简单场景实训

开关控制照明灯任务描述本次实验中，用一个开关控制三个照明灯，要求开关闭合时灯亮起，开关断开灯灭。如果在3s之内每闭合一次开关，亮的灯数由1个2个3个2个1个0个循环；如果开关断开的时间超过3s，再合上开关时，重复上述过程。任务分析在实验中，我们将使用1路PLC的开关量输入以及3路PLC输出，分别作为控制开关和3个照明灯。在编写程序前，我们首先构建一个位移寄存器，在初始状态下，由初始化脉冲将VW0置零后，再将V1.0、V1.1、V1.2置位为1，然后当有输入信号时整个寄存器依次向左移动1位。VW0的后9位的位移过程如表1-1-1，我们选取其中V1.3、V1.4、V1.5的逻辑状态作为控制灯的开关命令。V1.7V1.6V1.5V1.4V1.3V1.2V1.1V1.0左移位过程Q0.2Q0.1Q0.0输出00000111初始状态00001110第1次位移00011100第2次位移00111000第3次位移01110000第4次位移11100000第5次位移11000111复位任务实施5.1.1下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“开关控制照明灯”，打开文件并下载，如图1-4-1所示。图2-1-15.1.2关键指令解释该段程序完成了任务描述中要求PLC所完成的功能。其中灯泡循环点亮的功能主要由块SHL_W完成。SHL_W块为位移指令块，移位指令将输入值 IN 的位值左移位位置移位计数 N，然后将结果装载到分配给 OUT 的存储单元中。即在我们的程序中，每次CPU_输入0状态由逻辑“0”变为逻辑“1”时，将VW0中存储的数值向左移动1位。该段程序的延时功能由块TON来完成，该块为接通延时定时器，该块所设定的延时时间为PT管脚的值*100ms在程序中为30*100ms=3s。5.1.3实验状态演示将程序下载到PLC中后，按照任务描述中的操作，在连续闭合断开开关3次且每次的时间间隔在3s内，观察PLC内输出状态如图1-4-2所示。图2-1-2图中红框所示为PLC的输出状态，由图可知，此时PLC的输出节点全为“1”，即灯泡全部点亮，满足任务要求。按钮控制照明灯任务描述在本实验中，我们使用一个按钮控制三个灯，以达到控制照明亮度。由PLC组成一个控制器，每按一次按钮增加一个照明灯，当三个照明灯全亮以后，每按一次按钮，灭一个灯，如果按下按钮的时间超过2s，则灯全灭。任务分析在实验中，我们将使用1路PLC的开关量输入以及3路PLC输出，分别作为控制开关和3个照明灯。根据控制要求，我们将使用字节增加指令INC_B来组成一个计数器，用技术结果控制三个灯的组合状态。计数器计数值与三个灯的逻辑关系如下表所示。根据表中计数值VB0的数值与灯的亮灭关系可构建如下逻辑公式： Q0.0=V0.2(V0.1+V0.0) Q0.1=V0.0*V0.1*V0.2+V0.1*V0.2 Q0.2=V0.0*V0.1*V0.2+V0.1*V0.2计数值计数值VB0灯3灯2灯1说明V0.3V0.2V0.1V0.0Q0.2Q0.1Q0.000000000灯不亮100010011灯亮200100111、2灯亮300111111、2、3灯亮401001102、3灯亮501011003灯60110000灯灭任务实施5.2.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“按钮控制照明灯”，打开文件并下载，如图2-2-1所示。图2-2-15.2.2关键指令解释该段程序完成了任务描述中要求PLC所完成的功能。其中计数器递增的功能主要由块INC_B完成。INC_B块为递增指令块，递增指令对输入值 IN 加 1 并将结果输入 OUT 中。即在我们的程序中，每次CPU_输入0状态由逻辑“1”变为逻辑“0”时，将VB0中存储的数值加1。其中图2-2-2中红框所示为对任务要求中灯1、2、3的控制逻辑。图中CPU_输出0的控制逻辑对应Q0.0=V0.2(V0.1+V0.0)，CPU_输出1的控制逻辑对应Q0.1=V0.0*V0.1*V0.2+V0.1*V0.2，CPU_输出2的控制逻辑对应Q0.2=V0.0*V0.1*V0.2+V0.1*V0.2。图2-2-25.2.3 程序状态演示将程序下载到PLC中后，按照任务描述中的操作，连续按3次按钮，并监控PLC内输出状态如图2-2-3所示。图2-2-3由图可知，此时PLC的输出节点全为“1”，即灯泡全部点亮，满足任务要求。十字路口交通灯任务描述本实验将设计一个十字路口的交通灯控制器，要求如下：（1）路口的东西方向和南北方向各通行35s，并周而复始的运行。（2）在南北方向通行时，东西方向的红灯亮35s，而南北方向的绿灯先亮30s后再闪3s，后黄灯亮2s。（3）在东西方向通行时，南北方向的红灯亮35s，而东西方向的绿灯先亮30s后再闪3s，后黄灯亮2s任务分析在本次实验中，根据控制要求需要PLC控制十字路口双向的交通灯两组（6个）。并且根据要求画出交通灯运行时序图如下。东西方向红灯Q0.0绿灯Q0.4绿灯闪Q0.4黄灯Q0.5南北方向绿灯Q0.1绿灯闪Q0.1黄灯Q0.2红灯Q0.325s25s28s28s30s30s任务实施5.3.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“按钮控制照明灯”，打开文件并下载，如图2-3-1所示。图2-3-15.3.2 关键指令解释在该段程序中， 使用CPU_输入0为启动按钮。使用CPU_输出0为东西向黄灯控制节点、CPU_输出1为东西向绿灯控制节点、CPU_输出2为东西向红灯控制节点、CPU_输出3为南北向黄灯控制节点、CPU_输出4为南北向绿灯控制节点、CPU_输出5为南北向红灯控制节点。程序下载后，当按下启动按钮，交通灯控制程序启动。启动定时器T101，并比较T101值，当T101小于300（即30秒）则CPU_输出5节点=1，南北向红灯亮。当T101小于250（25秒），则CPU_输出1节点=1，东西向绿灯亮。当T101大于280（28秒）且小于300（30秒）时，CPU_输出0节点=1，东西向黄灯亮。当T101大于250（25秒）且小于280（28秒）时，东西向绿灯开始闪烁。当T101定时器计时够300时（30秒），启动定时器T102，并比较T102值，当T102小于300（即30秒）则CPU_输出2节点=1，东西向红灯亮。当T102小于250（25秒），则CPU_输出4节点=1，南北向绿灯亮。当T102大于280（28秒）且小于300（30秒）时，CPU_输出3节点=1，南北向黄灯亮。当T102大于250（25秒）且小于280（28秒）时，南北向绿灯开始闪烁。5.3.3 程序状态演示 将程序下载到PLC中后，按下启动按钮，此时T101定时器开始计数，南北向红灯和东西向绿灯亮起， PLC内输出状态如图2-2-2所示。图2-2-2当计时超过25秒后，东西向绿灯闪烁，如图2-2-3所示。图2-2-3流水灯循环控制任务描述本实验将设计一个彩灯控制器，该控制器将控制红、黄、绿、蓝四种颜色的灯泡。每种灯泡每秒变化一次，其变化规律如下表所示。次序蓝灯绿灯黄灯红灯1000120011301114111151110611007100080000任务分析根据任务控制要求以及灯泡变化规律表，我们将四种彩灯分别由Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3控制，并根据彩灯的变化状态用十六进制数表示，并将该十六进制数放入PLC寄存器内，我们取寄存器的相应状态来控制灯的亮灭，寄存器数值表如下。次序蓝灯Q0.3绿灯Q0.2黄灯Q0.1红灯Q0.0数值10001120011330111741111F51110E61100C710008800000任务实施5.3.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“流水灯循环控制”，打开文件并下载，如图2-4-1所示。图2-4-15.3.2关键指令解释该段程序完成了任务描述中要求PLC所完成的功能。其中程序段1所完成的功能为在程序的第一次扫描周期内将16进制数值08CEF731放入寄存器VD0中。其中ROL_DW块为循环位移指令，该指令将输入值 IN 的值循环右移位置循环移位计数 N，然后将结果装载到分配给 OUT 的存储单元中。即在我们的程序中，每秒将寄存器VD0中的数值向右移动4位。5.3.3程序状态演示将程序下载到PLC中后，可看到流水灯按任务描述中的要求自动循环点亮并熄灭。定时转盘任务描述本实验中，将模拟一个由PLC控制的转盘，要求该转盘定时转动1min，然后停止转动1min，并且不断重复上述过程。任务分析在本次实验中，我们将用一个PLC的数字量输入模拟设备的启动开关，并使用INC_B递增指令，通过对PLC的寄存器中数值的递增，来使存储器的其中一位产生0和1的交替变化，进而控制转动电机的输出，以达到任务要求。任务实施5.3.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“定时转盘”，打开文件并下载，如图2-5-1所示。图2-5-15.3.2 关键指令解释该段程序完成了任务描述中要求PLC所完成的功能。其中INC_B块为递增指令块，递增指令对输入值 IN 加 1 并将结果输入 OUT 中。在我们的程序中，当VB0=0时，V0.0=0，使Q0.0=0; 当VB0=1时，V0.0=1，使Q0.0=1，以此类推，当启动开关按下时，定时器每1min产生一个脉冲使V0.0在0与1下交替变化。5.3.3 程序状态演示 将程序下载到PLC中后，按照任务描述中的操作，按下启动按钮，并监控PLC内输出状态如图2-5-2所示。图2-5-2由上图可知，此时驱动电机转动的Q0.0已经动作，时间定时器也已经开始计时。采集温湿度传感器数据任务描述本实验将介绍如何使用PLC自带的串口与基于modbus协议的设备进行串口通讯。并将所接收的协议按照相应的数据格式进行解析。任务分析为了完成任务目标，本次实验中，将编写PLC内串口的初始化程序，负责配置串口的通讯参数设置、中断响应程序，负责在收到数据帧后产生内部中断，进而执行下步操作保持数据连续行、以及根据设备的通讯协议执行相应数据解析的程序。任务实施5.3.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“采集温湿度传感器”，打开文件并下载，如图2-6-1所示。图2-6-15.3.2 关键指令解释在程序中，其初始化程序如图2-6-2所示。图2-6-2在该段程序中，我们主要对通讯端口的波特率、奇偶校验位、通讯端口号等信息进行配置。具体参数配置见图2-6-3所示。图2-6-3通讯参数设置完成后，我们还设置接收缓存区大小，接收寄存器地址，总线空闲时长中断块号等信息，如图2-6-4所示。图2-6-4串口参数初始化后，我们在数据发送程序块中，通过块XMT将存储在VB400中的数据通过PLC自带串口将其发送。程序块如图2-6-5所示。图2-6-5该程序块为数据发送指令，用于在自由端口模式下发送通讯数据，该块的TBL管脚为数据发送缓冲区起始地址，PORT管脚指定端口号。在程序中，所发送数据如图2-6-6所示。其中VB400为所发送的字节数，VB401到VB408为通讯报文-01 04 00 00 00 01 31 CA。图2-6-6串口参数初始化后，我们在数据发送程序块中，通过块XMT将存储在VB400中的数据通过PLC自带串口将其发送。程序块如图2-6-5所示。在程序中，我们使用PLC内部中断来响应当PLC串口接收到数据，其程序如图2-6-7所示。图2-6-7块RCV为接收指令，管脚TBL为数据接收缓存区，PORT管脚为指定PLC所使用的端口号。5.3.3 程序状态演示 将程序下载到PLC中后，PLC自动开始向温湿度设备发送数据请求，当传感器接收到数据后，会返回数据并保存在变量VD10中，监控PLC内部变量VD10数值，如图2-6-8所示（图中程序为数据解析格式）。图2-6-8两台电机顺序启动逆序停止任务描述本实验将模拟PLC控制一个机械设备，该设备有两台电机组成，要求一按启动按钮，启动第一台电动机之后，隔5s之后再启动另一台电机；当按下停止按钮时，先停下第二台电动机，之后隔5s后再停止第一台电机。任务分析在本次实验中，使用PLC的两路数字量输入作为控制电机启动按钮和停止按钮，两路数字量输出作为分别控制电机1和电机2的输出节点。在编写程序时，我们应以如下思路进行编写，即当按下启动按钮时，对第一台电动机的输出节点进行置位，并设置定时器以5s定时，当时间到后对第二台电机的输出节点置位。当按下停止按钮时，我们先对第二台电机的输出节点复位，之后计时5s，当5s时间到后再对第一台电机的输出节点复位。任务实施5.3.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“两台电机顺序启动逆序停止”，打开文件并下载，如图2-7-1所示。图2-7-15.3.2 关键指令解释在整段程序中，1-3段完成了电机顺序启动的逻辑功能，如图2-7-2红框所示。图2-7-2由上图可知，当开关1有输入时，置位电机1，电机1被置位后，定时器开始计时，当计够5s后对驱动电机2的PLC输出点Q0.1置位。电机全部启动以后，如图2-7-3所示图2-7-3上图中红框所示内容为电机停止逻辑。当两台电机全部启动以后，单击停止按钮，即可停止电机2，然后等5s延时后停止电机1。单条皮带传送控制任务描述本实验将设计一套皮带传送装置，要求皮带由电动机控制，在传送带末端安装一个限位开关。当按下设备的启动按钮之后，传送带开始运行。当产品到达传送带末端并激活限位开关时，皮带停止。任务分析在本次实验中，为了达到任务要求，我们使用三路PLC的数字量输入，分别作为皮带的紧急停止开关、启动开关、限位检测开关，使用一路PLC数字量输出作为电机控制节点。我们在编写程序时，应在按下启动按钮后，使电机控制节点得电自锁，传送带启动，当产品到达传送带末端时，激活限位开关，使用限位开关的上升沿来停止传送带。任务实施5.3.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“单条皮带传送控制”，打开文件并下载，如图2-8-1所示。图2-8-1图中红框所示为皮带的控制程序，图中CPU_输入0为停止开关、CPU_输入1为启动开关、CPU_输入2为位置检测开关。5.3.2 关键指令解释图2-8-2为皮带传输带运动示意图。图2-8-2由图2-8-1的程序可知，该段程序主要完成了当按下启动开关后，Q0.0得电自锁，传送带启动。当传送带上所运送物品的前端到达传送带上的位置检测开关时，CPU_输入2状态为“1”，等物品离开位置检测开关后，CPU_输入2状态为“0”，产生下降沿，使寄存器V0.0产生一个高电平脉宽，进而使CPU_输出0断开。5.3.3 程序状态演示 程序下载后初始状态如图2-8-3所示。图2-8-3当按下启动开关后状态如图2-8-4所示。图2-8-4传送带控制任务描述本实验将设计一套由三个传送带组成的传送系统自动传送零件，要求当按下启动按钮时，启动传送带1，当有零件经过传送带1上的检测开关时启动传送带2，当有零件经过传送带2上的检测开关时启动传送带3。但如果有30s内传送带1、2上的检测开关未检测到零件时，则视为系统故障并闪烁报警，如果超过60s未检测到零件则停止传送系统。任务分析在本次实验中，我们使用4路PLC的数字量输入分别作为系统的启动按钮、停止按钮、检测开关1和检测开关2。并使用4路PLC的数字量输出分别作为传送带1、传送带2、传送带3的电机控制节点和报警灯输出节点。在设计程序时，应满足当按钮启动按钮后，使PLC寄存器的某一状态为得电自锁，当有零件通过限位开关1时，传送带2的电机控制节点得电自锁，启动传送带2，有零件通过限位开关2时，传送带3的电机控制节点得电自锁，启动传送带3。使用定时器计时，当限位开关在30s内没有零件通过时，接通报警指示灯闪烁；当60s没有零件通过时，应断开传送带1、2、3的电机控制节点，使传送系统停止。任务实施5.3.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“传送带控制”，打开文件并下载，如图2-9-1所示。图2-9-15.3.2 关键指令解释在该段程序中，CPU_输入0为启动开关、CPU_输入1为停止开关、CPU_输入2为位置检测开关1、CPU_输入3为位置检测开关2、CPU_输入4为位置检测开关3。CPU_输出0为传送带1输出节点、CPU_输出1为传送带2输出节点、CPU_输出2为传送带3输出节点、CPU_输出3为报警输出。在程序中，当按下启动开关后，V0.0得电自锁，下面的电路被接通。当有物品通过位置检测开关1时，Q0.0线圈得电自锁，第一台皮带转动。当物品再通过位置检测开关2时，Q0.1线圈得电自锁，第二台皮带转动。当物品再通过位置检测开关3时，Q0.2线圈得电自锁，第三台皮带转动。如图2-9-2红框所示，程序内有定时器T37-T40，当位置检测开关在60s内没有物品通过时，定时器T38-T40动作，Q0.3报警输出，指示灯闪动。当位置检测开关2在100s内没有物品通过时，定时器T37动作，断开Q0.0-Q0.2，传送带停止。图2-9-2搅拌机控制任务描述本实验将设计一个由PLC控制的搅拌机控制器，当按下启动按钮后正转3s停2s，之后反转3s停2s，反复循环8次后停止搅拌。任务分析在本次实验中，我们将使用两路PLC的数字量输入作为搅拌器的启动按钮和停止按钮。使用两路PLC的数字量输出作为搅拌器正转接触器的控制节点和反转控制节点。在设计程序时，应满足按下启动按钮后，使PLC的内部寄存器的某一位得电自锁，使用两个定时器组成一个3s断、2s通的振荡电路，同时使其中一个定时器每隔5s发送一个脉冲信号，使INC_B指令对VB0加1，使V0.0由0到1交替变换，即当V0.0为1时，使正转控制节点得电控制电机正转，当V0.0为0时，使反转控制节点得电控制电机反转。上述过程反复运行8次，当8次以后断开振荡电路，使搅拌机不能运转。任务实施5.3.1 下载程序打开编程软件（STEP 7-MicroWIN SMART），单击“打开”按钮，选中我们已经编好的程序文件“搅拌机控制”，打开文件并下载，如图2-10-1所示。图2-10-15.3.2 关键指令解释在该段程序中， 使用CPU_输入0为启动按钮、CPU_输入1为停止按钮。使用CPU_输出0为正转控制节点、CPU_输出1为反转控制节点。在程序中，当按下启动按钮后，寄存器V2.0得电自锁，定时器T37、T38组成一个3s断，2s通的振荡电路，T37每个5s发送一个脉冲，执行INC_B加1指令对VB0不断累加，使V0.0由0到1交替变化。例如当V0.0=0时，Q0.0得电，电机正转，3s后T38常闭接点端口，电机停止。再过2s，T37常闭节点断开T38线圈，T38常闭接点又闭合，T37对VB0加1，此刻V0.0=1，使Q0.1线圈得电，电机反转，3s后T38常闭接点断开，电机停止。再过2s，T37常闭接点又断开T38线圈开始下一次循环。当如此循环了8次后，会使V0.4状态变为“1”，断开V2.0，进而使电机停止工作。图2-10-2为程序中定时器动作时序图。图2-10-25.3.3 程序状态演示下载程序后，按下启动按钮后，电机正转控制节点Q0.0吸合，如图2-10-3红框所示。图2-10-3延时5s后，电机反转控制节点