可编程控制器应用技术课件 项目四 - 任务一 设计自动售货机模拟系统

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一：设计自动售货机模拟系统请设计一个PLC控制的自动售货机模拟系统。控制要求如下：

自动售货机模拟系统中有汽水（3元/瓶）和咖啡（8元/瓶）两种饮料，投入1元、5元或10元钱币后，寄存器存储已投入钱数；

当投入的钱数大于或等于饮料的价格时，相应的可购指示灯点亮，表示可以购买该饮料；

按下汽水按钮或咖啡按钮，购买指示灯点亮，表示购买该饮料；30s后，取货指示灯点亮2s，表示饮料已从售货机取出；

按下找零按钮，延时1s后找零指示灯点亮；3s后找零指示灯熄灭，表示零钱已被取出。任务描述任务一：设计自动售货机模拟系统任务分析（1）分析自动售货机模拟系统的工作过程。设按钮SB0、SB1和SB2分别表示投币1元、5元和10元，按钮SB3和SB4分别表示购买汽水和咖啡，按钮SB5表示找零，MW2存储自动售货机模拟系统的实时金额。每按一次SB0，MW2的值加1；每按一次SB1，MW2的值加5；每按一次SB2，MW2的值加10；每按一次SB3，MW2的值减3；每按一次SB4，MW2的值减8。当MW2…3时，汽水可购指示灯L0的状态变为“1”；当MW2…8时，咖啡可购指示灯L1的状态变为“1”。按下SB3或SB4，购买指示灯L2的状态变为“1”，定时器T0定时30s；T0定时结束后，取货指示灯L3的状态变为“1”，L2的状态变为“0”；定时器T1开始定时2s，定时结束后L3的状态变为“0”；按下找零按钮SB5时，找零指示灯L4的状态变为“1”，定时器T2定时3s；T2定时结束后，L4的状态变为“0”。任务一：设计自动售货机模拟系统（2）根据自动售货机模拟系统的工作过程，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）根据自动售货机模拟系统的工作过程和I/O地址分配表，设计梯形图程序。（5）将梯形图程序下载到PLC中，按照自动售货机模拟系统的工作过程，模拟一次购买汽水或咖啡的过程，分析程序执行结果是否符合控制要求。本系统的重点是设置MW2，即如何实现每按一次I0.0～I0.4按钮，MW2改变不同的数值。任务分析任务一：设计自动售货机模拟系统

预备知识一、比较指令

在自动售货机模拟系统中，需要将MW2的当前值与汽水和咖啡的价格做比较，当前值大于或等于这两种饮料的价格时，其相应指示灯点亮，故可采用比较指令。S7-1200PLC采用IEC标准的比较指令，包括基本比较指令、值在范围内指令和值在范围外指令等。任务一：设计自动售货机模拟系统一、比较指令

基本比较指令是用来比较两个操作数大小关系的指令，包括等于（==）、不等于（<>）、大于（>）、大于等于（>=）、小于（<）和小于等于（<=），如表4-1所示。

1．基本比较指令指令名称等于不等于大于大于等于小于小于等于指令格式表4-1基本比较指令任务一：设计自动售货机模拟系统一、比较指令使用基本比较指令判断第一个比较值（<IN1>）与第二个比

较值（<IN2>）的大小关系时，若满足比较条件，指令逻辑

结果输出为“1”，否则输出为“0”，如4-1图所示。在图中操作数IW0和MW0的数据类型为整型，若满足

IW0…MW0，则Q0.0接通，否则Q0.0断开。如果启用了IEC检查，则两个操作数的数据类型必须一致。如果未启用IEC检查，则操作数的宽度必须相同。设置IEC检查的步骤如下：在程序块Main[OB1]的属性窗口区中，选择“常规”→“属性”选项，勾选“IEC检查”复选框，如图所示

提示图4-1基本比较指令的梯形图程序任务一：设计自动售货机模拟系统一、比较指令用比较指令实现指示灯循环点亮（控制要求见项目三任务一）【例1】设该定时器为T0，由控制要求可知，I0.0输入一个脉冲信号或“T0”.ET≤10s时，第一个指示灯Q0.0的状态为“1”；

10s<“T0”.ET

≤20s时，第二个指示灯Q0.1的状态为“1”；20s<“T0”.ET

≤30s时，第三个指示灯Q0.2的状态为“1”；按下停止按钮（I0.1），Q0.0～Q0.2的状态为“0”，故梯形图如图4-3所示。分析图4-3比较指令实现指示灯循环点亮任务一：设计自动售货机模拟系统一、比较指令值在范围内指令（IN_RANGE）主要用来查询输入数据是否在指定的取值范围内。其中，MIN和MAX引脚用于设定取值范围的限值，VAL引脚用于输入待比较值，

其指令格式如图4-4所示。执行指令时，如果满足“MIN≤IN≤MAX”的比较条件，则输出信号的状态为“1”，否则输出信号的状态为“0”2．值在范围内指令图4-4IN_RANGE指令提示：只有待比较值与限值的数据类型相同，才能执行该比较功能。任务一：设计自动售货机模拟系统一、比较指令某停车场共有100个车位，试设计该停车场报警系统。控制要求如下：空车位数>10时，绿灯亮；3

≤空车位数≤10时，黄灯亮；

空车位数≤2时，红灯亮。【例2】

设车辆入场检测和出场检测信号分别为I0.0和I0.1，绿灯输出为Q0.0，黄灯输出为Q0.1，红灯输出为Q0.2，则设计思路如下。（1）检测空车位，用加减计数器指令统计空车位。此时车辆出场检测信号I0.1每接收一个脉冲信号，CTUD加1；车辆入场检测信号I0.0每接收一个脉冲信号，CTUD减1；在PLC的首次扫描时，将预设值装载到CTUD中。（2）用基本比较指令和值在范围内指令控制指示灯的亮灭。

故梯形图程序如图4-5所示分析图4-5某停车场报警系统的梯形图程序任务一：设计自动售货机模拟系统一、比较指令使用值在范围外指令（OUT_RANGE）可以查询输入VAL的值是否超出了指定的取值范围，其引脚功能与值在范围内的引脚功能相同，指令格式如图4-6所示。如果满足IN<MIN或IN>MAX的比较条件，则输出信号的状态为“1”，否则输出信号的状态为“0”。3．值在范围外指令图4-6OUT_RANGE指令任务一：设计自动售货机模拟系统一、比较指令

某温度传感器的输入端连接到S7-1200PLC的AIW0口，设定该温度传感器检测到的正常温度范围为30～150℃，若超出此范围，报警信号灯闪烁3s，闪烁频率为2Hz。试设计该温度检测系统的梯形图程序。【例3】

该温度检测系统的重点是将温度传感器检测到的值与设定范围进行比较，超出该设定范围时，报警信号灯输出状态为“1”，故应选用OUT_RANGE指令。

时钟存储器字节（MB100）为系统提供频率为2Hz的脉冲信号，故温度检测系统的梯形图程序如图4-7所示分析图4-7某温度检测系统的梯形图程序任务一：设计自动售货机模拟系统二、算术运算指令算术运算指令包括四则运算、求余、平方、求模（绝对值）等指令。任务一：设计自动售货机模拟系统二、算术运算指令四则运算指令包括加（ADD）、减（SUB）、乘（MUL）、除（DIV）指令，操作数可选整数和实数数据类型，其指令格式和功能如表4-2所示。运算完成后，指令会将ENO的状态设置为“1”并输出计算结果，故ENO又叫使能输出端。1．四则运算指令指令名称指令格式指令说明加当EN引脚为高电平时，ADD指令实现

功能，并将计算结果送至OUT指定的地址中。可以通过单击IN2右侧的

按钮来增加输入操作数的数量（IN3、IN4、IN5）。IN2和OUT可以共用一个存储器，此时可实现OUT（当前扫描周期）=IN1+OUT（前一个扫描周期）减当EN引脚为高电平时，SUB指令实现

功能，并将计算结果送至OUT指定的地址中乘当EN引脚为高电平时，MUL指令实现

功能，并将计算结果送至OUT指定的地址中。同加指令相同，可以通过单击IN2右侧的

按钮来增加输入操作数的数量除当EN引脚为高电平时，DIV指令实现

功能，并将计算结果送至OUT指定的地址中，整数除法采用截尾取整的方法处理商的值表4-2四则运算指令任务一：设计自动售货机模拟系统二、算术运算指令

地铁自动售票机中，货币识别传感器识别到投入的金额并送至S7-1200PLC中,用户选择车站（票价）和张数后，按下购买按钮，自动售票机自动完成售票并实现找零功能，试设计地铁自动售票机的梯形图程序。【例4】

设每次投入的货币金额送至输入映像寄存器IW0中，投入的总金额存储在MW0中，单张票价存储在MW2中，购票张数存储在MW4中，应找零存储在MW6中，总票价存储在MW8中，存储器及I/O地址分配表如表4-3所示。分析存储器输入地址功能地址功能MW0投入总金额I0.0货币位置开关MW2单张票价I0.1车票选择按钮MW4购票张数I0.2购买按钮MW6应找零I0.3操作结束按钮MW8总票价IW1投入金额表4-3存储器及I/O地址分配表任务一：设计自动售货机模拟系统二、算术运算指令

应找零数=投入总金额−地铁票价×购买张数，故输入与输出之间包含算术运算关系，则设计思路如下：（1）用ADD指令计算出投币总金额。（2）用MUL指令计算出地铁总票价。（3）用SUB指令计算出应找零数。（4）用MOVE指令将存储器清零。故地铁自动售票机的梯形图程序如图4-8所示。分析图4-8地铁自动售票机的梯形图程序1任务一：设计自动售货机模拟系统二、算术运算指令其他常用数学函数指令主要有计算、求余、取反、递增、递减、计算绝对值、获取最大值、获取最小值、设置限值、平方、平方根指令等，其格式和功能说明如表4-4所示。2．其他常用数学函数指令名称格式功能计算用于定义数学表达式，双击

，在打开的对话框中输入数学表达式（表达式中不能有常数）求余执行两个整数类型变量或常量的带余数除法指令，并将余数送至OUT指定的地址中取反更改有符号整数或浮点数的正负号递增计算整数变量的自加运算（操作数=操作数

+1），指令的输入和输出结果存放在同一个地址中表4-4其他常用数学函数指令任务一：设计自动售货机模拟系统二、算术运算指令名称格式功能递减计算整数变量的自减运算（操作数=操作数-1），指令的输入和输出结果存放在同一个地址中计算绝对值计算有符号整数、浮点