可編程控制器技術(shù) 課件 任務(wù)3.2 競賽搶答器的進階

任務(wù)3.2競賽搶答器的進階主講人：XXX時間：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)實施04四、任務(wù)評價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個主持人總臺和3個參賽組分控臺，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，主持人按下起動按鈕，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。搶答成功組答題時間為30秒，答題結(jié)束按下回答完畢按鈕，答題用時和答題時間計時器停止計時，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01觸摸屏上主持人區(qū)設(shè)置起動、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)前所處的實時工作狀態(tài)，包括倒計時時間，單位為秒，精確到0.1秒，相關(guān)時間可設(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，對搶題目時間和答題時間進行設(shè)置。人機界面設(shè)計要求02任務(wù)要求主持人通過總臺控制競賽流程，包括起動、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)確實現(xiàn)。參賽組通過分控臺進行搶答和答題操作，搶答需在規(guī)定時間內(nèi)完成，答題時間有限制，系統(tǒng)需準(zhǔn)確判斷搶答順序和答題時間，實現(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、計時模塊、分數(shù)管理模塊、人機界面模塊等。電源控制模塊負責(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間控制和答題結(jié)果處理；計時模塊提供搶答時間和答題時間的倒計時功能；分數(shù)管理模塊根據(jù)答題結(jié)果和違規(guī)情況進行分數(shù)的加減操作；人機界面模塊通過觸摸屏實現(xiàn)人機交互，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移動指令用于將一個變量的值賦給另一個變量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞和更新。在競賽搶答器中，移動指令可用于將搶答成功組號、答題時間等數(shù)據(jù)傳遞到相應(yīng)的顯示變量中，以便在人機界面上顯示。使用移動指令時，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)丟失或錯誤。例如，將一個整數(shù)型變量的值移動到一個雙字型變量中，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)精度丟失或超出存儲范圍。移動指令比較指令用于比較兩個數(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間是否超時、答題時間是否結(jié)束等條件，從而觸發(fā)相應(yīng)的控制動作。比較指令支持多種數(shù)據(jù)類型，如整數(shù)、雙整數(shù)、浮點數(shù)等，使用時需確保比較的數(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，比較一個整數(shù)型變量和一個浮點型變量的大小時，需先將其中一個變量轉(zhuǎn)換為與另一個變量相同的數(shù)據(jù)類型。比較指令數(shù)學(xué)運算指令包括加、減、乘、除等基本運算操作，用于對數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)計算。在競賽搶答器中，數(shù)學(xué)運算指令可用于計算參賽組的總分，根據(jù)答題結(jié)果和違規(guī)情況進行加減分操作。數(shù)學(xué)運算指令的操作數(shù)數(shù)據(jù)類型需一致，且需注意數(shù)據(jù)范圍和精度，避免運算結(jié)果超出存儲范圍或出現(xiàn)精度誤差。例如，在進行分數(shù)加減運算時，需確保分數(shù)變量的數(shù)據(jù)類型能夠容納運算結(jié)果，避免數(shù)據(jù)溢出。數(shù)學(xué)運算指令數(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行操作和查看系統(tǒng)狀態(tài)。HMI面板與PLC通過PROFINET接口進行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸和交互。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精簡系列面板進行高效組態(tài)。在組態(tài)過程中，可使用STEP7Basic的圖形化界面進行操作，通過拖拽、配置屬性等方式完成HMI畫面的設(shè)計和功能實現(xiàn)。同時，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)置人機界面。SIMATICHMI精簡系列面板的組態(tài)三、任務(wù)實施03輸入元件地址分配起動按鈕（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，用于接收主機人的操作信號。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，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，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在繪制接線圖時，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，需按照電氣接線規(guī)范進行接線，確保系統(tǒng)的安全可靠運行。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程序功能實現(xiàn)3.4.2.1電源啟停控制當(dāng)主持人按下起動按鈕時，電源指示燈亮，各小組總分賦初值100分；關(guān)閉電源時，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，各計時器賦初值，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，搶題計時器倒計時開始，若搶答成功或違規(guī)搶答，計時器清零。各組在允許搶答開始后，倒計時規(guī)定時間內(nèi)搶答，顯示搶答成功組號。主持人未按下開始搶答按鈕時，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，答題計時器倒計時開始，按下答題完畢按鈕或答題時間到，計時器清零。回答完畢標(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)定時間內(nèi)回答完畢且正確，主持人可加10分；在規(guī)定時間內(nèi)回答完畢但答案錯誤、違規(guī)搶答或時間到未答完，主持人可減10分。3.4.2.5計時器與分數(shù)管理設(shè)置搶題計時器和答題計時器，實現(xiàn)搶答時間和答題時間的倒計時功能。根據(jù)答題結(jié)果和違規(guī)情況，對參賽組的分數(shù)進行加減操作，實時更新各組總分。02HMI參考畫面設(shè)計3.4.3.1畫面組態(tài)在項目樹“HMI_1”的畫面選項文件夾中添加初始畫面、時間設(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，如進入時間設(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、布局等屬性。在“事件”選項卡中，設(shè)置按鈕按下和釋放時的函數(shù)，實現(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，實現(xiàn)文本信息的顯示。3.4.3.5I/O域組態(tài)以“搶題目時間”為例，設(shè)置I/O域連接的變量、模式、顯示格式等屬性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出顯示。03變量設(shè)置為了方便實現(xiàn)HMI動畫效果，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、答題時間變量、分數(shù)變量等。程序設(shè)計啟動仿真，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HMI仿真，出現(xiàn)模擬仿真面板，根據(jù)實際現(xiàn)象對本次任務(wù)進行檢查，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、計時器和分數(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、計時器和分數(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0102項目調(diào)試四、任務(wù)評價04存在危險用電等情況（每次扣5分，上不封頂）：嚴格遵守用電安全規(guī)范，杜絕危險操作。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個按鍵功能正確（各2分共12分）：按鍵操作靈敏，功能實現(xiàn)準(zhǔn)確。主持人操作區(qū)的3個指示燈功能正確（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。按時間設(shè)定畫面能跳轉(zhuǎn)到時間設(shè)定畫面設(shè)置時間（6分）：畫面切換正常，時間設(shè)置功能有效。答題組號和答題時間顯示正常（各3分共6分）：顯示內(nèi)容準(zhǔn)確，無錯誤或延遲現(xiàn)象。搶答區(qū)9個按鍵功能正常（每個2分共18分）：按鍵操作靈敏，功能實現(xiàn)準(zhǔn)確。搶答區(qū)3個指示燈功能正常（每個2分共6分）：指示燈顯示狀態(tài)正確，與系統(tǒng)狀態(tài)一致。搶答區(qū)3組得分顯示正常（每個2分共6分）：分數(shù)顯示準(zhǔn)確，實時更新。桌面物品和工具擺放整齊、整潔（2.5分）：保持工作臺面整潔，工具歸位。地面清理干凈（2.5分）：保持工作區(qū)域地面干凈，無雜物。5S素養(yǎng)發(fā)展素養(yǎng)表達溝通能力（2.5分）：表達清晰，溝通順暢，能夠準(zhǔn)確傳達信息。團隊協(xié)作能力（2.5分）：團隊成員分工明確，協(xié)作默契，共同完成任務(wù)。評價指標(biāo)與評分標(biāo)準(zhǔn)五、任務(wù)拓展05任務(wù)要求兩條傳輸帶為防止物料堆積，要求起動后2號傳輸帶先運行5秒后1號傳輸帶再運行，停機時1號傳輸帶先停止，10秒后2號傳輸帶才停止。01設(shè)計要點繪制傳輸帶控制的接線圖，明確各設(shè)備的連接