項

目

分

析

相

關

知

識項

目

導

入項

目

實

施目錄Contents項

目

拓

展項目4八路搶答器練

習

講

解項目4八路搶答器項目導入設計一個八路搶答器，SB0為出題按鈕，SB1~SB8為八個搶答器的按鈕，SB9為復位按鈕。當按下出題按鈕后，對應的出題指示燈按0.5S/0.5S閃爍，方可開始搶答。此后任何時刻按下一個搶答器的按鈕，數碼管上顯示相應的數字1~8，出題指示燈滅，一旦搶答成功后，此時再按其余七個按鈕，搶答無效。答題結束，同時按SB9，對應的數碼管滅，方可進行新一輪搶。項目4八路搶答器項目分析用邏輯設計法進行程序設計一般步驟：明確控制任務和控制要求通過分析控制過程，繪制出系統工作循環的輸入、輸出元件分布圖，確定輸入元件與輸出元件，并分配I/O點。詳細地繪制系統功能表根據對控制過程的分析，確定必要的中間線圈的開關邊界線，并據此設置中間線圈，作出輸入元件及輸出元件功能表。根據系統功能表進行系統邏輯設計此步驟的工作主要是列寫中間記憶元件的邏輯函數式和執行元件（輸出量）的邏輯函數式。將邏輯設計的結果轉化為PLC程序邏輯設計的結果（邏輯函數式）能夠很方便地過渡到PLC程序，特別是語句表形式，其結構和形式都與邏輯函數式非常相似，很容易直接由邏輯函數式轉化而來；設計者可根據需要將邏輯設計的結果轉化為PLC梯形圖程序，也可直接由邏輯函數式得到PLC梯形圖程序。采用數碼管顯示的八路搶答器就采用邏輯設計的方法，其中需要用到位指令，系統存儲器、時鐘存儲器等概念。項目4八路搶答器相關知識--S7-1200CPU模塊的接線CPU1214CAC/DC/繼電器相關知識--S7-1200CPU模塊的接線項目4八路搶答器CPU1214CDC/DC/繼電器CPU1214CDC/DC/繼電器相關知識--S7-1200CPU模塊的接線項目4八路搶答器CPU1214CDC/DC/DC三種CPU接線：輸入電路可以采用漏型/源型接線，將電源的“-”連接到“M”；也可以將電源極性反過來，將“+”連接到“M”相關知識--數字量擴展模塊及接線項目4八路搶答器8點直流輸入8點繼電器輸出8點晶體管輸出相關知識--存儲器類型項目4八路搶答器裝載存儲器：非易失性地存儲用戶程序、數據和組態信息，該非易失性存儲器能夠在斷電后繼續保持，該存儲區位于存儲卡（如存在）或CPU中。項目被下載到CPU后，首先存儲在裝載存儲區中。存儲卡支持的存儲空間比CPU內置的存儲空間更大。工作存儲器：工作存儲器是易失性存儲器，執行用戶程序時存儲用戶項目的某些內容。CPU會將一些項目內容從裝載存儲器復制到工作存儲器中。該易失性存儲區將在斷電后丟失，而在恢復供電時由CPU恢復。斷電保持存儲器：保持性存儲區用于在斷電時存儲所選用戶存儲單元的值。發生掉電時，CPU留出了足夠的緩沖時間來保存幾個有限的指定單元的值。這些保持性值會隨后在上電時恢復。暖啟動后斷電保持存儲器中的數據保持不變，冷啟動時斷電保持存儲器的值被清除。相關知識--存儲器類型項目4八路搶答器存儲卡可選的SIMATIC存儲卡可用作存儲用戶程序的替代存儲器、傳送程序和固件更新。如果使用存儲卡，CPU將運行存儲卡中的程序而不是自身存儲器中的程序。相關知識--系統和時鐘存儲器項目4八路搶答器注意：1、使用系統存儲器和時鐘存儲器時，必須在相應的選項前打鉤2、一般采用默認的系統和時鐘存儲器，用戶使用位存儲器時，從MB2開始使用。在CPU“屬性”項中，設置系統存儲器和時鐘存儲器，并可以修改系統或時鐘存儲器的字節地址。默認的系統存儲器為MB1，時鐘存儲器為MB0。

相關知識--系統和時鐘存儲器項目4八路搶答器如果MB10設置為系統存儲器，用戶程序可通過以下變量名稱引用這四個位：

M10.0（首次掃描）默認變量名稱為“FirstScan”，在啟動組織塊（OB）完成后的第一次掃描期間內，該位設置為1，（即執行了第一次掃描后，從第二次掃描開始“首次掃描”位將設置為0），該位一般用于程序的初始化。

M10.1(診斷狀態已更改)默認變量名稱為“DiagStatusUpdate”，在CPU記錄了診斷事件后的一個掃描周期內，該位設置為1。M10.2(始終為1）默認變量名稱“AlwaysTRUE”，該位始終設置為1。

M10.3(始終為0)默認變量名稱“AlwaysFALSE”，該位始終設置為0。相關知識--系統和時鐘存儲器項目4八路搶答器位M0.7M0.6M0.5M0.4M0.3M0.2M0.1M0.0周期（s）21.610.80.50.40.20.1頻率（Hz）0.50.62511.2522.5510時鐘存儲器各位對應的時鐘周期與頻率相關知識--基本數據類型項目4八路搶答器變量類型符號位數取值范圍常數舉例位Bool11,0TRUE,FALSE或1,0字節Byte816#00~16#FF16#12,16#AB字Word1616#0000~16#FFFF16#ABCD，16#0001雙字DWord3216#00000000~16#FFFFFFFF16#02468ACE字符Char816#00~16#FF‘A’,‘t’,‘@’短整數（有符號字節）SInt8-128~127123,-123整數Int16-32768~32767123,-123雙整數Dint32-2147483648~~2147483647123,-123無符號短整數（無符號字節）USInt80~~255123無符號整數UInt160~~65535123無符號雙整數UDInt320~~4294967295123浮點數(實數)Real32±1.175495*10-38~3.402823*103812.45,-3.4,-1.2E+3雙精度浮點數LReal64±2.2250738585072020*10-308~±~1.7976931348623157*1030812345.123456789，-1,2E+40時間Time32T#-24d20h31m23s648ms~T#24d20h31m23s648msT#1d_2h_15m_30s_45ms相關知識--基本數據類型--位項目4八路搶答器

位數據類型也稱為Bool數據類型，其值為“1”或“0”，位存儲單元由字節地址和位地址組成，地址的表達方式為“字節.位”，首位字母表示存儲器標識符，如I3.2，其中I表示輸入過程映像寄存器，3為字節地址，2為位地址相關知識--基本數據類型--字節項目4八路搶答器8位二進制數為一個字節（Byte），如字節IB10表示I10.0～I10.7這8位，其中I表示輸入過程映像寄存器，B表示字節。Char表示單個ASCII字符，SInt表示短整型數據，USInt表示無符號短整型數據相關知識--基本數據類型--字項目4八路搶答器相鄰兩個字節組成一個字，如字MW10是由MB10和MB11兩個字節組成的，其中M是區域標識符，M表示存儲區，W表示字，MB10是MW10的高8位，MB11是MW10的低8位相關知識--基本數據類型--雙字項目4八路搶答器2個字或4個字節組成雙字，如MD10是由MW10、MW12或MB10、MB11、MB12、MB13組成的，同樣是低字節在高位，高字節在低位相關知識--基本數據類型項目4八路搶答器假設:MB10=1；MB11=2；MB12=3；MB13=4，

MW10=2#0000,0001,0000,0010=16#102=258；

MD10=2#0000,0001,0000,0010,0000,0011,0000,0100=16#1020304=16909060；相關知識--基本數據類型--整數項目4八路搶答器整數包括有符號整數和無符號整數兩大類，有符號整數又可以分為有符號短整數（SInt）、有符號整數（Int）和有符號雙整數（DInt）；無符號整數又可以分為無符號短整數（USInt）、無符號整數（UInt）和無符號雙整數（UDInt）相關知識--基本數據類型--浮點數項目4八路搶答器32位的浮點數又稱為實數（Real），最高位（第31位）為浮點數的符號位，正數符號位為0，負數符號位為1，規定尾數的整數部分總是1，第0～22位為尾數的小數部分。8位指數加上偏移量127后（0～255），占第23～30位。長浮點數（LReal）為64位，最高位（第63位）為浮點數的符號位，尾數的整數部分總是1，第0～51位為尾數的小數部分，11位指數加上偏移量1023后（0～2047），占第52～62位。相關知識--數據塊項目4八路搶答器數據塊用于保存用戶數據，分為全局數據塊和背景數據塊兩種。用戶程序中的所有程序塊都可訪問全局數據塊中的數據。位DB[數據塊編號].DBX[字節地址].[位地址]DB1.DBX4.1字節字雙字DB[數據塊編號].DB[大小][起始字節地址]DB1.DBB0DB1.DBW0DB1.DBD0相關知識--數據塊項目4八路搶答器相關知識--數據塊--優化/非優化（標準）的塊訪問項目4八路搶答器標準DB優化DB數據管理取決于變量的聲明，用戶可以生成用戶定義或一個內存優化的數據結構。數據被系統管理和優化。用戶可以生成用戶定義的數據結構，系統進行優化以節省內存空間。存儲方式每個變量的存儲地址在DB塊中每個變量的偏移地址可見每個變量的存儲地址由CPU自動分配，無偏移地址。訪問方式可通過符合地址，絕對地址以及指針方式尋址。僅可通過符號地址訪問下載無需初始化功能不支持支持訪問速度慢快數據保持性以整個DB塊為單位設置保持性DB塊內的每個變量均可單獨設置保持性兼容性與S7-300/400PLC兼容與S7-300/400PLC不兼容出錯幾率絕對地址訪問（例如HMI或間接尋址），聲明修改后可能導致數據的不一致。缺省為符號訪問，不會造成數據的不一致，例如HMI只與符號名稱對應。相關知識--數據塊--優化/非優化（標準）的塊訪問項目4八路搶答器項目4八路搶答器相關知識--復雜數據類型--字符串（String）字符串最多可以存放254個字符，另外還包括第一個字節為字符串的最大字符長度，第二個字節是字符串當前有效字符的個數。在定義字符串時，可以定義字符串的長度，來節約存儲器的空間。例如:定義字符串變量：MOTOR,數據類型為：String[30]。項目4八路搶答器相關知識--復雜數據類型--數組數組（Array）是有序的元素序列，若將有限個類型相同變量的集合命名，那么這個名稱為數組名。組成數組的各個變量稱為數組的元素。用于區分數組的各個元素的數字編號稱為下標。數組可以分為一維數組、二維組等，最多包含6維，并使用逗號隔開維度。PLC變量中，不能定義數組，可以在數據塊中，定義數組。項目4八路搶答器相關知識--復雜數據類型--數組數據塊“電機組控制”中，定義了一維數組電機電流，數據類型為：Array[0..10]ofReal，數組中共11個元素，數組的類型為實數項目4八路搶答器相關知識--復雜數據類型--結構體結構體是由一批數據組合而成的結構型數據。組成結構型數據的每個數據稱為結構型數據的“成員”，其中每個成員可以具有不同的類型。結構體通常用來表示類型不同但是又相關的若干數據。結構體數據類型不能在PLC變量中定義，但可以在數據塊中定義。項目4八路搶答器相關知識--復雜數據類型--結構體數據塊“電動機_結構體”中，定義了“電動機1”和“電動機2”兩個結構體，并在結構體定義了四個成員，分別是“啟動”、“停止”、“運行”和“電流”項目4八路搶答器相關知識--復雜數據類型--PLC數據類型重命名為電動機項目4八路搶答器相關知識--復雜數據類型--PLC數據類型項目4八路搶答器相關知識--位邏輯指令--常開觸點與常閉觸點指令常開觸點：在賦的位值為1時，常開觸點將閉合(ON)；在賦的位值為0時，常開觸點將斷開(OFF)。常閉觸點：在賦的位值為0時，常閉觸點將閉合(ON)；在賦的位值為1時，常閉觸點將斷開(OFF)。項目4八路搶答器相關知識--位邏輯指令--輸出線圈和反向輸出線圈指令輸出線圈：如果有能流通過輸出線圈，則輸出位設置為1。如果沒有能流通過輸出線圈，則輸出位設置為0。反向輸出線圈：如果有能流通過反向輸出線圈，則輸出位設置為0。如果沒有能流通過反向輸出線圈，則輸出位設置為1。項目4八路搶答器相關知識--位邏輯指令--“正-停-反”控制設計一個三相異步電動機的“正—停—反”控制。按下正轉按鈕，電動機正轉啟動，按下停止按鈕（常閉），電動機立即停止。在正轉過程中，按下反轉按鈕無效，電動機仍然正轉。同樣，按下反轉按鈕，電動機反轉，按下停止按鈕，電動機立即停止。在反轉過程中，按下正轉按鈕無效，電動機仍然反轉。其中正轉按鈕、反轉按鈕和停止按鈕都是常開觸點按鈕項目4八路搶答器相關知識--位邏輯指令--“正-停-反”控制--梯形圖項目4八路搶答器相關知識--位邏輯指令--置位/復位指令置位1位：S（置位）激活時，OUT地址處的數據值設置為1。S不激活時，OUT不變。復位1位：R（復位）激活時，OUT地址處的數據值設置為0。R不激活時，OUT不變。SET_BF激活時，為從地址OUT處開始的“n”位分配數據值1。SET_BF不激活時，OUT不變。RESET_BF為從地址OUT處開始的“n”位寫入數據值0。RESET_BF不激活時，OUT不變。項目4八路搶答器相關知識--位邏輯指令--置位/復位指令--“正-停-反”程序段1：程序段2：程序段3：項目4八路搶答器相關知識--位邏輯指令--RS和SR指令RS是置位優先鎖存，其中置位優先。如果置位(S1)和復位(R)信號都為真，則輸出地址OUT將為1。SR是復位優先鎖存，其中復位優先。如果置位(S)和復位(R1)信號都為真，則輸出地址OUT將為0。OUT參數指定置位或復位的位地址。OUT輸出，Q反映“OUT”地址的信號狀態。項目4八路搶答器相關知識--位邏輯指令--功能SR觸發器RS觸發器SR1輸出位S1R輸出位00保持前一狀態00保持前一狀態010010101101110111項目4八路搶答器相關知識--位邏輯指令--RS和SR指令--“正-停-反”程序段1：程序段2：程序段1：程序段2：項目4八路搶答器相關知識--位邏輯指令--雙線圈輸出注意：同一操作數的輸出線圈在一個程序中不能使用兩次，不同操作數的輸出線圈可以并行輸出。項目4八路搶答器在分配的“IN”位上檢測到正跳變（關到開）時，該觸點的狀態為TRUE。該觸點邏輯狀態隨后與能流輸入狀態組合以設置能流輸出狀態。P觸點可以放置在程序段中除分支、結尾外的任何位置在分配的輸入位上檢測到負跳變（開到關）時，該觸點的狀態為TRUE。該觸點邏輯狀態隨后與能流輸入狀態組合以設置能流輸出狀態。N觸點可以放置在程序段中除分支、結尾外的任何位置。所有沿指令均使用存儲器位(M_BIT)存儲要監視的輸入信號的前一個狀態。通過將輸入的狀態與存儲器位的狀態進行比較來檢測沿。如果狀態指示在關注的方向上有輸入變化，則會在輸出寫入TRUE來報告沿。否則，輸出會寫入FALSE。相關知識--位邏輯指令--邊沿檢測指令項目4八路搶答器相關知識--位邏輯指令--邊沿檢測指令項目4八路搶答器相關知識--位邏輯指令--邊沿檢測線圈指令上升沿檢測線圈：在進入線圈的能流中檢測到正跳變（關到開）時，分配的位“OUT”為TRUE。能流輸入狀態總是通過線圈后變為能流輸出狀態。P線圈可以放置在程序段中的任何位置。下降沿檢測線圈：在進入線圈的能流中檢測到負跳變（開到關）時，分配的位“OUT”為TRUE。能流輸入狀態總是通過線圈后變為能流輸出狀態。N線圈可以放置在程序段中的任何位置。邊沿檢測線圈不會影響邏輯運算結果RLO，它對能流是暢通無阻的，其輸入的邏輯運算結果被立即送給線圈的輸出端。項目4八路搶答器相關知識--位邏輯指令--邊沿檢測線圈指令項目4八路搶答器相關知識--位邏輯指令--R_TRIG和F_TRIG指令F_TRIG（檢測信號下降沿）指令，檢測到CLK下降沿，Q輸出一個掃描周期的信號R_TRIG（檢測信號上升沿）指令，檢測到CLK上升沿，Q輸出一個掃描周期的信號注意，這兩條指令，調用時，需要生成背景數據塊項目4八路搶答器相關知識--位邏輯指令--R_TRIG和F_TRIG指令分析圖中段的作用：按下I0.0，M3.0生成一個掃描周期的高電平，使Q0.0置位并保持；釋放I0.0，M3.1生成一個掃描周期的高電平，使Q0.0復位并保持。因此，這個程序段實現了“點動”功能。項目4八路搶答器項目實施--地址分配輸入信號搶答按鈕SB1~SB8I0.0~I0.7出題按鈕SB0I1.0復位按鈕SB9I1.1輸出信號七段數碼管Q0.0~Q0.6出題指示燈Q1.0項目4八路搶答器項目實施--控制電路接線圖項目4八路搶答器項目實施--程序設計--設置時鐘存儲器項目4八路搶答器項目實施--程序設計--數碼管

數碼管作為本項目中的顯示器件，一旦某一人搶到到，要顯示該人的編號1~8八個數字中的一個，數碼管的示意圖，采用共陰數碼管。設置八個存儲位M1.0~M1.7對應于某一個人搶答到標志位，依次與搶答輸入信號I0.0~I0.7相對應。M1.0~M1.7為輸入，Q0.0~Q0.6為輸出，數碼管采用共陰極接法，根據數碼管的真值表如下。例如：如果1號選手搶答到，數碼管要顯示“1”，則Q0.0~Q0.6，對應的數值為：0110000。項目4八路搶答器項目實施--程序設計--數碼管M1.0~M1.7是SB1~SB8的搶答標志位，與輸出Q0.0~Q0.6之間的關系項目4八路搶答器項目實施--程序設計--數碼管Q0.0=flag1+flag2+flag4+flag5+flag6+flag7Q0.1=flag0+flag1+flag2+flag3+flag6+flag7Q0.2=flag0+flag2+flag3+flag4+flag5+flag6+flag7Q0.3=flag1+flag2+flag4+flag5+flag7Q0.4=flag1+flag5+flag7Q0.5=flag3+flag4+flag5+flag7Q0.6=flag1+flag2+flag3+flag4+flag5+flag7flag0~flag7是SB1~SB8的搶答標志位，與輸出Q0.0~Q0.6之間的關系項目4八路搶答器項目實施--程序設計--變量定義項目4八路搶答器項目實施--程序設計--思路整個程序分成以下幾個部分1、初始化和復位處理（程序段1、程序段3）；2、建立開始搶答標志位（程序段2）；3、建立任意一個人搶答到標志位（程序段4~程序段11）；4、出題指示燈顯示輸出（程序段12）5、譯碼顯示輸出（程序段13~程序段17）；項目4八路搶答器項目實施--程序設計--梯形圖程序段1：程序段2：程序段3：項目4八路搶答器項目實施--程序設計--梯形圖程序段4：程序段5：程序段6：項目4八路搶答器項目實施--程序設計--梯形圖程序段7：程序段8：程序段9：項目4八路搶答器項目實施--程序設計--梯形圖程序段10：程序段11：程序段12：項目4八路搶答器項目實施--程序設計--梯形圖程序段13：程序段14：項目4八路搶答器項目實施--程序設計--梯形圖程序段15：程序段16：項目4八路搶答器項目實施--程序設計--梯形圖程序段17：程序段18：程序段19：項目4八路搶答器項目實施--程序狀態監控

“啟用/禁止監視”按鈕，即可進入程序狀態監控界面，程序編輯器標題欄為橘紅色。項目4八路搶答器項目實施--程序狀態監控項目4八路搶答器項目實施--仿真--啟動仿真S7-PLCSIM在V13SP1版本以上具有仿真功能，固件版本為V4.0及更高版本單擊工具欄上的“開始仿真”按鈕，即可啟動仿真項目4八路搶答器項目實施--仿真--生成仿真表單擊精簡視圖右上角的按鈕單擊項目視圖工具欄中的“新項目”按鈕可創建一個仿真項目，設置項目名稱為“八路搶答器”雙擊項目中的“SIM表格_1”，打開仿真表。在仿真表的“地址”欄中輸入輸入/輸出的絕對地址，其對應的變量名稱會自動添加到仿真表中項目4八路搶答器項目實施--仿真--仿真調試項目4八路搶答器項目拓展項目設計要求修改如下：用PLC來設計一款八路搶答器，SB0為出題按鈕，SB1~SB8為八個搶答器的搶答按鈕，T1~T8為每個搶答器對應的八只輸出指示燈，SB9為復位按鈕。當按下出題按鈕后，對應的出題指示燈按0.5S