任務八-人行橫道的控制電子教案

知識準備項目概述人行橫道的控制總結分析訓練任務12345人行橫道的控制任務八人行橫道的控制8§8.1

知識準備指令基礎觸點與線圈基本邏輯指令邊沿檢測指令定時器指令CPU的時鐘存儲器2.2123456知識準備§8.1.1指令基礎1.指令的組成指令是程序的最小獨立單位，用戶程序是由若干條順序排列的指令構成。指令一般由操作碼和操作數(shù)組成，其中的操作碼代表指令所要完成的具體操作（功能），操作數(shù)則是該指令操作或運算的對象。例如，對于STL指令“AI0.0”，其中“A”是操作碼，表示該指令的功能是邏輯“與”操作；“I0.0”是操作數(shù)，也就是數(shù)字量輸入模塊的第0字節(jié)的第0位；該指令的功能就是對I0.0進行“與”操作?！?.1.1指令基礎2.變量指令操作數(shù)既可以是變量，也可以是常量或常數(shù)。如果指令的操作數(shù)是變量，則該變量既可以用絕對地址表示，也可以用符號地址表示。

絕對地址是數(shù)字地址。如:I0.0、I0.1

符號地址是用戶在符號表或聲明表中定義的與絕對地址相對應并具有一定意義的字符串。如：SB1、SB216位（字，WORD）通過一個地址標識符W和一個字數(shù)字編號來引用一個絕對地址。一個字由2個字節(jié)組成，其中的高地址字節(jié)位于字的低位、低地址字節(jié)位于字的高位，為了避免兩個字變量出現(xiàn)字節(jié)重疊，一般規(guī)定字的地址用偶數(shù)表示。例如：

IW4表示數(shù)字量輸入?yún)^(qū)域地址是4的字，它包含IB4（高字節(jié)）和IB5（低字節(jié)）。

QW20表示數(shù)字量輸出區(qū)域地址是20的字，它包含QB20（高字節(jié)）和QB21（低字節(jié)）。指令的基本知識——變量的絕對地址32位雙字（DWORD）通過一個地址標識符D和一個雙字數(shù)字編號來引用一個絕對地址。一個雙字由4個字節(jié)組成，其中的最高地址字節(jié)位于雙字的最低位、最低地址字節(jié)位于雙字的最高位，為了避免兩個雙字變量出現(xiàn)字節(jié)重疊，一般規(guī)定雙字的地址用4的倍數(shù)表示。例如：ID8表示數(shù)字量輸入地址是8的雙字，它包含IB8（高字節(jié)）、IB9（次高字節(jié)）、IB10（次低字節(jié)）和IB11（低字節(jié)）；QD24表示數(shù)字量輸出地址是24的雙字，它包含QB24（高字節(jié)）、QB25（次高字節(jié)）、QB26（次低字節(jié)）和QB27（低字節(jié)）。指令的基本知識——變量的絕對地址字節(jié)、字及雙字的關系指令的基本知識——變量的絕對地址§8.1.1指令基礎3.常數(shù)及其數(shù)據(jù)類型常數(shù)是預先給定的數(shù)據(jù)，在STEP7中，每個常數(shù)都有一個前綴以表示其數(shù)據(jù)類型。數(shù)據(jù)類型決定數(shù)據(jù)的屬性，在STEP7中，數(shù)據(jù)類型分為：基本數(shù)據(jù)類型、復雜數(shù)據(jù)類型和參數(shù)類型。

基本數(shù)據(jù)類型定義不超過32位的數(shù)據(jù)，可以裝入S7處理器的累加器中，可利用STEP7基本指令處理?；緮?shù)據(jù)類型共有12種?！?.1.1指令基礎類型（關鍵詞）位數(shù)表示形式數(shù)據(jù)與范圍示例布爾（BOOL）1布爾量True/False，True字節(jié)（BYTE）8十六進制B#16#0~B#16#FFLB#16#20字（WORD）16二進制2#0~2#1111_1111_1111_1111L2#0000_0011_1000_0000十六進制W#16#0~W#16#FFFFLW#16#0380BCD碼C#0~C#999LC#896無符號十進制B#(0,0)~B#(255,255)LB#(10,10)雙字（DWORD）32十六進制DW#16#0000_0000~DW#16#FFFF_FFFFLDW#16#0123_ABCD無符號數(shù)B#(0,0,0,0)~B#(255,255,255,255)LB#(1,23,45,67)字符（CHAR）8ASCII字符可打印ASCII字符'A'、'0'、','整數(shù)（INT）16有符號十進制數(shù)-32768~+32767L-23長整數(shù)（DINT）32有符號十進制數(shù)L#-214783648~L#214783647L#23實數(shù)（REAL）32IEEE浮點數(shù)±1.175495e-38～±3.402823e+38L2.34567e+2時間（TIME）32帶符號IEC時間，分辨率為1msT#-24D_20H_31M_23S_648MS~T#24D_20H_31M_23S_647MSLT#8D_7H_6M_5S_0MS日期（DATE）32IEC日期，分辨率1為天D#1990_1_1~D#2168_12_31LD#2005_9_27實時時間(Time_Of_Daytod)32實時時間，分辨率為1msTOD#0:0:0.0~TOD#23:59:59.999LTOD#8:30:45.12S5系統(tǒng)時間(S5TIME)32S5時間，以10ms為時基S5T#0H_0M_10MS~S5T#2H_46M_30S_0MSLS5T#1H_1M_2S_10MS

復雜數(shù)據(jù)類型定義超過32位或由其它數(shù)據(jù)類型組成的數(shù)據(jù)。復雜數(shù)據(jù)類型要預定義，其變量只能在全局數(shù)據(jù)塊中聲明，可以作為參數(shù)或邏輯塊的局部變量。STEP7的指令不能一次處理一個復雜的數(shù)據(jù)類型（大于32位），但是一次可以處理一個元素。

參數(shù)類型是一種用于邏輯塊（FB、FC）之間傳遞參數(shù)的數(shù)據(jù)類型，主要有定時器（TIMER）、計數(shù)器（COUNTER）、塊（BLOCK）、指針（POINTER）和ANY等類型。§8.1.1指令基礎4.S7-300/400系列PLC用戶存儲區(qū)的分類及功能（1/3）存儲區(qū)域功能運算單位尋址范圍標識符輸入過程映像寄存器（又稱輸入繼電器）（I）在掃描循環(huán)的開始，操作系統(tǒng)從現(xiàn)場（又稱過程）讀取控制按鈕、行程開關及各種傳感器等送來的輸入信號，并存入輸入過程映像寄存器。其每一位對應數(shù)字量輸入模塊的一個輸入端子。輸入位0.0～65535.7I輸入字節(jié)0～65535IB輸入字0～65534IW輸入雙字0～65532ID輸出過程映像寄存器（又稱輸出繼電器）（Q）在掃描循環(huán)期間，邏輯運算的結果存入輸出過程映像寄存器。在循環(huán)掃描結束前，操作系統(tǒng)從輸出過程映像寄存器讀出最終結果，并將其傳送到數(shù)字量輸出模塊，直接控制PLC外部的指示燈、接觸器、執(zhí)行器等控制對象。輸出位0.0～65535.7Q輸出字節(jié)0～65535QB輸出字0～65534QW輸出雙字0～65532QD位存儲器（又稱輔助繼電器）（M）位存儲器與PLC外部對象沒有任何關系，其功能類似于繼電器控制電路中的中間繼電器，主要用來存儲程序運算過程中的臨時結果，可為編程提供無數(shù)量限制的觸點，可以被驅動但不能直接驅動任何負載。存儲位0.0～255.7M存儲字節(jié)0～255MB存儲字0～254MW存儲雙字0～252MD§8.1.1指令基礎4.S7-300/400系列PLC用戶存儲區(qū)的分類及功能（2/3）存儲區(qū)域功能運算單位尋址范圍標識符外部輸入寄存器（PI）用戶可以通過外部輸入寄存器直接訪問模擬量輸入模塊，以便接收來自現(xiàn)場的模擬量輸入信號。外部輸入字節(jié)0～65535PIB外部輸入字0～65534PIW外部輸入雙字0～65532PID外部輸出寄存器（PQ）用戶可以通過外部輸出寄存器直接訪問模擬量輸出模塊，以便將模擬量輸出信號送給現(xiàn)場的控制執(zhí)行器。外部輸出字節(jié)0～65535PQB外部輸出字0～65534PQW外部輸出雙字0～65532PQD定時器（T）作為定時器指令使用，訪問該存儲區(qū)可獲得定時器的剩余時間。定時器0～255T計數(shù)器（C）作為計數(shù)器指令使用，訪問該存儲區(qū)可獲得計數(shù)器的當前值。計數(shù)器0～255C§8.1.1指令基礎4.S7-300/400系列PLC用戶存儲區(qū)的分類及功能（3/3）存儲區(qū)域功能運算單位尋址范圍標識符數(shù)據(jù)塊寄存器（DB）數(shù)據(jù)塊寄存器用于存儲所有數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)，最多可同時打開一個共享數(shù)據(jù)塊DB和一個背景數(shù)據(jù)塊DI。用“OPENDB”指令可打開一個共享數(shù)據(jù)塊DB；用“OPENDI”指令可打開一個背景數(shù)據(jù)塊DI數(shù)據(jù)位0.0～65535.7DBX或DIX數(shù)據(jù)字節(jié)0～65535DBB或DIB數(shù)據(jù)字0～65534DBW或DIW數(shù)據(jù)雙字0～65532DBD或DID本地數(shù)據(jù)寄存器（又稱本地數(shù)據(jù)）（L）本地數(shù)據(jù)寄存器用來存儲邏輯塊（OB、FB或FC）中所使用的臨時數(shù)據(jù)，一般用作中間暫存器。因為這些數(shù)據(jù)實際存放在本地數(shù)據(jù)堆棧（又稱L堆棧）中，所以當邏輯塊執(zhí)行結束時，數(shù)據(jù)自然丟失。本地數(shù)據(jù)位0.0～65535.7L本地數(shù)據(jù)字節(jié)0～65535LB本地數(shù)據(jù)字0～65534LW本地數(shù)據(jù)雙字0～65532LD§8.1.1指令基礎5.操作數(shù)的尋址方式所謂尋址方式就是指令執(zhí)行時獲取操作數(shù)的方式，可以直接或間接方式給出操作數(shù)。STEP7系統(tǒng)支持4種尋址方式：立即尋址存儲器直接尋址存儲器間接尋址寄存器間接尋址§8.1.1指令基礎（1）立即尋址方式

立即尋址是對常數(shù)或常量的尋址方式，其特點是操作數(shù)直接表示在指令中，或以惟一形式隱含在指令中。

例如：

L66

//把常數(shù)66裝入累加器1中

AWW#16#168

//將十六進制數(shù)168與累加器1的低字//進行“與”運算

SET

//默認操作數(shù)為RLO，該指令實現(xiàn)對//RLO置1操作§8.1.1指令基礎（2）存儲器直接尋址方式

存儲器直接尋址，簡稱直接尋址。該尋址方式在指令中直接給出操作數(shù)的存儲單元地址。存儲單元地址可用符號地址（如SB1、KM等）或絕對地址（如I0.0、Q4.1等）。

例如：

AI0.0

//對輸入位I0.0執(zhí)行邏輯“與”運算

=Q4.1

//將邏輯運算結果送給輸出繼電器Q4.1LMW2

//將存儲字MW2的內容裝入累加器1

T DBW4

//將累加器1低字中的內容傳送給數(shù)據(jù)字DBW4§8.1.1指令基礎（3）存儲器間接尋址方式（1/4）

存儲器間接尋址，簡稱間接尋址。該尋址方式在指令中以存儲器的形式給出操作數(shù)所在存儲器單元的地址，也就是說該存儲器的內容是操作數(shù)所在存儲器單元的地址。該存儲器一般稱為地址指針，在指令中需寫在方括號“[]”內。地址指針可以是字或雙字，對于地址范圍小于65535的存儲器（如T、C、DB、FB、FC等）可以用字指針；對于其他存儲器（如I、Q、M等）則要使用雙字指針?！?.1.1指令基礎（3）存儲器間接尋址方式（2/4）存儲器間接尋址的雙字指針的格式如下，其中：位0～2（xxx）為被尋址地址中位的編號（0～7）位3～18為被尋址地址的字節(jié)的編號（0～65535）§8.1.1指令基礎（3）存儲器間接尋址方式（3/4）【例2-1】存儲器間接尋址的單字格式的指針尋址

L 2//將數(shù)字2#0000_0000_0000_0010裝//入累加器1

T MW50//將累加器1低字中的內容傳給MW50//作為指針值

OPNDB35//打開共享數(shù)據(jù)塊DB35

LDBW[MW50]//將共享數(shù)據(jù)塊DBW2的內容裝入累//加器1§8.1.1指令基礎（3）存儲器間接尋址方式（4/4）【例2-2】存儲器間接尋址的雙字格式的指針尋址。

LP#8.7//把指針值裝載到累加器1。//P#8.7的指針值為：//2#0000_0000_0000_0000_0000_0000_0100_0111

T[MD2] //把指針值傳送到MD2

AI[MD2] //查詢I8.7的信號狀態(tài)

=Q[MD2]//給輸出位Q8.7賦值§8.1.1指令基礎（4）寄存器間接尋址方式（1/3）

寄存器間接尋址，簡稱寄存器尋址。該尋址方式在指令中通過地址寄存器和偏移量間接獲取操作數(shù)，其中的地址寄存器及偏移量必須寫在方括號“[]”內。在S7-300/400中有兩個地址寄存器AR1和AR2，用地址寄存器的內容加上偏移量形成地址指針，并指向操作數(shù)所在的存儲器單元。地址寄存器的地址指針有兩種格式：區(qū)內寄存器間接尋址

區(qū)域間寄存器間接尋址

§8.1.1指令基礎（4）寄存器間接尋址方式（2/3）§8.1.1指令基礎（4）寄存器間接尋址方式（3/3）§8.1.1指令基礎6.狀態(tài)字狀態(tài)字用于表示CPU執(zhí)行指令時所具有的狀態(tài)信息。一些指令是否執(zhí)行或以何方式執(zhí)行可能取決于狀態(tài)字中的某些位；執(zhí)行指令時也可能改變狀態(tài)字中的某些位，在位邏輯指令或字邏輯指令中可訪問并檢測這些位。狀態(tài)字的格式如下：

§8.1.1指令基礎（1）首位檢測位（FC）狀態(tài)字的位0稱為首位檢測位。若FC位的狀態(tài)為0，則表明一個梯形邏輯網(wǎng)絡的開始，或指令為邏輯串的第1條指令。CPU對邏輯串第1條指令的檢測（稱為首位檢測）產(chǎn)生的結果直接保存在狀態(tài)字的RLO位中，經(jīng)過首次檢測存放在RLO中的0或1被稱為首位檢測結果。FC位在邏輯串的開始時總是0，在邏輯串指令執(zhí)行過程中位為1，輸出指令或與邏輯運算有關的轉移指令（表示一個邏輯串結束的指令）將清0?！?.1.1指令基礎（2）邏輯操作結果（RLO）狀態(tài)字的位1稱為邏輯操作結果RLO（ResultofLogicOperation）。該位存儲邏輯指令或比較指令的結果。在邏輯串中，RLO位的狀態(tài)能夠表示有關信號流的信息，RLO的狀態(tài)為1，表示有信號流（通）；RLO的狀態(tài)為0，表示無信號流（斷）。可用RLO觸發(fā)跳轉指令。§8.1.1指令基礎（3）狀態(tài)位（STA）

狀態(tài)字的位2稱為狀態(tài)位。狀態(tài)位不能用指令檢測，它只是在程序測試中被CPU解釋并使用。如果一條指令是對存儲區(qū)操作的位邏輯指令，則無論是對該位的“讀”或“寫”操作，STA總是與該位的值取得一致；對不訪問存儲區(qū)的位邏輯指令來說，STA位沒有意義，此時它總被置1?！?.1.1指令基礎（4）“或”位（OR）狀態(tài)字的位3稱為或位（OR）。在先“與”后“或”的邏輯串中，OR位暫存邏輯“與”的操作結果，以便進行后面的邏輯“或”運算。其它指令將OR位清0。（5）溢出位（OV）狀態(tài)字的位4稱為溢出位。溢出位被置1，表明一個算術運算或浮點數(shù)比較指令執(zhí)行時出現(xiàn)錯誤（溢出、非法操作、不規(guī)范格式）。如果后面的算術運算或浮點數(shù)比較指令執(zhí)行結果正常，OV位就被清0?！?.1.1指令基礎（6）溢出狀態(tài)保持位（OS）

狀態(tài)字的位5稱為溢出狀態(tài)保持位（或稱為存儲溢出位）。OV被置1時OS也被置1；OV被清0時OS仍保持。所以它保存了OV位，可用于指明在先前的一些指令執(zhí)行中是否產(chǎn)生過錯誤。只有JOS（OS=1時跳轉）、塊調用指令和塊結束指令才能復位OS位。（7）條件碼1（CC1）和條件碼0（CC0）狀態(tài)字的位7和位6稱為條件碼1和條件碼0。這兩位結合起來用于表示在累加器1中產(chǎn)生的算術運算或邏輯運算結果與0的大小關系?！?.1.1指令基礎（8）二進制結果位（BR）狀態(tài)字的位8稱為二進制結果位。它將字處理程序與位處理聯(lián)系起來，在一段既有位操作又有字操作的程序中，用于表示字操作結果是否正確（異常）。將BR位加入程序后，無論字操作結果如何，都不會造成二進制邏輯鏈中斷。在LAD的方塊指令中，BR位與ENO有對應關系，用于表明方塊指令是否被正確執(zhí)行：如果執(zhí)行出現(xiàn)了錯誤，BR位為0，ENO也為0；如果功能被正確執(zhí)行，BR位為1，ENO也為1?！?.1.1指令基礎§8.1.2觸點與線圈1.常開觸點與繼電器的常開觸點相似，對應的元件被操作時，其常開觸點閉合；否則，對應常開觸點“復位”，即觸點仍處于打開的狀態(tài)。2.常閉觸點與繼電器的常閉觸點相似，對應的元件被操作時，其常閉觸點斷開；否則，對應常閉觸點“復位”，即觸點仍保持閉合的狀態(tài)。

§8.1.2觸點與線圈3.輸出線圈（賦值指令）輸出線圈與繼電器控制電路中繼電器的線圈一樣，如果有電流（信號流）流過線圈（RLO=1），則元件被驅動，與其對應的常開觸點閉合、常閉觸點斷開；如果沒有電流流過線圈（RLO=0），則元件被復位，與其對應的常開觸點斷開、常閉觸點閉合。輸出線圈等同于STL程序中的賦值指令（用等于號“=”表示）?！?.1.2觸點與線圈4.中間輸出在梯形圖設計時，如果一個邏輯串很長不便于編輯時，可以將邏輯串分成幾個段，前一段的邏輯運算結果（RLO）可作為中間輸出存儲在位存儲器M中，該存儲位可以當作一個觸點出現(xiàn)在其他邏輯串中。中間輸出只能放在梯形圖邏輯串的中間，而不能出現(xiàn)在最左端或最右端。

兩個等效的程序示例：§8.1.2觸點與線圈§8.1.3基本邏輯指令1.邏輯“與”指令

2.邏輯“或”指令

§8.1.3基本邏輯指令3.邏輯“異或”指令

§8.1.3基本邏輯指令4.邏輯塊操作

§8.1.3基本邏輯指令5.信號流取反指令

§8.1.3基本邏輯指令§8.1.4邊沿檢測指令1.RLO的上升沿檢測指令2.RLO的下降沿檢測指令§8.1.4邊沿檢測指令3.觸點信號的上升沿檢測指令§8.1.4邊沿檢測指令4.觸點信號的下降沿檢測指令§8.1.4邊沿檢測指令§8.1.5定時器指令1.S_PULSE（脈沖S5定時器，簡稱脈沖定時器）

1.S_PULSE（脈沖S5定時器，簡稱脈沖定時器）

§8.1.5定時器指令1.S_PULSE（脈沖S5定時器，簡稱脈沖定時器）

§8.1.5定時器指令2.S_PEXT（擴展脈沖S5定時器，簡稱擴展脈沖定時器）

§8.1.5定時器指令2.S_PEXT（擴展脈沖S5定時器，簡稱擴展脈沖定時器）

§8.1.5定時器指令2.S_PEXT（擴展脈沖S5定時器，簡稱擴展脈沖定時器）

§8.1.5定時器指令3.S_ODT（接通延時S5定時器，簡稱接通延時定時器）

§8.1.5定時器指令3.S_ODT（接通延時S5定時器，簡稱接通延時定時器）

§8.1.5定時器指令3.S_ODT（接通延時S5定時器，簡稱接通延時定時器）

§8.1.5定時器指令4.S_ODTS（保持型接通延時S5定時器，簡稱保持型接通延時定時器）§8.1.5定時器指令4.S_ODTS（保持型接通延時S5定時器，簡稱保持型接通延時定時器）§8.1.5定時器指令4.S_ODTS（保持型接通延時S5定時器，簡稱保持型接通延時定時器）§8.1.5定時器指令5.S_OFFDT（斷電延時S5定時器，簡稱斷電延時定時器）

§8.1.5定時器指令5.S_OFFDT（斷電延時S5定時器，簡稱斷電延時定時器）

§8.1.5定時器指令5.S_OFFDT（斷電延時S5定時器，簡稱斷電延時定時器）

§8.1.5定時器指令§8.1.6S7-300/400CPU的時鐘存儲器進入CPU屬性窗口，在“MemoryByte”區(qū)域可設置所使用的MB地址，如需要使用MB10，則直接輸入10。ClockMemory的功能是對所定義的MB的各位周期性地改變其二進制的值（占空比為1:1）。ClockMemory的各位的周期及頻率如下：位序76543210周期（S）21.610.80.50.40.20.1頻率（Hz）0.50.62511.2522.5510§8.2項目概述在現(xiàn)代化的生活中，交通信號燈是人們每天都要面對的交通指揮信號，常見的交通信號燈是雙干道十字路口交通信號燈，但是在單干道上，也需要考慮行人橫穿車道的安全及暢通問題，在這種情況下，利用上述的十字路口交通燈控制系統(tǒng)顯然不合適，那么必須考慮新的控制系統(tǒng)——人行橫道交通信號燈控制系統(tǒng)。該項目將以人行橫道交通信號燈控制為例，介紹如何用時序分析的方法設計PLC控制系統(tǒng)?！?.3任務人行橫道控制

控制要求人行橫道控制任務分析任務實施方案調試8.31234§8.3.1控制要求（1/3）在無行人橫穿車道的情況下，“車道綠燈”及“人行道紅燈”常亮，車輛可以較快的速度行駛，此時行人不能橫穿車道。為保證交通安全，當有行人要橫穿車道時，需先按動“人行道請求按鈕”，此后“車道綠燈”于30s后熄滅、“車道黃燈”點亮，以提醒司機放慢車速，不能橫穿斑馬線，有行人在請求橫穿車道；5s后“車道黃燈”熄滅、“車道紅燈”點亮，車輛應停在斑馬線之外；5s后“人行道紅燈”熄滅、“人行道綠燈”點亮，提醒行人可以安全橫穿車道?！?.3.1控制要求（2/3）“人行道綠燈”點亮10s后，“人行道綠燈”以1Hz的頻率閃亮，以提醒已經(jīng)進入車道的行人加快步伐穿過車道，同時提醒還未跨入車道的行人不能橫穿車道；5s后“人行道綠燈”熄滅、“人行道紅燈”點亮，再經(jīng)過5s的過渡，然后使“車道紅燈”熄滅、“車道綠燈”點亮，車輛開始正常行駛?！?.3.1控制要求（3/3）人行橫道交通信號燈系統(tǒng)控制的關鍵就是時序關系的設計，可以用PLC的接通延時定時器來實現(xiàn)各時間點的定位，在兩個時間點之間可實現(xiàn)相應信號燈的控制?！?.3.2任務分析§8.3.3任務實施

PLC硬件配置及接線（1/2）人行橫道交通信號燈系統(tǒng)需要車道（東西方向）紅、綠、黃各2只信號燈，人行道（南北方向）紅、綠各2只信號燈，南北方向各需一只按鈕?？刹捎肧7-300系列PLC實現(xiàn)對人行橫道交通信號燈系統(tǒng)進行控制，PLC系統(tǒng)需配置以下模塊：CPU315 1只 6ES7315-1AF03-0AB0PS307（5A） 1只 6ES7307-1EA00-0AA0SM321 1只 6ES7321-1BL80-0AA0SM322 1只 6ES7322-1FL00-0AA0§8.3.3任務實施

PLC硬件配置及接線（2/2）§8.3.3任務實施

控制程序設計（創(chuàng)建項目）§8.3.3任務實施

控