PLC任务3机械手的PLC控制课件.ppt

1、 S7-200的跳转及标号指令应用；掌握子程序设计技巧；具备分析较复杂控制系统，并编制PLC控制程序的技能。S7-200的子程序设计。任务描述任务描述下图分别是机械手工作流程图和工作示意图，左上方为原点。下图分别是机械手工作流程图和工作示意图，左上方为原点。一、控制要求一、控制要求（1）工作方式设置为自动/手动、连续/单周期、单步、回原点。（2）自动循环工作时，按工作示意图所示顺序动作。二、工作内容二、工作内容（1）初始状态）初始状态 机械手在原点位置，左限位SQ4为ON，上限位SQ2为ON。（2）启动运行）启动运行 按下启动按钮，机械手按照下降夹紧（延时1S）上升右行下降松开（延时1S）上升

2、左行的顺序依次从左向右转送工件。下降/上升、左移/右移、夹紧/松开均使用电磁阀控制。（3）停止操作）停止操作 按下停止按钮，机械手完成当前工作过程，停在原点位置。任务分析任务分析 根据控制要求，按照工作方式将控制程序分为3部分：其中第一部分为自动程序，包括连续/单周期、单步控制方式，采用主程序进行控制；第二部分为手动程序，采用子程序SBR0进行控制；第三部分为回原点程序，采用子程序SBR1进行控制。相关知识相关知识一、跳转与标号指令一、跳转与标号指令跳转与标号指令的梯形图及语句表，操作数N为常数0255。相关知识相关知识一、跳转与标号指令一、跳转与标号指令 跳转与标号指令的应用如下图所示。当触

3、发信号接通时，跳转指令JMP线圈有信号流流过，跳转指令使程序流程跳转到与JMP指令编号相同的标号LBL处，顺序执行标号指令以下的程序，而跳转指令与标号指令之间的程序不执行。若触发信号断开时，跳转指令JMP线圈没有信号流流过，顺序执行跳转指令与标号指令之间的程序。相关知识相关知识一、跳转与标号指令一、跳转与标号指令 跳转与标号指令可以在主程序、子程序或者中断程序中使用，但跳转指令和与之对应的标号指令必须位于同一段程序块中，并且不能从主程序跳到子程序或中断程序中，同样也不能从子程序或中断程序中跳出。另外，可以在SCR程序段中使用跳转指令，但相应的标号指令也必须在同一个SCR段中。编号相同的两个或多

4、个JMP指令可以用在同一程序里。但在同一程序中，不可以使用相同编号的两个或多个LBL指令。多个JMP指令的使用如下图所示。相关知识相关知识一、跳转与标号指令一、跳转与标号指令相关知识相关知识二、子程序的编写与应用二、子程序的编写与应用 子程序常用于需要多次反复执行相同任务的地方，只需要写一次子程序，别的程序在需要子程序的时候调用它，而无需重写该程序。子程序的调用是有条件的，未调用它时不会执行子程序的指令，因此使用子程序可以减少扫描时间。使用子程序可以将程序分成容易管理的小块，使程序结构简单清晰，易于查错和维护。如果程序中只引用参数和局部变量，可以将子程序移植到其他项目。为了移植子程序，应避免使

5、用全局符号和变量，如I、Q、M、SM、AI、AQ、V、T、C、S、AC等存储器中的绝对地址。相关知识相关知识1.1.子程序的创建子程序的创建 可采用下列方法创建子程序：在菜单栏中选择“编辑/插入/子程序”，或在程序编辑器视窗中单击右键，从弹出菜单中选择“插入/子程序”。程序编辑器将进入新的子程序，底部将出现标志新的子程序的新标签，在程序编辑器窗口中可以对新的子程序编程。可以使用该子程序的局部变量表定义参数，各子程序最多可以定义16个IN、OUT参数。相关知识相关知识1.1.子程序的创建子程序的创建 假设创建了一个名为EXPLME的子程序，首先在该子程序的局部变量表中，定义一个名为“in”的双字

6、输入变量、一个名为“out”的双字输出变量和一个名为TMP1的双字临时变量。在子程序中，输入变量被乘以4000，再除以300，运算结果作为子程序的输出。相关知识相关知识2.子程序的调用子程序的调用 可以在主程序、另一子程序或中断程序中调用子程序，但是不能在子程序中调用自己。调用子程序时将执行子程序的全部指令，直至子程序结束，然后返回调用程序中子程序调用指令的下一条指令之处。创建子程序后，V4.0 STEP 7-MicroWIN在指令树最下面的“子程序”图标下自动生成刚创建的子程序EXPLME对应的图标。对于梯形图程序，在子程序局部变量表中为该子程序定义参数后，将生成客户化调用指令块。指令块中自

7、动包含了子程序的输入参数和输出参数。相关知识相关知识 3.调用带参数的子程序调用带参数的子程序 在子程序中可以使用参数IN、IN_OUT和OUT。IN（输入）是传入子程序的输入参数。如果参数是直接寻址（如VB10），指定地址的值被传入子程序。如果参数是间接寻址（如*AC1），指针指定地址的值被传入子程序。如果参数是常数（如DW#12345）或地址（如&VB100），它们的值被传入子程序，“#”为常数描述符。OUT（输出）是子程序的执行结果，它被返回给调用它的程序组织单元。常数和地址（如&VB100）不能作输出参数。IN_OUT（输入/输出）将参数的初始值传给子程序，子程序的执行结果返回给同一地

8、址。常数和地址不能作输入/输出参数。TEMP是局部存储变量，不能用来传递参数，它们只能在子程序中使用。相关知识相关知识 3.调用带参数的子程序调用带参数的子程序 子程序传递的参数放在子程序的局部变量表中，局部变量表最左边的一列是每个被传递的参数的局部存储器地址。调用子程序，输入参数被复制到子程序的局部存储器，子程序执行完后，从局部存储器复制输出参数到指定的输出参数地址。数据单元的大小和类型用参数的代码表示。在子程序中局部存储器的参数值分配如下：（1）按子程序指令的调用顺序，给参数值分配局部存储器，起始地址 是L0。（2）18个连续位参数分配一个字节，字节中的位地址为Lx.0Lx.7。（3）字节

9、、字和双字值在局部存储器中按字节顺序分配，如LBx，LWx 或 LDx。在带参数调用子程序指令中，参数必须按一定的顺序排列，输入参数在最前面，其次是输入/输出参数，最后是输出参数。相关知识相关知识子程序调用和返回子程序调用和返回 相关知识相关知识 4.子程序的嵌套调用子程序的嵌套调用 程序中最多可创建64个子程序。子程序可以嵌套调用（在子程序中调用别的子程序），最大嵌套深度为8。在子程序中，用触点电路控制CRET（从子程序有条件返回）指令，触点电路接通时条件满足，子程序被终止。编译时，在程序结束的地方会自动加入无条件结束指令END、MEND、RET或RETI。如果在程序里加了这些指令，编译时反

10、而会出错。5.子程序的有条件返回子程序的有条件返回相关知识相关知识三、具有多种工作方式控制系统的梯形图设计三、具有多种工作方式控制系统的梯形图设计 为了满足生产的需要，很多设备要求设置多种工作方式，如手动和自动（包括连续、单周期、单步等）工作方式。手动程序比较简单，一般用经验法设计；复杂的自动程序，一般根据系统的顺序功能图用顺序控制法设计。具有多种工作方式控制系统的梯形图总体结构如下图所示。选择手动工作方式时，手动开关I1.0为ON，将跳过自动程序，执行公用程序和手动程序。选择自动工作方式时，I1.0为OFF，将跳过手动程序，执行公用程序和自动程序。工具、设备清单工具、设备清单 任务准备任务准

11、备序号名称规格数量1计算机硬盘空间350M以上12操作系统Windows 2000,SP3以上13S7-200 CPUCPU221以上14PC/PPI电缆RS-232C/PPI或USB/PPI15编程软件STEP7-Micro/WIN V4.016机械送料手臂控制系统模拟板 与PLC和电源匹配1任务实施任务实施一、一、PLC硬件接线硬件接线 按照机械手工作过程制作的控制操作面板如下图所示。组合开关的5个位置分别对应于系统的手动、单周期、单步、连续和回原点工作方式，操作面板左下部的6个按钮是手动按钮。任务实施任务实施一、一、PLC硬件接线硬件接线 下图是PLC的硬件接线图，其中输出Q0.1为1时

12、夹紧工件，为0时松开工件。为了保证在紧急情况下（包括PLC发生故障时）能可靠地切断PLC的负载电源，设置了交流接触器KM。在PLC开始运行时按下“接通电源”按钮，使KM线圈得电并自锁，KM的主触点接通，给外部负载提供交流电源，出现紧急情况时用“急停按钮”断开负载电源。任务实施任务实施二、编辑符号表二、编辑符号表任务实施任务实施三、设计梯形图程序三、设计梯形图程序机械手控制系统梯形图程序如下图所示。主程序主要完成自动工作方式中的连续、单周期、单步控制。任务实施任务实施任务实施任务实施任务实施任务实施任务实施任务实施任务实施任务实施任务实施任务实施任务实施任务实施子程序（SBR0）主要完成手动控制

13、 任务实施任务实施子程序SBR1主要完成回原点控制 检查评议检查评议评分表评分表1项目项目主要主要内容内容评分标准评分标准配配分分扣扣分分得得分分任务任务完成完成情况情况安装安装与与接线接线 1.元件布置不整齐、不匀称、不合理；元件布置不整齐、不匀称、不合理；每只扣每只扣2分分 2.元件安装不牢固、漏装螺钉；元件安装不牢固、漏装螺钉；每只扣每只扣1分分 3.损坏元件；损坏元件；扣扣5分分 4.接点松动、露铜过长、反圈、压绝缘层；每处扣接点松动、露铜过长、反圈、压绝缘层；每处扣1分分 5.损伤导线绝缘或线芯；损伤导线绝缘或线芯；每根扣每根扣1分分 6.不按不按PLC控制控制I/O接线图接线；接线

14、图接线；每处扣每处扣2分分40程序程序输入输入及及调试调试1.不会熟练操作计算机键盘输入指令；不会熟练操作计算机键盘输入指令；扣扣2分分2.不会用删除、插入、修改等指令；不会用删除、插入、修改等指令；每项扣每项扣2分分3.第一第一次调试不成功；次调试不成功；扣扣8分分第二次第二次次不成功；次不成功；扣扣15分分第三次次不成功；第三次次不成功；扣扣30分分40检查评议检查评议评分表评分表2项目项目主要主要内容内容评分标准评分标准配配分分扣扣分分得得分分综合综合能力能力职业职业素养素养1.学习主动性差，学习准备不充分；学习主动性差，学习准备不充分；扣扣2分分2.团队合作意识差，缺乏协作精神；团队合

15、作意识差，缺乏协作精神；扣扣2分分3.语言表达不规范；语言表达不规范；扣扣2分分4.时间观念不强，工作效率低；时间观念不强，工作效率低；扣扣2分分5.不注重工作质量与工作成本；不注重工作质量与工作成本；扣扣2分分10安全安全文明文明生产生产1.安全意识差，不安安全意识差，不安安全生产规程操作；安全生产规程操作；扣扣10分分2.劳动保护穿戴不整齐；劳动保护穿戴不整齐；扣扣10分分3.施工后不清理现场；施工后不清理现场；扣扣5分分10定额定额时间时间15min，每超时，每超时5min 扣扣5分分备注备注除定额时间外，各项目的最高扣分不应超过配分数除定额时间外，各项目的最高扣分不应超过配分数合计合计

16、100开始时间开始时间结束时间结束时间实际用时实际用时教师综合评价：教师综合评价：扩展知识扩展知识一、工业电气控制系统的一、工业电气控制系统的PLC改造改造工业电气控制系统的PLC改造步骤如下图所示 扩展知识扩展知识1深入了解被控制系统深入了解被控制系统 这一步是系统设计的基础。设计前应熟悉图纸资料，深入调查研究，与工艺、机械方面的技术人员和现场操作人员密切配合，共同讨论，解决设计中有可能遇到的问题。应详细了解被控对象的全部功能，如机械部件的动作顺序、动作条件、必要的保护与联锁，系统要求哪些工作方式（如手动、自动、半自动等），设备内部机械、液压、气动、仪表、电气几大系统之间的关系，PLC与其他

17、智能设备（如其他PLC、计算机、变频器等）之间的关系，PLC是否需要通信联网，需要显示哪些数据及显示的方式，电源突然停电及紧急情况的处理，安全电路的设计等。有时需要设置PLC之外的手动、机械和电气的联锁装置，以防止危险的操作。对于大型复杂的控制系统，需要考虑将系统分解为几个独立的部分，各部分分别用单独的PLC或其他控制装置来控制，并考虑它们之间的通信方式。这一阶段应确定哪些信号需要输入给PLC，哪些负载由PLC驱动，分类统计出各输入量和输出量的性质，是数字量还是模拟量，是直流量还是交流量，以及电压的等级等。并考虑需要设置什么样的操作员接口，如是否需要设置人机界面，或用上位计算机作操作员接口。扩

18、展知识扩展知识2与硬件有关的设计与硬件有关的设计 （1）确定系统输入元件和输出元件的型号规格。（2）根据设备的操作任务和操作方式，确定操作面板所需的元件，如指示灯、数字显示装置、开关和按钮等。有的系统可能需要智能的操作面板，如与S7-200配套的TD200文本显示器，或有图形显示功能和触摸屏功能的操作员面板。（3）确定PLC的输入点和输出点。列表统计PLC的输入信号和输出信号，在表中标明各信号的意义和类型，如信号是数字量还是模拟量，模拟信号的范围等。（4）确定PLC的型号和硬件设备。如确定CPU模块的型号、扩展模块的型号和块数等。（5）给各输入、输出量分配地址，梯形图中物理地址与PLC的外部接

19、线端子号是一致的。这一步为绘制硬件接线图做好了准备，也为梯形图的设计做好了准备。（6）画出PLC的外部硬件接线图。给输入量、输出量分配好地址后，画出PLC的外部硬件接线图，以及其他电气原理图和接线图。（7）画出操作站和控制柜面板的布置图和内部安装图。（8）建立符号表。建立符号表后，可以在程序中显示各绝对地址的符号名，有利于程序的设计和阅读。扩展知识扩展知识3设计梯形图程序设计梯形图程序 首先应根据总体要求和控制系统的具体情况，确定用户程序的基本结构，画出程序流程图或数字量控制系统的顺序功能图。它们是编程的主要依据，应尽可能地准确和详细。一般先对用户程序作模拟调试，根据顺序功能图，用小开关和按钮

20、来模拟PLC实际的输入信号。例如，用它们发出操作指令，或在适当的时候用它们来模拟实际的反馈信号，如限位开关触点的接通和断开。通过模块上各输出位对应的发光二极管，观察各输出信号的变化是否满足设计的要求。调试顺序控制程序的主要任务是检查程序的运行是否符合顺序功能图的规定，即在某一转换实现时，是否发生步的活动状态的正确变化，该转换所有的前级步是否变为不活动步，所有的后续步是否变为活动步，以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化。4梯形图程序的模拟调试梯形图程序的模拟调试扩展知识扩展知识5现场调试现场调试 在调试时，应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、顺序功能图中的每一条支路、各种可能的

21、进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。发现问题后，及时修改程序，直到在各种可能的情况下输入信号与输出信号之间的关系完全符合要求。如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩短调试时间，可以在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。在设计和模拟调试程序的同时，可以设计、制作控制台或控制柜，PLC之外的其它硬件的安装、接线工作也可以同时进行。完成上述工作后，将PLC安装在控制现场，接入实际的输入信号和负载。在联机总调试过程中，将系统暴露出传感器、执行器和接线等硬件方面的问题，以及PLC的外部接线图和梯形图设计中的问题，尽可能在现场加以解决，直到完全符合要求。扩展知识扩展知识6编写技

22、术文件编写技术文件 系统交付使用后，应根据调试的最终结果整理出完整的技术文件，并提供给用户，以利于系统的维修和改进。技术文件应包括：（1）PLC的外部硬件接线图和其他电气图样。（2）PLC的编程元件表，包括程序中使用的输入位、输出位、存储器位、定时器、计数器和顺序控制继电器等的地址、名称、功能，以及定时器、计数器的设定值等。（3）顺序功能图、带注释的梯形图和必要的总体文字说明。扩展知识扩展知识二、节省二、节省PLC输入、输出点数的方法输入、输出点数的方法1.减少所需输入点数的方法减少所需输入点数的方法 （1 1）分时分组输入）分时分组输入 自动程序和手动程序不会同时执行，自动和手动这两种工作方

23、式分别使用的输入量可以分成两组输入。下图中的二极管用来切断寄生电路。假设图中没有二极管，系统处于自动状态，S1、S2、S3闭合，S4断开，这时电流从L+端子流出，经S3、S1、S2 形成的寄生回路流入I0.1端子，使输入位I0.1错误地变为ON。各开关串联了二极管后，切断了寄生回路，避免了错误输入的产生。扩展知识扩展知识 （2）输入触点的合并）输入触点的合并 如果某些外部输入信号总是以某种“与或非”组合的整体形式出现在梯形图中，可以将它们对应的触点在PLC外部串、并联后作为一个整体输入PLC，只占PLC的一个输入点。例如，某负载可在多处启动和停止，可以将3个启动信号并联，将3个停止信号串联，分

24、别送给PLC的两个输入点，如下图所示。与每一个启动信号和停止信号占用一个输入点的方法相比，不仅节约了输入点，还简化了梯形图程序。扩展知识扩展知识 （3）将信号设置在）将信号设置在PLC之外之外 系统的某些输入信号，如手动操作按钮、保护动作后需手动复位的热继电器常闭触点提供的信号，可以设置在PLC外部的硬件电路中，如下图所示。某些手动按钮需要串接一些安全联锁触点，如果外部硬件联锁电路过于复杂，则应考虑仍将有关信号送入PLC，用梯形图实现联锁。扩展知识扩展知识2.减少所需输出点数的方法减少所需输出点数的方法 （1）减少所需数字量输出点数的方法）减少所需数字量输出点数的方法 在PLC输出功率允许的条

25、件下，通、断状态完全相同的多个负载并联后，可以共用一个输出点。通过外部的或PLC控制的转换开关的切换，一个输出点可以控制两个或多个不同时工作的负载。与外部元件的触点配合，可以用一个输出点控制两个或多个有不同要求的负载。用一个输出点控制指示灯常亮或闪烁，可以显示两种不同的信息。在需要用指示灯显示PLC驱动的负载（如接触器线圈）状态时，可以将指示灯与负载并联，并联时指示灯与负载的额定电压应相同，总电流不应超过允许值。可选用电流小、工作可靠的指示灯（发光二极管LED）。系统中某些相对独立或比较简单的部分，可以不进PLC，直接用继电器电路来控制，这样同时减少了所需的PLC的输入点和输出点。扩展知识扩展

26、知识 （2）减少数字显示所需输出点数的方法）减少数字显示所需输出点数的方法 如果直接用数字量输出点来控制多位LED七段显示器，所需的输出点是很多的。在如下图所示的电路中，用具有锁存、译码、驱动功能的芯片CD4513驱动共阴极LED七段显示器，两只CD4513的数据输入端AD共用PLC的4个输出端，其中A为最低位，D为最高位。LE是锁存使能输入端，在锁存信号的上升沿将输入的BCD数锁存在片内的寄存器中，并将该数译码后显示出来。如果输入的不是十进制数，显示器熄灭。LE为高电平时，显示的数不受数据输入信号的影响。显然，N个显示器占用的输出点数P=4+N。扩展知识扩展知识 如果使用继电器输出模块，应在

27、与CD4513相连的PLC各输出端与“地”之间分别接1个几千欧的电阻，以避免在输出继电器的触点断开时CD4513的输入端悬空。输出继电器的状态变化时，其触点可能抖动，因此应先送数据输出信号，待该信号稳定后，再用LE信号的上升沿将数据锁存进CD4513。如果需要显示和输入的数据较多，可以考虑使用TD200文本显示器或其他操作员面板。考证要点考证要点1.子程序的调用是（），未调用它时不会执行子程序中的指令，因此使用子程序可以减少（）。2.一个项目中最多可以创建（）个子程序，子程序可以嵌套调用，在（）中调用的子程序不能再调用别的子程序。3.调用子程序时，输入参数被拷贝到子程序的（），子程序执行完后，

28、从局部存储器区拷贝输出参数到指定的（）。4.如果在使用子程序调用指令后修改该子程序中的局部表量表，调用指令将变为（）。一、应知、应会部分一、应知、应会部分考证要点考证要点 PLC控制机械手的设计、安装与调试控制机械手的设计、安装与调试 控制要求控制要求 如下图所示，机械手原点设在可动部分左上方，即压下左限开关和上限开关，并且工作钳处于放松状态；上升、下降和左、右移动由驱动汽缸来实现。当工件处于工作台B上方准备下放时，为确保安全，用光电开关检测工作台B有无工件，只在无工件时才发出下放信号。机械手工作循环为：启动下降夹紧上升右行下降放松上升左行原点。（1）工作方式设置为自动/手动、连续/单周期、回原点。（2）自动循环时应按上述顺序动作。二、实际操作部分二、实际操作部分