舞台艺术灯饰的PLC控制

1、项目9舞台艺术灯饰的PLC控制【学习目标】1.掌握RS/SR触发器特点及使用。2.掌握各种移位指令和循环移位指令的特点及使用。3.会使用移位指令和循环移位指令编写简单的程序。9.1项目简述舞台灯光效果对调节气氛非常重要。设计一个舞台艺术灯饰，上方五道组灯呈拱形，下方三道组灯呈阶梯型，如图9-1所示。在一个循环中，灯的变化有四种状态，按照四种状态顺序变化。第一种状态灯按照图9-1中编号的顺序先是拱形灯由内到外依次点亮，然后是阶梯型灯由上到下；第二种状态是按照与第一种状态相反的顺序点亮；第三种状态是单号灯和双号灯交替点亮；第四种状态是先点亮0号组灯和4号组灯，接着点亮1号组灯和5号组灯，然后是2号

2、组灯和6号组灯，最后点亮3号组灯和7号组灯，并且在某组灯点亮的时候其他组灯是不亮的。如此循环。,本项目的程序设计中将要涉及RS/SR触发器、移位指令和循环移位指令，下面首先学习这些指令的特点、功能以及使用。9.2相关知识9.2.1RS与SR触发器指令RS/SR触发器梯形图方框指令如表9-1所示。RS触发器用梯形图方框指令来表示。方框中标有一个置位输入（S）端，一个复位输入（R）端，输出端标为Q。触发器可以用在逻辑串最右端，结束一个逻辑串，也可用在逻辑串中，影响右边的逻辑操作结果。对于RS复位置位触发器，如果复位端输入为0，置位输入为1，则触发器置位，此时，即使置位输入为0，触发器也保持置位不变

3、。如果复位输入为1，置位输入为0，则触发器复,位。此时，即使复位输入为0，触发器也保持复位不变。当两个输入端都为1时，因为先执行复位指令，后执行置位指令，触发器被置位。对于SR置位复位触发器，如果复位端输入为0，置位输入为1，则触发器置位，此时，即使置位输入为0，触发器也保持置位不变。如果复位输入为1，置位输入为0，则触发器复位。此时，即使复位输入为0，触发器也保持复位不变。当两个输入端都为1时，因为先执行置位指令，后执行复位指令，触发器被复位。图9-2是使用RS复位置位触发器的例子。图9-2（a）是RS复位置位触发器的梯形图方框指令，图9-2（b）是与图9-2（a）对应的语句表程序。9.2.

4、2移位指令和循环移位指令使用移位指令，可以将累加器1低字中的内容或整个累加器的内容向左或向右逐位移动。将累加器中的内容左移相当于完成乘2加权；将累加器中的内容右移相当于完成除2加权的运算。例如，如果将十进制数值“3”的等效二进制数左移3位，则累加器中的结果是十进制数“24”的二进制数。如果将十进制数值“16”的等效二进制数右移2位，则累加器中的结果是十进制数“4”的二进制数。,执行移位指令所空出的位既可以用零填入，也可以用符号位的信号状态填入（“0”代表“正”，“1”代表“负”）。最后移出的位装入状态字的CC1位。状态字的CC0和OV位清零。可用跳转指令判断CC1位的状态。移位操作是无条件的，

5、也就是说，它们的执行不根据任何条件，也不影响逻辑运算结果。循环移位指令与一般移位指令的差别是：循环移位指令的空位填以从累加器中移出的位。移位和循环移位的位数可以用下面的两种方法来指定：1）用移位指令后的数字来指定移位位数，16位移位指令的允许值为015，32位移位指令的允许值为032。如果移位的位数大于0，状态字的CC0和OV被清0；如果移位的位数等于0，移位指令被当作NOP（空操作）指令来处理。2）移位指令后没有参数时，移位位数放在累加器2的最低字节中，移位位数的允许值为0255。如果移位位数等于0，移位指令被当作NOP（空操作）指令来处理。1.无符号数移位指令无符号数移位指令如表9-2所示

6、。图9-3给出了16位字左移的例子。下面是32位字右移的例子：,L+3/将+3装入累加器1中LMD10/将MDl0的内容装入累加器1，累加器1原值(+3)移入累加器2SRD/累加器1中的内容右移3位TMD20/将累加器1的内容传送到存储双字MD20,2.有符号整数移位指令有符号整数移位指令如表9-3所示。,下面的有符号数右移指令用指令中的参数来指定移位位数：LMW4/将MW4的内容装入累加器1的低字SSI6/累加器1低字中的有符号数右移6位，结果仍在累加器1的低字中TMW8/累加器1低字中的内容传送到MW8中表9-4给出了移位前后累加器1中的二进制数的值，应注意两个问题：1）累加器低字中的数字

7、为负数，右移位后低字的高位填了6个1。2）移位前后累加器1的高字没有变化。,在下面的例子中，移位位数（3）放在累加器2的低字中。移位位数的允许值为0255。移位位数16时，总是产生同样的结果，即ACCU1-L=16#0000，CC1=0，或ACCU1-L=16#FFFF，CC1=1。换句话说，因为移位次数超过被移位数的位数，移位后被移位的数的各位全部变成了符号位。如果0移位位数16，状态字的CC0和OV被清0；移位位数等于0时移位指令被当作NOP（空操作）指令来处理。下面是移位位数在累加器2的低字低字节中的例子。L+3/将+3装入累加器1LMW20/将累加器1的内容装入累加器2，MW20的内容

8、装入累加器1SSI/累加器1低字中的有符号数右移，移位位数在累加器2的最低字节中，/右移3位后，空出来的位用累加器1低字的符号位来填充JPNEXT/如果最后移入CC1的位为1，跳转到标号NEXT处3.梯形图中的移位指令以上介绍的语句表移位指令，都有对应的梯形图方块指令，在编程器上，使用梯形图指令浏览器，可以选择需要的移位方块指令。图9-4是有符号整数右移指令SHR_I（ShiftRightInteger）的方框指令。,图9-5是梯形图中移位操作的方框指令。EN为使能输入端，逻辑“1”信号激活；ENO与EN具有相同的信号状态；IN和OUT为16位整数，IN为操作数输入端，OUT为运算结果输出端，

9、N为指定移位的位数，为WORD变量。,下面是与图9-4中的梯形图对应的语句表程序，移位位数是4位，图9-4给出了移位的效果。AI0.0JNB_001LW#16#4/移位位数4装入累加器1的最低字节LMW0/累加器1的内容装入累加器2，MW0的值装入累加器1的低字SSI/累加器1的有符号整数右移4位TMW4/累加器1低字的运算结果传送到MW4SETSAVECLR_001:ABRSQ4.04.循环移位指令循环移位指令将累加器1的整个内容逐位循环左移或循环右移若干位（见表9-5），即从累加器1移出来的位又送回累加器1另一端空出来的位。最后移出的位装入状态字的CC1位。,5.梯形图中的循环移位指令图9

10、-6为双字右循环方块指令应用编程举例。IN为要循环数的输入端，N为循环位数输入端，OUT为循环操作结果输出端。本例中，被循环的数及结果均为双字，循环位数为字，它们可以存储在存储区I、Q、M、D、L中，其中，被循环数和循环位数也能以常数形式给出。如果EN的信号状态为1，进行循环操作，ENO的状态与EN信号状态相同。若EN为0，则不进行循环操作，并使ENO为0，循环操作总将OV清0。,以下是与图9-6梯形图完全对应的语句表程序：AI0.0JNB-001LMW4LMD0RRDTMD10SETSAVECLR-001：ABRSQ4.0,9.3应用举例9.3.1舞台艺术灯饰的PLC控制系统设计1.分配I/

11、O地址表舞台艺术灯饰的PLC控制系统I/O地址分配表如表9-6所示。每组灯分别由一个输出端子控制。,2.程序设计舞台艺术灯饰的梯形图如图9-7所示。3.系统运行调试在PLC关机状态下，参照交通信号灯系统的PLC外部接线图正确连结输入设备和输出设备。打开PLC电源，方式开关置于STOP状态下，将程序下载到PLC中，然后将方式开关置于RUN状态下，运行程序。按下启动按钮，灯饰先是进入第一种状态，然后依次进入第二种状态、第三种状态和第四种状态，在每种状态都显示两遍。如此循环。当按下停止按钮时，所有的灯都熄灭。,9.3.2闪光灯控制闪光灯正序亮至全亮、反序熄灭至全部熄灭。彩灯变化的时间是1s。系统中共

12、有16个彩灯分别接在Q4.0至Q5.7，I0.0为系统启动按钮，梯形图如图9-8所示。网络1用来赋初值，网络2和网络3用来产生1s的脉冲，网络4中采用有符号双整数右移指令，每来一个脉冲就向右移1位，当16个彩灯全部点亮之后，位存储区M0.3为“1”，执行网络6，灯顺序灭掉至全部熄灭，使用的是字左移指令。,9.3.3工件自动装车系统设计工件自动装车系统的控制要求是：当系统起动开关闭合（I0.0=1），运货车到位（I0.3=1）时，传送带（由Q4.0控制）开始传送工件，件数检测仪是一个光电开关，在没有工件通过时I0.2=1，当有工件经过时，I0.2=0。当件数检测仪检测到3个工件时，传送带停止传送

13、工件，此时推板推动（由Q4.1控制）工件到运货车。当工件装到运货车上后（行程可以由时间控制），推板返回，计数器复位，并准备再重新计数，传送带又开始运行，传送下一组工件。运货车的控制过程，本程序设计暂不考虑。工件装车控制系统示意图如图9-9所示。,1.I/O地址分配表工件装车控制系统的I/O地址分配表如表9-7所示。2.程序设计工件自动装车控制系统梯形图程序如图9-10所示。网络1的功能是：设定传送带（Q4.0）起动条件为系统起动开关（I0.0）到位，系统停止开关（I0.1）打开，推板机（Q4.1）停止，运货车（I0.3）到位。网络2的功能是：设定计数脉冲为件数检测仪信号I0.2的变化，计数器复

14、位信号为中间变量M0.7。网络3的功能是：设定计数器C1的当前值等于3时，置位中间变量M0.7。网络4的功能是：设定传动带的停止条件是中间变量M0.7为1或系统停止信号闭合。设定推板机Q4.1的起动条件为中间变量M0.7为1，即C1的当前值等于3，推板机的行程由定时器T0的延时（20s）来确定，定时器T0延时20s到，推板机返回（Q4.1=0）。网络6和网络7实现的功能是：推板机返回后，传送带又开始运行，传送下一组工件，由中间变量M10.1来完成。,9.3.4传输带控制系统设计这里以混凝土搅拌站运输沙子和石子为例来说明传输带设备控制要求。假设运输沙子和石子时需要3条传输带，传输设备示意图如图9

15、-11所示。左上角为装石子的料斗，右上角为装沙子的料斗，另外还有一个中间料斗，传输带1用来运输石子，传输带2用来运输沙子，传输带3用来运输由传输带1或传输带2传输过来的石子或沙子。控制要求如下：（1）每条传输带的电动机主电路需设过载保护FR1、FR2、FR3。传输带1或传输带2过载时传输带3必须停止。当传输带3因过载停止运行时，正在工作的传输带1或传输带2必须立即停止运行。（2）传输带1和传输带2的启动和停止分别由按钮SB1、SB2、SB3控制。（3）传输带1和传输带2的运行状态由指示灯指示。（4）传输带1和传输带2不能同时运行。（5）当传输带1或传输带2运行时，传输带3自动投入运行。（6）为

16、监测传输带的运行及传输带上的皮带是否断裂，在传输带1、传输带2和传输带3上均装有传感器，如果传输带停止运行或传输带断裂，则传感器发送的信号状态为0。（7）在启动阶段（持续3s），传感器的检测信号不做计算。（8）为避免在传输带上堆料，当按下停止按钮后，传输带1或传输带2延时2s后停止运行，而传输带3则继续延时6s后停止运行。,其它编程元件的地址分配表如表9-9所示。2.PLC外部接线图选用S7-300PLC进行控制，输入模块选为SM321DI32DC24V/0.5A，输出模块选为SM322DO32DC24V/0.5A，外部接线图如图9-12所示。,3.程序设计启动“SIMATICManager”

17、管理器并创建一个名为“传输带控制系统设计”的项目，打开“SIMATIC300Station”文件夹并双击“Hardware”可组态硬件。创建一个功能块FC1，打开FC1可编写程序，梯形图如图9-13所示。在主循环组织块OB1中调用功能FC1。,4.系统运行调试在PLC关机状态下，按照PLC外部接线图9-12正确连结输入设备和输出设备。打开PLC电源，方式开关置于STOP状态下，将程序下载到PLC中，然后将方式开关置于RUN状态下，运行程序。按下传输带1启动按钮I0.0，传输带1和传输带3开始运行，石子从碎石料斗传输到传输带1上，通过传输带1运输到中间料斗，在传输到传输带3上，最后运输到料斗中。

18、当需要运输沙子时，按下按钮I0.1，传输带2和传输带3开始运行，沙子从沙子料斗传输到传输带2上，通过传输带2运输到中间料斗，再传输到传输带3上，最后运输到料斗中。当按下停止按钮时，三条传输带都停止。当传输带1过载时，传输带1和传输带3都停止，同理，当传输带2过载时，传输带2和传输带3都停止，当传输带3过载时，三条传输带都停止。,项目小结本项目以舞台艺术灯饰的PLC控制为例引出了RS/SR触发器、移位指令和循环移位指令的指令格式、特点及使用。RS/SR触发器有两个输入信号端，一个是置位输入端，另一个是复位输入端，当两个信号同时为“1”时，按照顺序优先的原则，后执行的输入端有效。移位指令分为无符号移位指令、有符号整数移位指令两种。无符号数移位时空出来的位填0，有符号整数移位时空出来的位填符号位，即正数填0，负数填1。循环移位指令分为两种，