项目十四花式喷泉系统.doc

项目十二 花式喷泉模拟控制系统的制作
知识目标
●能认识功能指令的作用、格式和使用方法。
●能列举比较指令与传送指令的工作原理与使用方法。
技能目标
●能正确运用功能指令编制相关程序。
●能够完成硬件选型、连接及系统调试。
任务教学环节
教学步骤
时间安排
教学方式
阅读教材
课余
自学、查资料、组内相互讨论
知识讲解
3课时
重点讲授功能指令的作用、格式和使用方法。
实训操作
9课时
1．会使用PLC功能指令来编写系统控制程序。
2．会安装和调试四路花式喷泉模拟控制系统。
3．会安装和调试八路花式喷泉模拟控制系统。

任务一 四路花式喷泉系统的制作
任务描述

在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷泉供人们休闲、观赏。这些喷泉按一定的规律改变喷水式样，如果再与五颜六色的灯光相配合，在和谐优雅的音乐中，更使人心旷神怡，流连忘返。若能将PLC的功能指令运用于控制喷泉喷水方式，将会使喷泉轻松实现各种各样的效果，带给人们一丝丝快乐的享受。　矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
任务分析
1 花式喷泉概述
在许多休闲广场、景区或游乐场里，经常看到喷水池按一定的规律喷水或变化式样，若在夜晚配上各种彩色的灯光显示，更加迷人。如下图所示为一花式喷水池，采用PLC控制是比较方便的。在花式喷水时序确定的前提下，可以通过改变时序或者改变控制开关，就可改变控制方式，达到显现各种样式状态的要求。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

（a）花式喷水池演示示意图 （b）操作控制开关面板图
花式喷水池示意图
在图（a）中，4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为一次外环形状喷水管，1为外环形状喷水管。
2 花式喷泉功能要求如下：
1、控制器电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作。按下停止按钮，则停止喷水。工作方式由选择开关和单步／连续开关决定。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
2、“单步／连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一次循环：在连续位置时，喷水池运行一直继续下去。
3、 方式选择开关用来选择喷水池的喷水花样，1~4号喷水管的工作方式选择如下：
（1）选择开关在位置“1”时。按下启动按钮后，4号喷水，延时2s后，3号也喷水，延时2s后，2号接着喷水，再延时2s，1号喷水，这样，一起喷水15s后停下。若在连续状态时，将继续循环下去。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
（2） 选择开关在位置“2”时。按下启动按钮后，1号喷水，延时2s后，2号喷水，延时2s后，3号接着喷水，再延时2s，4号喷水，这样，一起喷水30s后再停下。若在连续状态时，将继续循环下去。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
（3）选择开关在位置“3”时。按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s后，2、4号喷水，1、3号接着喷水：交替运行5次后，1~4号全喷水，30s后停止。若在连续状态时，将继续循环下去。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
（4）选择开关在位置“4”时。按下启动按钮后，喷水池1~4号水管的工作顺序为： 1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s，1、2、3和4号分别延时2s停水，再延时1s，由4→3→2→1反向顺序按2s顺序喷水，一起喷水30s后停止。若在连续状态时，将继续循环下去。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
4、 不论在什么工作方式下，按下停止按钮，喷水池将停止运行。
相关知识点
早期的PLC大多用于开关量控制，基本指令和步进指令已经能满足控制要求。为适应控制系统的其它控制要求（如模拟量控制等），从20世纪80年代始，PLC生产厂家就在小型PLC上增设了大量的功能指令（也称应用指令），功能指令的出现大大拓宽了PLC的应用范围，也给用户编制程序带来了极大方便。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
知识点1 功能指令的表示与执行形式
1功能指令的表示格式
功能指令表示格式与基本指令不同。功能指令用编号FNC00～FNC294表示，并给出对应的助记符（大多用英文名称或缩写表示）。例如FNC45的助记符是MEAN（平均），若使用简易编程器时键入FNC45，若采用智能编程器或在计算机上编程时也可键入助记符MEAN。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
有的功能指令没有操作数，而大多数功能指令有1至4个操作数。如下图所示为一个计算平均值指令，它有三个操作数，[S]表示源操作数，[D]表示目标操作数，如果使用变址功能，则可表示为[S·]和[D·]。当源或目标不止一个时，用[S1·]、[S2·]、[D1·]、[D2·]表示。用n和m表示其它操作数，它们常用来表示常数K和H，或作为源和目标操作数的补充说明，当这样的操作数多时可用n1、n2和m1、m2等来表示。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。

功能指令表示格式图
图中源操作数为D0、D1、D2，目标操作数为D4Z0（Z0为变址寄存器），K3表示有3个数，当X0接通时，执行的操作为[（D0）+（D1）+（D2）]÷3→（D4Z0），如果Z0的内容为20，则运算结果送入D24中。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
功能指令的指令段通常占1个程序步，16位操作数占2步，32位操作数占4步。
2 功能指令的执行方式
功能指令有连续执行和脉冲执行两种类型。如下图所示，指令助记符MOV后面有“P”表示脉冲执行，即该指令仅在X1接通（由OFF到ON）时执行（将D10中的数据送到D12中）一次；如果没有“P”则表示连续执行，即该在X1接通（ON）的每一个扫描周期指令都要被执行。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。

功能指令的执行方式与数据长度的表示图
3功能指令的数据长度
功能指令可处理16位数据或32位数据。处理32位数据的指令是在助记符前加“D”标志，无此标志即为处理16位数据的指令。注意32位计数器（C200～C255）的一个软元件为32位，不可作为处理16位数据指令的操作数使用。如图3-27所示，若MOV指令前面带“D”，则当X1接通时，执行D11D10→D13D12（32位）。在使用32位数据时建议使用首编号为偶数的操作数，不容易出错。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
4数值处理
像X、Y、M、S等只处理ON/OFF信息的软元件称为位元件；而象T、C、D等处理数值的软元件则称为字元件，一个字元件由16位二进制数组成。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
位元件可以通过组合使用，4个位元件为一个单元，通用表示方法是由Kn加起始的软元件号组成，n为单元数。例如K2 M0表示M0～M7组成两个位元件组（K2表示2个单元），它是一个8位数据，M0为最低位。如果将16位数据传送到不足16位的位元件组合（n<4）时，只传送低位数据，多出的高位数据不传送，32位数据传送也一样。在作16位数操作时，参与操作的位元件不足16位时，高位的不足部分均作0处理，这意味着只能处理正数（符号位为0），在作32位数处理时也一样。被组合的元件首位元件可以任意选择，但为避免混乱，建议采用编号以0结尾的元件，如S10，X0，X20等。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
知识点2 数据传送指令MOV、MOVP
1 传送指令MOV  (D)MOV(P)
指令的编号为FNC12，该指令的功能是将源数据传送到指定的目标。如下图所示，当X0为ON时，则将[S.]中的数据K100传送到目标操作元件[D.]即D10中。在指令执行时，常数K100会自动转换成二进制数。当X0为OFF时，则指令不执行，数据保持不变。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。

传送指令的使用图
使用应用MOV指令时应注意：
1）源操作数可取所有数据类型，标操作数可以是KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z。
2）16位运算时占5个程序步，32位运算时则占9个程序步。
2 块传送指令BMOV  BMOV(P)
指令的编号为FNC15，是将源操作数指定元件开始的n个数据组成数据块传送到指定的目标。如下图所示，传送顺序既可从高元件号开始，也可从低元件号开始，传送顺序自动决定。若用到需要指定位数的位元件，则源操作数和目标操作数的指定位数应相同。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。

块传送指令的使用图
使用块传送指令时应注意：
1）源操作数可取KnX、 KnY、KnM、KnS、T、C、D和文件寄存器，目标操作数可取. KnT、KnM、KnS、T、C和D；買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
2）只有16位操作，占7个程序步；
3）如果元件号超出允许范围，数据则仅传送到允许范围的元件。

知识点3 移位指令ROR、ROL、SFTR、SFTL
1 循环移位指令
右、左循环移位指令(D)ROR(P)和(D)ROL(P)编号分别为FNC30和FNC31。执行这两条指令时，各位数据向右（或向左）循环移动n位，最后一次移出来的那一位同时存入进位标志M8022中，如下图所示。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。

右、左循环移位指令的使用图
2 带进位的循环移位指令
    带进位的循环右、左移位指令(D) RCR(P)和(D) RCL(P)编号分别为FNC32和FNC33。执行这两条指令时，各位数据连同进位（M8022）向右（或向左）循环移动n位，如下图所示。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。

  带进位右、左循环移位指令的使用图
使用ROR/ROL/RCR/RCL指令时应该注意：
1）目标操作数可取KnY，KnM，KnS，T，C，D，V和Z，目标元件中指定位元件的组合只有在K4（16位）和K8（32位指令）时有效。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。
2）16位指令占5个程序步，32位指令占9个程序步。
3）用连续指令执行时，循环移位操作每个周期执行一次。
3 位右移和位左移指令
位右、左移指令SFTR(P)和SFTL(P)的编号分别为FNC34和FNC35。它们使位元件中的状态成组地向右（或向左）移动。n1指定位元件的长度，n2指定移位位数，n1和n2的关系及范围因机型不同而有差异，一般为n2≤n1≤1024。位右移指令使用如下图所示。 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。

　位右移指令的使用图
使用位右移和位左移指令时应注意：
1）源操作数可取Ｘ、Ｙ、Ｍ、Ｓ，目标操作数可取Ｙ、Ｍ、Ｓ。
2）只有１６位操作，占９个程序步。
知识点4 批次复位指令ZRST
也称区间复位指令ZRST，指令代码为FNC40，其功能是将[D1·]、[D2·]指定的元件号范围内的同类元件成批复位，目标操作数可取T、C、D或Y、M、S。[D1·]、[D2·]指定的元件应为同类元件，[D1·]的元件号应小于[D2·]的元件号。若[D1·]的元件号大于[D2·]的元件号则只有[D1·]指定的元件被复位。如下图所示，M8002在PLC运行开始瞬间为ON，M500～M599、C235～C255、S0～S127均被复位。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。

区间复位指令ZRST的使用图
知识点5 循环指令FOR NEXT
  循环指令共有两条：循环区起点指令FOR，编号为FNC08，占3个程序步；循环结束指令NEXT，编号为FNC09，占用1个程序步，无操作数。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。
在程序运行时，位于FOR～NEXT间的程序反复执行n次（由操作数决定）后再继续执行后续程序。循环的次数n=1～32767。如果N=-32767～0之间，则当作n=1处理。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
如下图所示为一个二重嵌套循环，外层执行5次。如果D0Z中的数为6，则外层A每执行一次则内层B将执行6次。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。

循环指令的使用图
使用循环指令时应注意：
1）FOR和NEXT必须成对使用；
2）FX2N系列PLC可循环嵌套5层；
3）在循环中可利用CJ指令在循环没结束时跳出循环体；
4）FOR应放在NEXT之前，NEXT应在FEND和END之前，否则均会出错。

做一做
实训 四路花式喷泉系统模拟系统的安装调试
1． 实训目的
1）能认识PLC功能指令的作用、格式和使用方法。。
2）会在YL235A实训台上安装花式喷泉系统模拟系统。
2．实训器件
1）个人计算机PC。
2）三菱FX2N-48MR可编程序控制器。
3）亚龙YL235A按钮及指示灯模块、电源模块。
4）亚龙YL235A警示灯组件。
5）RS-232数据通信线。
6）连接线若干。
3．实训方法及步骤
1）熟悉工作任务I/O口地址分配表
PLC控制器I/O分配表
输入
输出
X000
SB1
启动按钮
Y000
绿灯
喷泉正常工作指示灯
X001
SB2
停止按钮
Y001
HL1
指示灯1
X002
QS0
单步/连续选择开关
Y002
HL2
指示灯2
X003
QS1
花样1选择开关
Y003
HL3
指示灯3
X004
QS2
花样2选择开关
Y004
HL4
指示灯4
X005
QS3
花样3选择开关

X006
QS4
花样4选择开关

X002：ON时选择连续，OFF时选择单步
T0～T7: 普通定时器
M1、M2：主控辅助继电器
M100: 开关辅助继电器
M101、M102：脉冲辅助继电器
2）绘制出控制系统硬件接线图，按图完成系统硬件接线。

PLC控制接线图

3） 编写控制系统程序并传送到PLC。
1、系统启、停控制程序，见下图。
X000闭合时，喷水装置即开始工作。X001闭合则停止喷水。
2、单步、连续工作选择程序见下图。
单步控制时喷水池只运行一次循环，连续控制时，喷水池运行一直继续下去。
单步、连续工作选择程序图
3、喷水池的4种喷水花样控制梯形图如下各图所示：
（1）花式一样式控制。
先接通X003，然后接通X000后，4号喷水， 2s后，3号也喷水，延时2s后，2号接着喷水，再延时2s，1号喷水，这样，一起喷水15s后停下。若在连续状态时，将继续循环下去。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。
花式一样式控制程序图
（2）花式二样式控制。先接通X004，然后接通X000闭合后，1号喷水，延时2s后，2号喷水，延时2s后，3号接着喷水，再延时2s，4号喷水，这样，一起喷水30s后再停下。若在连续状态时，将继续循环下去。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。

花式二样式控制图
（3） 花式三样式控制。先接通X005，然后接通X000闭合后，1、3号同时喷水，延时3s后，2、4号喷水，1、3号接着喷水：交替运行5次后，1~4号全喷水，30s后停止。若在连续状态时，将继续循环下去。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。

花式三样式控制图
（4）花式四样式控制。先接通X006，然后接通X000闭合后，喷水池1~4号水管的工作顺序为： 1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s，1、2、3和4号分别延时2s停水，再延时1s，由4→3→2→1反向顺序按2s顺序喷水，一起喷水30s后停止。若在连续状态时，将继续循环下去。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。

花式四样式控制程序图
4、 不论在什么花式控制下，只要X001闭合，喷水池将停止运行。

系统完整控制程序如下图所示。

完整控制程序参考图
4）自检。
5）检查无误后通电调试。
4．实训注意事项
1）严格遵守安全用电操作规程。
2）保护好现场设备和仪表.
议一议
你能用基本指令编写出四路花式喷泉的控制程序吗？

知识拓展（此处放其它要补充的知识点）
评一评
本任务评价见下表。
学生姓名

日期

自评
组评
师评
应知应会（80分）

序号
评价要点

1
会使用PLC功能指令来编写系统控制程序

2
正确按系统硬件接线图完成接线

3
能根据控制要点现场调试喷泉模拟控制系统

4
能分析和排除喷泉模拟控制系统的常见故障

学生素养（20分）
序号
评价要点
考核要求
评价标准

1
德育
（20分）
团队协作
自我约束能力
小组团结合协作精神
考勤，操作认真仔细
根据实际情况进行扣分，不出现安全事故

整体评价