可編程控制器技術(shù) 課件 項(xiàng)目3　競賽搶答器系統(tǒng)應(yīng)用編程

任務(wù)3.1設(shè)計(jì)競賽搶答器主講人：XXX時(shí)間：20XX.XX目錄-CONTENTS01020304一、任務(wù)要求與分析二、知識學(xué)習(xí)三、任務(wù)實(shí)施四、任務(wù)評價(jià)05五、任務(wù)拓展一、任務(wù)要求與分析01功能實(shí)現(xiàn)：設(shè)計(jì)一個(gè)4路搶答器，包含選手搶答按鈕、主持人控制按鈕、指示燈等，實(shí)現(xiàn)正常搶答、違規(guī)處理與系統(tǒng)復(fù)位功能。01任務(wù)要求互鎖機(jī)制：搶答開始后，首位搶答選手鎖定，后續(xù)搶答無效，確保搶答公平性。0202控制邏輯：主持人控制搶答開始與復(fù)位，選手搶答觸發(fā)對應(yīng)指示燈，違規(guī)搶答觸發(fā)報(bào)警燈閃爍，系統(tǒng)需準(zhǔn)確判斷搶答順序與違規(guī)情況。0101任務(wù)分析二、知識學(xué)習(xí)0201置位與復(fù)位：置位位域指令SET_BF可連續(xù)置位多個(gè)位，復(fù)位位域指令RESET_BF可連續(xù)復(fù)位多個(gè)位，用于批量控制指示燈狀態(tài)。03邊沿檢測：邊沿檢測觸點(diǎn)與線圈指令可檢測信號的上升沿或下降沿，用于捕捉按鈕按下瞬間信號，避免抖動(dòng)影響。02SR與RS觸發(fā)器：SR復(fù)位優(yōu)先，RS置位優(yōu)先，用于處理搶答信號的置位與復(fù)位，確保信號準(zhǔn)確響應(yīng)。位邏輯指令系統(tǒng)存儲器：提供首次循環(huán)、診斷狀態(tài)更改、常1、常0等特殊功能位，用于程序初始化與狀態(tài)監(jiān)測。時(shí)鐘存儲器：提供多種頻率的時(shí)鐘脈沖，如1Hz用于違規(guī)指示燈閃爍控制，實(shí)現(xiàn)周期性報(bào)警提示。系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲器功能設(shè)置三、任務(wù)實(shí)施03I/O地址分配表接線要點(diǎn)：按鈕接入PLC輸入端子，指示燈由PLC輸出端子驅(qū)動(dòng)，確保接線正確無誤，避免短路與誤操作。01I/O接線圖項(xiàng)目創(chuàng)建：在博途中新建“四路搶答器”項(xiàng)目，添加CPU1215CDC/DC/DC，定義相關(guān)變量，確保程序易讀性?！庇布M態(tài)與變量設(shè)置010203復(fù)位功能：利用復(fù)位按鈕與首次循環(huán)信號，復(fù)位所有指示燈與標(biāo)志位，為新一輪搶答準(zhǔn)備。開始功能：主持人按下開始按鈕后，點(diǎn)亮開始指示燈，激活搶答功能，同時(shí)清除按鈕抖動(dòng)影響。搶答操作：判斷選手搶答順序，首位搶答選手點(diǎn)亮對應(yīng)指示燈并鎖定，后續(xù)搶答無效；違規(guī)搶答觸發(fā)報(bào)警燈閃爍。程序設(shè)計(jì)軟件調(diào)試：通過程序狀態(tài)監(jiān)控法，監(jiān)控程序運(yùn)行狀態(tài)，修改邏輯錯(cuò)誤，確保功能正常。硬件調(diào)試：檢查接線，測試按鈕響應(yīng)與指示燈顯示，確保硬件運(yùn)行穩(wěn)定。項(xiàng)目調(diào)試四、任務(wù)評價(jià)04編程與調(diào)試（40分）：主持人操作功能正確（8分）、搶答按鍵功能正常（16分）、指示燈功能正常（12分）。PART025S素養(yǎng)（10分）：桌面物品擺放整齊（5分）、地面清理干凈（5分）。PART04安全素養(yǎng)（10分）：危險(xiǎn)用電扣5分/次，帶電插拔扣3分/次，穿著不符合要求扣5分/次。PART03硬件安裝與接線（30分）：I/O接線圖繪制（10分）、元件安裝（10分）、硬件接線（10分）。PART01發(fā)展素養(yǎng)（10分）：表達(dá)溝通能力（5分）、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力（5分）。PART05評分標(biāo)準(zhǔn)五、任務(wù)拓展05順序起動(dòng)設(shè)計(jì)：編寫程序?qū)崿F(xiàn)兩臺電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)與停止控制，按下起動(dòng)按鈕后M1起動(dòng)，M2延時(shí)起動(dòng)；按下停止按鈕后M1停止，M2延時(shí)停止。謝謝大家主講人：AiPPT時(shí)間：20XX.XX任務(wù)3.2競賽搶答器的進(jìn)階主講人：XXX時(shí)間：20XX.XX目錄01一、任務(wù)要求與分析02二、任務(wù)準(zhǔn)備03三、任務(wù)實(shí)施04四、任務(wù)評價(jià)05五、任務(wù)拓展一、任務(wù)要求與分析01競賽搶答器包含1個(gè)主持人總臺和3個(gè)參賽組分控臺，總臺設(shè)置電源、允許搶答、違規(guī)指示燈及搶答成功組號顯示器，分控臺設(shè)置搶答成功指示燈和搶答、開始答題、回答完畢按鈕。競賽開始時(shí)，主持人按下起動(dòng)按鈕，電源指示燈亮，各組總分賦值100分。搶答需在主持人按下允許搶答按鈕后10秒內(nèi)完成，違規(guī)搶答將導(dǎo)致系統(tǒng)減10分。搶答成功組答題時(shí)間為30秒，答題結(jié)束按下回答完畢按鈕，答題用時(shí)和答題時(shí)間計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，主持人根據(jù)答案加或減10分。主持人按下復(fù)位按鈕，數(shù)據(jù)復(fù)位；按下停止按鈕，電源指示燈熄滅，各組總分清零。搶答器功能設(shè)計(jì)01觸摸屏上主持人區(qū)設(shè)置起動(dòng)、停止、允許搶答、復(fù)位、加分、減分按鈕，各參賽組設(shè)置搶答、開始答題、回答完畢按鈕，按鈕ON/OFF狀態(tài)有明顯區(qū)別。通過觸摸屏可顯示搶答器當(dāng)前所處的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，包括倒計(jì)時(shí)時(shí)間，單位為秒，精確到0.1秒，相關(guān)時(shí)間可設(shè)置。設(shè)置加密頁，輸入正確密碼可跳轉(zhuǎn)至?xí)r間設(shè)置界面，對搶題目時(shí)間和答題時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。人機(jī)界面設(shè)計(jì)要求02任務(wù)要求主持人通過總臺控制競賽流程，包括起動(dòng)、停止、允許搶答、復(fù)位、加分、減分等操作，各操作之間存在先后順序和邏輯關(guān)系，需準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)。參賽組通過分控臺進(jìn)行搶答和答題操作，搶答需在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，答題時(shí)間有限制，系統(tǒng)需準(zhǔn)確判斷搶答順序和答題時(shí)間，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的加分或減分操作。系統(tǒng)需具備違規(guī)處理功能，對違規(guī)搶答的參賽組進(jìn)行減分，并通過違規(guī)指示燈提示。根據(jù)任務(wù)要求，可將競賽搶答器系統(tǒng)劃分為電源控制模塊、搶答控制模塊、答題控制模塊、計(jì)時(shí)模塊、分?jǐn)?shù)管理模塊、人機(jī)界面模塊等。電源控制模塊負(fù)責(zé)控制電源的啟停，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源支持；搶答控制模塊實(shí)現(xiàn)參賽組的搶答操作和搶答順序判斷；答題控制模塊管理答題過程中的時(shí)間控制和答題結(jié)果處理；計(jì)時(shí)模塊提供搶答時(shí)間和答題時(shí)間的倒計(jì)時(shí)功能；分?jǐn)?shù)管理模塊根據(jù)答題結(jié)果和違規(guī)情況進(jìn)行分?jǐn)?shù)的加減操作；人機(jī)界面模塊通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，顯示系統(tǒng)狀態(tài)和操作界面?？刂七壿嫹治鱿到y(tǒng)功能模塊劃分任務(wù)分析二、任務(wù)準(zhǔn)備02移動(dòng)指令用于將一個(gè)變量的值賦給另一個(gè)變量，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞和更新。在競賽搶答器中，移動(dòng)指令可用于將搶答成功組號、答題時(shí)間等數(shù)據(jù)傳遞到相應(yīng)的顯示變量中，以便在人機(jī)界面上顯示。使用移動(dòng)指令時(shí)，需注意目的地址的存儲區(qū)大小與輸入端的數(shù)據(jù)長度相匹配，避免數(shù)據(jù)丟失或錯(cuò)誤。例如，將一個(gè)整數(shù)型變量的值移動(dòng)到一個(gè)雙字型變量中，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)精度丟失或超出存儲范圍。移動(dòng)指令比較指令用于比較兩個(gè)數(shù)據(jù)的大小關(guān)系，判斷是否相等、大于或小于等條件。在競賽搶答器中，比較指令可用于判斷搶答時(shí)間是否超時(shí)、答題時(shí)間是否結(jié)束等條件，從而觸發(fā)相應(yīng)的控制動(dòng)作。比較指令支持多種數(shù)據(jù)類型，如整數(shù)、雙整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)等，使用時(shí)需確保比較的數(shù)據(jù)類型相同，否則可能導(dǎo)致比較結(jié)果不準(zhǔn)確。例如，比較一個(gè)整數(shù)型變量和一個(gè)浮點(diǎn)型變量的大小時(shí)，需先將其中一個(gè)變量轉(zhuǎn)換為與另一個(gè)變量相同的數(shù)據(jù)類型。比較指令數(shù)學(xué)運(yùn)算指令包括加、減、乘、除等基本運(yùn)算操作，用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算。在競賽搶答器中，數(shù)學(xué)運(yùn)算指令可用于計(jì)算參賽組的總分，根據(jù)答題結(jié)果和違規(guī)情況進(jìn)行加減分操作。數(shù)學(xué)運(yùn)算指令的操作數(shù)數(shù)據(jù)類型需一致，且需注意數(shù)據(jù)范圍和精度，避免運(yùn)算結(jié)果超出存儲范圍或出現(xiàn)精度誤差。例如，在進(jìn)行分?jǐn)?shù)加減運(yùn)算時(shí)，需確保分?jǐn)?shù)變量的數(shù)據(jù)類型能夠容納運(yùn)算結(jié)果，避免數(shù)據(jù)溢出。數(shù)學(xué)運(yùn)算指令數(shù)據(jù)處理指令組態(tài)工具與方法HMI與PLC的整合SIMATICS7-1200與SIMATICHMI精簡系列面板的整合為競賽搶答器提供了簡單高效的可視化和控制解決方案。通過HMI面板，主持人和參賽組可以方便地進(jìn)行操作和查看系統(tǒng)狀態(tài)。HMI面板與PLC通過PROFINET接口進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和交互。在組態(tài)過程中，需正確配置HMI和PLC的通信參數(shù)，確保兩者能夠穩(wěn)定可靠地連接和通信。SIMATICSTEP7Basic是西門子開發(fā)的高集成度工程組態(tài)系統(tǒng)，提供了直觀易用的編輯器，用于對SIMATICS7-1200和SIMATICHMI精簡系列面板進(jìn)行高效組態(tài)。在組態(tài)過程中，可使用STEP7Basic的圖形化界面進(jìn)行操作，通過拖拽、配置屬性等方式完成HMI畫面的設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，需熟悉HMI面板的各種控件和功能，如按鈕、指示燈、文本域、I/O域等，以便合理布局和設(shè)置人機(jī)界面。SIMATICHMI精簡系列面板的組態(tài)三、任務(wù)實(shí)施03輸入元件地址分配起動(dòng)按鈕（I0.0）、停止按鈕（I0.1）、允許搶答按鈕（I0.2）、復(fù)位按鈕（I0.3）、加分按鈕（I0.4）、減分按鈕（I0.5）分別對應(yīng)PLC的輸入點(diǎn)，用于接收主機(jī)人的操作信號。1-3組搶答按鈕（I1.0-I1.2）、1-3組開始答題按鈕（I1.3-I1.5）、1-3組答題完畢按鈕（I1.6-I2.0）分別對應(yīng)PLC的輸入點(diǎn)，用于接收參賽組的操作信號。輸出元件地址分配電源指示燈（Q0.0）、允許搶答指示燈（Q0.1）、違規(guī)指示燈（Q0.2）、1-3組搶答指示燈（Q0.3-Q0.5）分別對應(yīng)PLC的輸出點(diǎn)，用于控制指示燈的亮滅，顯示系統(tǒng)狀態(tài)和搶答結(jié)果。I/O地址分配表接線圖繪制要點(diǎn)在繪制接線圖時(shí)，需注意電源線、信號線的布局和連接方式，避免信號干擾和短路現(xiàn)象。同時(shí)，需按照電氣接線規(guī)范進(jìn)行接線，確保系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。根據(jù)I/O地址分配表，將輸入元件和輸出元件正確連接到PLC的相應(yīng)輸入輸出端子上，確保接線牢固、無誤。I/O接線圖添加設(shè)備與組態(tài)連接在TIAPortalV15.1中創(chuàng)建新項(xiàng)目“競賽搶答器”，添加PLC設(shè)備CPU1215CDC/DC/DC和HMI設(shè)備KTP700Basic。在“設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)”中組態(tài)HMI和PLC的連接，通過拖拽的方式將HMI設(shè)備的接口連接到PLC設(shè)備的接口上，確保兩者能夠正常通信。系統(tǒng)配置01程序功能實(shí)現(xiàn)3.4.2.1電源啟停控制當(dāng)主持人按下起動(dòng)按鈕時(shí)，電源指示燈亮，各小組總分賦初值100分；關(guān)閉電源時(shí)，各小組總分賦值0分。3.4.2.2數(shù)據(jù)復(fù)位功能主持人按下復(fù)位按鈕時(shí)，各計(jì)時(shí)器賦初值，為下一題作答做好準(zhǔn)備。3.4.2.3搶答控制主持人按下允許搶答按鈕后，搶題計(jì)時(shí)器倒計(jì)時(shí)開始，若搶答成功或違規(guī)搶答，計(jì)時(shí)器清零。各組在允許搶答開始后，倒計(jì)時(shí)規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶答，顯示搶答成功組號。主持人未按下開始搶答按鈕時(shí)，違規(guī)搶答登記，系統(tǒng)減10分。3.4.2.4答題控制搶答成功小組按下開始答題按鈕后，答題計(jì)時(shí)器倒計(jì)時(shí)開始，按下答題完畢按鈕或答題時(shí)間到，計(jì)時(shí)器清零?；卮鹜戤厴?biāo)志登記，只有搶答成功小組按下回答完畢按鈕才有效。答題小組在規(guī)定時(shí)間內(nèi)回答完畢且正確，主持人可加10分；在規(guī)定時(shí)間內(nèi)回答完畢但答案錯(cuò)誤、違規(guī)搶答或時(shí)間到未答完，主持人可減10分。3.4.2.5計(jì)時(shí)器與分?jǐn)?shù)管理設(shè)置搶題計(jì)時(shí)器和答題計(jì)時(shí)器，實(shí)現(xiàn)搶答時(shí)間和答題時(shí)間的倒計(jì)時(shí)功能。根據(jù)答題結(jié)果和違規(guī)情況，對參賽組的分?jǐn)?shù)進(jìn)行加減操作，實(shí)時(shí)更新各組總分。02HMI參考畫面設(shè)計(jì)3.4.3.1畫面組態(tài)在項(xiàng)目樹“HMI_1”的畫面選項(xiàng)文件夾中添加初始畫面、時(shí)間設(shè)定畫面等，設(shè)置畫面名稱和切換方式。設(shè)置畫面切換權(quán)限，如進(jìn)入時(shí)間設(shè)定畫面需輸入正確密碼。3.4.3.2按鈕組態(tài)以“搶答1組”按鈕為例，設(shè)置按鈕的模式、標(biāo)簽、外觀、設(shè)計(jì)、布局等屬性。在“事件”選項(xiàng)卡中，設(shè)置按鈕按下和釋放時(shí)的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對PLC變量的置位和復(fù)位操作。3.4.3.3指示燈組態(tài)以“電源指示燈”為例，從“全局庫”中選擇合適的指示燈圖標(biāo)，設(shè)置其與PLC變量的連接，實(shí)現(xiàn)指示燈的狀態(tài)顯示。3.4.3.4文本域組態(tài)以標(biāo)題“競賽搶答器”為例，設(shè)置文本域的文本內(nèi)容、字體、樣式等屬性，實(shí)現(xiàn)文本信息的顯示。3.4.3.5I/O域組態(tài)以“搶題目時(shí)間”為例，設(shè)置I/O域連接的變量、模式、顯示格式等屬性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出顯示。03變量設(shè)置為了方便實(shí)現(xiàn)HMI動(dòng)畫效果，設(shè)置與觸摸屏關(guān)聯(lián)的軟元件變量，如搶答按鈕變量、搶答成功組號變量、答題時(shí)間變量、分?jǐn)?shù)變量等。程序設(shè)計(jì)啟動(dòng)仿真，將PLC的硬件組態(tài)和軟件全部下載到PLCSIM中，使PLC工作在“RUN”模式。啟動(dòng)HMI仿真，出現(xiàn)模擬仿真面板，根據(jù)實(shí)際現(xiàn)象對本次任務(wù)進(jìn)行檢查，包括通信參數(shù)配置、程序下載、觸摸屏顯示、按鈕功能、指示燈顯示、計(jì)時(shí)器和分?jǐn)?shù)顯示等方面。確保通信參數(shù)正確配置，PLC和HMI設(shè)備能夠穩(wěn)定通信。檢查觸摸屏程序是否正確下載，顯示界面是否正常，按鈕操作是否靈敏。驗(yàn)證各功能模塊是否正常工作，如電源啟停、數(shù)據(jù)復(fù)位、搶答控制、答題控制、計(jì)時(shí)器和分?jǐn)?shù)管理等。檢查違規(guī)處理功能是否準(zhǔn)確，違規(guī)搶答是否能正確觸發(fā)減分和指示燈閃爍。軟件與硬件調(diào)試調(diào)試要點(diǎn)0102項(xiàng)目調(diào)試四、任務(wù)評價(jià)04存在危險(xiǎn)用電等情況（每次扣5分，上不封頂）：嚴(yán)格遵守用電安全規(guī)范，杜絕危險(xiǎn)操作。存在帶電插拔工作站的電纜、電線等情況（每次扣3分）：避免帶電插拔，確保設(shè)備安全。穿著不符合生產(chǎn)要求（每次扣5分）：按規(guī)定穿著工作服，佩戴安全帽等防護(hù)用品。安全素養(yǎng)I/O接線圖繪制（5分）：接線圖清晰準(zhǔn)確，符合電氣規(guī)范。元件安裝（5分）：元件安裝牢固，布局合理。硬件接線（10分）：接線正確無誤，無短路、斷路等現(xiàn)象。硬件安裝與接線編程與調(diào)試主持人操作區(qū)的6個(gè)按鍵功能正確（各2分共12分）：按鍵操作靈敏，功能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確。主持人操作區(qū)的3個(gè)指示燈功能正確（各2分共6分）：指示燈顯示狀態(tài)正確，與系統(tǒng)狀態(tài)一致。按時(shí)間設(shè)定畫面能跳轉(zhuǎn)到時(shí)間設(shè)定畫面設(shè)置時(shí)間（6分）：畫面切換正常，時(shí)間設(shè)置功能有效。答題組號和答題時(shí)間顯示正常（各3分共6分）：顯示內(nèi)容準(zhǔn)確，無錯(cuò)誤或延遲現(xiàn)象