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1、工作任务工作任务 3 抢答器抢答器的的 PLC 控制控制 教学导航教学导航 能力目能力目标：标：1.熟练掌握数据传送指令与数据比较指令的用法；2.掌握七段译码指令(SDEC)的用法；3.能综合应用传送指令和七段译码指令(SDEC)实现抢答器控制；4.能独立完成抢答器控制实训装置的设计、接线及调试任务。知识目标：知识目标：1.理解常用数据转换指令的含义、功能及用法；2.学会传送指令与数据转换指令配合使用的方法与技巧；3.学会传送指令与数据比较指令配合使用的方法与技巧；4.学会用七段译码指令(SDEC)来编写抢答器程序。任务任务引引入入 作为一个准确、快速、公正的裁判员，抢答器成了各种竞赛或娱乐节
2、目中必不可少的重要设备。它的任务是从若干名参赛者中确定最先的抢答者，其准确性和灵活性就得到了体现。因此，如何设计与控制抢答器很重要。一般来说，用 PLC来控制抢答器是目前比较常见的方法，根据抢答过程中动作时间快慢，综合运用PLC 中的传送指令与七段译码指令(SDEC)来实现控制的。本文以 4 路抢答器为例来进行分析设计，常见的抢答器系统示意图如图 3-49 所示。开始按钮复位按钮1#抢答键4#抢答键3#抢答键3#抢答键2#抢答键SB1SB3SB2SB4L1L4L3L2蜂鸣器 图 3-49 抢答器系统示意图 任务分析任务分析 4 路抢答器控制要求：1.系统初始上电后，主持人在总控制台上单击“开始
3、按钮”后，允许各队人员开始抢答，即各队人员此时按键有效；2.抢答过程中，14 组中的任何一队抢先按下各自的抢答按键（SB1、SB2、SB3、SB4）后，该组对应指示灯（L1、L2、L3、L4）点亮，LED 数码管显示当前抢答成功的组号，并使蜂鸣器发出响声，持续 2s 后停止，同时锁住抢答器，使其他组按键无效，直至本次抢答完毕；3.主持人对抢答状态确认后，单击“复位按钮”，系统又开始新一轮抢答，直至有小组抢答成功。在本任务中，4 组抢答台使用的 SB1SB4 抢答按键、主持人操作的开始按钮及复位按钮，都是作为 PLC 的输入信号，4 组指示灯 L1L4、七段数码管的七段ag 及蜂鸣器作为 PLC
4、 的输出信号。因此这个系统中，PLC 的输入信号有 6 个，输出信号有 12 个。同时为了保证只有最先抢到台被显示，各抢答器之间应设置互锁。此外复位按钮的作用有两个：一是复位抢答器，二是复位七段数码管，从而为下次的抢答做准备。从上述分析可知，综合使用数据传送指令和七段译码指令可有效实现抢答器系统控制。任务实施任务实施 根据控制要求，本任务中 PLC 接收的这个系统中，PLC 的输入信号有 6 个，输出信号有 12 个。下面进行具体设计。1.I/O 分配 I/O 分配情况如表 3-7 所示。表 3-7 I/O 分配表 输入 输出 开始按钮 0.00 字段 a 100.00 1#抢答按键 0.01
5、 字段 b 100.01 2#抢答按键 0.02 字段 c 100.02 3#抢答按键 0.03 字段 d 100.03 4#抢答按键 0.04 字段 e 100.04 复位按钮 0.05 字段 f 100.05 字段 g 100.06 蜂鸣器 101.00 L1 101.01 L2 101.02 L3 101.03 L4 101.04 2.PLC 硬件接线 PLC 硬件接线图如图 3-50 所示。054321CH0CH100001122334567PLCCOMCOMCH101INOUTSB1SB2SB3SB4复位开始24VDC24VDCL1L2L3L4蜂鸣器字段a字段g字段f字段e字段d字段
6、c字段b 图 3-50 硬件接线图 3.设计梯形图程序 根据控制要求，设计的梯形图程序如图 3-51 所示。图 3-51 抢答器控制梯形图 4.系统调试 完成接线并检查确认接线正确与否；输入并运行程序，监控程序运行状态，分析程序运行结果。知识链接知识链接 一、数据转换指令 OMRON CP1E 系列 PLC 中数据转换指令包括单/双字 BCD 码二进制转换指令、单/双字二进制BCD 码转换指令、数据译码指令（416/8256）、数据编码指令（164/2568）、二进制求补指令、ASCII 码转换指令、ASCII 码十六进制转换指令、七段译码指令等。这里主要介绍以下几种常用转换指令。1.BCD二
7、进制转换指令 BIN(23)（1）指令格式：BIN(23）S R S：源通道(BCD 数)；R：结果通道（二进制数）BIN 指令的梯形图符号如图 3-52 所示。梯形图符号BIN(23)S()BIN(23)RRS S：源通道(BCD数)R：结果通道(二进制数)CIO,WR,HR,AR,TC,DM操作数取值区域CIO,WR,HR,AR,DM 图 3-52 BIN 指令的梯形图符号及操作数取值取区域（2）BIN 指令功能：当执行条件为 ON 时,将 S 中的 BCD 码转换成二进制数（S 中的内容保持不变），并将结果存入 R 中。转换原理：4 位 BCD 码分解为若干个 2n 的十进制数的和，根据
8、分解式中每一项的状态，对结果通道中的对应位置 1，或者置 0，那么最后结果通道中存放的数据就是转换成的二进制数。下面以图 3-53 所示程序为例，说明一下执行 BIN 指令的具体转换过程及转换原理。(a)(a)(b)(b)图 3-53 BIN 指令的应用 上图中(a)是使用BIN 指令的程序，(b)是执行完程序后源通道和结果通道中的内容。具体过程：当 0.00 由 OFF 变为 ON 时，执行一次MOV 指令将 BCD 码#4321 传送到源通道 W0 中，再执行一次BIN 指令将 W0 中的 BCD 码转换成二进制数，并存放到结果通道 D0 中。转换前、后 W0 中存放的内容不变。因为分解后
9、4321=4096+128+64+32+1=212+27+26+25+20，所以，结果通道 D0 中的对应位 bit12、bit7、bit6、bit5、bit0 为 1，其它位为 0。图(b)就是程序执行完之后 W0 和 D0中的数据。2.二进制BCD 转换指令 BCD(24)（1）指令格式：BCD(24）S R S：源通道(二进制数)；R：结果通道(BCD 数)BCD 指令的梯形图符号如图 3-54 所示。梯形图符号BCD(24)S()BCD(24)RRS S：源通道(二进制数)R：结果通道(BCD数)CIO,WR,HR,AR,TC,DM操作数取值区域CIO,WR,HR,AR,DM 图 3-
10、54 BCD 指令的梯形图符号及操作数取值取区域（2）BCD 指令功能：当执行条件为 ON 时,将 S 中的二进制数转换成 BCD 码（S 中的内容保持不变），并将结果存入 R 中。转换原理：二进制数转换成对应的十进制数，然后把十进制数用 BCD 码来表示，得到的结果由低位向高位与结果通道的每一位对应（其余位用 0 表示），那么最后结果通道中存放的数据就是转换成的 BCD 数。下面以图 3-55 所示程序为例，说明一下执行 BCD 指令的具体转换过程及转换原理。(a)(b)(a)(b)图 3-55 BCD 指令的应用 上图中(a)是使用BCD 指令的程序，(b)是执行完程序后源通道和结果通道中
11、的内容。具体过程：二进制数 0001 0000 1110 0001 用十六进制数表示为#10E1，那么当 0.00 由 OFF 变为 ON 时，执行一次MOV 指令将二进制数#10E1 传送到源通道 W0 中，再执行一次BCD 指令将 W0 中的二进制数转换成 BCD 数，并存放到结果通道 H0 中。转换前、后 W0 中存放的内容不变。由于二进制数 0001 0000 1110 0001 对应的十进制数为 212+27+26+25+20=4321，将 4321 用 BCD 码表示为 0100 0011 0010 0001，所以结果通道 H0 中的对应位 bit14、bit9、bit8、bit5
12、、bit0 为 1，其它位为 0。图(b)就是程序执行完之后 W0 和 H0 中的数据。3.数据译码指令 MLPX(76)（1）指令格式：MLPX(76)S C R S：源通道 C：控制字 R：结果通道 MLPX 指令的梯形图符号如图 3-56 所示，控制字 C 的含义如图 3-57 所示。MLPX(76)CR梯形图符号SMLPX(76)CRS C：控制字CIO,WR,HR,AR,TC,DM,#操作数取值区域S：源通道CIO,WR,HR,AR,TC,DMCIO,WR,HR,AR,DMR：结果通道 图 3-56 MLPX 指令的梯形图符号及操作数取值取区域 图 3-57 控制字 C 的含义（2）
13、MLPX 指令功能：当执行条件为 ON 时，将 S 中指定的数字进行译码，由 C 确定译码的方式、译码的起始数字及译码的数目。416 译码：将源通道 S 中要译码的数字转化为十进制数 015，再将结果通道中与该十进制数对应的位置为 1，其余位为 0。最多译码 4 个，最多占用 RR+3共 4 个结果通道，图 3-58 为译码结果存放示意图。图 3-58 416 译码原理示意图 8256 译码：与 416 译码过程相似，将源通道 S 中要译码的字节转化为十进制数 0256，再将结果通道中与该十进制数对应的位置为 1，其余位为 0。最多译码 4 个，最多占用 RR+15，R+16R+31 二组通道
14、。4.数据编码指令 DMPX(77)（1）指令格式：DMPX(76)S R C S：源首通道 R：结果通道 C：控制字 DMPX 指令的梯形图符号如图 3-59 所示，控制字 C 的含义如图 3-60 所示。DMPX(77)RC梯形图符号SDMPX(77)RCS C：控制字CIO,WR,HR,AR,DM操作数取值区域S：源通道CIO,WR,HR,AR,TC,DMCIO,WR,HR,AR,TC,DM,#R：结果通道 图 3-59 DMPX 指令的梯形图符号及操作数取值取区域 图 3-60 控制字 C 的含义（2）DMPX 指令功能：当执行条件为 ON 时，将 S 中指定的数字进行编码，由 C 确
15、定编码的方式、编码结果通道的首字位及编码的通道数目。164 编码：由被编码的最多 4 个通道中为 ON 的最高/低位的位号，分别编为一个十六进制数，再将结果送到结果通道指定的（由 C 指定）的数字位，图 3-61 为编码结果存放示意图。图 3-61 164 编码原理示意图 2568 编码：与 164 编码过程相似，将最多两组连续 16 个通道 256 位通道中为 ON 的最高位/低位位号，分别编为一个字节的十六进制数，再分别送到结果通道指定的字节。5.七段译码指令 SDEC(78)（1）指令格式：SDEC(78)S C R S：源通道 C：控制字 R：结果通道 SDEC 指令的梯形图符号如图
16、3-62 所示，控制字 C 的含义如图 3-63 所示。SDEC(78)CR梯形图符号SSDEC(78)CRS C：控制字CIO,WR,HR,AR,TC,DM,#操作数取值区域S：源通道CIO,WR,HR,AR,TC,DMCIO,WR,HR,AR,DMR：结果通道 图 3-62 SDEC 指令的梯形图符号及操作数取值取区域 图 3-63 控制字 C 的含义（2）SDEC 指令功能：当执行条件为 ON 时，将 S 中的数字进行译码，由 C 确定要译码的起始数字位及译码的位数。译码结果存放在 R 中，由 C 确定是从 R 的低 8 位还是高 8 位开始存放，一次最多可对 S 中的 4 个数字进行转
17、换，若 C 中指定的是从 R 的高 8 位开始存放，则最多可占 3 个结果通道。R 中的 bit07 和 bit15 不用，bit00 bit06和 bit08 bit14 分别对应数码管的 a、b、c、d、e、f、g 段，若 bit0006 及bit0814 某位为 1，则对应数码管的段发光。译码结果在 R 中的存放顺序示意图如图 3-64 所示。C=#0030RSR+13210低8位低8位高8位高8位C=#0133RSR+13210低8位低8位高8位高8位R+2低8位高8位 图 3-64 SDEC 指令译码结果存放顺序示意图 例 3.20 SDEC 指令应用举例。已知 H0 中已预先写入常
18、数 1673，程序执行完之后，判断 H1 中的内容。图 3-65 SDEC 指令举例 功能分析：图 3-66 SDEC 指令控制字 C 分析 设源通道 H0 中内容为 1673（BCD），根据控制字 C 的指定内容可知要译码的首字是源通道中第 0 位数字“1”（对应 b、c 段应该是 1），并且结果要存放在结果通道的低 8 位，所以 H1 的低 8 位是 0000 0110（bit7 固定为 0）；译码的第二个字是源通道中第 0 位数字“3”（对应 a、b、c、d、g 段是1）并且第二个译码结果要存放在结果通道的高 8 位，所以 H1 的高 8 位是 0100 1111（bit15 固定为 0
19、）。源通道数字与译码结果通道的对应关系如图 3-67 所示。图 3-67 源通道数字与译码结果通道的对应关系 由以上分析可知：H1 中的内容为 0100 1111 0000 0110，用十六进制表示为4F06。6.ASCII 码转换指令 ASC(86)（1）指令格式：ASC(86)S C R S：源通道 C：控制字 R：结果首通道 ASC 指令的梯形图符号如图 3-68 所示，控制字 C 的含义如图 3-69 所示。ASC(86)CR梯形图符号SASC(86)CRS C：控制字CIO,WR,HR,AR,TC,DM,#操作数取值区域S：源通道CIO,WR,HR,AR,TC,DMCIO,WR,HR
20、,AR,DMR：结果首通道 图 3-68 ASC 指令的梯形图符号及操作数取值取区域 图 3-69 控制字 C 的含义（2）ASC 指令功能：当执行条件为 ON 时，根据 C 的内容，将 S 中指定的数字转换成 ASCII 码，并将结果存放在以 R 为首通道的结果通道中。图 3-70 为 ASCII 码转换结果存放示意图。(a)(a)(b)(b)(c)(c)(d)(d)C=#0030RSR+13210低8位低8位高8位高8位C=#0130RSR+13210低8位低8位高8位高8位R+2低8位高8位C=#0113RSR+13210低8位低8位高8位高8位C=#0013RS3210低8位高8位 图
21、 3-70 ASCII 码转换结果存放示意图（3）校验位用法 结果通道的 bit0006 及 bit0814 存放结果，bit07 和 bit15 是校验位。若设置不校验，则 bit07 和 bit15 为 0。若设置奇校验，则校验位与 ASCII 码中的 1 的总数应为奇数，否则 bit07 和 bit15 为 1。若设置偶校验，则校验位与ASCII 码中的 1 的总数应为偶数，否则 bit07 和 bit15 为 1。7.ASCII 码十六进制转换指令 HEX(162)（1）指令格式：HEX(162)S C R S：源通道 C：控制字 R：结果通道 HEX 指令的梯形图符号如图 3-71
22、所示，控制字 C 的含义如图 3-72 所示。HEX(162)CR梯形图符号SHEX(162)CRS C：控制字CIO,WR,HR,AR,TC,DM,#操作数取值区域S：源通道CIO,WR,HR,AR,TC,DMCIO,WR,HR,AR,DMR：结果通道 图 3-71 HEX 指令的梯形图符号及操作数取值取区域 图 3-72 控制字 C 的含义（2）HEX 指令功能：当执行条件为 ON 时，根据 C 的内容，将 S 中最多 4 字节的 ASCII 数据转换成相应的十六进制数，并将结果存放在结果通道中。技能训练考核评价标准技能训练考核评价标准 本项工作任务的评分标准见表 3-8 所示。表 3-8
23、 评分标准 工作任务 3：抢答器的 PLC 控制 组别：组员：项目 配分 考 核 要 求 扣 分 标 准 扣分 记录 得分 电路 设计 40 分 根据给定的控制电路图，列出 PLC 输入/输出元件地址分配表，设计梯形图及PLC 输入/输出接线图，根据梯形图，列出指令表 1.输入/输出地址遗漏或写错，每处扣 2 分 2.梯形图表达不正确或画法不规范，每处扣 3 分 3.接线图表达不正确或画法不规范，每处扣 3 分 4.指令有错误，每条扣 2 分 安装 与 接线 30 分 按照 PLC 输入/输出接线图在模拟配线板上正确安装元件，元件在配线板上布置要合理，安装要准确紧固。配线美观，下入线槽中且有端
24、子标号，引出端要有别径压端子 1.元件布置不整齐、不均匀、不合理，每处扣 1 分 2.元件安装不牢固、安装元件时漏装螺钉，每处扣 1 分 3.损坏元件，扣 5 分 4.电动机运行正常，如不按电路图接线，扣 1 分 5.布线不入线槽、不美观，主电路、控制电路每根扣 0.5 分 6.接点松动、露铜过长、反圈、压绝缘层，标记线号不清楚、遗漏或误标，引出端子无别径压端子，每处扣 0.5 分 7.损伤导线绝缘或线芯，每根 扣 0.5 分 8.不按 PLC 控制 I/O 接线图接线，每处扣 2 分 程序 输入 与 调试 20 分 熟练操作键盘，能正确地将所编写的程序下载到 PLC；按照被控设备的动作要求进
25、行模拟调试，达到设计要求 1.不熟练录入指令，扣 2 分 2.不会用删除、插入、修改等命令，每项扣 2 分 3.一次试车不成功扣 4 分，二次试车不成功扣 8 分，三次试车不成功扣 10 分 安全 文明 工作 10 分 1.安全用电，无人为损坏仪器、元器件和设备 2.保持环境整洁，秩序井然，操作习惯良好 3.小组成员协作和谐，态度正确 4.不迟到、早退、旷课 1.发生安全事故，扣 10 分 2.人为损坏设备、元器件，扣10 分 3.现场不整洁、工作不文明，团队不协作，扣 5 分 4.不遵守考勤制度，每次扣25 分 总分 工程素质技能训练工程素质技能训练 一（1）控制要求 一台运料小车，可在 1#4#工位之间自动移动，只要对应工位有呼叫信号，小车便会自动向呼叫工位移动，并在到达呼叫工位后自动停止，示意图如图 3-25所示。设 SB1 为启动信号，SB2 为停止信号，SQ1、SQ2、SQ3、SQ4 为小车位置检测信号，SB3、SB4、SB5、SB6 为呼叫位置检测信号。并且在发生呼叫时，数码显示器上显示呼叫位置编号。运料小车呼叫位置检测小车位置检测1#4#3#2#图 3-73 运料小车示意图（2）训练内容 分析任务，小车运行过程中位置与呼叫信号的关系；写出 I/O 分配表，并根据控制要求，设计梯形图程序；输入、调试程序；汇总整理文档，保留工程文件。