《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》模塊4任務(wù)4-5

1、http:/ 自動生產(chǎn)過程控制模塊4自動生產(chǎn)過程控制http:/ 自動生產(chǎn)過程控制任務(wù)4-5 機械手控制 http:/ 自動生產(chǎn)過程控制（1 1）掌握子程序調(diào)用與子程序標(biāo)號、子程序返回指令的用法。）掌握子程序調(diào)用與子程序標(biāo)號、子程序返回指令的用法。（2 2）掌握結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法。）掌握結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法。（3 3）掌握采用子程序調(diào)用實現(xiàn)的）掌握采用子程序調(diào)用實現(xiàn)的PLCPLC程序設(shè)計。程序設(shè)計。（4 4）能運用子程序調(diào)用指令實現(xiàn)機械手控制程序，并且能熟練）能運用子程序調(diào)用指令實現(xiàn)機械手控制程序，并且能熟練運用編程軟件進行聯(lián)機調(diào)試。運用編程軟件進行聯(lián)機調(diào)試。r任務(wù)目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)任務(wù)4-5 機械手

2、控制 http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r前導(dǎo)知識前導(dǎo)知識任務(wù)4-5 機械手控制 1.1.子程序調(diào)用與子程序標(biāo)號、子程序返回指令子程序調(diào)用與子程序標(biāo)號、子程序返回指令 將具有特定功能，并且多次使用的程序段作為子程序?？梢栽谥鞒绦?、其他子程序或中斷程序中調(diào)用子程序，調(diào)用某個子程序時將執(zhí)行該子程序的全部指令，直到子程序結(jié)束，然后返回調(diào)用程序中該子程序調(diào)用指令的下一條指令處。 子程序用于程序的分段和分塊，使其成為較小的、更易于管理的塊，只有在需要時才調(diào)用，可以更加有效地使用PLC。 子程序的調(diào)用是有條件的，未調(diào)用它時不會執(zhí)行子程序中的指令，因此使用子程序可以減少掃描時間。 子程序在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計中是一種

3、方便、有效的工具。http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r前導(dǎo)知識前導(dǎo)知識任務(wù)4-5 機械手控制 1.1.子程序調(diào)用與子程序標(biāo)號、子程序返回指令子程序調(diào)用與子程序標(biāo)號、子程序返回指令 在程序中使用子程序時，需要進行的操作有建立子程序、調(diào)用子程序和子程序返回。 1）建立子程序 在STEP7-Micro/WIN編程軟件中可以采用多種方法建立子程序。注意，此時僅僅是建立了子程序的標(biāo)號，子程序的具體功能，需要在當(dāng)前子程序的程序編輯器中進行程序編輯。 2）子程序調(diào)用及子程序返回 子程序編輯好后，返回主調(diào)程序的程序編輯器頁面，將光標(biāo)定在需要調(diào)用子程序處，雙擊指令樹中對應(yīng)的子程序或直接用鼠標(biāo)將將子程序拖到需要調(diào)用子

4、程序處。 http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r前導(dǎo)知識前導(dǎo)知識任務(wù)4-5 機械手控制 1.1.子程序調(diào)用與子程序標(biāo)號、子程序返回指令子程序調(diào)用與子程序標(biāo)號、子程序返回指令http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r前導(dǎo)知識前導(dǎo)知識任務(wù)4-5 機械手控制 1.1.子程序調(diào)用與子程序標(biāo)號、子程序返回指令子程序調(diào)用與子程序標(biāo)號、子程序返回指令說明：說明：（1 1）子程序調(diào)用指令編寫在主程序中）子程序調(diào)用指令編寫在主程序中, ,子程序返回指令編寫在子程序中；子程序返回指令編寫在子程序中；（2 2）子程序標(biāo)號）子程序標(biāo)號n n的范圍的范圍:CPU221:CPU221、222222、224224為為0 063,CPU22

5、4XP63,CPU224XP、226226為為0 0127127；（3 3）子程序可以不帶參數(shù)調(diào)用，也可以帶參數(shù)調(diào)用。帶參數(shù)調(diào)用的子程序必須事）子程序可以不帶參數(shù)調(diào)用，也可以帶參數(shù)調(diào)用。帶參數(shù)調(diào)用的子程序必須事先在局部變量表里對參數(shù)進行定義，最多可以傳遞先在局部變量表里對參數(shù)進行定義，最多可以傳遞1616個參數(shù)，參數(shù)的變量名最多個參數(shù)，參數(shù)的變量名最多為為2323個字符。傳遞的參數(shù)有個字符。傳遞的參數(shù)有ININ、IN_OUTIN_OUT、OUTOUT三類，三類，ININ（輸入）是傳入子程序的輸（輸入）是傳入子程序的輸入?yún)?shù)；入?yún)?shù)；IN_OUTIN_OUT（輸入（輸入/ /輸出）將參數(shù)的初始值

6、傳給子程序，并將子程序的執(zhí)行結(jié)輸出）將參數(shù)的初始值傳給子程序，并將子程序的執(zhí)行結(jié)果返回給同一地址；果返回給同一地址；OUTOUT（輸出）是子程序的執(zhí)行結(jié)果，它被返回給調(diào)用它的程序。（輸出）是子程序的執(zhí)行結(jié)果，它被返回給調(diào)用它的程序。被傳遞參數(shù)的數(shù)據(jù)類型有被傳遞參數(shù)的數(shù)據(jù)類型有BOOLBOOL、BYTEBYTE、WORDWORD、INTINT、DWORDDWORD、DINTDINT、REALREAL、STRINGLSTRINGL八種。八種。（4 4）在現(xiàn)行的編程軟件中，無條件子程序返回指令（）在現(xiàn)行的編程軟件中，無條件子程序返回指令（RETRET）為自動默認(rèn)，不需要）為自動默認(rèn)，不需要在子程序結(jié)

7、束時輸入任何代碼。執(zhí)行完子程序以后，控制程序回到子程序調(diào)用前在子程序結(jié)束時輸入任何代碼。執(zhí)行完子程序以后，控制程序回到子程序調(diào)用前的下一條指令。子程序可嵌套，嵌套深度最多為的下一條指令。子程序可嵌套，嵌套深度最多為8 8層。層。（5 5）當(dāng)有一個子程序被調(diào)用時，系統(tǒng)會保存當(dāng)前的邏輯堆棧，并將棧頂值置）當(dāng)有一個子程序被調(diào)用時，系統(tǒng)會保存當(dāng)前的邏輯堆棧，并將棧頂值置1 1，堆棧的其他值為堆棧的其他值為0 0，把控制權(quán)交給被調(diào)用的子程序；當(dāng)子程序完成后，恢復(fù)邏輯堆，把控制權(quán)交給被調(diào)用的子程序；當(dāng)子程序完成后，恢復(fù)邏輯堆棧，將控制權(quán)交還給調(diào)用程序。棧，將控制權(quán)交還給調(diào)用程序。http:/ 自動生產(chǎn)過程

8、控制r前導(dǎo)知識前導(dǎo)知識任務(wù)4-5 機械手控制 2.2.子程序調(diào)用指令應(yīng)用子程序調(diào)用指令應(yīng)用實例4.6 不帶參數(shù)子程序的調(diào)用。 電動機點動/連續(xù)運轉(zhuǎn)控制的點動部分及連續(xù)運轉(zhuǎn)部分可分別作為子程序編寫，在主程序中根據(jù)需要調(diào)用，這樣也可以很好地完成控制任務(wù)。與此對應(yīng)的梯形圖程序如圖4-46所示。(a) 主程序(b) 子程序0(c) 子程序1圖圖4-46 4-46 不帶參數(shù)子程序調(diào)用指令應(yīng)用舉例不帶參數(shù)子程序調(diào)用指令應(yīng)用舉例http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r前導(dǎo)知識前導(dǎo)知識任務(wù)4-5 機械手控制 2.2.子程序調(diào)用指令應(yīng)用子程序調(diào)用指令應(yīng)用實例4.7 帶參數(shù)子程序的調(diào)用。圖圖4-47 4-47 連續(xù)運轉(zhuǎn)控

9、制子程序局部變量表及程序連續(xù)運轉(zhuǎn)控制子程序局部變量表及程序圖圖4-48 4-48 點動控制子程序局部變量表及程序點動控制子程序局部變量表及程序http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r前導(dǎo)知識前導(dǎo)知識任務(wù)4-5 機械手控制 2.2.子程序調(diào)用指令應(yīng)用子程序調(diào)用指令應(yīng)用 在主程序編輯頁面，分別調(diào)用以上兩個子程序。電動機點動/連續(xù)運轉(zhuǎn)控制主程序如圖4-49所示。圖圖4-49 4-49 電動機點動電動機點動/ /連續(xù)運轉(zhuǎn)控制的主程序連續(xù)運轉(zhuǎn)控制的主程序http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r任務(wù)內(nèi)容任務(wù)內(nèi)容任務(wù)4-5 機械手控制 如圖4-50所示為某物料搬運工作示意圖：由傳送帶A將物料運至機械手處，機械手將物料搬至傳

10、送帶B，由傳送帶B將物料運走。圖圖4-50 4-50 某物料搬運工作示意圖某物料搬運工作示意圖http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r任務(wù)內(nèi)容任務(wù)內(nèi)容任務(wù)4-5 機械手控制 控制要求控制要求 機械手按照要求按一定的順序動作，其動作流程圖如圖4-51所示。http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r制定計劃制定計劃工作計劃工作計劃: : 在實際行動之前，預(yù)先對目標(biāo)和行動方案作出選擇和具體安排，計劃是預(yù)測與構(gòu)想，即預(yù)先進行行動安排；圍繞預(yù)期的目標(biāo)，采取具體行動措施的工作過程，隨著目標(biāo)的調(diào)整進行行動的調(diào)整。任務(wù)4-5 機械手控制 http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r任務(wù)實施任務(wù)實施任務(wù)4-5 機械手控制 1 1分析控制要求

11、，確定輸入分析控制要求，確定輸入/ /輸出設(shè)備輸出設(shè)備 通過對控制要求的分析，可知系統(tǒng)為開關(guān)量順序控制系統(tǒng)?？梢詺w納出： 15個輸入設(shè)備：啟動按鈕、停止按鈕、復(fù)位按鈕、下降按鈕、上升按鈕、左轉(zhuǎn)按鈕、右轉(zhuǎn)按鈕、夾緊按鈕、放松按鈕、下限位開關(guān)、上限位開關(guān)、左限位開關(guān)、右限位開關(guān)、光電開關(guān)和模式選擇開關(guān)（4檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)）； 8個輸出設(shè)備：下降電磁閥、上升電磁閥、左轉(zhuǎn)電磁閥、右轉(zhuǎn)電磁閥、夾緊/放松電磁閥、原點顯示指示燈、傳送帶A電動機和傳送帶B電動機。http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r任務(wù)實施任務(wù)實施任務(wù)4-5 機械手控制 2 2對輸入對輸入/ /輸出設(shè)備進行輸出設(shè)備進行I/OI/O地址分配地址分配輸入

12、設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備名稱名稱符號符號地址地址名稱名稱符號符號地址地址啟動按鈕啟動按鈕SB1SB1I0.0I0.0下降電磁閥下降電磁閥YV1YV1Q0.1Q0.1停止按鈕停止按鈕SB2SB2I0.6I0.6上升電磁閥上升電磁閥YV2YV2Q0.2Q0.2復(fù)位按鈕復(fù)位按鈕SB3SB3I0.7I0.7右移電磁閥右移電磁閥YV3YV3Q0.3Q0.3下限位開關(guān)下限位開關(guān)SQ1SQ1I0.1I0.1左移電磁閥左移電磁閥YV4YV4Q0.4Q0.4上限位開關(guān)上限位開關(guān)SQ2SQ2I0.2I0.2放松放松/ /夾緊電磁閥夾緊電磁閥YV5YV5Q0.5Q0.5左限位開關(guān)左限位開關(guān)SQ3SQ3I0.3I

13、0.3原點顯示原點顯示HLHLQ0.0Q0.0右限位開關(guān)右限位開關(guān)SQ4SQ4I0.4I0.4傳送帶傳送帶A A電機電機KM1KM1Q0.6Q0.6光電開關(guān)光電開關(guān)SPSPI0.5I0.5傳送帶傳送帶B B電機電機KM2KM2Q0.7Q0.7下降按鈕下降按鈕SB4SB4I1.0I1.0上升按鈕上升按鈕SB5SB5I1.1I1.1左轉(zhuǎn)按鈕左轉(zhuǎn)按鈕SB6SB6I1.2I1.2右轉(zhuǎn)按鈕右轉(zhuǎn)按鈕SB7SB7I1.3I1.3放松按鈕放松按鈕SB8SB8I1.4I1.4夾緊按鈕夾緊按鈕SB9SB9I1.5I1.5轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換開開關(guān)關(guān)手動手動SASAI2.0I2.0單步單步I2.1I2.1單周期單周期I2.2I

14、2.2連續(xù)周期連續(xù)周期I2.3I2.3http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r任務(wù)實施任務(wù)實施任務(wù)4-5 機械手控制 3 3繪制繪制PLCPLC外部接線圖外部接線圖圖圖4-52 4-52 機械手的機械手的PLCPLC外部接線圖外部接線圖http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r任務(wù)實施任務(wù)實施任務(wù)4-5 機械手控制 4 4PLCPLC程序設(shè)計程序設(shè)計1）主程序設(shè)計圖圖4-53 4-53 主程序梯形圖主程序梯形圖http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r任務(wù)實施任務(wù)實施任務(wù)4-5 機械手控制 4 4PLCPLC程序設(shè)計程序設(shè)計2）手動程序設(shè)計 圖圖4-54 4-54 手動操作控制程序的梯形圖（子程序手動操作控制程序的梯形圖

15、（子程序0 0）http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r任務(wù)實施任務(wù)實施任務(wù)4-5 機械手控制 4 4PLCPLC程序設(shè)計程序設(shè)計3）自動操作程序http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r任務(wù)實施任務(wù)實施任務(wù)4-5 機械手控制 4 4PLCPLC程序設(shè)計程序設(shè)計3）自動操作程序http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r任務(wù)實施任務(wù)實施任務(wù)4-5 機械手控制 4 4PLCPLC程序設(shè)計程序設(shè)計3）自動操作程序http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r任務(wù)實施任務(wù)實施任務(wù)4-5 機械手控制 4 4PLCPLC程序設(shè)計程序設(shè)計3）自動操作程序http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r任務(wù)實施任務(wù)實施任務(wù)4-5 機械手控制 5 5安裝配線安裝配線

16、按照按照PLCPLC外部接線圖進行配線，安裝方法及要求與繼電器控制外部接線圖進行配線，安裝方法及要求與繼電器控制電路相同。電路相同。 6 6運行調(diào)試運行調(diào)試http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r檢查評價檢查評價r成果展示成果展示 進行按任務(wù)檢查與評價標(biāo)準(zhǔn)進行。進行按任務(wù)檢查與評價標(biāo)準(zhǔn)進行。r成果展示、分組交流成果展示、分組交流任務(wù)4-5 機械手控制 http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r相關(guān)知識相關(guān)知識任務(wù)4-5 機械手控制 1.1.高速脈沖指令高速脈沖指令 高速脈沖輸出功能在S7-200系列PLC的Q0.0或Q0.1輸出端產(chǎn)生高速脈沖，用來驅(qū)動諸如步進電動機一類的負(fù)載，實現(xiàn)速度和位置控制。n高速脈沖輸出

17、方式 高速脈沖輸出有脈沖串輸出PTO和脈寬調(diào)制輸出PWM兩種形式。每個CPU有兩個PTO/PWM發(fā)生器，一個發(fā)生器分配給輸出端Q0.0，另一個分配給Q0.1。當(dāng)Q0.0或Q0.1設(shè)定為PTO或PWM功能時，其他操作（如強制、立即輸出等）均失效。當(dāng)不使用PTO/PWM發(fā)生器時，Q0.0或Q0.1作為普通輸出端子使用，輸出端的波形由輸出映像寄存器來控制。通常在啟動PTO或PWM操作之前，用復(fù)位R指令將Q0.0或Q0.1清0。 http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r相關(guān)知識相關(guān)知識任務(wù)4-5 機械手控制 1.1.高速脈沖指令高速脈沖指令n高速脈沖輸出指令 說明： （1）高速脈沖串輸出PTO和脈寬調(diào)制輸出P

18、WM都由PLS指令來激活；（2）操作數(shù)X指定脈沖輸出端子，0為Q0.0輸出，1為Q0.1輸出；（3）高速脈沖串輸出PTO可采用中斷方式進行控制，而脈寬調(diào)制輸出PWM只能由指令PLS來激活。http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r相關(guān)知識相關(guān)知識任務(wù)4-5 機械手控制 1.1.高速脈沖指令高速脈沖指令n高速脈沖輸出指令應(yīng)用 圖圖4-56 4-56 高速脈沖指令應(yīng)用梯形圖高速脈沖指令應(yīng)用梯形圖http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r相關(guān)知識相關(guān)知識任務(wù)4-5 機械手控制 1.1.高速脈沖指令高速脈沖指令n高速脈沖輸出指令應(yīng)用 圖圖4-56 4-56 高速脈沖指令應(yīng)用梯形圖高速脈沖指令應(yīng)用梯形圖http:/ 自動生

19、產(chǎn)過程控制r相關(guān)知識相關(guān)知識任務(wù)4-5 機械手控制 2.PLC2.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟控制系統(tǒng)設(shè)計步驟 http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r相關(guān)知識相關(guān)知識任務(wù)4-5 機械手控制 3.PLC3.PLC的選型與硬件配置的選型與硬件配置 PLC的品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)有著重要意義。 1）PLC的機型選擇 機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。 2）PLC的容量選擇 PLC的容量包括I/O點數(shù)和用戶程序存儲容量兩個方面。 3）I

20、/O模塊的選擇 一般I/O模塊的價格占PLC價格的一半以上。不同的I/O模塊，其電路及功能也不同，直接影響PLC的應(yīng)用范圍和價格。 4）電源模塊及其他外設(shè)的選擇 http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r任務(wù)訓(xùn)練任務(wù)訓(xùn)練任務(wù)4-5 機械手控制 如圖4-58所示為洗車控制系統(tǒng)布置圖，系統(tǒng)設(shè)置有“自動”和“手動”兩種控制方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對汽車自動或手動清洗。圖圖4-58 4-58 洗車控制系統(tǒng)洗車控制系統(tǒng)http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r任務(wù)訓(xùn)練任務(wù)訓(xùn)練任務(wù)4-5 機械手控制 洗車過程包含3道工序：泡沫清洗、清水沖洗和風(fēng)干。 若選擇開關(guān)SA置于“手動”方式，按啟動按鈕SB1，則執(zhí)行泡沫清洗；按沖洗按鈕SB2，則

21、執(zhí)行清水沖洗；按風(fēng)干按鈕SB3，則執(zhí)行風(fēng)干；按結(jié)束按鈕SB4，則結(jié)束洗車作業(yè)； 若選擇方式開關(guān)SA置于“自動”方式，按啟動按鈕，則自動執(zhí)行洗車流程（泡沫清洗20s清水沖洗30s風(fēng)干15s結(jié)束回到待洗狀態(tài)）。 洗車過程結(jié)束需響鈴提示，任何時候按下停止按鈕SB5，則立即停止洗車作業(yè) 。 任務(wù)要求如下： （1）確定PLC的輸入/輸出設(shè)備，并進行I/O地址分配。 （2）編寫PLC控制程序，要求采用子程序結(jié)構(gòu)。 （3）進行PLC接線并聯(lián)機調(diào)試。http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r小結(jié)小結(jié)任務(wù)4-5 機械手控制 (1)子程序在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計中是一種方便、有效的工具。(2)在程序中使用子程序時，需要進行的操作有

22、建立子程序、調(diào)用子程序和子程序返回。(3)帶參數(shù)的子程序調(diào)用更符合結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的思想。(4) S7-200系列PLC有六個高速計數(shù)器HSC0、HSC1、HSC2 、HSC3、HSC4、和HSC5?？梢蕴幚肀萈LC掃描周期更短的高速事件，通過中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)對控制目標(biāo)的控制。(5)高速脈沖輸出有脈沖串輸出PTO和脈寬調(diào)制輸入PWM兩種形式。高速脈沖輸出功能在PLC的Q0.0或Q0.1輸出端產(chǎn)生高速脈沖，每個CPU有兩個PTO/PWM發(fā)生器，一個發(fā)生器分配給輸出端Q0.0，另一個分配給Q0.1。(6)PWM可輸出周期一定占空比可調(diào)的高速脈沖串，PTO功能可輸出一定脈沖個數(shù)和占空比為50%的方波脈沖，高速輸出功能通過對PTO/PWM寄存器的不同設(shè)置來實現(xiàn)，由PLS指令來激活PTO和PWM。(7)在進行 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計時，需要需要選擇合適的PLC型號及配置。 http:/ 自動生產(chǎn)過程控制r思考練習(xí)思考練習(xí) 任務(wù)4-5 機械手控制 1哪些情況下需要使用子程序？2每個掃描周期都會執(zhí)行子程序嗎？3同一編程元件是否可以出現(xiàn)在不同的子程序中。4在S7-200系列PLC中如何實現(xiàn)子程序的無條件調(diào)用？5S7-200系列PLC怎樣實現(xiàn)子程序調(diào)用?6停止調(diào)用子程序后，它控制的編程元件處于什么狀態(tài)？7采用功能圖設(shè)計PL