PLC编程与应用（西门子）电子教案 项目四 任务1：彩灯循环闪亮PLC控制

课题授课教案一、教案头序号：本次课题项目四任务1：彩灯循环闪亮PLC控制授课教师审阅授课时间课时授课班级知识目标1.学会移动指令的功能及使用；2.学会移位指令、循环移位指令的功能及应用；3.了解PLC主程序与子程序的概念及应用。能力目标1.能够根据任务要求制定任务计划、合理高效的实施任务；2.能够借助网络媒体查阅资料，理解新知，独立解决任务中的问题；3.能够完成花样灯电路的编程与调试情感目标1.培养善于独立思考、交流沟通的协作能力；2.培养学习兴趣，树立积极乐观的学习态度；3.树立自信心，增强克服困难的意志，养成和谐和健康向上的品格。4.使学生领悟“道人善，即是善。人知之，愈思勉。扬人恶，即是恶。疾之甚，祸且作。”的做人道理。教学重点、难点重点1.移动指令的功能及使用；2.移位指令、循环移位指令的功能及应用。难点1.移动指令的功能及使用；2.移位指令、循环移位指令的功能及应用。教学准备1、西门子S7-1200可编程控制器实训装置，主机模块2、电脑一台（具有PROTALV13软件平台）3、24V直流电源、交流220V电源各一处4、实训连接导线若干5、Profilnet通讯电缆一根二、教学设计步骤教学内容教师活动学生活动课前检查1、检查学生的劳保服装。2、检查学生的出勤情况并做好记录。3、强调实习安全。督导检查做好记录学生自检互检情景引入无论是经验设计法还是顺序控制设计法，对于比较复杂的任务都会产生大量的程序段，在编程过程中还需要时刻注意避免输出线圈地址重复的问题，程序整体可读性比较差，尤其是在出现错误的时候不易修改。本节课通过PLC实现花样彩灯的控制，掌握数据传送指令，移位指令的应用，并学会应用程序块简化程序。引导学生扫码学习扫码看视频任务资讯知识点1：移动值MOVE指令MOVE指令用于将IN输入端的源操作数（数值或地址中的数据）赋值给输出端OUT1指定的地址中，指令执行后源操作数保持不变。该指令支持的数据类型为除Bool（布尔型）数据之外的所有数据类型。如下图程序段是PLC上电后将Q0口清零，也就是Q0.0~Q0.7均被复位。该类型指令多用于程序中的初始化和上电复位操作。图4-1-1MOVE指令如果输入端IN数据类型的位长度超出输出OUT1数据类型的位长度，则源值的高位会丢失。如果输入IN数据类型的位长度低于输出OUT1数据类型的位长度，则目标值的高位会被改写为0。移动指令MOVE一般用于批量给输出寄存器Q赋值，或者在输入信号较多的情况下批量读取输入寄存器I中的数据。例如控制PLC的Q1.0～Q1.7端口上连接的8位彩灯隔一跳一点亮。

图4-1-2MOVE指令控制Q0口输出读取一个一位拨码开关输入的数值并保存在辅助寄存器M中图4-1-3MOVE指令读取寄存器I中的值知识点2：移位指令移位指令包含向右移位指令SHL和向左移位指令SHR，其功能是将输入端IN指定的存储单元的数据逐位左移或右移一定的位数，移动的位数是由输入参数N来定义的。移位后的结果将保存在输出参数OUT指定的地址中。下面以右移位指令为例来讲解该类指令的使用方法。可以使用“右移”指令将输入IN中操作数的内容按位向右移位，并在输出OUT中查询结果。参数N用于指定将指定值移位的位数。当参数N的值为“0”时，输入IN的值将复制到输出OUT中的操作数中。如果参数N的值大于可用位数，则输入IN中的操作数值将向右移动可用位数个位。无符号值移位时，用零填充操作数左侧区域中空出的位。如果指定值有符号，则用符号位的信号状态填充空出的位。图4-1-7说明了如何将整数数据类型操作数的内容向右移动4位：图4-1-7整数数据类型操作数的内容向右移动4位移位指令使用的注意事项：=1\*GB3①移动的位数N为0时不会发生移位，而IN指定的输入值会被复制输入到OUT指定的地址中。=2\*GB3②如果移动的位数N大于被移位的存储单元的位数，IN指定的输入值将被全部移出，此时该存储单元全部被0或符号为填充。=3\*GB3③移位指令支持几种数据类型，如图4-1-8，在指令的输入端IN和输出端OUT处的寄存器应与指令设定的数据类型保持一致。图4-1-8移位指令支持的几种数据类型知识拓展：（1）移位的位数N设为0时不发生位移，而是直接将IN端地址中的数据直接复制给OUT端指定的地址；移位的位数N大于设定存储器的范围时，数据全部被移出并用0取代。ENO输出始终为1。（2）如果移位指令的IN与OUT指定的是不同寄存器地址，无论EN端连接的是常开触点还是检测信号上升沿指令,移位指令只执行一次，与EN通电时间的长短和次数无关。（3）如果移位指令的IN与OUT端指定的是相同地址，每执行一次移位指令，结果都会送回原地址，移位指令的EN端需要接检测信号上升沿指令，如果接常开触点，在得电的一个周期内，移位指令会执行多次导致执行结果不正确。小任务：PLC的I0.0、I0.1分别外接1个点动按键，按下I0.0，将MB10中存储的数据左移2位送到MB20中，每按下I0.1一次，都将MW100中原有的数据左移动1位并送到MW300中。任务分析：将MB10中存储的数据左移2位送到MB20中，实现此功能应选择左移位指令SHL，注意选择的数据类型为Byte，因为只要求移动一次数据，所以SHL指令的使能端EN可接检测信号上升指令也可以接常开触点。每按下I0.1一次，都将MW100中原有的数据右移动1位并送到MW300中，要求每按下一次I0.2外接的按键，都要触发一次SHL指令，所以指令的IN端和OUT端应设置为同一地址。知识点3：循环移位指令循环右移指令ROR循环右移指令将输入端IN端地址的内容按位向右循环移位，并传输到输出端OUT指定的地址中。参数N用于指定循环移位中移动的位数。用移出的位填充因循环移位而空出的位。当参数N的值为0时不会发生移位，输入IN的值将复制到输出OUT中的操作数中。如果参数N的值大于可用位数，则输入IN中的操作数值仍会循环移动指定位数。图4-1-9说明了如何将Byte数据类型操作数的内容向右循环移动2位：图4-1-9循环右移指令ROR应用MB11中的数据2#11000000整体向右移动2位，其中M11.0和M11.1向右移出，M11.0转存到M12.6，M11.1转存到M12.7，循环移位指令执行后MB12中的数据为2#00110000，如图4-1-10。图4-1-10寄存器MB11执行程序前后数值循环左移指令ROL循环左移指令（图4-1-11）将输入端IN端地址的内容按位向左循环移位，并传输到输出端OUT指定的地址中。参数N用于指定循环移位中移动的位数。用移出的位填充因循环移位而空出的位。当参数N的值为0时不会发生移位，输入IN的值将复制到输出OUT中的操作数中。如果参数N的值大于可用位数，则输入IN中的操作数值仍会循环移动指定位数。图4-1-11左移循环指令ROR小任务：两个点动按键KR和KL分别接PLC的I0.0和I0.1口，输出Q0.0～Q0.7接8个发光二极管，按动KR键发光二极管向左移位循环显示，按动KL键发光二极管向右移位循环显示，每次只有一个发光二极管点亮，每1S移动1位，硬件接线如图4-1-12。图4-1-12PLC外部接线任务分析：设置如下4个函数功能块，这样在后期需要改变流水灯的闪烁花样及时间变化时只需要修改对应的函数功能块即可。FC1:1S脉冲功能块，每1S发出一个脉冲信号，用于控制流水灯的闪烁时间；FC2:共用程序功能块，用于给流水灯赋初始值，在这里选择赋值2#00000001表示每次只有一个二极管被点亮；FC3:左移位功能块，使用循环左移指令，启动条件是KL键按下；FC4:右移位功能块，使用循环右移指令，启动条件是KR键按下。请读者根据以上思路分析并编写PLC程序。知识点4:特定脉冲频率信号的应用在很多工业场合中，经常用LED按一定的频率闪烁来实现信号指示功能，如红灯闪烁表示报警，黄灯闪烁表示设备处于准备状态等。小任务：当Q0.0外接一个LED发光二极管作为信号指示灯，要求PLC系统上电后LED灯以1Hz频率闪烁。任务分析：如何实现LED灯的闪烁效果呢？通常使用以下两种方法：方法一：两个定时器交替工作产生脉冲信号，程序如图4-1-13所示图4-1-13两个定时器交替工作产生脉冲信号方法二：使用系统时钟脉冲存储器直接产生脉冲信号在S7-1200PLC程序中除了使用两个定时器来产生脉冲信号，还可以应用PLC的系统和时钟存储器来产生特定频率的脉冲信号。时钟存储器的设置和使用步骤如下（图4-1-14）：图4-1-14使用系统时钟脉冲存储器直接产生脉冲信号（1）在博图项目文件中双击“设备和网络”；（2）鼠标双击PLC的CPU图标，下方将弹出该PLC的属性窗口；（3）在属性窗口左侧目录中双击“系统和时钟存储器”选项；（4）勾选启用时钟存储器字节将其激活；（5）如图4-1-15所示可以看到PLC中支持几种特定频率的时钟存储器，我们需要选用的是1Hz的始终存储器，其默认地址为M0.5。图4-1-15PLC中支持几种特定频率的时钟存储器(6)在程序中只需调用该存储器就可以产生1Hz的脉冲信号，编写PLC梯形图程序如图4-1-16所示图4-1-16产生脉冲信号的PLC程序这种方式的优点是程序结构简单，使用方便。缺点是产生的时钟脉冲频率是固定的。讲解讲解引导学生与输入继电器作比较讲解讲解聆听对比理解记忆聆听观察聆听理解任务实施任务布置一个花样广告灯由6个点动按键和8个发光二极管组成，要求按下按键会切换到相应的花式闪烁，详细要求扫描二维码观看任务视频。任务实施任务分析该任务总体功能比较复杂，要求实现LED灯多种花式的变换，如果使用以前学习的经验设计法或顺序控制法，编程的难度较大，容易出现重复输出线圈的错误。尤其在后期的程序调试修改过程中，条序繁琐，不容易修改错误。所以首先考虑用子程序的方式进行编程设计，具体方法是将每种闪烁样式做成一个独立的程序块，在主程序中通过按键S1～S5输入给PLC的信号来选择对应的子程序。这样编程的好处是条理清晰，且在某一种闪烁花式发生改变时只需要修改对应的子程序块，而无需改变其他程序，编程工作量小，效率高。（2）I/O地址分配表该系统共有6个输入，8个输出，资源分配如下表4-1-2。输入部分变量名称器件类型对应地址S0点动按键I0.0S1点动按键I0.1S2点动按键I0.2S3点动按键I0.3S4点动按键I0.4S5点动按键I0.5输出部分变量名称器件名称对应地址A发光二极管Q0.0B发光二极管Q0.1C发光二极管Q0.2D发光二极管Q0.3E发光二极管Q0.4F发光二极管Q0.5G发光二极管Q0.6H发光二极管Q0.7表4-1-2I/O地址分配表（3）硬件接线图

按照任务控制要求和I/O地址分配表画出硬件接线图并插接导线。图4-1-17CPU外部接线（4）编写梯形图程序重点难点详解：因为这个任务有五种不同的闪烁花式，而在五种花式中输出端口均为Q0.0~Q0.7，如果把所有花式的程序都编写在主程序块OB1中，难免出现输出地址重复的情况，这样编程十分繁琐。在分析整个任务要求，发现五种花样是分别由五个点动按键控制切换的，在任一个时刻只有一种花式闪烁。所以可以采用子程序的方法，每按下一个按键就启动对应的花式子程序，同时断开其他花式子程序，这样每种花式互不干扰，就避免了出现输出地址重复的情况。程序整体结构也更加清晰明了，模块化的程序还能保证在某种花式要求改变时，只需改变这个子程序模块，而无需修改整个程序。布置任务巡回指导记录分析小组讨论任务实施巡回指导在学生操作过程中，教师检查学生实习位置、操作姿势、操作方法、安全文明生产和元器件质量、数量等是否正确，如有不正确应及时纠正。认真做好个别指导、集体指导，同时做好过程评价。指导评价任务实施总结评价1、对当次实习操作的具体情况进行总结，对任务过程