文章摘要
间接数组寻址是PLC程序员的必经之路，它能实现存储和检索大量数据等高级编程功能。播放歌曲是学习数组和间接内存访问的经典方式。本文展示的PLC实施方案，可通过西门子S7-1200 PLC的脉冲串输出功能驱动扬声器发声。
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PLC 数组间接寻址入门
数组是相同类型内存元素的有序集合。在可编程逻辑控制器(PLC)中，我们通过声明内存类型和数组大小来定义数组。例如，可以构建一维数组来存储传送带上移动容器的条形码信息。在此应用中，第一个条形码将存储为 barCodes[0] 。
什么是间接寻址？
数组元素可通过直接或间接方式访问：
-
直接方式 ：使用常量标识目标数组元素，如
barCodes[1] -
间接方式 ：使用变量标识目标元素，如
barCodes[x]，其中x为受数组大小限制的无符号整数
间接内存访问是处理数组时不可或缺的工具。它允许程序员遍历数组。在前述示例中，我们可以声明无符号整数 containerCount 。随后通过 barCodes[containerCount] 访问数组元素。每当容器经过时，先递增 containerCount ，再存储条形码。
间接寻址是所有程序员的必修课。这是个具有挑战性的概念。但一旦掌握，就能开启诸多可能性。开篇的条形码示例就是很好的示范。另一个例子是捕获并存储错误信息以供HMI显示。借助数组，技术人员可滚动查看错误信息以确定根本原因。
通过播放歌曲演示间接寻址
播放歌曲是向嵌入式微控制器程序员教授间接寻址的经典方法。数组用于存储音符，而定时器用于推进到下一个音符。
同样的技术可用于西门子TIA Portal和S7-1200，如图1所示。虽然PLC通常不被视为音乐盒，但它确实有多个脉冲发生器，通常用于驱动电机。这些发生器可以重新用于驱动扬声器，提供带有1980年代电子游戏风格的音乐。
为了让PLC唱歌，我们配置了脉冲序列硬件。结果包含在视频1中，PLC演奏了斯科特·乔普林的《艺人》钢琴拉格泰姆曲。
图 1 ：西门子S7-1200 PLC安装在Phase Dock训练器上。
作者的反思（经验）
视频1中展示的乔普林歌曲节奏快，包含100多个音符（包括休止符）。作为一名终身音乐人，从乐谱中识别音符很容易。困难的部分是正确（手动）将每个音符转换为频率。也许我应该写一个计算机程序，但我用了电子表格。
视频 1 ：西门子S7-1200“演唱”乔普林的《艺人》。
如何初始化数组元素
本文描述了我的技术。在那里，您将找到对西门子数据块（DB）的描述，以及用于初始化数组元素的中间电子表格。
技术提示 ：西门子数据块（DB）提供了一个可移植的内存容器。这个DB对象是西门子处理内存的原生方式。如前一篇文章所示，将DB与电子表格或计算机程序结合，提供了一种将数据传输到PLC的便捷方法。
如何控制西门子脉冲发生器（ PTO 和 PWM ）
西门子S7-1200包括可配置为脉冲序列输出（PTO）或脉宽调制（PWM）的脉冲发生器。在本应用中，我们使用PTO，因为它允许动态调整频率，同时保持50%的占空比。实例化如图2所示。这里我们观察到 musicalNotesDatBlock.note[#uiIndex] 的间接寻址方式。注意 uiIndex 是指向下一个音符的指针，而 xLoadNote 的上升沿会将音符传输到PTO模块。
请参考此链接获取配置西门子PTO的说明。
音乐UDFB的代码可以下载pdf格式。这是一种相对直接的方法，每隔 timNote 秒生成一个脉冲。该脉冲用于递增 uiIndex 并在PTO模块中加载新值。最后，使用保护机制在歌曲结束时重置 uiIndex 。
playSong.pdf (75.7 KB)
MusicalNotesDataBlock.db (3.2 KB)
图 2 ：实例化西门子PTO硬件以播放音符。
扬声器连接
如视频1所示，使用了一个小型扬声器。串联限流电阻用于保护PLC的固态输出和扬声器。作为起点，使用1kΩ电阻并根据需要调整以控制音量。
后续步骤
本文提供了一个间接数组寻址的工作示例。鼓励您进行实验：
- 更改歌曲
- 使用多维数组存储音符和时长
- 实例化另一个PTO播放对位旋律
- 使用间接寻址技术构建模拟工业洗衣机操作的查找表
- 构建西蒙说游戏，使用间接寻址播放动作并跟踪玩家响应
- 使用数组记录机械臂位置以便回放
最终思考
PLC编程概念不必抽象。音乐编程是非常好的练习，为未来学习奠定基础。您的学生将扎实掌握数组概念，并准备好进军电机驱动领域（双关语）。
请尝试这项技术并在评论区分享您的观察。
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总结
- 数组与间接寻址是通往PLC高级编程的钥匙它们能让我们存储和访问项目列表
- 用数组操作演奏歌曲是个有趣的活动，程序员能即时获得反馈
- PLC脉冲串输出（PTO）硬件通常用于驱动电机，但也能通过扬声器播放音乐
- 歌曲数据存储在数组中，通过间接寻址选择当前演奏的音符