電氣控制與PLC技術（西門子S7-1200系列）（第2版）課件 張艷 項目2 物料分揀設備的PLC控制系統(tǒng)安裝與調試

項目二物料分揀設備的PLC控制

系統(tǒng)安裝與調試【項目介紹】1、物料分揀設備的功能物料分揀設備有機械手和傳送帶組成，用來分揀生產線上金屬和塑料兩種材質的物料。其中機械手把工件從工作臺上某處抓起送到傳送帶上，然后由傳送帶把工件傳送到適當?shù)奈恢眠M行分揀。2、機械手和傳送帶的動作當設備上電時，進入初始待機狀態(tài)(原位)。機械手的水平臂縮回在左極限位置，垂直臂縮回在上極限位置，手爪松開。此時紅色指示燈EL1長亮，作為初始位置指示。傳送帶的拖動電動機不轉動。只有上述部件在初始位置時，設備才能啟動。若上述部件不在初始位置，紅色指示燈EL1以亮0.2秒，滅0.2秒方式快速閃亮；按下復位按鈕SB3，各部件回到初始位置后，紅色指示燈EL1變?yōu)殚L亮。（1）機械手的動作按下啟動按鈕SB1，設備啟動，紅色指示燈EL1熄滅，綠色指示燈EL2亮，表示設備處于正常工作狀態(tài)。一旦光電傳感器1檢測到工作臺上有工件放入，機械手就從原位開始動作，將元件從工作臺上抓起，放到傳送帶上位置1處，然后回到原位，其動作順序如下：垂直臂下降→夾緊工件3秒→垂直臂上升→水平臂右轉→垂直臂下降→松開工件2秒→垂直臂上升→水平臂左轉，回到原位后，再次循環(huán)運行。如工作過程中按下停止按鈕SB2，機械手把工件放到傳送帶后再返回初始位置停止。

（2）傳送帶的動作當工件放在位置1時，傳感器2檢測到傳送帶上有工件，電動機啟動，傳送帶開始由左向右運行；無工件時，停止運行。如果工件到達位置2，被檢測為金屬件，將被分揀到第一個出料斜槽中；如果不是金屬件，而是塑料件，將被傳送到位置3，分揀到第二個出料斜槽中。如果分揀出的金屬件達到6個，設備進行打包處理5秒，即所有傳感器檢測無效，不再進行分揀動作，之后自動進入下一個周期。

在分揀過程中，如檢測到連續(xù)出現(xiàn)2個塑料件時，則系統(tǒng)停機報警--即設備停止工作，紅色指示燈EL1閃爍，系統(tǒng)不能進行檢測和分揀。此時按下停止按鈕SB2，紅色指示燈不再閃爍，系統(tǒng)回到初始上電待機狀態(tài)。如果在分揀過程中按下停止按鈕SB2，設備停止工作，恢復到上電待機狀態(tài)，紅燈EL1亮，綠燈EL2熄滅。3、項目任務分析機械手和傳送帶的動作，采用適當?shù)腜LC控制指令，設計物料分揀設備的PLC控制程序并安裝調試。任務一初識PLC控制系統(tǒng)任務描述

物料分揀設備能夠自動完成不同材質的物料的傳送和分揀。該設備動作復雜，使用靈活，必須可根據(jù)需要隨時修改其功能。用繼電器-接觸器控制系統(tǒng)很難完成上述復雜動作，固定接線不能滿足靈活修改的要求。通過觀察相應的機電設備找出PLC，認識其結構組成、工作原理和作用。根據(jù)提供的PLC控制程序，在網(wǎng)孔板上安裝用PLC控制的三相交流異步電動機的正反轉控制電路并調試運行。任務目標了解PLC的概念及組成；了解PLC的工作原理；了解PLC的外部結構及接線；了解PLC的編程語言；熟悉西門子S7－1200PLC的TIA博途編程軟件。一、基礎知識1.PLC的結構組成

硬件組成：CPU、存儲器、基本I/O接口電路、外設接口、電源等。(1)中央處理器（CPU）

是PLC的控制中樞，它的作用是從存儲器中讀取指令、執(zhí)行指令、取下一條指令、處理中斷等。(2)存儲器用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和工作數(shù)據(jù)。常用的類型有RAM、ROM、EPROM、EEPROM等。(3)輸入輸出接口電路①輸入接口電路用于接收外部各種控制信號，將其轉換成CPU能夠識別的信號，并存入輸入映像寄存器。②輸出接口電路PLC的輸出接口電路用于將PLC處理后的輸出信號轉換成執(zhí)行機構所需的控制信號，存放到輸出映像寄存器中。

(4)I/O擴展接口電路用于連接I/O擴展單元，可以增加開關量I/O點數(shù)或模擬量I/O端子。擴展單元需和基本單元配合使用，不能單獨使用。有的CPU可以擴展，有的不能。(5)電源PLC一般使用220V的交流電源或24V的直流電源作為工作電源。整體式小型PLC還提供24V直流電源，供外部輸入元件使用。（6）外設通信接口電路通過通信接口可以與打印機、計算機、掃描儀、觸摸屏等外部設備相連，也可以與其它PLC相連。(7)其他部件PLC還可以配存儲器卡、電池卡等。2.PLC的工作原理及等效電路可將PLC外部接線及內部等效電路分成3部分：輸入部分、內部控制電路和輸出部分。3、PLC的工作過程

用戶程序運行一次所需的時間叫做PLC的一個機器掃描周期。PLC的掃描工作過程可分為5個階段：CPU自診斷、通信處理、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理。（1）CPU自診斷（2）通信處理（3）輸入采樣處理（4）程序執(zhí)行（5）輸出刷新處理PLC后三個階段的掃描工作過程示意圖4.PLC的分類（1）按結構形式分類整體式、模塊式。（2）按I/O點數(shù)容量分類可分為小型機、中型機、大型機。小型PLC的點數(shù)為0～128點，大型PLC的點數(shù)在2048點以上。5.S7-1200系列PLC的外部結構和接線S7－1200系列PLC是德國西門子（SIEMENS）公司的一款緊湊型、模塊化的PLC。（1）外部結構

PLC工作電源接口。存儲卡插槽?？刹鹦队脩艚泳€連接器（保護蓋下面）。I/O狀態(tài)LED指示燈。通信接口（CPU底部。①輸入端接線輸入端接入按鈕、繼電器觸點、行程開關等無源觸點（也稱干接點）的元件及兩線制傳感器等元件。②輸出端接線

PLC的輸出端可以直接驅動接觸器、繼電器、電磁閥、指示燈等。6.S7-1200系列PLC的編程元件（1）輸入繼電器（I）（2）輸出繼電器（Q）（3）位存儲器（M）（4）特殊標志位存儲器（SM）（5）定時器（T）（6）計數(shù)器(C)7.PLC的編程語言S7-1200系列PLC支持SIMATIC和IEC61131-3兩種類型的基本指令集，兩種指令系統(tǒng)不兼容。SIMATIC指令集是西門子公司PLC專用的指令集，具有專用性強，執(zhí)行速度快等優(yōu)點，可提供梯形圖、功能塊圖、順序功能圖、語句表和結構化控制語言（SCL）。S7-1500可以使用5種編程語言，S7-1200只能使用梯形圖、功能塊圖、結構化控制語言這3種編程語言。1）梯形圖語言（2）語句表（STL）（3）功能塊圖（FBD）（4）順序功能圖（SFC）（5）結構化控制語言8.PLC的編程軟件TIA博途編程軟件是西門子自動化的全新工程設計軟件平臺，STEP7Professional可用于S7-1200/1500/300/400和WinAC的組態(tài)和編程。STEP7Basic只能用于S7-1200的組態(tài)和編程。自從2009年發(fā)布第一款SIMATICSTEP7V10.5（STEP7Basic）以來，已經(jīng)發(fā)布的版本有V10.5、V11、V11SP1、V11SP2、V12、SP3、V13、V14、V15。二、任務實施1.器材準備可編程控制器實訓裝置1臺裝有編程軟件的計算機1臺PC/PPI通訊電纜線1根導線若干2．實訓內容（1）對照PLC實物，找出CPU、I/O電路等主要組成部分；（2）練習使用TIA博途編程軟件輸入電動機正反轉電路的PLC程序，然后將程序下載至PLC，并進行程序的編輯、運行、及監(jiān)視。3．實訓記錄（1）記錄PLC主機外觀各部分的名稱及作用。（2）描述用PLC控制電動機正反轉工作時的現(xiàn)象。（3）記錄實驗過程中出現(xiàn)的程序問題、接線問題及采取的處理方法。三、知識拓展

1.PLC的產生十項招標指標國際電工委員會（IEC）1987年頒布的PLC的定義2．PLC的發(fā)展趨勢（1）網(wǎng)絡化（2）高性能、小型化（3）開放性和標準化（4）簡單化思考與練習1.PLC編程語言有哪幾種？2.S7-1200系列PLC包括哪些內部存儲器？3.PLC控制與繼電器-接觸器控制有什么異同？任務二PLC基本邏輯指令的使用任務描述

當物料分揀設備上電時，首先進入初始待機狀態(tài)(原位)。機械手的水平臂縮回在左極限位置，垂直臂縮回在上極限位置，手爪松開。此時紅色指示燈EL1長亮，作為初始位置指示。若上述部件不在初始位置，按下復位按鈕SB3，各部件回到初始位置。試設計PLC控制程序并調試運行。任務目標掌握S7-1200系列PLC的輸入、輸出及中間繼電器的含義；理解LD/LDN、OUT、A/AN、O/ON、置位與復位指令等基本指令的功能并熟悉其編程格式；掌握PLC梯形圖程序的編制方法；根據(jù)控制要求編寫PLC程序并安裝接線，調試運行。一、基礎知識1.S7-1200PLC的部分元器件（1）輸入繼電器（I）每一個輸入繼電器的線圈都與相應的PLC輸入端相連，當外部開關閉合時，對應線圈得電，其常開觸點閉合（狀態(tài)為1），常閉觸點斷開（狀態(tài)為0），常開、常閉觸點在PLC編程時可以無限次使用。輸入繼電器等效電路圖（2）輸出繼電器（Q）輸出繼電器的線圈只能由PLC內部程序驅動，不能由外部信號直接驅動。通過PLC內部程序使其線圈得電時，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開，常開、常閉觸點在編程時可以無限次使用。輸出繼電器等效電路圖2.PLC的位邏輯指令及其應用（1）觸點指令梯形圖中觸點指令有常開觸點、常閉觸點和取反觸點。常開觸點：在賦的位值為1時，常開觸點將閉合(ON)；在賦的位值為0時，常開觸點將斷開(OFF)。常閉觸點：在賦的位值為0時，常閉觸點將閉合(ON)；在賦的位值為1時，常閉觸點將斷開(OFF)。取反觸點NOT：如果沒有能流流入取反NOT觸點，則會有能流流出；如果有能流流入取反NOT觸點，則沒有能流流出。（2）線圈指令梯形圖中線圈指令有輸出線圈指令和取反輸出線圈指令兩種。輸出線圈：若有能流通過輸出線圈，則輸出設置為1；若沒有能流通過輸出線圈，則輸出位置為0。取反輸出線圈：若有能流通過取反輸出線圈，則輸出位置為0；若沒有能流通過取反輸出線圈，則輸出位置為1。例題1：用PLC實現(xiàn)電動機長動控制。電動機長動控制線路，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM線圈得電，電動機啟動運行；松開SB2，電動機繼續(xù)運行；按下停止按鈕SB1，接觸器線圈斷電，電動機停止運行。FR為熱繼電器，起過載保護作用。①輸入輸出接口的分配輸入部分輸出部分輸入元件地址輸出元件地址停止按鈕SB1I0.0接觸器線圈KMQ0.0啟動按鈕SB2I0.1熱繼電器FRI0.2②編制PLC控制程序例題2：CA6140車床PLC控制。主軸電動機M1啟動后，冷卻泵電動機M2才能啟動。刀架電動機M3為點動控制。①輸入輸出接口分配輸入部分輸出部分輸入元件地址輸出元件地址照明燈開關SA1I0.0照明燈ELQ0.0冷卻泵開關SA2I0.1KM1Q0.1主軸啟動SB2I0.2KM2Q0.2主軸停止SB1I0.3KM3Q0.3刀架開關SB3I0.4熱繼電器FR1I0.5熱繼電器FR2I0.6②編制PLC控制程序例題3：電動機Y-Δ啟動的PLC控制。圖1-5-2為手動控制的電動機Y-Δ啟動控制電路，其控制電路部分用PLC控制實現(xiàn)。①輸入輸出接口分配輸入部分輸出部分輸入元件地址輸出元件地址熱繼電器FRI0.0接觸器KM1Q0.1停止按鈕SB3I0.1接觸器KM2Q0.2Y形啟動按鈕SB1I0.2接觸器KM3Q0.3Δ形啟動按鈕SB2I0.3②梯形圖程序例題4：設計三人搶答器的PLC控制方式。三人參加搶答題競賽，搶答機會均等。主持人按下開始按鈕啟動系統(tǒng)，若某人先按下按鈕答題，其指示燈點亮，其余二人指示燈均不能點亮；答題完畢，主持人按下按鈕復位，重新開始搶答。①輸入輸出接口分配輸入部分輸出部分輸入元件地址輸出元件地址系統(tǒng)啟動按鈕SB1I0.0甲指示燈EL1Q0.1甲搶答按鈕SB2I0.1乙指示燈EL2Q0.2乙搶答按鈕SB3I0.2丙指示燈EL3Q0.3丙搶答按鈕SB4I0.3復位按鈕SB5I0.4②梯形圖程序3.PLC梯形圖程序的特點和編制規(guī)則1）梯形圖程序的特點①梯形圖按從上到下、從左到右的順序排列。每個繼電器線圈構成一個網(wǎng)絡。②梯形圖中的繼電器不是物理繼電器。每個繼電器對應內存中的一位，稱為“軟繼電器”。③梯形圖兩端的母線并非實際電源的兩端，通過的是“概念電流”。④梯形圖中繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而觸點可無限次引用。⑤梯形圖中，前面網(wǎng)絡的執(zhí)行結果將立即被后面的邏輯操作所利用。⑥輸入繼電器只有觸點，沒有線圈，其他繼電器既有線圈又有觸點。⑦PLC總是按程序段的先后順序逐一處理，不存在不同程序段同時執(zhí)行的情況。（2）梯形圖編程規(guī)則①梯形圖的每一行都從左邊母線開始，然后是各種觸點的邏輯連接，最后以線圈或指令盒結束。觸點不能放在線圈的右邊。②線圈和指令盒一般不能直接連接在左邊的母線上，若有需要，可以通過特殊繼電器如SM0.0（始終為“1”）來完成。③在同一程序中，同一編號的線圈使用兩次及兩次以上稱作雙線圈輸出，雙線圈輸出非常容易引起誤動作，因此S7系列PLC中不允許有雙線圈輸出。④每一個程序段中，串聯(lián)觸點多的支路應放在上方，并聯(lián)觸點多的支路應放在左方。這樣做一是節(jié)省指令，二是美觀。⑤當多個邏輯行具有相同條件時，常將它們合并起來。⑥輸入繼電器的觸點狀態(tài)全部按常開觸點進行設計更為合理。⑦同一個程序段內，S7-1200允許有多個獨立電路，而S7-200不允許出現(xiàn)這種情況。4.置位/復位指令

（1）單點置位/復位指令。單點置位指令用S（SET）表示，存儲器置“1”，一直保持到執(zhí)行復位指令為止。單點復位指令用R（RST）表示，存儲器置“0”，使動作復位，清零。

（2）多點置位位域指令與復位位域指令。多點置位位域指令SET_BF將從指定的地址開始的連續(xù)的若干位置位。多點復位位域指令RESET_BF將從指定的地址開始的連續(xù)的若干位復位。例題5:用多點置位位域指令、多點復位位域指令編制程序，要求：按下啟動按鈕SB1，三臺電動機M1、M2、M3同時啟動，按下停止按鈕SB2，電動機M1停止，M2、M3保持運轉。

按鈕SB1和SB2分別對應于I0.0和I0.1，控制三臺電動機的接觸器分別對應于Q0.0、Q0.1、Q0.2。例題6：電動機正反轉電路的PLC控制。電動機正反轉控制電路，按下正轉按鈕SB1，接觸器KM1得電，電動機正向旋轉；按下反轉按鈕SB2，接觸器KM2得電，KM1斷電，電動機反轉；按下停止按鈕SB3，電動機停轉。①輸入輸出接口分配輸入部分輸出部分輸入元件地址輸出元件地址熱繼電器FRI0.0正轉接觸器KM1Q0.1正轉按鈕SB1I0.1反轉接觸器KM2Q0.2反轉按鈕SB2I0.2停止按鈕SB3I0.3②繪制PLC外部硬件接線圖③用置位/復位指令實現(xiàn)的梯形圖程序二、任務實施1．器材準備可編程控制器實訓裝置1臺裝有編程軟件的計算機1臺PC/PPI通訊電纜線1根導線若干

（1）輸入輸出接口分配輸入部分輸出部分輸入元件編程地址作用輸出元件編程地址作用SB3I0.0復位按鈕EL1Q0.0原位指示燈SQ2I0.1上極限開關YV1Q0.1左移電磁閥SQ4I0.2左極限開關YV2Q0.2上升電磁閥SQ5I0.3手爪開關YV3Q0.3手爪抓緊電磁閥2．實訓內容設計機械手復位的PLC控制程序并調試運行。（2）繪制PLC外部硬件接線圖（3）梯形圖程序（4）調試運行程序①按照I/O分配表與外部接線圖，進行PLC主機單元與實訓單元之間的接線。②連接計算機與PLC主機單元之間的通信電纜。③PLC接通電源。④打開PLC的電源開關，PLC的狀態(tài)指示燈置于STOP狀態(tài)。⑤使用TIA博途編程軟件編程。⑥下載程序至PLC。⑦PLC置于RUN狀態(tài)，開始運行程序。⑧按照控制要求操作面板上的開關，觀察實驗現(xiàn)象，判斷是否實現(xiàn)程序功能。若不能實現(xiàn)，則通過“程序狀態(tài)監(jiān)控”找出錯誤并修改，重新調試，直至正確為止。3．實訓記錄（1）運行機械手復位程序，記錄相應動作。

（2）記錄實驗過程中出現(xiàn)的程序問題、接線問題及其處理方法。三、知識拓展

邊沿指令邊沿指令是指用邊沿觸發(fā)信號產生一個機器周期的掃描脈沖，通常用作脈沖整形。邊沿指令分為脈沖上升沿P和脈沖下降沿N兩類。S7-1200邊沿指令有邊沿檢測觸點指令、邊沿檢測線圈指令、TRIG邊沿檢測指令。1.邊沿檢測觸點指令邊沿檢測觸點指令包括上升沿檢測P觸點和下降沿檢測N觸點指令。P觸點檢測到輸入脈沖的上升沿時，讓能流接通一個掃描周期；N觸點檢測到輸入脈沖的下降沿時，讓能流接通一個掃描周期。2.邊沿檢測線圈指令當上升沿檢測線圈在進入線圈的能流中檢測到上升沿（由0狀態(tài)變?yōu)?狀態(tài)）時，分配的位“OUT”為1狀態(tài)。能流輸入狀態(tài)總是通過線圈后變?yōu)槟芰鬏敵鰻顟B(tài)。3.TRIG邊沿檢測指令TRIG邊沿檢測指令包括P_TRIG與N_TRIG指令。P_TRIG指令在CLK輸入端的能流的上升沿，Q端輸出為1一個掃描周期。N_TRIG指令在CLK輸入端的能流的下降沿，Q端輸出為1一個掃描周期。思考與練習

1.將繼電器-接觸器控制的電動機順序啟?？刂齐娐罚D換為PLC控制的程序。2.將電動機長動控制電路轉換為用PLC的置位復位指令控制的程序。任務三定時器指令的使用任務描述

物料分揀設備上電后，進入初始狀態(tài)，各部件應在初始位置，上極限位置開關SQ2、左極限位置開關SQ4接通，手爪開關SQ5松開，紅色指示燈EL1長亮。如各部件不在初始位置，則紅色指示燈EL1以亮0.2秒，滅0.2秒的方式快速閃爍。試設計PLC控制程序并調試運行。任務目標理解定時器的意義，掌握定時器指令的功能并熟悉其編程格式;掌握用定時器指令編程的方法；進一步熟悉基本指令的使用；了解PLC在工業(yè)生產過程中的應用，學會使用PLC系統(tǒng)解決生產實際問題；能根據(jù)控制要求編寫PLC控制程序，正確安裝接線與調試運行。一、基礎知識1、定時器的作用及分類（1）作用：

PLC的定時器類似于繼電器－接觸器控制系統(tǒng)中的時間繼電器，其功能為用于延時控制。（2）分類

S7－1200PLC定時器可分為脈沖定時器（TP）、接通延時定時器（TON）、關斷延時定時器（TOF）和保持型接通延時定時器（TONR）共4種類型。2、定時器指令格式及使用定時器的指令格式有功能塊和線圈兩種形式。在功能塊的PT端輸入時間設定值，在線圈的下方輸入時間設定值。（1）脈沖定時器指令（TP）TP定時器可生成脈沖定時器。TP用于將輸出Q置位為PT預設的一段時間。

（2）通電延時型定時器（TON）TON用于將輸出Q的置位操作延時PT指定的一段時間。例題1：設計控制送料小車自動往返循環(huán)的PLC控制程序。要求：（1）小車從原位出發(fā)左行，到達終點后停留進行裝料，經(jīng)過20秒后返回；（2）返回原位后停留進行卸料，經(jīng)過10秒后又開始進行下一循環(huán)。（3）行程開關SQ1和SQ2分別作為原位和終點的行程控制。輸入部分輸出部分輸入元件PLC編程元件作用輸出元件PLC編程元件作用SB1I0.1左行按鈕KM1Q0.1左行接觸器SB2I0.2右行按鈕KM2Q0.2右行接觸器SB3I0.3停止按鈕YV1Q0.3裝料電磁閥SQ2I0.4終點行程開關YV2Q0.4卸料電磁閥SQ1I0.5原位行程開關PLC輸入輸出接口的分配PLC梯形圖程序（3）斷電延時型定時器（TOF）TOF用于定時器斷電后的延時。例題2：如圖所示為燈塔之光示意圖，L1~L8為指示燈，設計控制指示燈點亮的PLC程序。要求：接通開關S,2秒后，L1指示燈點亮，又經(jīng)過2秒后L2~L4同時點亮，再經(jīng)過2秒后，L5~L8同時點亮；斷開開關S，3秒后L1熄滅，又經(jīng)過3秒后L2~L4同時熄滅，再經(jīng)過3秒后L5~L8同時熄滅。①輸入輸出接口分配輸入部分輸出部分輸入元件PLC編程元件作用輸出元件PLC編程元件作用SI0.0啟動開關L1Q0.1指示燈L1L2~L4Q0.2指示燈

L2~L4L5~L8Q0.3指示燈

L5~L8②編制PLC控制程序（4）有記憶的通電延時型定時器（TONR）TONR又稱時間累加器，可用于累計輸入電路接通的若干個時間段。二、任務實施1．器材準備PLC實訓裝置1臺裝有TIA博途編程軟件的計算機1臺PC/PPI通訊電纜線1根導線若干2．實訓內容根據(jù)本任務描述所涉及的內容，設計PLC控制程序并調試運行。編程步驟及參考程序如下：（1）列出I/O分配表輸入部分輸出部分輸入元件編程元件輸出元件編程元件上限位開關SQ2I0.1原位指示燈EL1Q0.1左限位開關SQ4I0.2手爪抓緊開關SQ5I0.3（2）繪制PLC外部硬件接線圖（3）梯形圖程序（4）調試運行程序根據(jù)任務，進行程序的運行與調試。3．實訓記錄（1）描述實驗現(xiàn)象和工作原理。

（2）記錄實驗過程中出現(xiàn)的程序問題、接線問題及其處理方法。三、知識拓展——S7－1200PLC的基本存儲單元1）位位（bit）是計算機存儲數(shù)據(jù)的最小單位。數(shù)字可以用多位二進制數(shù)來表示，遵循逢2進1的運算規(guī)則。每一位都有一個權值，最右位為最低位，從右往左權值依次升高，第n位的權值為2n。例如，二進制數(shù)1101，它的最低位為1，對應的十進制數(shù)為：

1×23＋1×22＋0×21＋1×20＝132）字節(jié)、字與雙字

存儲器容量以字節(jié)（Byte）為基本單位，8位二進制數(shù)組成一個字節(jié)，

其中第0位為最低位（LSB），第7位為最高位（MSB）。S7－1200PLC位存儲單元的地址由字節(jié)地址和位地址組成。IB3-----輸入字節(jié)由I3.0～I3.7這8個位組成。I3.5-----I為區(qū)域標識符，表示輸入繼電器，字節(jié)地址為3，位地址為5。相鄰的兩個字節(jié)組成一個字（Word），如QW0是由QB0和QB1組成的一個字，0是起始字節(jié)的地址，QB0是高位字節(jié)。相鄰的兩個字組成一個雙字（DoubleWord），即一個雙字由相鄰的4個字節(jié)組成，如MB100～MB103組成雙字MD100，100是起始字節(jié)的地址，MB100是最高位字節(jié)。思考與練習

1．編制用兩個定時器組合進行潤滑10分鐘間歇5分鐘的PLC控制程序，安裝接線并調試運行。2.如圖所示為自動裝車系統(tǒng)的示意圖，試編制PLC控制程序?？刂埔螅海?）初始狀態(tài)時，紅燈L2亮，綠燈L1滅，料斗出料口閥門D，電動機M1、M2、M3、M4皆為關閉狀態(tài)。（2）打開“啟動”開關，綠燈L1亮，紅燈L2滅，表示允許汽車開進裝料；當汽車到來時，限位開關SQ1置為ON，紅色信號燈L2亮，綠色L1滅，同時啟動電機M4，經(jīng)過1S后，再啟動M3，再經(jīng)2S后啟動M2，再經(jīng)過1S后啟動M1，再經(jīng)過1S后打開出料閥D亮，物料經(jīng)料斗出料。（3）當車裝滿時，限位開關SQ2為ON，出料閥關閉，1S后M1停止，M2在M1停止1S后停止，M3在M2停止1S后停止，M4在M3停止1S后最后停止。同時紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明汽車可以開走。（4）關閉“啟動”開關，自動配料裝車的整個系統(tǒng)停止運行。任務四計數(shù)器指令的使用任務描述

在物料分揀設備上，如果分揀出的金屬件達到6個，傳送帶停止運行，設備進行打包處理，5秒之后自動進入下一個周期，傳送帶繼續(xù)運行。試設計PLC控制程序并調試運行。任務目標理解計數(shù)器的意義，掌握計數(shù)器指令的功能并熟悉其編程格式；掌握用計數(shù)器指令編程的方法；進一步熟悉基本指令的使用；了解PLC在工業(yè)生產過程中的應用，學會使用PLC系統(tǒng)解決生產實際問題；能根據(jù)控制要求編寫PLC控制程序，正確安裝接線與調試運行。一、基礎知識1．系統(tǒng)存儲器和時鐘存儲器S7-1200的CPU中設置有特殊位存儲器，具有特殊功能或用來存儲系統(tǒng)的狀態(tài)變量、有關的控制參數(shù)和信息。

其中有系統(tǒng)存儲器和時鐘存儲器這兩種。

系統(tǒng)存儲器的默認字節(jié)是MB1，時鐘存儲器的默認字節(jié)為MB0，也可以修改系統(tǒng)存儲器和時鐘存儲器字節(jié)的地址。一旦指定了系統(tǒng)存儲器和時鐘存儲器字節(jié)后，這個字節(jié)就不能用于其他用途了，否則會在程序運行時出現(xiàn)錯誤。例如，M1.0是初始化脈沖，該位在PLC首次掃描時（第一個周期）為1，以后為0，屬于只讀型。時鐘脈沖是一個周期內“0”和“1”各占一半的方波信號，如M0.5提供了一個1秒周期的時鐘脈沖，0.5s為1，0.5s為0。例題1：報警閃爍電路的PLC控制程序。要求：報警燈報警閃爍時亮0.5秒，滅0.5秒。2．計數(shù)器的作用及分類計數(shù)器是用以記錄脈沖信號個數(shù)的內部器件，利用輸入脈沖上升沿（從OFF到ON）累計脈沖個數(shù)。西門子S7-1200型PLC的CPU提供了三種類型的計數(shù)器，分別為加計數(shù)器（CTU）、減計數(shù)器（CTD）和加減計數(shù)器（CTUD）。3．計數(shù)器指令格式及使用計數(shù)器在梯形圖里以指令盒的形式出現(xiàn)。計數(shù)器6個要素：①類型。CTU、CTD、CTUD。②使能端CU/CD，CU為增1計數(shù)脈沖輸入端，CD為減1計數(shù)脈沖輸入端。③預置值PV。④復位端R/LD。R為復位脈沖輸入端，LD為減計數(shù)器的復位脈沖輸入端。⑤當前計數(shù)值CV。用來存儲計數(shù)器當前所累積的脈沖個數(shù)。⑥計數(shù)器位。計數(shù)器位是一個開關量，表示計數(shù)器是否發(fā)生動作的狀態(tài)。當計數(shù)器當前值達到預置值時，該位被置位為ON。（1）增計數(shù)器（CTU）增計數(shù)器在每一個CU輸入端的上升沿遞增計數(shù)。例題2：編制生產線上包裝計數(shù)的PLC控制程序。生產線上用傳感器檢測通過產品的個數(shù)，對10個一組的產品進行包裝。每有10個產品通過，PLC便產生一個輸出信號，接通包裝電磁閥5秒鐘，以進行包裝工序。輸入部分輸出部分輸入元件PLC編程元件作用輸出元件PLC編程元件作用SI0.1傳感器YVQ0.0包裝電磁閥PLC輸入輸出接口的分配PLC梯形圖程序（2）減計數(shù)器（CTD）減計數(shù)器在每一個CD輸入端的上升沿從設定值開始遞減計數(shù)。例題3：霓虹燈控制一噴泉狀霓虹燈，當置位啟動開關SD為ON時，LED指示燈按照1、2→3、4→5、6→7、8的順序間隔1s依次點亮，當都點亮后所有燈同時閃爍3次（閃爍頻率為1HZ），然后再按上述動作循環(huán)。當置位啟動開關SD為OFF時，LED指示燈停止顯示，系統(tǒng)停止工作。①輸入輸出接口分配輸入部分輸出部分輸入元件PLC編程元件輸出元件PLC編程元件啟動開關SDI0.0燈1、2Q0.1燈3、4Q0.2燈5、6Q0.3燈7、8Q0.4②編制PLC控制程序（3）增減計數(shù)器（CTUD）

增減計數(shù)器在每一個CU輸入端的上升沿當前值CV遞增加1計數(shù)，直至其達到上限(INT=32767)；在每一個CD輸入端的上升沿當前值CV遞減1計數(shù)，直至其達到下限(INT=-32768)。例題4：闖關游戲機的PLC程序設計。設計一個闖關游戲機程序，規(guī)則如下：按開始鍵SB1，游戲開始；停止復位鍵SB2，游戲結束。游戲開始后，如果操作正確，每闖一關（用傳感器SQ1檢測）積1分；如果操作錯誤，碰到“雷區(qū)”（用傳感器SQ2檢測），就減1分。若在2分鐘內積夠5分為勝利，否則算失敗。闖關勝利亮綠色指示燈，失敗了紅燈閃爍（亮0.5s滅0.5s）。如要再玩游戲，需從新按開始鍵，若中間不想玩了，按下停止復位鍵即可。

輸入輸出接口的分配

輸入部分輸出部分輸入元件編程元件作用輸出元件編程元件作用開始鍵I0.0游戲開始EL1Q0.0勝利指示停止鍵I0.1游戲停止EL2Q0.1闖關失敗指示傳感器SQ1I0.2勝利關傳感器SQ2I0.3失敗關輸入/輸出接口的分配PLC梯形圖程序二、任務實施1．器材準備可編程控制器實訓裝置1臺裝有編程軟件的計算機1臺PC/PPI通訊電纜線1根導線若干2．實訓內容根據(jù)本任務描述所涉及的內容，設計PLC控制程序并調試運行。編程步驟及參考程序如下：（1）列出I/O分配表輸入部分輸出部分輸入元件PLC編程元件作用輸出元件PLC編程元件作用S1I0.1（傳感器2）檢測傳送帶上有無工件KMQ0.1控制傳送帶電動機S2I0.2（傳感器3）檢測金屬件（2）繪制PLC外部硬件接線圖（3）梯形圖程序（4）調試運行程序①按照輸入/輸出分配表與外部接線圖進行PLC主機單元與實訓單元之間的接線。②連接計算機與PLC主機單元之間的通信電纜。③PLC接通電源。④打開PLC的電源開關，PLC置于STOP狀態(tài)。⑤使用TIA博途軟件編程。⑥下載程序至PLC。⑦PLC置于RUN狀態(tài)，開始運行程序。⑧按照控制要求操作面板上的開關，觀察實驗現(xiàn)象，判斷是否實現(xiàn)程序功能。若不能實現(xiàn)，則通過“程序狀態(tài)監(jiān)控”找出錯誤并修改，重新調試，直至正確為止。3．實訓記錄（1）描述實驗現(xiàn)象和工作原理。

（2）記錄實驗過程中出現(xiàn)的程序問題、接線問題及處理方法。三、知識拓展——傳感器與西門子S7-1200PLC接線方法（1）兩線制傳感器等元件接線（2）如果傳感器為有源的，如圖中SQ2、SQ3還要考慮電源“+”“-”極，棕色線接正極（L+），藍色線接負極（PLC輸入端）。三線制PNP型傳感器接線三線制NPN型傳感器接線思考與練習

1．一個計數(shù)器最大計數(shù)值是32767，那么要計數(shù)200000，該怎么實現(xiàn)？試編寫出該程序。2.用定時器和計數(shù)器組合，設計一個10小時30分鐘的延時電路程序。3．編制一盞指示燈亮滅的控制程序，要求：按下啟動按鈕，指示燈立即點亮；按下停止按鈕，指示燈閃爍3次后熄滅。任務五順序控制指令的使用任務描述

機械手用于將工件從工作臺搬送到傳送帶上。上電時，機械手處在初始狀態(tài)(原位)，機械手的水平臂左擺在左極限位置，垂直臂縮回在上極限位置，原位指示燈HL1亮。各運動極限位置分別用磁性位置開關或接近開關來檢測：下極限位置SQ1、上極限位置SQ2、右極限位置SQ3、左極限位置SQ4。

按下啟動按鈕SB1，機械手開始從原位按以下順序進行動作：垂直臂下降→夾緊工件3秒→垂直臂上升→水平臂右移→垂直臂下降→松開工件2秒→垂直臂上升→水平臂左移，回到原位后，再次循環(huán)運行。按下停止按鈕SB2，機械手把工件放到傳送帶后再返回初始位置停止。試設計PLC控制程序并調試運行。任務目標理解順序控制設計法；掌握順序功能圖的設計方法和基本類型；了解PLC在工業(yè)生產過程中的應用，學會使用PLC系統(tǒng)解決生產實際問題；能根據(jù)控制要求編寫PLC控制程序，正確安裝接線與調試運行。一、基礎知識1．順序控制設計法與順序功能圖（1）順序控制設計法簡介

是用一種圖形化的功能性語言來設計工業(yè)順序控制程序的，即順序功能圖（SFC，SequentialFunctionChart）語言。

大部分基于IEC61131-3編程的PLC都支持SFC語言，可用SFC直接編程，非IEC61131-3的PLC產品不能用SFC直接編程，如西門子S7-200、S7-1200，它需要先根據(jù)控制要求設計出順序功能圖，然后根據(jù)功能圖指令轉化成梯形圖。（2）順序功能圖

又稱功能流程圖或狀態(tài)轉移圖，它是一種描述順序控制系統(tǒng)的圖形表示方法，是專用于工業(yè)順序控制程序設計的一種功能性說明語言。順序功能圖主要由“步”、“動作”及“轉移條件”組成。在順序功能圖中一般應由步和有向線段組成閉環(huán)。（1）步。

也稱為狀態(tài)，可以把一個工作循環(huán)周期劃分成若干個階段。動作是與步對應的，在每個穩(wěn)定的狀態(tài)下，一般會有相應的動作（也可以沒有動作）?；顒硬剑籂顟B(tài)位置1，其余步為零。初始步：控制過程開始的活動步與系統(tǒng)初始狀態(tài)相對應。（2）轉移。從一個步轉到另一個步，稱為轉移。轉移條件是指使系統(tǒng)從一個步向另一個步轉移的必要條件。轉移必須同時滿足兩個條件：該轉移的前一步都必須是活動步；相應的轉移條件得到滿足。轉移實現(xiàn)時應完成兩個操作：后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬?；前級步都變?yōu)椴换顒硬健＃?）順序功能圖的構成規(guī)則順序功能圖的繪制必須滿足以下規(guī)則：①步與步不能直接相連，必須用轉移分開。②轉移與轉移不能直接相連，必須用步分開。③步與轉移、轉移與步之間的連接采用有向線段，從上向下畫時，可以省略箭頭；當有向線段從下向上畫時，必須畫上箭頭，以表示方向。④一個順序功能圖至少要有一個初始步。2．順序功能圖的類型及其應用

常用的順序功能圖類型：

單序列結構、選擇分支結構、并行序列結構、

跳轉和循環(huán)結構、混合結構。

1）單序列結構

是最簡單的順序功能圖，每一步后面只有一個轉移，每個轉移后面只有一步。

各個工步按順序執(zhí)行，上一工步執(zhí)行結束，轉換條件成立，立即開通下一工步，同時關斷上一工步。

例題1：十字路口交通信號燈的布置如左圖所示，運行要求如右圖的描述，請設計PLC控制電路、編寫控制程序，并在實驗裝置上安裝接線及調試運行。1）輸入輸出接口分配輸入部分輸出部分輸入元件PLC編程元件作用輸出元件PLC編程元件作用SDI0.0控制開關東西燈RQ0.0東西紅燈東西燈GQ0.1東西綠燈東西燈YQ0.2東西黃燈南北燈RQ0.3南北紅燈南北燈GQ0.4南北綠燈南北燈YQ0.5南北黃燈2）畫出順序功能圖3）編制PLC控制程序（略）例題2：設計一臺分揀大小球的機械臂設備的PLC控制裝置。控制要求：當機械臂處于原始位置時，上限位開關SQ3和左限位開關SQ4均壓下，抓球電磁鐵處于失電狀態(tài)。按下啟動按鈕SB1后，機械臂下行，當碰到下限位開關SQ2后停止下行，這時電磁鐵得電吸球。如果吸住的是小球，則大小球檢測開關SQ1為接通狀態(tài)；如果吸住的是大球，則SQ1為斷開狀態(tài)。1秒后，機械臂上行，碰到上限位開關SQ3后右行，它會根據(jù)大小球不同，分別在SQ5（小球）和SQ6（大球）處停留，然后下行至下限位停止，電磁鐵失電，機械臂把球放在對應的球箱里。球放下1秒后，機械臂返回。如果不按停止按鈕SB2，機械臂會一直循環(huán)工作下去；如果按下停止按鈕，機械臂將把本循環(huán)的動作完成后回到初始位置。再次按下啟動按鈕，系統(tǒng)可以從頭開始循環(huán)工作。（2）選擇分支結構特點是有幾條分支，需要進行選擇，只能運行其中一條支路。1）輸入輸出接口的分配

2）設計順序功能圖3）編制梯形圖程序

（略）

（3）并行序列結構并行序列的特點是幾條支路同時執(zhí)行。

例題3：編制三種液體混合裝置的PLC控制程序。1）輸入輸出接口的分配2）畫出順序功能圖3）編制梯形圖程序

（略）（4）跳轉和循環(huán)結構（5）混合結構混合結構就是不是單一的選擇、并列、跳轉等結構，一個混合結構的功能的流程圖可能既有選擇結構又有并列或者跳轉、循環(huán)結構。二、任務實施1．器材準備可編程控制器實訓裝置1臺裝有編程軟件的計算機1臺PC/PPI通訊電纜線1根導線若干2．實訓內容根據(jù)本任務描述所涉及的內容，設計PLC控制程序并調試運行。

（1）列出I/O分配表（2）繪制PLC外部硬件接線圖（3）設計順序功能圖（4）編制PLC梯形圖程序略。（5）調試運行程序①按任務要求組裝機械手。②連接氣壓傳動回路，并手動操作檢查氣路。③按照輸入/輸出分配表與PLC外部接線圖，進行PLC主機單元與實訓單元之間的接線。④連接計算機與PLC主機單元之間的通信電纜。⑤PLC接通電源。⑥打開PLC的電源開關，PLC置于STOP狀態(tài)。⑦使用TIA博途軟件編程。⑧下載程序至PLC。⑨PLC置于RUN狀態(tài)，開始運行程序。⑩按照控制要求操作實訓臺上的開關，觀察實驗現(xiàn)象，判斷是否實現(xiàn)程序功能。若不能實現(xiàn)，則通過“程序狀態(tài)監(jiān)控”找出錯誤并修改，重新調試，直至正確為止。3．實訓記錄（1）描述實驗現(xiàn)象和工作原理。

（2）記錄實驗過程中出現(xiàn)的程序問題、接線問題及其處理方法。三、知識拓展---使用“啟保?！彪娐纺Ｊ桨秧樞蚬δ軋D轉化成梯形圖的編程方法

基本思路：

在梯形圖程序中，只有前一步為活動步且轉移條件成立時，才能進行步轉移，且總是將代表前一步的位存儲器的常開觸點與轉換條件對應的觸點串聯(lián)，作為后續(xù)步中間繼電器得電的條件。當后續(xù)步被激活時，應將前一步關斷，所以將代表后續(xù)步的中間繼電器的常閉觸點串聯(lián)在前一步的電路中。例題5：如圖所示為某組合機床的工作臺動作示意圖，初始狀態(tài)時停在左極限位置，限位開關SQ3被壓下。按下啟動按鈕SB，工作臺的運動按照“快進－工進－快退－原位停止”的順序工作?？爝M時電磁閥YV1和YV2同時通電，工進時YV2單獨通電，快退時YV3通電。試用“啟保?！彪娐纺Ｊ骄帉懥鞒虉D和PLC程序。（1）列出I/O分配表（2）設計順序功能圖（3）編制PLC梯形圖程序思考與練習

1.順序功能圖的組成要素有哪些？何時可以執(zhí)行某一步的動作？2.有3臺電動機，要求啟動時每隔8min依次啟動一臺，每臺運行8小時自動停止。運行的過程中還可以用停止按鈕將3臺電動機同時停機，試畫出順序功能圖，并編制其控制程序。任務六數(shù)據(jù)傳送指令的使用任務描述

物料分揀設備在分揀過程中，如檢測到連續(xù)出現(xiàn)2個塑料件時，則紅色指示燈EL1閃爍，綠色指示燈EL2熄滅，系統(tǒng)不能進行分揀。此時按下停止按鈕SB2，紅燈不再閃爍，系統(tǒng)回到初始上電待機狀態(tài)。試用數(shù)據(jù)傳送指令設計PLC控制程序并調試運行。任務目標理解與掌握數(shù)據(jù)傳送指令的功能及應用；能夠根據(jù)控制要求用數(shù)據(jù)傳送指令編制PLC程序；掌握變量存儲器的功能及應用；了解比較指令的功能及應用；熟悉PLC在工業(yè)生產過程中的應用，能夠用PLC系統(tǒng)解決生產實際問題。一、基礎知識1．數(shù)據(jù)傳送指令

數(shù)據(jù)傳送指令用于將輸入端（IN）的數(shù)據(jù)傳送到輸出端（OUT1），并轉換為輸出端OUT1指定的數(shù)據(jù)類型。MOVE為單個數(shù)據(jù)傳送指令符號，輸入?yún)?shù)IN和輸出參數(shù)OUT1可以是除Bool外的所有的基本數(shù)據(jù)類型（DTL、Struct、Array等）。IN還可以是常數(shù)。單個數(shù)據(jù)傳送指令的參數(shù)圖示的常數(shù)與存儲單元之間的傳送，當I0.0接通時，對MB0～MB4進行清零，可采用數(shù)據(jù)傳送指令，把數(shù)據(jù)0送入從MB0開始的四個字節(jié)MB0～MB4中，即雙字MD0。圖示的存儲單元之間的傳送，當I0.0接通時，把QB2中的一個字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到QB0中。例題1：用數(shù)據(jù)傳送指令實現(xiàn)多盞燈的點亮和熄滅。要求：按下SB1按鈕，1,3燈點亮，按下SB2按鈕，2,4燈點亮，按下SB3按鈕，四盞燈全部熄滅。例題2：按下I0.0～I0.4對應的按鈕，用數(shù)碼顯示器顯示0～4五個數(shù)字，字符對應見表，七段數(shù)碼顯示器接線見圖。

PLC程序如圖2．比較指令比較指令用來比較數(shù)據(jù)類型相同的兩個數(shù)IN1和IN2的大小。相比較的兩個數(shù)可以是I、Q、M、L、D存儲區(qū)中的變量或常數(shù)。比較指令的運算符：等于“＝＝”；大于等于“>＝”；

小于等于“<＝”；大于“>”；小于“<”；

不等于“<>”。例題3：比較指令的應用，當定時器T1的當前值MD20大于等于300時，輸出線圈Q0.1通電。例題4：用比較指令編寫一個PLC程序：啟動后，燈HL1先亮，0.5秒后，燈HL2亮、HL1熄滅，再過0.5秒后燈HL3亮、HL2熄滅，再過0.5秒后燈HL1亮、HL3熄滅，依次循環(huán)，按下停止按鈕后，所有燈熄滅。輸入輸出分配表梯形圖程序如圖二、任務實施1．器材準備可編程控制器實訓裝置1臺裝有編程軟件的計算機1臺PC/PPI通訊電纜線1根導線若干2．實訓內容根據(jù)本任務描述所涉及的內容，設計PLC控制程序并調試運行。

（1）列出I/O分配表（2）繪制PLC外部硬件接線圖（3）編制PLC梯形圖程序（4）調試運行程序①按照輸入/輸出分配表與外部接線圖，進行PLC主機單元與實訓單元之間的接線。②連接計算機與PLC主機單元之間的通信電纜。③PLC接通電源。④打開PLC的電源開關，PLC置于STOP狀態(tài)。⑤使用TIA博途軟件編程。⑥下載程序至PLC。⑦PLC置于RUN狀態(tài)，開始運行程序。⑧按照控制要求操作面板上的開關，觀察實驗現(xiàn)象，判斷是否能夠實現(xiàn)程序功能。若不能實現(xiàn)，則通過“程序狀態(tài)監(jiān)控”找出錯誤并修改，重新調試，直至正確為止。3．實訓記錄（1）描述實驗現(xiàn)象和工作原理。

（2）記錄實驗過程中出現(xiàn)的程序問題、接線問題及其處理方法。三、知識拓展--數(shù)據(jù)塊傳送指令

1．全局數(shù)據(jù)塊與數(shù)組

數(shù)據(jù)塊傳送指令用于傳送數(shù)據(jù)塊中的數(shù)組的多個元素。首先應生成全局數(shù)據(jù)塊和數(shù)組。數(shù)組由相同數(shù)據(jù)類型的多個元素組成，數(shù)組元素的數(shù)據(jù)類型可以是所有的基本數(shù)據(jù)類型。添加數(shù)據(jù)塊2．數(shù)據(jù)塊傳送指令（MOVE_BLK與UMOVE_BLK）

數(shù)據(jù)塊傳送（MOVE_BLK）指令又稱為存儲區(qū)移動指令，其將一個存儲區(qū)（源區(qū)域）的數(shù)據(jù)傳送到另一個存儲區(qū)（目標區(qū)域）中。數(shù)據(jù)塊傳送指令的參數(shù)MOVE_BLK指令與UMOVE_BLK指令的應用如圖。接通I0.3，MOVE_BLK與UMOVE_BLK指令被執(zhí)行，MOV_BLK指令將數(shù)據(jù)塊DB1中的數(shù)組source[0]-source[19]的0號元素開始的20個Int元素的值，復制到數(shù)據(jù)DB2中的數(shù)組array[0]-array[19]的0號元素開始的20個元素；DB1中的數(shù)組source[20]-source[39]被整塊復制到DB2的array[20]-array[39]中。思考與練習

1．編寫將VB200的數(shù)據(jù)送入定時器T39，作為T39的預置值的程序段。2．用數(shù)碼顯示器循環(huán)顯示0～9之間的數(shù)字，間隔時間為0.5秒。3．按下列要求用比較指令編寫一段程序，下載到PLC中調試運行。數(shù)控車床換刀程序中，將當前刀號代碼（1～4）存儲在MB4中；若刀架不在任何刀位，將0存儲在MB4中。當I2.4有效時，若指令刀號MB3與當前刀號MB4不相等，Q0.3復位，刀架電動機正轉。當?shù)都苻D到預定刀位時，當前刀號MB4與指令刀號MB3相等，Q0.3復位，刀架停止正轉，同時Q0.4置位，刀架電動機開始反轉，進行鎖緊。延時4s后，反轉停止，換刀結束。任務七移位指令的使用任務描述

PLC控制機械手將工件從工作臺搬送到傳送帶上。上電時，機械手處在初始狀態(tài)(上極限位置、左極限位置)，原位指示燈EL1亮。按下啟動按鈕SB1，機械手開始進行抓送工件的動作，返回原位后，再次循環(huán)運行。按下停止按鈕SB2，機械手把工件放到傳送帶后返回初始位置停止。試采用移位指令設計PLC控制程序并調試運行。

任務目標理解左移和右移、循環(huán)左移和循環(huán)右移等指令的功能及應用；掌握用左移和右移、循環(huán)左移和循環(huán)右移等指令編程的方法；能夠根據(jù)控制要求用移位指令編制一般PLC控制程序，正確安裝接線與調試運行；掌握PLC在工業(yè)生產過程中的應用，學會使用PLC系統(tǒng)解決生產實際問題。一、基礎知識1．左、右移位指令1）左、右移位的含義

該指令分為左移位和右移位指令。

左移1位時，相應的位都左移1位，最高位移除丟失，最低位補0。右移1位時，相應的位都右移1位，最低位移除丟失，最高位補0。2）移位指令的格式移位指令SHL和SHR將輸入?yún)?shù)IN指定的存儲單元的整個內容逐位左移或右移若干位，移位的位數(shù)用參數(shù)N來定義，移位的結果保存在輸出參數(shù)OUT指定的地址。移位次數(shù)與移位數(shù)據(jù)的長度有關，如果所需要移位次數(shù)大于移位數(shù)據(jù)的位數(shù)，則超過的次數(shù)無效。

例如，字節(jié)左移時，若移位次數(shù)設定為10，則指令實際執(zhí)行的結果是移位8次，而不是設定的10次。

3）移位指令的使用圖示為字右移位指令程序，設VW20=0011010101101001,試分析執(zhí)行程序后，VW20中的數(shù)值變化過程。本程序對VW20進行3次右移位，數(shù)值變化過程如表所示。例題1：

“河南機電”4盞彩燈分別接于Q0.1～Q0.4，SB1、SB2分別為啟動和停止按鈕。要求：按下SB1后，“河”先亮，以后每隔1秒逐次單個點亮一盞燈，最后一盞燈點亮后，第一盞燈又開始點亮，并如此循環(huán)；按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作。試用移位指令編寫上述程序。

1）輸入輸出地址分配梯形圖程序

2．循環(huán)移位指令（1）循環(huán)移位的含義循環(huán)移位指令分為循環(huán)左移和循環(huán)右移指令。循環(huán)移位數(shù)據(jù)存儲單元的移出端與另一端相連，最后被移出的位進入另一端空出來的位。循環(huán)左移1位時，相應的位都左移1位，最高位進入最低位；循環(huán)右移1位時，相應的位都右移1位，最低位進入最高位。（2）循環(huán)移位指令的格式

使能輸入有效時，把輸入數(shù)據(jù)IN循環(huán)左移或循環(huán)右移N位后，再將結果輸出到OUT所指的存儲單元中。執(zhí)行指令后，ENO總是為“1”狀態(tài)。（3）循環(huán)移位指令的使用

設QB0＝10100110，試分析執(zhí)行程序后，QB0的數(shù)值變化過程。例題2：用寄存器移位指令編寫例題1“河南機電”4盞彩燈順次點亮的程序。要求：按下啟動按鈕后，4盞燈逐個點亮并保持，全亮后又逐個順次熄滅，逐個點亮與熄滅間隔時間均為1秒，并如此循環(huán)工作。例題3：用移位指令編制圖示噴泉狀霓虹燈的PLC控制程序。要求：接通開關S，其指示燈按時間間隔0.5秒依次循環(huán)點亮：1→2→3→4→5→6→7→8→1→2、3、4→5、6、7、8→1、2、3、4、5、6、7、8；斷開開關S，指示燈全部熄滅。PLC輸入輸出接口分配順序功能圖梯形圖程序二、任務實施1．器材準備可編程控制器實訓裝置1臺裝有編程軟件的計算機1臺PC/PPI通訊電纜線1根導線若干2．實訓內容

根據(jù)本任務描述所涉及的內容，設計PLC控制程序并調試運行。（1）列出I/O分配表（2）畫出系統(tǒng)工作的順序功能圖（3）繪制PLC外部硬件接線圖（4）編制PLC梯形圖程序（5）調試運行程序①按照輸入/輸出分配表與外部接線圖，進行PLC主機單元與實訓單元之間的接線。②連接計算機與PLC主機單元之間的通信電纜。③PLC接通電源。④打開PLC的電源開關，“RUN/STOP”置于STOP狀態(tài)。⑤用TIA博途軟件編程。⑥下載程序至PLC。⑦PLC置于RUN狀態(tài)，開始運行程序。⑧按照控制要求操作面板上的開關，觀察實驗現(xiàn)象，判斷是否實現(xiàn)程序功能。若不能實現(xiàn)，則通過“程序狀態(tài)監(jiān)控”找出錯誤并修改，重新調試，直至正確為止。3．實訓記錄（1）描述實驗現(xiàn)象和工作原理。

（2）記錄實驗過程中出現(xiàn)的程序問題、接線問題及其處理方法。思考與練習

1．用寄存器移位指令編制燈塔之光控制系統(tǒng)的程序，安裝接線并調試運行。2．用寄存器移位指令編制圖十字路口紅綠燈控制系統(tǒng)的程序。3.如圖，電鍍生產線采用專用行車架，行車架上裝有可升降的吊鉤，行車和吊鉤各有一臺電動機拖動，行車進退和吊鉤升降由限位開關控制，生產線定為三槽位，依次完成酸洗、電鍍、清洗過程。系統(tǒng)的初始狀態(tài)為：吊鉤在下限位，行車在左限位。工作流程為：啟動后，吊鉤從原位由下向上移動，遇到上限位開關SQ4后，行車從左向右移動，到3號槽限位開關SQ3后（中間遇到1號槽限位開關SQ1和2號槽限位開關SQ2不響應）停止，吊鉤下降，到下限位時停止，工件放入酸洗槽，10秒后，吊鉤上升，到上限位時停止，5秒后，行車左行，在SQ2彈起時停止左行，吊鉤下降，到下限位后停止，電鍍20秒后，吊鉤上升，到上限位停5秒，接著左行，在SQ1彈起時停止左行，吊鉤下降，到下限位后停止，放入清水槽清洗10秒，之后吊鉤上升，到上限位后停5秒，接著左行到左限位停止，1秒后下降至下限位。回到原位后，經(jīng)過30秒，吊鉤自動上升右行，按照工作流程一直循環(huán)下去。任意時刻按下停止按鈕，吊鉤完成當前循環(huán)，回到原位停止。各處限位開關分別為：上限位開關SQ4、下限位開關SQ5、左限位開關SQ6。用移位指令編制電鍍生產線的PLC控制程序。任務八函數(shù)與函數(shù)塊的使用任務描述

編制傳送帶上分揀物料的PLC控制程序。要求：（1）當工件放在位置1時，傳感器2檢測到傳送帶上有工件，電動機啟動，傳送帶開始由左向右運行；無工件時，停止運行。設備正常工作時，綠色指示燈EL2長亮。（2）當工件到達位置2，被檢測為金屬件時，將被分揀到第一個出料斜槽中；如果不是金屬件，而是塑料件，將被傳送到位置3，分揀到第二個出料斜槽中。（3）如果分揀出的金屬件達到6個，設備進行打包處理5秒，即所有傳感器檢測無效，不再進行分揀動作。之后自動進入下一個周期分揀工作。（4）在分揀過程中，如檢測到連續(xù)出現(xiàn)2個塑料件時，則系統(tǒng)停機報警，即設備停止工作，紅色指示燈EL1閃爍，系統(tǒng)不能進行檢測和分揀。此時按下停止按鈕SB2，紅燈不再閃爍，系統(tǒng)回到初始上電待機狀態(tài)。任務目標掌握函數(shù)與函數(shù)塊指令的功能及應用；熟練應用PLC編程，掌握PLC在工業(yè)生產過程中的應用；能根據(jù)控制要求編寫程序并正確安裝接線、調試程序；能夠根據(jù)生產實際要求，完成整個PLC控制系統(tǒng)。一、基礎知識S7-1200的編程采用塊的概念塊類似于子程序的功能，它是將程序分解成獨立的自成體系的各個部件這樣更便于組成程序結構，便于項目分工；有利于程序的閱讀和調試；由于程序塊只在需要時才調用，可以減少CPU掃描的時間幾個類似的項目只需要對同一個程序塊作不多的修改就能適用，增加程序的可移植性1.函數(shù)與函數(shù)塊的概念S7-1200用戶程序由程序塊和數(shù)據(jù)塊組成程序塊包括組織塊（OB）、函數(shù)（FC，又稱為功能）和函數(shù)塊（FB，又稱為功能塊）數(shù)據(jù)塊（DB）包括全局數(shù)據(jù)塊和背景數(shù)據(jù)塊。函數(shù)（FC）和函數(shù)塊（FB）都是用戶編寫的程序塊，它們包含完成特定任務的程序，用戶可以將具有相同或相近控制過程的程序編寫在FC或FB中，然后從另一個程序塊（OB、FB或FC）調用。執(zhí)行完FC和FB后，將執(zhí)行結果返回給調用它的程序塊。2.函數(shù)的編程與應用

在使用函數(shù)進行編程時，首先在TIAPortal軟件中生成函數(shù)，并生成它的局部變量，然后進行函數(shù)程序的設計，最后在程序塊中調用此函數(shù)的程序。（1）生成函數(shù)

下面以函數(shù)FC1對電動機M的長動控制程序為例，介紹生成函數(shù)的方法、步驟。

打開TIAPortal軟件的項目視圖，生成一個名為“長動控制”的新項目。

添加一型號為CPU1214C的PLC。

“添加新塊”

新生成函數(shù)“長動控制[FC1]”（2）生成函數(shù)的局部變量在塊接口區(qū)中生成局部變量。函數(shù)主要有以下5種局部變量：（1）Input（輸入?yún)?shù)），用于接收調用它的程序塊提供的輸入數(shù)據(jù)。（2）Output（輸出參數(shù)），用于將程序執(zhí)行結果返回給調用它的程序塊。（3）InOut（輸入/輸出參數(shù)），其初值由調用它的程序塊提供，塊執(zhí)行完后將它的值返回給調用它的程序塊。（4）Return（返回值），屬于輸出參數(shù)，其值返回給調用它的程序塊，數(shù)據(jù)類型為Void，表示函數(shù)沒有返回值，在調用函數(shù)FC時看不到它。（5）Temp（臨時數(shù)據(jù)），暫時保存在局部堆棧中的數(shù)據(jù)，每次調用塊之后，原有的臨時數(shù)據(jù)可能被后續(xù)調用該函數(shù)的程序塊的臨時數(shù)據(jù)覆蓋。下面生成上述電動機長動控制的函數(shù)局部變量。（3）編寫函數(shù)FC1的程序FC1的控制要求如下：按下“啟動按鈕”，“交流接觸器”通電，電動機啟動運行，同時“工作指示燈”點亮；按下“停止按鈕”，“交流接觸器”斷電，電動機停止運行，同時“工作指示燈”熄滅。

在FC1程序編輯器區(qū)中編寫上述電動機長動控制的程序，并對其進行編譯。（4）調用函數(shù)

在OB1中調用FC1，實現(xiàn)對電動機的長動控制。

在主程序OB1中設置PLC變量表。

輸入輸出地址分配如表。在OB1程序編輯器視窗中調用函數(shù)FC1時，將項目樹中的FC1拖放到OB1程序區(qū)的左母線上，F(xiàn)C1函數(shù)呈現(xiàn)出方框的形式。若在FC1中不使用局部變量，而直接使用絕對地址或符號地址編程，則如同在主程序中編程一樣。本任務若在FC1中未使用局部變量，則無形參，F(xiàn)C1程序如圖所示。在OB1中調用FC1如圖所示。例題1：在主程序OB1中調用函數(shù)FC1和FC2，實現(xiàn)對電動機M的點動和長動控制。其中FC1可實現(xiàn)電動機M的長動控制，F(xiàn)C2可實現(xiàn)電動機M的點動控制，用選擇開關控制長動和點動。1）生成函數(shù)FC1及其局部變量，并進行函數(shù)程序的設計2）生成函數(shù)FC2及其局部變量，并進行函數(shù)程序的設計3）主程序OB1調用函數(shù)FC1、FC2

主程序OB1的PLC變量表中，輸入輸出地址分配如表。編程如圖：主程序OB1中，選擇開關SB3接通時，執(zhí)行FC1函數(shù)，電動機實現(xiàn)長動控制；選擇開關SB3斷開時，執(zhí)行FC2函數(shù)，電動機實現(xiàn)點動控制。3．函數(shù)塊的編程與應用函數(shù)塊FB是用戶編寫的有單獨存儲區(qū)（背景數(shù)據(jù)塊）的程序塊。函數(shù)塊的輸入、輸出參數(shù)等局部變量用指定的背景數(shù)據(jù)塊保存，函數(shù)塊執(zhí)行完后，背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)不會丟失。函數(shù)塊的典型應用是執(zhí)行不能在一個掃描周期結束的操作。用函數(shù)塊編程與用函數(shù)編程的方法及步驟類似，即先在TIAPortal軟件中生成函數(shù)塊，并生成其局部變量，然后進行函數(shù)塊程序的設計，最后在程序塊中調用此函數(shù)塊的程序。（1）生成函數(shù)塊函數(shù)塊FB的生成過程與函數(shù)FC類似。下面以函數(shù)FB1對電動機延時通電控制程序為例，介紹生成函數(shù)塊的方法及步驟。生成一個名為“延時通電”的新項目。添加新設備CPU1214C的PLC。添加新塊“延時通電[FB1]”。（2）生成函數(shù)塊的局部變量與函