可编程控制器应用技术课件 项目四 - 任务二 设计天塔之光系统

可编程控制器应用技术功能指令的应用项目四功能指令的应用在S7-1200PLC中，除基本逻辑指令外，还可以使用比较、数学运算、移位和循环移位等指令，这些指令统称为功能指令。本项目将重点介绍功能指令的使用方法和技巧，并带领读者学习如何用PLC设计自动售货机模拟系统、天塔之光系统和十字路口交通灯控制系统。项目导读功能指令的应用知识目标掌握比较指令和算术指令的用法。掌握移位指令、循环移位指令和移动操作指令的用法掌握函数、数据块和函数块的用法。技能目标能够读懂梯形图程序。能够设计简单的梯形图程序。素质目标通过学习PLC的编程，树立正确的技能观，努力提高自己的职业技能。通过了解PLC的实际应用，提高综合职业素养，树立社会主义职业精神。项目四设计自动售货机模拟系统任务一设计天塔之光系统任务二任务三设计十字路口交通灯控制系统任务二：设计天塔之光系统图4-14天塔之光请设计天塔之光系统。控制要求如下：

按下启动按钮后，灯光按照按规律“L1→L1、L2→L2、L3、L4→L3、L4、L5、L6→L4、L5、L6、L7、L8→L1、L2、L5、L6、L7、L8→L1、L2、L3、L4、L6、L7、L8→L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8→L1”循环执行，按下停止按钮后程序停止运行，如图4-14所示。任务描述任务二：设计天塔之光系统任务分析

步灯光M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M0.7L111000111L201100111L300110011L400111011L500011101L600011111L700001111L800001111表4-6天塔之光系统灯光与步的逻辑关系（1）分析天塔之光的工作过程。按下开始按钮后，输出灯光L1～L8有规律的点亮，设每个点亮状态为1步，并用M0.0～M0.7表示第1步至第8步，则天塔之光系统可转变为M0.0→M0.1→M0.2→M0.3→M0.4→M0.5→M0.6→M0.7→M0.0……M0.0状态为“1”时，L1状态为“1”；M0.1状态为“1”时，L1和L2的状态为“1”；M0.2的状态为“1”时，L2、L3和L4为“1”……，M0.0～M0.7和L1～L8的逻辑关系如表4-6所示。任务二：设计天塔之光系统任务分析（2）根据工作过程，填写I/O地址分配表。（3）根据I/O地址分配表，完成硬件电路接线图的设计，并完成接线。（4）根据工作过程和I/O地址分配表，设计梯形图控制程序。（5）将梯形图程序下载到PLC中，按下SB0按钮，观察L1～L8的状态，对照灯光的显示规律，分析程序执行结果是否正确。一、移位指令任务二：设计天塔之光系统S7-1200PLC的移位指令用于将位序列、字节变量、字变量或双字变量向左或向右移动指定位数（N），并将移位后的数值送至OUT指定的地址。移位指令包括左移指令和右移指令两种类型，其指令格式和功能如表4-7所示指令名称指令格式指令说明左移指令当使能输入有效（EN=1）时，执行左移指令，N为移位数。左移后空出的位补0，移出的位丢失右移指令当使能输入有效（EN=1）时，执行左移指令，N为移位数。对于无符号数，移位后空出的位补0；对于有符号数，右移后空出位补符号位（正数补0，负数补1），移出的位丢失表4-7移位指令预备知识一、移位指令任务二：设计天塔之光系统如图4-15所示，按下I0.0（上升沿）时，将二进制数00001111送至MB0和MB1中；I0.0弹起（下降沿）时，将MB0和MB1分别执行右移指令和左移指令，并将移位后的结果存放在原地址中，其时序图如图4-16所示图4-15移位指令的梯形图程序图4-16移位指令的时序图移位位数N为0时不会移位，但是IN指定的输入值被复制给OUT指定的地址。如果N大于被移位存储单元的位数，所有原来的位都被移出后，全部被0或符号位取代。使能输出端ENO的状态总是为“1”。任务二：设计天塔之光系统一、移位指令请设计某地铁运行指示灯控制系统。若该地铁共经历16个站点，要求未到达站点灯亮，已经过站点灯灭，到达终点后，所有灯亮【例7】

设始发站的位置传感器与PLC的I0.0口连接，终点站的位置传感器与PLC的I0.1口连接，中间站点的位置传感器与PLC的I0.2口连接，M0.2用来存储地铁运行状态，“1”表示正向运行，“0”表示逆向运行，则设计思路如下。（1）按下I0.0或I0.1（上升沿），用MOVE指令将FFFF送至MW1，此时所有指示灯的状态为“1”。（2）用SHL和SHR指令实现指示灯的左移和右移。地铁正向运行时，每离开一个站点，MW1左移一位；地铁逆向运行时，每离开一个站点，MW1右移一位。故某地铁运行指示灯控制系统的梯形图程序如图4-17所示。分析图4-17某地铁运行指示灯控制系统的梯形图程序任务二：设计天塔之光系统一、移位指令图4-17某地铁运行指示灯控制系统的梯形图程序(续)任务二：设计天塔之光系统二、循环移位指令S7-1200PLC的循环移位指令包括循环左移指令和循环右移指令两种类型，用于将输入数据循环左移或右移，并将结果送至OUT指定的地址中，其指令格式和功能如表4-8所示。指令名称指令格式指令说明循环左移指令当使能输入有效（EN=1）时，执行循环左移或循环右移指令，N为循环移位数。将移出的位填补到移位后空出的位中循环右移指令表4-8循环移位指令N=0时，不进行移位，直接将IN值分配给OUT。如果要移动的位数N超过目标值（IN）中的位数，仍执行循环移位指令，循环位数为N对目标值位数取余的结果。使能输出端EN0始终为“1任务二：设计天塔之光系统二、循环移位指令如图4-18所示，按下I0.0时，将十六进制数FF00H送至MW0。当I0.0弹起时，ROL指令执行左移指令，将MW0中的数据（Word）左移4位后送至MW2，故MW2中的数据为F00FH；ROR指令执行右移指令，将MW0中的数据右移4位（20对16取余）后送至MW4，故MW4中的数据为0FF0H，其时序图如图4-19所示。图4-18循环移位指令的梯形图程序图4-19循环移位指令的时序图任务二：设计天塔之光系统二、循环移位指令

请设计彩灯循环系统，控制要求如下：按下启动按钮I0.0时，彩灯L1点亮；按下循环右移按钮I0.1后，8盏彩灯循环右移，显示顺序为L1→L2→L3→L4→L5→L6→L7→L8；按下循环左移按钮I0.2时，8盏彩灯循环左移动，间隔为1s；按下停止按钮I0.3时，彩灯熄灭【例8】设L1～L8对应的输出为Q0.0～Q0.7，则设计思路如下。（1）按下启动按钮I0.0时，用MOVE指令将1送至QB0。（2）按下循环右移按钮I0.1时，用ROR指令实现右移。（3）按下循环左移按钮I0.2时，用ROL指令实现左移。（4）按下停止按钮I0.3时，区域复位指令实现Q0.0～Q0.7全部复位。故其梯形图程序如图4-20所示。分析图4-20彩灯循环系统的梯形图程序任务二：设计天塔之光系统二、循环移位指令图4-20彩灯循环系统的梯形图程序（续）任务二：设计天塔之光系统任务实施一、I/O地址分配根据工作过程分析，天塔之光系统的I/O地址分配表如表4-9所示。输入输出元件I/O地址备注元件I/O地址备注SB0I0.0启动按钮L0Q0.0

SB1I0.1停止按钮L1Q0.1

L2Q0.2

L3Q0.3

L4Q0.4

L5Q0.5

L6Q0.6

L7Q0.7

表4-9天塔之光系统的I/O地址分配表任务二：设计天塔之光系统任务实施二、硬件接线根据表4-9绘制出PLC的硬件接线图（见图4-21），并根据接线图完成接线图4-21PLC的硬件接线图任务二：设计天塔之光系统任务实施三、程序设计与调试

根据天塔之光系统的工作过程和表4-9可知，设I0.0为启动按钮SB0，I0.1为停止按钮SB1，Q0.0～Q0.7为L0～L7，MB0存储工作步骤，M1.0存储工作状态，则设计思路如下。（1）按下启动按钮I0.0时，MOVE指令将1传送至MB0，并用置位指令将M1.0置位为“1”。（2）用循环左移指令实现工作步骤的转换。故天塔之光系统的梯形图程序如图4-22所示图4-22天塔之光系统的梯形图程序任务二：设计天塔之光系统任务实施三、程序设计与调试图4-22