地址，其对应的变量名称会自动添加到仿真表中项目4八路抢答器项目实施--仿真--仿真调试项目4八路抢答器项目拓展项目设计要求修改如下：用PLC来设计一款八路抢答器，SB0为出题按钮，SB1~SB8为八个抢答器的抢答按钮，T1~T8为每个抢答器对应的八只输出指示灯，SB9为复位按钮。当按下出题按钮后，对应的出题指示灯按0.5S