任务驱动课件(任务七-十字路口交通信号灯).ppt

,*,任务七、十字路口交通信号灯,子任务一：,十字路口交通信号灯的红绿黄灯控制,子任务二：,十字路口交通信号灯的倒计时显示,子任务一：十字路口交通信号灯的红绿黄灯控制,一、任务描述,在城市十字路口的东、西、南、北方向装设了红、绿、黄三色交通信号灯；为了交通安全，红、绿、黄灯必须按照一定时序轮流发亮。试观察、设计、安装与调试十字路口交通信号灯示控制电路。,二、教学目标,1、掌握比较指令的使用方法；,2、进一步熟悉定时器的应用；,3、熟悉数据处理指令的使用方法。,三、任务分析,四、知识点,定时器,PLC,的基本指令,S7-200,的指令规约,比较指令,传送指令,五、用PLC实现交通灯的控制系统设计,I/O,分配表,I/O,接线图,梯形图,1.学生以组为单位进行,交通灯,控制的方案讨论，并完成：,2.每组按照设计好的方案进行软件、硬件的调试工作,经验设计法：,顺序控制设计法：,梯形图,顺序功能图,运用功能指令的设计方法：,梯形图,六、总结与讨论,四种设计方法的比较,实践中出现的问题与解决方法,子任务二：带倒计时显示的十字路口交通信号灯,一、任务描述,在城市十字路口的东、西、南、北方向装设了红、绿、黄三色交通信号灯；为了交通安全，红、绿、黄灯必须按照一定时序轮流发亮，将东西方向的红绿灯显示倒计时。设计、安装与调试十字路口交通信号灯示控制电路。,二、教学目标,1、掌握数据转换指令、编译码指令；,2、搞清LED数码管显示的方法,；,3、熟悉数据处理指令的使用方法。,三、任务分析,五、用PLC实现交通灯的控制系统设计,I/O,分配表,I/O,接线图,梯形图,1.学生以组为单位进行,交通灯,控制的方案讨论，并完成：,2.每组按照设计好的方案进行软件、硬件的调试工作,经验设计法：,顺序控制设计法：,梯形图,顺序功能图,运用功能指令的设计方法：,梯形图,六、总结与讨论,四种设计方法的比较,实践中出现的问题与解决方法,S7-200的指令规约与数据类型检查,1.EN 与ENO,在梯形图中，用方框表示功能指令，在SIMATIC指令系统中将这些方框称为“盒子”（Box),在IEC1131-3指令系统中称为“功能块”。,EN（Enable IN)-,数字量输入端,ENO,是梯形图和功能框图编程时指令盒的布尔 能流输出端,如果指令盒的能流输入有效，同时执行没有错误，ENO就置位，将能流向下传递。当用梯形图编程时，且指令盒后串联一个指令盒或线圈，语句表语言中用AENO指令描述。,指令格式,：AENO（无操作数）,与,ENO,指令,AENO,指令只能在语句表中使用，将栈顶值和,ENO,位的逻辑与运算，运算结果保存到栈顶。程序如图所示。,2.网络,在梯形图中，程序被划分为“网络（Network)”的独立的段。,能流只能从左往右流动，网络中不能有,断路、开路和反方向,的能流。,3.指令的输入与输出,条件输入指令-必须有能流输入才能执行的功能块或线圈指令。（不能直接连左侧母线），若无条件执行，可用SM0.0驱动。,无条件输入指令（如LBL、SCR），应直接连左侧母线。,4.其他规约,SIMATIC中的 I0.0,，,IEC用%I0.0,INPUT1为全局符号名，“#INPUT1”为局部变量。,梯形图中的“”是一个开路符号，或需要能流连接,“”表示输出是一个可选的能流，用于指令的级连,符号“”表示可以使用能流。,触点只能与左母线相连，不能与右母线相连；,线圈只能与右母线相连，不能直接与左母线相连，右母线可以省略；,线圈可以并联，不能串联连接；,应尽量避免双线圈输出。,STEP 7-Micro/WIN 32 变量的数据类型检查,返回,子程序的编写调用,1.,STEP7-Micro/WIN32在程序编辑器窗口里为每个POU(程序组织单元)提供一个独立的页。,主程序总是第1页，后面是子程序或中断程序。,2.,因为各个程序在编辑器窗口里被分开，编译时在程序结束的地方自动加入无条件结束指令END、MEND、RET或RETI。,如果在程序里加了这些指令，编译时反而会出错。,3.,子程序的调用是有条件的，未调用它时不会执行子程序中的指令，因此使用子程序可以减少扫描时间。,1.,建立子程序,可用编程软件Edit菜单中的Insert选项，选择Subroutine，以建立或插入一个新的子程序，同时在指令树窗口可以看到新建的子程序图标，默认的程序名是SBR_n，编号n从0开始按递增顺序生成，可以在图标上直接更改子程序的程序名。在指令树窗口双击子程序的图标就可对它进行编辑。,2.,子程序调用,可以在主程序、另一子程序或中断程序中调用子程序，但是不能在子程序中调用自己(即不允许递归调用)。调用子程序时将执行子程序的全部指令，直至子程序结束，然后返回调用程序中子程序调用指令的下一条指令之处。,子程序调用,子程序条件返回,下图所示的程序实现用外部控制条件分别调用两个子程序。,（1）子程序参数,变量名,变量类型,数据类型,（,2,）参数子程序调用的规则,（,3,）变量表使用,（,4,）程序实例,3.,带参数的子程序调用,带参数的子程序调用,返回,数据比较指令,SIMATIC 比较指令,1.,字节比较,2.,整数比较,3.,双字整数比较,4.,实数比较,5.,应用举例,1.,字节比较,字节比较是无符号的。,当比较结果为真时，比较指令使触点闭合。,整数,IN1,和,IN2,的寻址范围：,VB,、,IB,、,QB,、,MB,、,SB,、,SMB,、,LB,、,*VD,、,*AC,、,*LD,和常数。,指令格式例：,LDB=VB10,VB12,AB MB0,MB1,OB=等。,整数IN1和IN2的寻址范围：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD和常数。,指令格式例：,LDW=VW10,VW12,AWMW0,MW4,OW=AC2,1160,3.,双字整数比较,双字整数比较用于比较两个双字长整数值IN1和IN2的大小，,双字整数比较是有符号的（双字整数范围为16#80000000和16#7FFFFFFF之间）。,指令格式例：,LDD=VD10,VD14,ADMD0,MD8,OD=HC0,*AC0,4.,实数比较,实数比较是有符号的（负实数范围为,-1.175495E-38,和,-3.402823E+38,，正实数范围为,+1.175495E-38,和,+3.402823E+38,）。,比较式可以是,LDR,、,AR,或,OR,后直接加比较运算符构成。,指令格式例：,LDR=VD10,VD18,ARMD0,MD12,OR*AC1,VD100,5.,应用举例,控制要求：,一自动仓库存放某种货物，最多6000箱，需对所存的货物进出计数。货物多于1000箱，灯L1亮；货物多于5000箱，灯L2亮。其中，L1和L2分别受Q0.0和Q0.1控制，数值1000和5000分别存储在VW20和VW30字存储单元中。,返回,传送类指令,1.,单一传送,（,1,）,MOVB,，字节传送指令,（,2,）,BIR,，传送字节立即读指令,（,3,）,BIW,，传送字节立即写指令,（,4,）,MOVW,，字传送指令,（,5,）,MOVD,，双字传送指令,（,6,）,MOVR,，实数传送指令,2.,块传送,（,1,）,BMB,，字节块传送指令,（,2,）,BMW,，字块传送指令,（,3,）,BMD,，双字块传送指令,1.,单一传送,（,1,）,MOVB,，字节传送指令,使能输入有效时，把一个单字节无符号数据由,IN,传送到,OUT,所指的字节存储单元。,IN,的寻址范围：,VB,、,IB,、,QB,、,MB,、,SB,、,SMB,、,LB,、,AC,、,*VD,、,*AC,、,*LD,和常数。,OUT,的寻址范围：,VB,、,IB,、,QB,、,MB,、,SB,、,SMB,、,LB,、,AC,、,*VD,、,*AC,、,*LD,。,指令格式：,MOVBIN1,OUT,例：,MOVBVB0,QB0,（,2,）,BIR,，传送字节立即读指令,使能输入有效时，立即读取单字节物理输入区数据,IN,，并传送到,OUT,所指的字节存储单元。,IN,的寻址范围：,IB,OUT,的寻址范围：,VB,、,IB,、,QB,、,MB,、,SB,、,SMB,、,LB,、,AC,、,*VD,、,*AC,、,*LD,。,指令格式：,BIRIN1,OUT,例：,BIRIB0,VB10,2.,块传送,指令可用来进行一次多个（最多255个）数据的传送，数据块类型可以是字节块、字块、双字块。,三条指令中N的寻址范围都是：VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、*VD、*AC、*LD和常数。,使ENO断开的出错条件：SM4.3（运行时间）；0006（间接寻址）；0091（数超界）。,3,字节交换指令,SWAP,，字节交换指令。使能输入有效时，将,字型,输入数据,IN,的高字节和低字节进行交换。,本指令只对字型数据进行处理，指令的执行不影响特殊存储器位。,使能流输出,ENO,断开的出错条件：,SM4.3,（运行时间）；,0006,（间接寻址）。,指令格式：,SWAP IN,（字节交换）,例：,SWAP VW10,以本指令为例，指令执行情况如表所示。,返回,数据转换指令,1.整数与BCD码,（,1,）,BCD,码到整数,BCD,-,I,，,BCD,码转换为整数指令。使能输入有效时，将,BCD,码输入数据,IN,转换成整数类型，并将结果送到,OUT,输出。输入数据,IN,的范围为,09999,。,指令格式：,BCDI OUT,例：,BCDIAC0,（,2,）整数到,BCD,码,I-BCD,，整数转换为,BCD,码指令。使能输入有效时，将整数输入数据,IN,转换成,BCD,码类型，并将结果送到,OUT,输出。输入数据,IN,的范围为,09999,。,指令格式：,IBCDOUT,例：,IBCDAC0,2.,双整数与实数,（,1,）实数到双整数,（,2,）双整数到实数,DTR,，双整数转换实数指令。使能输入有效时，将双整数输入数据,IN,转换成实型，并将结果送到,OUT,输出。,使能流输出,ENO,断开的出错条件：,SM4.3,（运行时间）；,0006,（间接寻址）。,指令格式：,DTRIN,OUT,例：,DTRAC0,VD100,3.整数与双整数,（,1,）双整数到整数,DTI,，双整数转换为整数指令。使能输入有效时，将双整数输入数据,IN,转换成整数类型，并将结果送到,OUT,输出。输入数据超出整数范围则产生溢出。,移位指令影响的特殊存储器位：,SM1.1,（溢出）。,使能流输出,ENO,断开的出错条件：,SM1.1,（溢出）；,SM4.3,（运行时间）；,0006,（间接寻址）。,指令格式：,DTIIN,OUT,例：,DTIAC0,VW20,（,2,）整数到双整数,ITD,，整数转换为双整数指令。使能输入有效时，将整数输入数据,IN,转换成双整数类型（符号进行扩展），并将结果送到,OUT,输出。,使能流输出,ENO,断开的出错条件：,SM4.3,（运行时间）；,0006,（间接寻址）。,指令格式：,ITDIN,OUT,例：,ITDVW0,AC0,4.字节与整数,（,1,）字节到整数,BTI,，字节转换为整数指令。使能输入有效时，将字节输入数据,IN,转换成整数类型，并将结果送到,OUT,输出。字节型是无符号的，所以没有符号扩展。,使能流输出,ENO,断开的出错条件：,SM4.3,（运行时间）；,0006,（间接寻址）。,指令格式：,BTIIN,OUT,例：,BTIVB0,AC0,（,2,）整数到字节,ITB,，整数转换字节指令。使能输入有效时，将整数输入数据,IN,转换成字节类型，并将结果送到,OUT,输出。输入数据超出字节范围（,0255,）则产生溢出。,移位指令影响的特殊存储器位：,SM1.1,（溢出）。,使能流输出,ENO,断开的出错条件：,SM1.1,（溢出）；,SM4.3,（运行时间）；,0006,（间接寻址）。,指令格式：,ITBIN,OUT,例：,ITBAC0,VB10,DECO,，译码指令。使能输入有效时，将字节型输入数据,IN,的低,4,位所表示的位号对,OUT,所指定的字单元的对应位置,1,，其他位置,0,。即对半个字节的编码进行译码来选择一个字型数据,16,位中的,1,位。,使能流输出,ENO,断开的出错条件：,SM4.3,（运行时间）；,0006,（间接寻址）。,指令格式：,DECOIN,OUT,例：,DECOVB0,AC0,本指令执行情况如表所示。,5.译码指令,ENCO,，编码指令。使能输入有效时，将字型输入数据,IN,的最低有效位（值为,1,的位）的位号输出到,OUT,所指定的字节单元的低,4,位。即用半个字节来对一个字型数据,16,位中的,1,位有效位进行编码。,使能流输出,ENO,断开的出错条件：,SM4.3,（运行时间）；,0006,（间接寻址）。,指令格式：,ENCO IN,OUT,例：,ENCO AC0,VB0,6.编码指令,7.七段码,SEG,，七段码指令。使能输入有效时，将字节型输入数据,IN,的低,4,位有效数字产生相应的七段码，并将其输出到,OUT,所指定的字节单元,8.字符串转换,指令种类,（,1,）,ASCII,码转换,16,进制指令,（,2,）,16,进制到,ASCII,码,（,3,）整数到,ASCII,码,（,4,）双整数到,ASCII,码,（,5,）实数到,ASCII,码,9.ASCII,码转换,16,进制指令,ATH，ASCII码转换16进制指令。指令盒中有3个操作数：IN，开始字符的字节地址，字节类型；LEN，字符串的长度，字节类型，最大长度为255；OUT，输出目的开始字节地址，字节类型。使能输入有效时，把从IN开始的长度为LEN的ASCII码转换为16进制数，并将结果送到OUT开始的字节进行输出。,指令ATH执行结果,返回,时钟指令,1.读实时时钟,TODR，读实时时钟指令。当使能输入有效时，系统读当前时间和日期，并把它装入一个8字节的缓冲区。,2.写实时时钟,TODW，写实时时钟指令。用来设定实时时钟。当使能输入有效时，系统将包含当前时间和日期，一个8字节的缓冲区将装入时钟。,时钟缓冲区的格式如表所示。,控制要求：,编写一段程序，可实现读、写实时时钟，并以BCD码显示分钟。时钟缓冲区从VB100开始。,程序中的子程序SBR_0为写时钟子程序，将当前时间写入从VB100开始的8字节时间缓冲区，时间设置如下表所示。程序实现：读写时钟程序如图所示。,返 回,运算指令,1,.,加法,.整数加法,+I，整数加法指令。使能输入有效时，将两个单字长（16位）的符号整数IN1和IN2相加，产生一个16位整数结果OUT。,.双整数加法,+D，双整数加法指令。使能输入有效时，将两个双字长（32位）的符号双整数IN1和IN2相加，产生一个32位双整数结果OUT。,在LAD和FBD中，以指令盒形式编程，执行结果：IN1+IN2=OUT。,在STL中，执行结果：IN1+OUT=OUT。,OUT的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD。,指令格式：+DIN1，OUT,例：+DVD0，VD4,.实数加法,+R,，实数加法指令。使能输入有效时，将两个双字长（,32,位）的实数,IN1,和,IN2,相加，产生一个,32,位实数结果,OUT,。,在,LAD,和,FBD,中，以指令盒形式编程，执行结果：,IN1+IN2=OUT,。,OUT,的寻址范围：,VD,、,ID,、,QD,、,MD,、,SD,、,SMD,、,LD,、,AC,、,*VD,、,*AC,、,*LD,。,本指令影响的特殊存储器位：,SM1.0,（零）；,SM1.1,（溢出）；,SM1.2,（负）。,2.减法,减法指令是对有符号数进行相减操作。包括：整数减法、双整数减法和实数减法。这三种减法指令与所对应的加法指令除运算法则不同之外，其他方面基本相同。,在,LAD,和,FBD,中，以指令盒形式编程，执行结果：,IN1-IN2=OUT,。,在,STL,中，执行结果：,OUT-IN2=OUT,。,指令格式：,-IIN2,OUT,（整数减法）,-DIN2,OUT,（双整数减法）,-RIN2,OUT,（实数减法）,例：,-IAC0,VW4,3.乘法,*I,，整数乘法指令。使能输入有效时，将两个单字长（,16,位）的符号整数,IN1,和,IN2,相乘，产生一个,16,位整数结果,OUT,。,整数乘法,指令格式：*IIN1，OUT,例：*IVW0，AC0,MUL,，完全整数乘法指令。使能输入有效时，将两个单字长（,16,位）的符号整数,IN1,和,IN2,相乘，产生一个,32,位双整数结果,OUT,。,在,LAD,和,FBD,中，以指令盒形式编程，执行结果：,IN1*IN2=OUT,。,OUT,的寻址范围：,VD,、,ID,、,QD,、,MD,、,SD,、,SMD,、,LD,、,AC,、,*VD,、,*AC,、,*LD,。,本指令影响的特殊存储器位：,SM1.0,（零）；,SM1.1,（溢出）；,SM1.2,（负）。,指令格式：,MULIN1,，,OUT,例：,MULAC0,，,VD10,完全整数乘法,*D,，双整数乘法指令。使能输入有效时，将两个双字长（,32,位）的符号整数,IN1,和,IN2,相乘，产生一个,32,位双整数结果,OUT,。,在,STL,中，执行结果：,IN1*OUT=OUT,。,IN1,和,IN2,的寻址范围：,VD,、,ID,、,QD,、,MD,、,SD,、,SMD,、,LD,、,HC,、,AC,、,*VD,、,*AC,、,*LD,和常数。,OUT,的寻址范围：,VD,、,ID,、,QD,、,MD,、,SD,、,SMD,、,LD,、,AC,、,*VD,、,*AC,、,*LD,。,本指令影响的特殊存储器位：,SM1.0,（零）；,SM1.1,（溢出）；,SM1.2,（负）。,指令格式：,*DIN1,，,OUT,例：,*DVD0,，,AC0,双整数乘法,*R,，实数乘法指令。使能输入有效时，将两个双字长（,32,位）的实数,IN1,和,IN2,相乘，产生一个,32,位实数结果,OUT,。,IN1,和,IN2,的寻址范围：,VD,、,ID,、,QD,、,MD,、,SD,、,SMD,、,LD,、,AC,、,*VD,、,*AC,、,*LD,和常数。,OUT,的寻址范围：,VD,、,ID,、,QD,、,MD,、,SD,、,SMD,、,LD,、,AC,、,*VD,、,*AC,、,*LD,。,本指令影响的特殊存储器位：,SM1.0,（零）；,SM1.1,（溢出）；,SM1.2,（负）。,指令格式：,*RIN1,，,OUT,例：,*RVD0,，,AC0,实数乘法,4.除法,在,LAD,和,FBD,中，以指令盒形式编程，执行结果：,IN1/IN2=OUT,。,在,STL,中，执行结果：,OUT/IN2=OUT,。,指令格式：,/IIN2,OUT,（整数除法）,DIVIN2,OUT,（整数完全除法）,/DIN2,OUT,（双整数除法）,/RIN2,OUT,（实数除法）,例：,DIVVW10,VD100,/IVW20,VW200,两条指令的编程及执行情况比较如图所示。,除法指令应用,对于完全除法指令：,对于除法指令：,5.加1与减1指令,INC-B,，字节增指令。使能输入有效时，把一字节长的无符号输入数（,IN,）加,1,，得到一字节的无符号输出结果,OUT,。,DEC-B,，字节减指令。使能输入有效时，把一字节长的无符号输入数（,IN,）减,1,，得到一字节的无符号输出结果,OUT,。,字增和字减,双字增和双字减,INCD,，双字增指令。使能输入有效时，把双字长（,32,位）的有符号输入数（,IN,）加,1,，得到双字长的有符号输出结果,OUT,。,DECD,，双字减指令。使能输入有效时，把双字长的有符号输入数（,IN,）减,1,，得到双字长的有符号输出结果,OUT,。,应用实例,控制要求：,食品加工厂对饮料生产线上的盒装饮料进行计数，每,24,盒为一箱，要求能记录生产的箱数。,程序及说明：,程序如图所示。,增减指令的应用,返 回,十字路口交通灯,任务分析,时序图,十字路口交通灯,十字路口交通信号灯,控制要求,如下：,启动：将旋钮拨到启动位置时，信号灯系统开始工作。,停止：当需要信号灯系统停止工作时，将旋钮拨到停止位置即可。,信号灯正常时序：,信号灯系统开始工作时，先南北红灯亮，在东西绿灯亮。,南北红灯亮维持25s，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮并维持20s，到20s时，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮周期为1s（亮0.5s。熄0.5s），绿灯闪亮3s后熄灭，东西黄灯亮并维持2s，到2s时，东西红灯亮，同时东西红灯熄，南北绿灯亮。,东西红灯亮维持30s，南北绿灯亮维持25s，到25s时南北绿灯闪亮3s后熄灭，南北黄灯亮，并维持2s，到2s时，南北黄灯熄，南北红灯亮，同时东西红灯熄，东西绿灯亮，开始第二个周期的动作。,以后周而复始地循环，直到旋钮拨到停止位置为止。,返 回,十字路口交通灯,I/O分配表,输 入,输 出,I0.1,启动/停止,Q0.0,南北绿灯,Q0.1,南北黄灯,Q0.2,南北红灯,Q0.4,东西绿灯,Q0.5,东西黄灯,Q0.6,东西红灯,返 回,十字路口交通灯,返 回,I/O接线图,十字路口交通灯,I/O分配表,输 入,输 出,I0.1,启动/停止旋钮,Q0.0,南北绿灯,Q0.1,南北黄灯,Q0.2,南北红灯,Q0.4,东西绿灯,Q0.5,东西黄灯,Q0.6,东西红灯,Q1.0Q1.7,LED,返 回,十字路口交通灯,返 回,I/O接线图,倒计时显示分析,1.模板上的两位LED是自带译码，直接接收BCD码的，且高4位的BCD码为数码管的十位，低4位BCD为数码管的个位。,2.东西方向红绿灯的时间是由某个定时器计时的。,将定时器的当前值 送到某个数据单元中暂存,将定时器的当前值 除以10取整（如果精度为100ms),将22 数据，（如果当前时间为2S多,则倒计时显示20S),将整数转换成16位BCD码,取低8位BCD码,将数据送出显示,返 回,经验法编程,经验法编程,返 回,十字路口交通灯,梯形图,返 回,经验法编程的优点和缺点,优点：,程序结构简单，使用网络较少。,缺点：,程序编写不好入手，输入输出的直接关系难找，修改程序对其它网络有影响，标准性差。,通用顺序控制法编程的优点和缺点,优点：,编程有规律可循，程序结构严谨，调试时容易监控。,缺点：,程序较复杂，录入花费时间长。,SCR顺序控制法编程的优点和缺点,优点：,编程有规律可循，程序结构严谨、简单。,缺点：,程序较长，占用网络较多，调试时不易监控。,拓展训练,任务一：周一至周五早、晚高峰时间南北绿灯、东 西红灯时间加长20秒钟；,任务二：让人行横道边的手动过街按钮起作用。,当有行人过南北方向马路时，按一下SB1或SB3时，南北方向绿灯闪，同时东西方向红灯保持5s，3s后，南北方向绿灯灭，黄灯亮，2s后，黄灯灭，南北红灯亮，同时东西绿灯亮。,当有行人过东西方向马路时，按一下SB2或SB4时，东西方向绿灯闪，同时南北方向红灯保持5s，3s后，南北方向绿灯灭，黄灯,亮，2s后，黄灯灭，南北红灯亮，同时东西绿灯亮。,需要学习的内容：传送指令 数据转换,时钟指令 子程序,