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1、模块三 机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试,工作任务1 机械手的PLC控制 工作任务2 机电一体化分拣系统的PLC控制,工作任务1 机械手的PLC控制,教学导航 能力目标 1）会用子程序、跳转指令进行编程； 2）具有分析较复杂控制系统的能力。 知识目标 1）掌握子程序、跳转指令的应用； 2）掌握多种工作方式程序设计方法。,下一页,返回,工作任务1 机械手的PLC控制,知识分布网络,上一页,下一页,返回,工作任务1 机械手的PLC控制,任务引入 在机电一体化控制系统中很多工作要用到机械手，机械手动作一般采用气动方式进行，动作的顺序用PLC控制。如图3-1所示。 一、控制要求 1）工作
2、方式设置为自动/手动、连续/单周期、回原点； 2）有必要的电气联锁和保护； 3）自动循环时应按上述顺序动作。 二、工作内容 1. 初始状态 机械手在原点位置，压左限位SQ4=1，压上限位SQ2=1，机械手松开。,上一页,下一页,返回,工作任务1 机械手的PLC控制,2. 启动运行 按下启动按钮，机械手按照下降夹紧（延时1 s）上升右移下降松开（延时1 s）上升左移的顺序依次从左向右转送工件。下降/上升、左移/右移、夹紧/松开使用电磁阀控制。 3. 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 根据控制要求，按照工作方式将控制程序分为三部分：其中，第一部分为自动程序，
3、包括连续和单周期两种控制方式，采用主程序进行控制；第二部分为手动程序，采用子程序SBR-0进行控制；第三部分为自动回原点程序，采用子程序SBR-1进行控制。,上一页,下一页,返回,工作任务1 机械手的PLC控制,知识链接 一、跳转指令 与跳转相关的指令有下面两条。 1. 跳转指令（JMP） JMP，跳转指令。如图3-2所示，“？”处的参数为跳转标号”。功能是：当使能输入有效时，把程序的执行跳转到同一程序指定的标号（n）处向下执行。 2. 标号指令（LBL） 标号指令，如图3-3所示。标记程序段，作为跳转指令执行时跳转到的目的位置。操作数为0255的字型数据。,上一页,下一页,返回,工作任务1
4、机械手的PLC控制,必须强调的是：跳转指令及标号必须同在主程序内或在同一子程序内，或在同一中断服务程序内，不可由主程序跳转到中断服务程序或子程序，也不可由中断服务程序或子程序跳转到主程序。 3. 跳转指令示例 【例3-1】图3-4中，当JMP条件满足（即I0.0为ON时）程序跳转执行LBL标号以后的指令，而在JMP和LBL之间的指令一概不执行，在这个过程中，即使I0.1接通也不会有Q0.1输出。当JMP条件不满足时，只有I0.1接通后Q0.1才有输出。 【例3-2】如图3-5所示，用可逆计数器进行计数，如果当前值小于300，则程序按原顺序执行，若当前值超过300，则跳转到从标号5开始的程序执行
5、。,上一页,下一页,返回,工作任务1 机械手的PLC控制,二、子程序的编写与应用 S7-200 PLC的控制程序由主程序、子程序和中断程序组成。软件窗口里为每POU（程序组织单元）提供了一个独立的页。主程序总是第1页，后面是子程序和中断程序。 1. 子程序的作用 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就可以调用它，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。且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。 建立子程序方法：单击“菜单”/“插入”/“子程
6、序”命令或右击在弹出的快捷菜单中单击“插入”/“子程序”命令。,上一页,下一页,返回,工作任务1 机械手的PLC控制,2. 子程序指令 子程序指令格式如图3-8所示，主程序调用为SBR-n。 说明：子程序调用指令编在主程序中，子程序返回指令编在子程序中，子程序的标号N的范围是063。 无条件子程序返回指令（RET）为自动默认；有条件子程序返回指令（CRET） 【例3-4】子程序应用举例：I0.0闭合时，执行手动程序，I0.0断开时，执行自动程序。 主程序：如图3-9所示。,上一页,下一页,返回,工作任务1 机械手的PLC控制,子程序SBR-0：如图3-10所示；子程序SBR-1：如图3-11所
7、示。 任务实施 系统设有手动、单周期、连续和回原点四种工作方式，机械手在最上面和最左边且松开时，称系统处于原点状态（或称初始状态）。 一、I/O分配表 I/O分配如表3-1所列。 二、PLC接线图 PLC硬件接线图如图3-12所示。,上一页,下一页,返回,工作任务1 机械手的PLC控制,三、设计梯形图 1）根据控制要求编写自动状态（单周期、连续）流程如图3-13所示。 2）根据流程图编写程序梯形图。 主程序：如图3-14所示。 手动子程序（SBR-0）：如图3-15所示。 回原点子程序（SBR-1）：如图3-16所示。 四、运行调试程序 1）根据PLC的I/O硬件接线图安装。 2）下载程序，在
8、线监控程序运行。 3）针对程序运行情况，调试程序符合控制要求。,上一页,返回,工作任务2 机电一体化分拣系统的PLC控制,教学导航 能力目标 1）能连接PLC、编码器、变频器组成的传送带系统线路； 2）会用高速计数器指令进行定位控制编程； 3）能用高速脉冲输出指令对步进电动机的控制进行编程。 知识目标 1）掌握高速计数指令功能及应用； 2）掌握高速脉冲输出指令的使用方法； 3）理解中断指令应用。,下一页,返回,工作任务2 机电一体化分拣系统的PLC控制,知识分布网络,上一页,下一页,返回,工作任务2 机电一体化分拣系统的PLC控制,任务引入 TVT-2000G机电一体化分拣系统由物料传送小系统
9、和平面仓储小系统构成，如图3-17所示。物料传送小系统由物料出库、传送物料、物料定位等组成；平面仓储小系统由步进电动机带动物料到达指定仓位。 1. 物料传送小系统 组成：物料传送小系统由传送带单元、机械手单元、传感器单元等组成，其示意图如图3-18所示。 控制要求：PLC控制变频器带动三相电动机传送物料，使用编码器双脉冲输出实现三相电动机正反转定位，传送物料向前（正转）20 cm后停止，延时2 s向后（反转）15 cm后停止。,上一页,下一页,返回,工作任务2 机电一体化分拣系统的PLC控制,2. 平面仓储小系统 组成：平面仓储小系统由平面仓库系统、直线导轨送料单元、步进电动机单元、气动单元等
10、组成，如图3-19所示。送料机构的定位是由电动机单元进行控制，其定位点可根据系统不同而设定进行手动调整。 控制要求：手动控制步进电动机实现正反转进行定位。 任务分析 要实现物料传送小系统子任务进行定位，一般用编码器检测物料走过的距离再转化成脉冲送入PLC进行控制，并且要学习中断指令和高速计数器指令。 平面仓储小系统子任务，用步进电动机进行定位控制，学习高速计数器脉冲输出指令PTO，利用PTO指令输出高速脉冲串控制步进电动机。,上一页,下一页,返回,工作任务2 机电一体化分拣系统的PLC控制,知识链接 一、中断指令 所谓中断就是当CPU执行正常程序时，系统中出现了某些急需处理的特殊请求，这时CP
11、U暂时中断正在执行的程序，转而去对随机发生的更紧急事件进行处理（称为执行中断服务程序），当该事件处理完毕后，CPU自动返回原来被中断的程序继续执行。执行中断服务程序前后，系统会自动保护被中断程序的运行环境，故不会造成混乱。 S7-200 CPU支持三类中断事件：通信端口中断、I/O中断和定时中断。不同的中断事件具有不同的级别，中断程序执行过程中发生的其他中断事件不会影响它的执行即任何时刻只能执行一个中断程序。 在激活一个中断程序前，必须使中断事件和该事件发生时希望执行的中断程序间建立一种联系。,上一页,下一页,返回,工作任务2 机电一体化分拣系统的PLC控制,1. 中断事件 中断事件向CPU发
12、出中断请求。S7-200有34个中断事件，每一个中断事件都分配一个编号用于识别，叫做中断事件号。中断事件大致可以分为三大类。 （1）通信中断 PLC的自由通信模式下，通信口的状态可由程序控制。用户可以通过编程设置通信协议、波特率和奇偶校验。S7-200系列PLC有6种通信口中断事件。 （2）I/O中断 S7-200对I/O点状态的各种变化产生中断，包括外部输入中断、高速计数器中断和脉冲串输出中断。这些事件可以对高速计数器、脉冲输出或输入的上升或下降状态作出响应。,上一页,下一页,返回,工作任务2 机电一体化分拣系统的PLC控制,外部输入中断是系统利用I0.0I0.3的上升或下降沿产生中断，这些
13、输入点可用于连接某些一旦发生必须引起注意的外部事件；高速计数器中断可以响应当前值等于预设值、计数方向改变、计数器外部复位等事件引起的中断，高速计数器的中断可以实时得到迅速响应，从而实现比PLC扫描周期还要短的控制任务；脉冲串输出中断用来响应给定数量脉冲输出完成引起的中断，脉冲串输出主要的应用是步进电动机。 （3）时基中断 时基中断包括定时中断和定时器T32/T96中断。,上一页,下一页,返回,工作任务2 机电一体化分拣系统的PLC控制,定时中断用来支持周期性的活动。周期时间以毫秒为单位，周期时间范围为1255 ms。对于定时中断0，把周期时间值写入SMB34；对定时中断1，把周期时间值写入SM
14、B35。当达到设定周期时间值时，定时器溢出，执行中断处理程序。通常用定时中断以固定的时间间隔去控制模拟量输入的采样或者执行一个PID回路。 定时器中断是利用定时器对一个指定的时间段产生中断。这类中断只能使用1 ms的定时器T32和T96。当T32或T96的当前值等于预置值时，CPU响应定时器中断，执行中断服务程序。,上一页,下一页,返回,工作任务2 机电一体化分拣系统的PLC控制,2. 中断优先级 在PLC应用系统中通常有多个中断事件。当多个中断事件同时向CPU申请中断时，要求CPU能够将全部中断事件按中断性质和轻重缓急进行排队，并依优先权高低逐个处理。 S7-200 CPU规定的中断优先权由
15、高到低依次是通信中断、I/O中断和定时中断。每类中断又有不同的优先级。 中断事件及优先级如表3-2所列。,上一页,下一页,返回,工作任务2 机电一体化分拣系统的PLC控制,二、中断指令 1. 中断连接指令ATCH 如图3-20所示，INT是中断子程序，EVNT是中断事件。 2. 中断允许指令ENI 如图3-20是全局允许中断指令。 3. 中断分离指令DTCH 如图3-21是中断事件与中断子程序的分离，并禁止该中断事件。DISI为全局禁止中断。 图3-22（a）是使中断事件10与中断程序INT_0连接；图3-22（b）是使中断事件10与中断程序分离。,上一页,下一页,返回,工作任务2 机电一体化
16、分拣系统的PLC控制,【例3-5】在I0.0的上升沿（中断事件0）通过中断使Q0.0立即置位。在I0.1的下降沿（中断事件3）通过中断使Q0.0立即复位。 主程序： 梯形图如图3-23所示。 子程序INT-0：如图3-24（a）所示；子程序INT-1：如图3-24（b）所示。,上一页,下一页,返回,工作任务2 机电一体化分拣系统的PLC控制,三、高速计数器指令 普通计数器工作频率低，只有几十赫兹，对外部高速变化脉冲如20 kHz，只能用高速计数器，S7-200有6个HSC0HSC5，12种工作模式。 高速计数器与增量编码器一起使用，编码器每圈发生一定数量脉冲和一个复位脉冲，高速计数器有一个预置值，开始运行时装入一个预置值，当前计数值小于预置值时，设置输出有效。当前计数值等于预置值时，中断，装入新的预置值。,上一页,下一页,返回,工作任务2 机电一体化分拣系统的PLC控制,（一）高速计数器的工作模式 1. 中断方式 高速计数器的计数和动作用中断方式进行，且有3种中断方式。 （1）当前计数值等于预置值时 （2）输入方向改变 （3）外部复位 2. 高速计数器有三种计数类型 （1）单相计数器：内部方向控制和外部方向控制 （2）双相计数器 （3）A/B正交计数器,
