可編程控制系統(tǒng)集成及應用（初級）課件 第三章 S7-1200 PLC系統(tǒng)的初調

初級可編程控制系統(tǒng)

集成及應用“可編程控制系統(tǒng)集成及應用”1+X證書配套教材新形態(tài)教材學習指南2項目一電動機控制線路的裝調項目二S7-1200PLC系統(tǒng)的初調項目三電氣控制系統(tǒng)的S7-1200編程項目四觸摸屏的應用與仿真項目五G120變頻器的S7-1200控制項目六PLC系統(tǒng)綜合應用教學目標3知識目標1熟悉PLC位邏輯“與”、“或”、“非”、置位與復位等常見指令。2.熟悉PLC定時器的四種指令及時序邏輯。3.掌握PLC計數器的三種指令及時序邏輯。4.掌握比較、移動、數學運算等常見功能指令的用法。Knowledgeobjectives01.02.能力目標1.能繪制PLC電氣控制的控制電路和主電路并進行安裝調試。2.能用PLC改造傳統(tǒng)電氣控制線路圖并進行編程調試。3.掌握PLC步序控制程序編制方法。4.能使用多種指令編程解決復雜工藝要求。Capabilityobjectives03.素養(yǎng)目標1.對電氣控制系統(tǒng)的PLC編程有興趣并樂于拓展思維。2.善于利于網絡資源學習有關PLC應用的意識。3.增強由淺入深、循序漸進的學習意識。LiteracyobjectivesContents3.1位邏輯編程控制伸縮氣缸Bitlogicprogramscontroltelescopiccylinders3.2定時器編程改造傳統(tǒng)電動機星三角啟動Timerprogrammingmodifiesconventionalmotorstartrianglestart3.3計數器編程控制氣動機械手搬運Thecounterisprogrammedtocontrolthepneumaticmanipulatorhandling3.4功能指令編程控制電動機運行次數Functioncommandsareprogrammedtocontrolthenumberofmotorruns位邏輯編程控制伸縮氣缸Bitlogicprogramscontroltelescopiccylinders/01知識技能knowledge7布爾量是指一個假或真狀態(tài)，通常用0、1來表示假或真。S7-1200中所有的位邏輯操作就是布爾量之間的操作，他們按照一定的控制要求進行邏輯組合，可構成“與”、“或”及其組合。布爾量Bool布爾量類型LAD說明觸點指令——||——常開觸點——|/|——常閉觸點——|NOT|——信號流反向——|P|——掃描操作數信號的上升沿——|N|——掃描操作數信號的下降沿P_TRIG掃描信號的上升沿N_TRIG掃描信號的下降沿R_TRIG掃描信號的上升沿，并帶有背景數據塊F_TRIG掃描信號的下降沿，并帶有背景數據塊線圈指令——()——結果輸出/賦值——(/)——線圈取反——(R)復位——(S)置位SET_BF將一個區(qū)域的位信號復位RSET_BF將一個區(qū)域的位信號置位RS復位置位觸發(fā)器SR置位復位觸發(fā)器——(P)——上升沿檢測并置位線圈一個周期——(N)——下降沿檢測并置位線圈一個周期3.1.1PLC的位邏輯指令8

“與”邏輯是指只有兩個操作數都是“1”時，結果才是“1”?！芭c”邏輯操作屬于短路操作，即如果第一個操作數能夠決定結果，那么就不會對第二個操作數求值；如果第一個操作數是“0”，則無論第二個操作數是什么值，結果都不可能是“1”，相當于短路了右邊。I0.0I0.1Q0.0000010100111真值表1.“與”邏輯3.1.2邏輯“與”、“或”、“非”操作3.1.2邏輯“與”、“或”、“非”操作9“或”邏輯是指如果一個操作數或多個操作數為“1”，則“或”運算符返回布爾值“1”；只有全部操作數為“0”，結果才是“0”。I0.0I0.1Q0.0000011101111真值表2.“或”邏輯3.1.2邏輯“與”、“或”、“非”操作10“非”邏輯，即邏輯取反3.“非”邏輯I0.0Q0.00110真值表3.1.3取反線圈11取反線圈是指輸出“1”的時候斷開，輸出為“0”則接通。圖所示為輸出線圈與取反線圈對比，可以從梯形圖看出，兩種除了輸出剛好相反外，其余相同。從真值表可以看出兩者區(qū)別。取反線圈輸出線圈舉例取反線圈舉例3.1.4置位與復位1201SR觸發(fā)器S=0，R=0時，Q保持不變（0或1）；S=0，R=1時，Q=0；S=1，R=0時，Q=1；S=1，R=1時，Q=0。02RS觸發(fā)器S=0，R=0時，Q保持不變（0或1）；S=0，R=1時，Q=0；S=1，R=0時，Q=1；S=1，R=1時，Q=1。在功能上，置位就是使得線圈為1，復位就是使得線圈為0。（R）為復位輸出，即輸出為“0”；（S）為置位輸出，即輸出為“1”；RESET_BF為復位域指令，將指定的地址開始的連續(xù)若干個地址復位(變?yōu)?狀態(tài)并保持)；SET_BF為置位域指令，將指定的地址開始的連續(xù)若干個地址置位(變?yōu)?狀態(tài)并保持)。SR復位優(yōu)先觸發(fā)器a）和RS置位優(yōu)先觸發(fā)器b），優(yōu)先級是帶后綴“1”。a）b）13當PLC投入運行后，每完一次輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段，稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。1.掃描周期3.1.5掃描周期與邊沿識別指令14上升沿檢測指令檢測每一次從0到1的正跳變，讓能流只接通一個PLC掃描周期；下降沿檢測指令檢測每一次1到0的負跳變，讓能流只接通一個掃描周期。在S7-1200指令中，-|P|-指令表示上升沿觸點輸入信號，-|N|-指令表示下降沿觸點輸入信號；（P）指令表示置位脈沖操作，（N）指令表示復位脈沖操作，該輸出為一個掃描周期。Edgerecognitioninstructions3.1.5掃描周期與邊沿識別指令2.邊沿識別指令任務實施assignment任務描述16如圖所示是用PLC來控制二位五通閥帶動伸縮氣缸從原位到工作位的動作，實現生產流水線中的物料推出、壓緊等相關工藝要求。任務描述任務要求1.能正確完成磁感應式接近開關、電磁閥線圈等PLC控制外圍電氣接線。2.能完成伸縮氣缸控制的氣路安裝。3.能用多種梯形圖編程方法實現伸縮氣缸的PLC控制?？刂剖疽鈭D17從伸縮氣缸的控制過程出發(fā)，確定PLC外接原位動作按鈕、工作位動作按鈕、伸縮氣缸原位信號、伸縮氣缸工作位信號等4個輸入信號，均采用NO觸點，同時該PLC外接伸縮氣缸原位控制、伸縮氣缸工作位控制等2個輸出。

PLC軟元件元件符號/名稱輸入I0.0SB1/原位動作按鈕（NO）I0.1SB2/工作位動作按鈕（NO）I0.3B1/伸縮氣缸原位信號（NO）I0.4B2/伸縮氣缸工作位信號（NO）輸出Q0.4Y1/伸縮氣缸原位控制Q0.5Y2/伸縮氣缸工作位控制1.

PLCI/O分配3.1.6PLCI/O分配和控制電路接線18通常在氣缸上安裝傳感器，用于檢測氣缸伸出和縮回是否到位。由于氣缸的動作為開關形式，因此只需要在氣缸的前點和后點上各安裝一個，當檢測到氣缸準確到位后，就給PLC發(fā)出一個信號。氣缸運動部件是處于金屬殼體內部，這時就無法使用光電開關、電感開關等常用的接近開關來進行檢測，在這種情況下可以考慮采用能測量永久變化的磁感應式接近開關。安裝位置3.1.6PLCI/O分配和控制電路接線2.磁感應式接近開關的安裝位置19永久磁鐵固定在非導磁性材料制作的活塞體內，磁感應式接近開關固定在不導磁材料制作的氣缸壁上，并在該開關殼體內設置一只繞有線圈的U型鐵心。當氣缸活塞運動到鐵心正上方時，鐵心飽和，線圈電感量大大減小，通過轉換電路，使輸出端（OC門）產生跳變，當磁鐵遠離鐵心時OC門恢復為高阻態(tài)。NPN型為低電平、PNP型則為高電平。磁感應式接近開關可以采用帶式、導軌式、拉桿式和直接式等方式安裝在氣缸兩端，圖中所示為帶式安裝，安裝步驟按1、2、3、4順序進行緊固即可。工作原理和安裝方式安裝3.1.6PLCI/O分配和控制電路接線2.磁感應式接近開關的安裝位置20本任務選擇CPU1215CDC/DC/DC，電氣原理圖如圖所示，其中B1、B2為磁感應式接近開關作為伸縮氣缸原位信號和工作位信號，接線一般為二線制，PNP的連接方式如圖所示，“+”接電源24V，“-”接輸入I點。電磁閥線圈為DC24V，如果是交流線圈則需要用中間繼電器進行信號轉接。3.1.6PLCI/O分配和控制電路接線3.繪制電氣原理圖3.1.7伸縮氣缸控制的氣路連接21下圖為二位五通電磁閥在兩端線圈通電或不通電情況下的氣路走向。在兩側線圈交互通電后，就可以交換進出氣的方向，從而改變氣缸的伸出（縮回）運動，最后使物料被推送到相應的位置。氣源是從氣泵經過可調壓的空氣過濾器，到開關后，進入二位五通電磁閥的1口，再將二位五通電磁閥的4口和2口分別連接伸縮氣缸的兩端。氣路連接示意圖a）右側線圈通電b）左側線圈通電223.1.7伸縮氣缸控制的氣路連接1.插入氣管只需要簡單地將氣管插入接頭的管端，氣管端面順利通過彈簧墊片、異型O型圈，直至快插接頭底端面，此時彈簧墊片會牢牢鎖住氣管使其不易被拔出。2.拔出氣管拔出氣管前，請關閉進氣閥門，并確保氣管內的氣壓是零。拔出氣管的動作過程如下：先向下推動塑膠接口，彈簧墊片打開，這樣氣管才可以被拔出。氣路連接中要注意插入氣管和拔出氣管的動作要求。01連接動作要求3.1.7伸縮氣缸控制的氣路連接23氣管插入深度不夠時，會發(fā)生漏氣或氣管脫落之現象02氣管插入的兩種情形24程序段1：當按下伸縮氣缸工作位動作按鈕I0.1，則先復位伸縮氣缸原位控制輸出線圈Q0.4，確保二位五通電磁閥處于Y1不通電狀態(tài)；然后，置位Q0.5，使得該電磁閥的Y2通電。程序段2：當Y2電磁閥通電后，相應氣路接通，使得氣缸伸出到工作位，磁感應式接近開關B2信號為ON，說明動作執(zhí)行到位，此時復位Q0.5，使得該電磁閥的Y2不通電。011.采用S和R置位復位指令進行編程3.1.8PLC梯形圖編程25程序段3：當按下伸縮氣缸原位動作按鈕I0.0，則先復位伸縮氣缸工作位控制輸出線圈Q0.5，確保二位五通電磁閥處于Y2不通電狀態(tài)；然后，置位Q0.4，使得該電磁閥的Y1通電。程序段4：當Y1電磁閥通電后，相應氣路接通，使得氣缸縮回到原位，磁感應式接近開關B1信號為ON，說明動作執(zhí)行到位，此時復位Q0.4，使得該電磁閥的Y1不通電。023.1.8PLC梯形圖編程1.采用S和R置位復位指令進行編程利用RS雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器也可以使用本任務的控制要求，且程序更加簡潔，但需要增加2個中間變量，即M10.0（工作位控制中間變量）、M10.1（原位控制中間變量）.Tip263.1.8PLC梯形圖編程2.采用RS雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進行編程27程序段1：當按下伸縮氣缸工作位動作按鈕I0.1，置位Q0.5，使得該電磁閥的Y2通電。根據R1優(yōu)先復位原則，當I0.4伸縮氣缸工作位信號為ON（即工作位執(zhí)行到位）或按下伸縮氣缸原位動作按鈕I0.0時，均第一時間復位Q0.5。程序段2：當按下伸縮氣缸工作位動作按鈕I0.0，置位Q0.4，使得該電磁閥的Y1通電。根據R1優(yōu)先復位原則，當I0.3伸縮氣缸原位信號為ON（即原位執(zhí)行到位）或按下伸縮氣缸工作位動作按鈕I0.1時，均第一時間復位Q0.4。3.1.8PLC梯形圖編程2.采用RS雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進行編程技能考核assessment考核任務29根據位邏輯編程控制伸縮氣缸的任務要求，完成程序的編寫下載與調試。功能要求伸縮氣缸原位控制、工作位控制正確動作。01工藝要求PLC控制電路圖繪制符合規(guī)范，能用兩種梯形圖進行編程。0203任務實現氣路安裝符合規(guī)范，正確執(zhí)行氣缸動作。定時器編程改造傳統(tǒng)電動機星三角啟動Timerprogrammingmodifiesconventionalmotorstartrianglestart/02知識技能knowledge323.2.2S7-1200定時器種類TON接通延遲定時器，輸出Q在預設的延時過后設置位ON。TOF關斷延遲定時器，輸出Q在預設的延時過后重置為OFF。TONR保持型接通延遲定時器，輸出在預設的延時過后設置為ON。在被R重置時間之前，會跨越多個定時時段一直累加經過的時間。TP脈沖定時器可生成具有預設寬度時間的脈沖。使用定時器指令用以創(chuàng)建可編程的延遲時間。S7-1200的定時器指令，常用的有4種。3.2.2S7-1200定時器種類33定時器指令LAD說明TON接通延時（帶有參數）TOF關斷延時（帶有參數）TP生成脈沖（帶有參數）TONR記錄一個位信號為1的累計時間（帶有參數）——(TP)啟動脈沖定時器——(TON)啟動接通延時定時器——(TOF)啟動關斷延時定時器——(TONR)記錄一個位信號為1的累計時間——(RT)復位定時器——(PT)加載定時時間3.2.2S7-1200定時器種類34TON定時器指令是接通延遲定時器輸出Q在預設的延時過后設置為ON，其指令形式、參數及數據類型、邏輯時序圖如圖所示，當參數IN從0跳變?yōu)?將啟動定時器TON，經過PT時間后，Q輸出；當IN從1變?yōu)?時，Q停止輸出。參數數據類型說明INBool啟用定時器輸入PTBool預設的時間值輸入QBool定時器輸出ETTime經過的時間值輸出定時器數據塊DB指定要使用RT指令復位的定時器1.TON定時器指令3.2.2S7-1200定時器種類35PT（預設時間）和ET（經過的時間）值以表示毫秒時間的有符號雙精度整數形式存儲在存儲器中，如表所示。TIME數據使用T#標識符，也可以用簡單時間單元“T#200ms”或復合時間單元“T#2s_200ms（或T#2s200ms）”的形式輸入。數據類型大小有效數值范圍Time32bit存儲形式T#-24d_20h_31m_23s_648ms到T#24d_20h_31m_23s_647ms-2，147，483，648ms到+2，147，483，647ms1.TON定時器指令3.2.2S7-1200定時器種類36在指令窗口中選擇“定時器操作”中的TON指令，并將之拖入到程序段中，這時就會跳出一個“調用數據塊”窗口，選擇自動編號，則會直接生成DB1數據塊；也可以選擇手動編號，根據用戶需要生成DB數據塊。1.TON定時器指令3.2.2S7-1200定時器種類37在項目樹的“程序塊”中，可以看到自動生成的IEC_Timer_0_DB[DB1]數據塊，生成后的TON指令調用如圖所示。定時器監(jiān)控時的各個參數監(jiān)視值，根據尋址方式，可以分別用%DB1.PT、%DB1.ET、%DB1.IN和%DB1.Q來讀出輸入輸出值。1.TON定時器指令3.2.2S7-1200定時器種類38TOF關斷延時定時器指令的參數與TON相同，區(qū)別在于IN從1跳變?yōu)?將啟動定時器，其邏輯時序圖如圖所示。Tip2.TOF定時器指令3.2.2S7-1200定時器種類39TP脈沖定時器指令雖然參數格式與TON、TOF一致，但含義跟接通延時和斷電延時不同，它是在IN輸入從0跳變到1之后，立即輸出一個脈沖信號，其持續(xù)長度受PT值控制。3.TP定時器指令3.2.2S7-1200定時器種類40如圖所示為TONR的時序圖，當IN信號不連續(xù)輸入時，定時器ET的值一直在累計，直到定時時間PT到，ET的值保持為PT值；當R信號ON時，ET的值復位為零。參數數據類型說明INBool啟用定時器輸入RBool將TONR經過的時間重置為零PTBool預設的時間值輸入QBool定時器輸出ETTime經過的時間值輸出定時器數據塊DB指定要使用RT指令復位的定時器4.TONR時間累加器3.2.3系統(tǒng)和時鐘存儲器41選中PLC屬性中所示的“系統(tǒng)和時鐘存儲器"，點擊右邊窗口的復選框“啟用系統(tǒng)存儲器字節(jié)”和“啟用時鐘存儲器字節(jié)”，采用默認的MB1、MB0作為系統(tǒng)存儲器字節(jié)、時鐘存儲器字節(jié)，也可以修改該2字節(jié)的地址。4201-將MB1設置為系統(tǒng)存儲器字節(jié)后，該字節(jié)的M1.0~M1.3的意義如下：※M1.0(FirstScan):僅在進入RUN模式的首次掃描時為1狀態(tài)，以后為0狀態(tài)?！鵐1.1(DiagStatusUpdate):診斷狀態(tài)已更改?！鵐1.2(AlwaysTRUE):總是為1狀態(tài)，其常開觸點總是閉合或高電平。在本實例中，M10.0常開和常閉的并聯(lián)就是M1.2?！鵐1.3(AlwaysFALSE);總是為0狀態(tài)，就是M1.2的取反。系統(tǒng)時鐘存儲器位02-時鐘存儲器位是一個周期內0狀態(tài)和1狀態(tài)所占的時間各為50%的方波信號，以M0.5為例，其時鐘脈沖的周期為1s，如果用它的觸點來控制接在某輸出點的指示燈，指示燈將以1Hz的頻率閃動，亮0.5s、熄滅0.5s。時鐘存儲器位因為系統(tǒng)存儲器和時鐘存儲器不是保留的存儲器，用戶程序或通信可能改寫這些存儲單元，破壞其中的數據。應避免改寫這兩個M字節(jié)，保證它們的功能正常運行。3.2.3系統(tǒng)和時鐘存儲器任務實施assignment任務描述44如圖所示是大功率三相異步電動機控制用的傳統(tǒng)的星三角啟動接線圖，現在需要取消傳統(tǒng)的時間繼電器，采用PLC定時器編程進行控制電路改造。任務描述任務要求1.取消時間繼電器，重新進行PLC外圍電氣接線，并用PLC定時器指令編程進行電動機的星三角啟動控制。2.增加指示燈，當電氣運行正常是常亮，當熱繼電器故障信號動作時進行閃爍。3.能用多種定時器來對故障閃爍進行編程。3.2.4PLCI/O分配與控制電路接線45選型從三相電動機的星三角啟動過程出發(fā)，確定PLC外接啟動按鈕、停止按鈕、熱繼電器故障信號等3個輸入，同時外接指示燈、控制接觸器1-3的中間繼電器等4個輸出，PLC選用西門子CPU1215CDC/DC/DC。-2022-

PLC軟元件元件符號/名稱輸入I0.0SB1/停止按鈕（NC）I0.1SB2/啟動按鈕（NO）I1.1FR/熱繼電器故障信號（NC）輸出Q0.0HL1/指示燈Q0.1KA1/控制接觸器1Q0.2KA2/控制接觸器2Q0.3KA3/控制接觸器33.2.4PLCI/O分配與外圍電路接線46PLC電氣原理圖如圖所示為PLC電氣原理圖，從圖中可以看出，由于接觸器的線圈為三相380V，因此采用中間繼電器KA1到KA3分別來控制接觸器KM1到KM3。3.2.5指示燈閃爍編程47可以采用TON、TONR、TP、TOF和時鐘存儲器位共5種方法進行指示燈Q0.0閃爍編程，這里設定閃爍周期為1s，ON和OFF的時間均為500ms。如圖所示的梯形圖程序利用2個TON定時器組成交替工作的定時器組，可以用M10.0來作為1s周期的脈沖。1.TON指令編程3.2.5指示燈閃爍編程48梯形圖解讀圖a）此時M10.1為OFF；圖b）此時M10.1也為OFF。因此可以看出，M10.1僅僅在一個掃描周期為ON，其余均為OFF。a）M10.0輸出為OFF時的定時器1動作計時b）M10.0輸出為ON時的定時器2動作計時1.TON指令編程3.2.5指示燈閃爍編程49梯形圖程序利用2個TONR定時器組成交替工作的定時器組，即令定時器%DB1.PT=T#500ms、%DB2.PT=T#500ms，即可以用M10.0來作為1s周期的脈沖。跟TON指令編程不同的地方在于TONR增加了R端，直接可以用M10.1信號來復位2個定時器。2.TONR指令編程3.2.5指示燈閃爍編程50圖中程序利用2個TP定時器組成交替工作的定時器組，令定時器%DB1.PT=T#500ms、%DB2.PT=T#500ms，即可以用M10.0來作為1s周期的脈沖。TP指令不一樣的地方在于定時器2的IN端輸入信號為M10.0的常閉信號。3.TP指令編程程序利用2個TOF定時器組成交替工作的定時器組，令定時器%DB1.PT=T#500ms、%DB2.PT=T#1s，這是跟前面3個不一樣的地方。同時程序段1的前提條件是M10.1的常閉觸點。$TOF指令編程3.2.5指示燈閃爍編程514.TOF指令編程3.2.5指示燈閃爍編程52由于M0.5為1Hz的時鐘存儲器位，剛好符合閃爍要求。如果是閃爍頻率為特定周期的話，可以直接使用時鐘存儲器位。5.時鐘存儲器位觸點編程3.2.6PLC梯形圖編程53程序解釋程序段1：利用2個定時器組成交替工作的定時器組，用于故障報警時的周期脈沖信號M10.0。程序段2：對指示燈Q0.0分成2種情況，一是當Q0.1為OFF時，進行故障燈用，一旦熱繼電器故障信號動作，就進行閃爍；二是當Q0.1為ON時，當作運行指示用。程序段3：電動機啟動自鎖回路。程序段4：接觸器KM2和KM3延時控制，即當KM1閉合時，開始延時5s，在延時未到時，KM3接觸器動作，實施星型運行；在延時5s到了，之后，KM3斷開，KM2動作，實施三角形運行。為確保KM2和KM3切換不出故障，需要在圖3-所示的控制電路中要進行電氣互鎖。3.2.6PLC梯形圖編程54技能考核assessment考核任務56根據定時器編程改造傳統(tǒng)電動機星三角啟動任務要求，完成程序的編寫與調試。改造接線能在原傳統(tǒng)星三角控制基礎上進行PLC改造接線。01程序要求能用多種定時器完成指示燈閃爍編程。0203功能要求能實現PLC正確控制電動機星三角啟動。計數器編程控制氣動機械手搬運Thecounterisprogrammedtocontrolthepneumaticmanipulatorhandling/03知識技能knowledge3.3.1計數器種類59S7-1200有三種計數器：加計數器(CTU)、減計數器(CTD)和加減計數器(CTUD)，它們屬于軟件計數器，其最大計數速率受到它所在組織塊執(zhí)行速率的限制。如果需要速率更高的計數器，可以使用CPU內置的高速計數器。三種計數器指令參數數據類型說明CU、CDBool加計數或減計數，按加或減1計數R(CTU、CTD)Bool將計數值重置為零LD(CTU、CTD)Bool預設的時間值輸入PVSint、Int、Dint、USInt、Uint、UDInt預設計數值Q、QUBoolCV>=PV時為真QDBoolCV<=0時為真CVSint、Int、Dint、USInt、Uint、UDInt當前計數值定時器數據塊DB—3.3.1計數器種類60使用計數器，可以將指令拖拽入程序塊即可，同時也會隨之帶來背景數據塊調用選項，如圖中所示的IEC_Counter_0_DB。計數器操作指令與背景數據塊調用選項3.3.2CTU計數器61CTU計數器的應用示意如圖所示，即在輸送帶上的物品經過光電開關（發(fā)射端）與光電開關（接收端）的感應區(qū)域時，PLC端就會接收到相應信號，當計數值達到設定值時，指示燈就會亮起來；按下復位按鈕后，PLC會重新計數。計數器應用舉例3.3.2CTU計數器62當I0.0（即參數CU）的值從0變?yōu)?時，CTU計數值MW20加1。如果參數CV(當前計數值)的值大于或等于參數PV(預設計數值)的值，則計數器輸出參數Q=1。如果I0.1（即復位參數R）的值從0變?yōu)?，則當前計數值復位為0。時序圖3.3.2CTU計數器63圖a）計數值等于4圖b）計數值超過4圖a）所示為CTU計數監(jiān)控，當計數器值從0→4時，Q0.0從0→1；此后，當CU端信號繼續(xù)輸入的話，計數器值也會持續(xù)上升，如圖b）所示。CTU計數監(jiān)控3.3.3CTD計數器64CTD計數器可以直接從CTU修改指令為CTD而來。3.3.3CTD計數器65當I0.0（即參數CD的值）從0變?yōu)?時，CTD計數值MW20減1。如果參數CV(當前計數值)的值等于或小于0，則計數器輸出參數Q=1。如果參數LD的值從0變?yōu)?，則參數PV(預設值)的值將作為新的CV(當前計數值)裝載到計數器。CTD計數器時序圖3.3.3CTD計數器66NO.1初始狀態(tài)NO.2計數到狀態(tài)NO.3繼續(xù)減計數狀態(tài)如圖所示為CTD計數監(jiān)控的三種情況，即初始狀態(tài)、計數到狀態(tài)和繼續(xù)減計數狀態(tài)。計數器的三種狀態(tài)3.3.4CTUD計數器67①加計數CU或減計數CD輸入從0到1跳變時，CTUD會使計數值CV加1或減1。②如果參數CV（當前計數值）的值大于或等于參數PV（預設值）的值，則計數器輸出參數QU=1；③如果參數CV的值小于或等于零，則計數器輸出參數QD=1。④如果參數LD的值從0變?yōu)?，則參數PV的值將作為新的CV裝載到計數器；⑤如果復位參數R的值從0變?yōu)?，則當前計數值復位為0。CTUD時序圖時序圖解讀3.3.4CTUD計數器68如圖為CTUD加減計數器的應用示意和變量表。CTUD應用3.3.4CTUD計數器69CTUD應用①如果計數值的值大于或等于4，則指示燈1點亮；②如果計數值的值小于或等于零，則指示燈2點亮。③如果I0.3的值從0變?yōu)?，則參數PV的值將作為新的CV裝載到計數器；④如果I0.2的值從0變?yōu)?，則當前計數值復位為0。任務實施assignment任務描述71如圖所示是某氣動機械手搬運系統(tǒng)，物品放置在雙桿氣缸的正下方，通過吸盤、雙桿氣缸上下和回轉氣缸180°旋轉，最終將物品從左側搬運起始地搬運至以回轉氣缸軸為中心對稱的搬運目的地。任務描述任務要求1.能實現搬運10次后，指示燈被點亮；待按下復位按鈕后，才可以進行下一個搬運流程。2.能正確完成PLC控制的電氣接線，并進行完成氣路圖的安裝。3.能使用步序控制編程方式實現復雜程序的編寫。3.3.5PLCI/O分配和控制電路接線72

PLC元件電氣元件符號/名稱輸入I0.1SB1/啟動按鈕（NO）I0.2SB2/復位按鈕（NO）輸出Q0.0HL1/計數指示燈Q0.4Y1/雙桿氣缸原位控制Q0.5Y2/雙桿氣缸工作位控制Q0.6Y3/回轉氣缸原位控制Q0.7Y4/回轉氣缸工作位控制Q1.0Y5/吸盤控制繪制I/O分配表和控制電氣原理圖3.3.6氣路與氣動元件安裝73選擇一定規(guī)格尺寸的氣管，從氣泵產生氣源開始，經過可調壓的空氣過濾器，再經過開關后進入電磁閥底座氣路連接3.3.6氣路與氣動元件安裝74有時候，氣路系統(tǒng)還可以對氣源處理增加油霧器，這時候稱之為氣源處理三聯(lián)件，油霧器可對機體運動部件進行潤滑，尤其是不方便加潤滑油的部件進行潤滑，大大延長機體的使用壽命。a）氣源二聯(lián)件調節(jié)閥氣壓指過濾器b）氣源三聯(lián)件油霧器可調壓空氣過濾器為空氣減壓閥、過濾器，又稱為氣源處理二聯(lián)件，其中減壓閥可對氣源進行穩(wěn)壓，如這里調節(jié)氣壓為0.4-0.6MPa，使氣源處于恒定狀態(tài)，可減小因氣源氣壓突變時對閥門或執(zhí)行器等硬件的損傷；過濾器用于對氣源的清潔，可過濾壓縮空氣中的水分，避免水分隨氣體進入裝置。氣源二聯(lián)件氣源三聯(lián)件3.3.6氣路與氣動元件安裝75電磁閥底座連接示意PC螺紋接頭（進氣用）、電磁閥、消聲器、閥板、內六角堵頭的連接示意。真空吸盤安裝真空發(fā)生器是利用正壓氣源產生負壓的真空元器件。安裝示意如圖。電磁閥底座和真空吸盤的連接與安裝3.3.6氣路與氣動元件安裝76本任務用到了二位五通電磁閥來控制回轉氣缸和雙桿氣缸，用二位二通電磁閥來控制真空發(fā)生器和吸盤。a)氣缸結構b）雙桿氣缸外觀氣缸的結構氣缸的特點氣缸的結構與外觀，其中氣缸由前端蓋、后端蓋、缸體、活塞和活塞桿組成。如有兩個活塞桿的氣缸，則稱為雙桿氣缸。帶左右導向桿后桿不旋轉，剛度和精度較高，安裝尺寸比較緊湊，適合在空間小的地方用，并有一定定位精度要求和夾緊要求的場合。01023.3.7PLC梯形圖編程771.編程思路3.3.7PLC梯形圖編程782.具體編程3.3.7PLC梯形圖編程792.具體編程3.3.7PLC梯形圖編程802.具體編程3.3.7PLC梯形圖編程812.具體編程3.3.7PLC梯形圖編程822.具體編程3.3.7PLC梯形圖編程832.具體編程技能考核assessment考核任務85根據計數器編程控制氣動機械手搬運任務要求，完成程序的編寫與調試。安裝接線能正確完成PLC控制的電氣接線，并進行完成氣路圖的安裝。01程序要求能使用計數器功能實現自動控制。0203功能要求能使用步序控制編程方式完成物料搬運任務。功能指令編程控制電動機運行次數Functioncommandsareprogrammedtocontrolthenumberofmotorruns/04知識技能knowledge88大于或等于比較器用于判斷第一個值是否大于或等于第二個值，滿足則返回RLO“1”，否則返回RLO“0”。CMP>=等于比較器用于判斷第一個值與第二個值是否相等，相等則返回邏輯運算結果RLO“1”。CMP==不等于比較器用于判斷第一個值是否不等于第二個值，滿足則返回RLO“1”,否則返回RLO“0”。CMP<>小于比較器用于判斷第一個值是否小于第二個值，滿足則返回RLO“1”，否則返回RLO“0”。CMP<大于比較器用于判斷第一個值是否大于第二個值，滿足則返回RLO“1”，否則返回RLO“0”。CMP>小于或等于比較器用于判斷第一個值是否小于或等于第二個值，滿足則返回RLO“1”，否則返回RLO“0”。CMP<=3.4.1比較指令89比較指令觸點a)CMP==指令b)第一個選項c)第二個選項比較器運算指令指令關系類型滿足以下條件時比較結果位真=(等于)IN1等于IN2<>(不等于)IN1不等于IN2>=(大于等于)IN1大于等于IN2<=(小于等于)IN1小于等于IN2>(大于)IN1大于IN2<(小于)IN1小于IN2？？？>=？？？==？？？<>？？？<=？？？>？？？<3.4.1比較指令3.4.2移動指令90MOVE指令可傳送的數據類型參數聲明數據類型存儲區(qū)說明ENInputBOOLI、Q、M、D、L使能輸入ENOOutputBOOLI、Q、M、D、L使能輸出INInput位字符串、整數、浮點數、定時器、DATE、TIME、TOD、DTL、CHAR、Struct、ArrayI、Q、M、D、L或常數源值OUT1Output位字符串、整數、浮點數、定時器、DATE、TIME、TOD、DTL、CHAR、Struct、ArrayI、Q、M、D、L傳送源值中的操作數MOVE指令當EN條件滿足時，實現相同數據類型（不包括位、字符串、Variant類型）的變量間的傳送。1.MOVE指令3.4.2移動指令911如果輸入IN數據類型的位長度超出輸出OUT數據類型的位長度，則源值的高位會丟失。如果輸入IN數據類型的位長度低于輸出OUT數據類型的位長度，則目標值的高位會被改寫為0。數據類型位長度2比較指令的擴展在初始狀態(tài)，指令框中包含1個輸出(OUT1)，可以鼠標點擊圖符擴展輸出數目。如果傳送結構化數據類型(DTL，Struct，Array)或字符串(String)的字符，則無法擴展指令框。1.MOVE指令3.4.2移動指令92In：數組中需要移動的數據區(qū)域的首地址；OUT：被移動數據的目標區(qū)域在數組中的首地址；COUNT：要移動的元素數量，UINT類型。參數實現功能：將"DB26".Static_1[0]開始的4個元素傳送至"DB26".Static_2[4]開始的數組中。舉例2.MOVE_BLK指令當EN條件滿足時，實現相同數組之間部分元素的傳送。功能3.4.2移動指令93In：數組中需要移動的數據區(qū)域的首地址；OUT：被移動數據的目標區(qū)域在數組中的首地址；COUNT：要移動的元素數量，UINT類型。參數相同點：當EN條件滿足時，實現相同數組之間部分元素的傳送。不同點：

區(qū)別是UMOVE_BLK不會被中斷打斷，并且最多16kB的數據量。UMOVE_BLK指令通常使用于被移動數據有一致性要求的應用。異同點UMOVE_BLK指令3.UMOVE_BLK指令3.4.2移動指令94FILL_BLK指令當EN條件滿足時，實現用輸入變量批量填充輸出區(qū)域的功能。用COUNT指定傳輸個數。4.FILL_BLK指令實現功能：清空“DB27”.Static_1、“DB27”.Static_2和Tag_2的所有變量。3.4.2移動指令955.SWAP指令SWAP指令可以更改輸入IN中字節(jié)的順序，并在輸出OUT中查詢結果，實現交換功能。3.4.3數學運算指令96加法指令OUT=IN1+IN2減法指令OUT=IN1-IN2乘法指令OUT=IN1*IN2除法指令OUT=IN1/IN2求余指令OUT=IN1/IN2的余數0102030405在數學運算指令中，操作數的數據類型可選SInt、Int、Dint、USInt、UInt、UDInt和Real。在運算過程中，操作數的數據類型應該相同。操作數說明加減乘除求余指令3.4.3數學運算指令97除了上述運算指令之外，還有NEG、INC、DEC和ABS等數學運算指令，具體說明如下：（1）NEG指令：將輸入IN的值取反，保存在OUT中。（2）INC和DEC指令：參數IN/OUT的值分別加1和減1。（3）絕對值指令ABS：求輸入IN中有符號整數或實數的絕對值。對于浮點數函數運算，需要注意的是，三角函數和反三角函數指令中的角度均為以弧度為單位的浮點數。梯形圖描述梯形圖描述SQR平方TAN正切函數SQRT平方根ASIN反正弦函數LN自然對數ACOS反余弦函數EXP自然指數ATAN反正切函數SIN正弦函數FRAC求浮點數的小數點部分COS余弦函數EXPT求浮點數的普通對數浮點數函數運算3.4.4其他功能指令98隱式轉換如果操作數的數據類型是兼容的，由系統(tǒng)按照統(tǒng)-的規(guī)則自動執(zhí)行隱式轉換。顯式轉換如果操作數的數據類型不兼容或者由編程人員設定轉換規(guī)則時，則可以進行顯式轉換如果在一個指令中包含多個操作數，必須確保這些數據類型是兼容的。如果操作數不是同一數據類型，則必須進行轉換，轉換方式有兩種。顯示轉換指令參考表如下：轉換方式指令說明CONVERT轉換值ROUND取整CEIL浮點數向上取整FLOOR浮點數向下取整TRUNC截尾取整SCALE_X縮放NORM_X標準化1.轉換操作指令3.4.4其他功能指令99指令說明SHR右移SHL左移ROR循環(huán)右移ROL循環(huán)左移可以將輸入參數IN中的全部內容循環(huán)地逐位左移或右移，空出的位用輸入IN移出位的信號狀態(tài)填充。該指令可以對8、16、32以及64位的字或整數進行操作。對于字、雙字和長字移位指令，移出的位信號丟失，移空的位使用0補足。移位范圍：字（0～15）、雙字（0～31）、長字（0～63）。移位方向只能向右移，移出的位信號丟失，移空的位使用符號位補足。整數為正值時符號位為1，負值時符號位為0。移位范圍：有符號整數（0～15）、雙整數（0～31）、長整數（0～63）。指令說明12LAD移位指令循環(huán)指令可以將輸入參數IN中的內容向左或向右逐位移動。2.移位和循環(huán)指令3.4.4其他功能指令100實際應用舉例a）b）將一個字左移6位，移位前后位排列次序如圖a)所示。字移位舉例將一個整數右移4位，移位前后位排列次序如圖b）所示。整數移位舉例2.移位和循環(huán)指令3.4.4其他功能指令101字邏輯指令可以對Byte(字節(jié))、Word(字)、DWord(雙字)或LWord(長字)逐位進行“與”、“或”、“異或”邏輯運算操作。（1）“與”操作可以判斷兩個變量在相同的位數上有多少位為1，通常用于變量的過濾；（2）“或”操作可以判斷兩個變量中為1位的個數；（3）“異或”操作可以判斷兩個變量有多少位不相同。字邏輯指令還包含編碼解碼等操作。字邏輯運算指令與說明指令說明AND“與”運算OR“或”運算XOR“異或”運算INVERT求反碼DECO解碼ENCO編碼SEL選擇MUX多路復用DEMUX多路分用3.字邏輯運算指令任務實施assignment任務描述103按下啟動按鈕，電動機馬上啟動，運行5秒后停止5秒，再繼續(xù)運行5秒、停止5秒；如此反復N次（其中N缺省是5），才完成一個控制流程。按下緊急停止按鈕，則電動機停機，復位控制系統(tǒng)。任務描述任務要求1.正確完成用CPU1215CDC/DC/DCPLC控制的電動機控制電路。2.能通過選擇開關來進行N變量的調節(jié)，N缺省為5次。當選擇開關為ON的時候，加按鈕按下啟動一次為+1次、減按鈕按下一次為-1次數，區(qū)間是3～10次；當選擇開關OFF的時候，無法進行次數調節(jié)。3.通過功能指令編程來實現以上功能。電動機運行次數控制系統(tǒng)3.4.5PLCI/O分配和控制電路接線104

PLC軟元件元件符號/名稱輸入I0.0SB1/啟動按鈕（NO）I0.1SB2/加按鈕（NO）I0.2SB3/減按鈕（NO）I1.0ES/緊急停止按鈕（NC）I1.1FR/熱繼電器故障信號（NC）I1.2SB4/熱繼電器故障信號輸出Q0.0HL1/指示燈Q0.1KA1/控制接觸器KM1從電動機運行次數控制系統(tǒng)的工藝過程出發(fā)，確定PLC的6個輸入和2個輸出，I/O分配如表所示。3.4.6梯形圖編程105更多數據類型{可以看出，自從掌握了功能指令之后，變量表里的數據類型就變得豐富多彩了。變量說明3.4.6梯形圖編程106程序解釋程序段1上電初始化或復位清零。同時使用MOVE指令將計數次數MW18設置為5次。程序段2按下啟動按鈕，則開始系統(tǒng)啟動，置位M10.0。程序段3當緊急停止按鈕、熱繼電器故障信號或計數滿時，復位M10.0。但只有按下緊急停止按鈕時，計數器才會清零。程序段4電動機運行周期是10s。TONR延時時間為MD20，M10.1作為CTU的輸入，所以CTU每個周期計數一次，當計數值大于等于MW18時，M10.2置位，緊急停止按鈕作為計數器復位信號。程序段5計數次數的設定，當按下加按鈕時，只要N小于10，就用INC指令加1；按下減按鈕時，只要N大于3，就用DEC指令減1。程序段6輸出控制，包括Q0.0計數滿指示和Q0.1控制電動機接觸器KM。3.4.6梯形圖編程1073.4.6梯形圖編程108技能考核assessment考核任務110根據功能指令編程控制電動機運行次數任務要求，完成程序的編寫與調試。安裝接線正確完成用PLC控制的電動機控制電路、主電路接線。01程序要求通過功能指令實現N變量在3-10之間進行按鈕加或按鈕減。0203功能要求通過功能指令實現電動機一個周期的運行和停止判斷。思考與練習Thinkingandpracticing/112習題習題3.1如圖所示采用二位五通電磁閥來控制機械手的夾爪，請用位邏輯編程來實現原位到工作位再到原位的動作，實現物品的夾緊、釋放功能。要求如下：列出I/O分配表；完成磁感應式接近開關、電磁閥線圈等PLC控制外圍電氣接線；完成夾爪氣缸控制的氣路安裝；通過編程實現夾爪的PLC控制。113習題習題3.2如圖所示的傳送系統(tǒng)由M1輸送帶和M2輸送帶構成，按下SB1啟動按鈕后，M1帶動物品運行，經過光電開關后進行定時，5s后M2輸送帶啟動。按下SB2