《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》模塊任務(wù)-5

模塊4自動(dòng)生產(chǎn)過程控制任務(wù)4-5機(jī)械手控制

（1）掌握子程序調(diào)用與子程序標(biāo)號(hào)、子程序返回指令的用法。（2）掌握結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法。（3）掌握采用子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)的PLC程序設(shè)計(jì)。（4）能運(yùn)用子程序調(diào)用指令實(shí)現(xiàn)機(jī)械手控制程序，并且能熟練運(yùn)用編程軟件進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。任務(wù)目標(biāo)任務(wù)4-5機(jī)械手控制

前導(dǎo)知識(shí)任務(wù)4-5機(jī)械手控制

1.子程序調(diào)用與子程序標(biāo)號(hào)、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?？梢栽谥鞒绦颉⑵渌映绦蚧蛑袛喑绦蛑姓{(diào)用子程序，調(diào)用某個(gè)子程序時(shí)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(shí)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(shí)不會(huì)執(zhí)行子程序中的指令，因此使用子程序可以減少掃描時(shí)間。子程序在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中是一種方便、有效的工具。前導(dǎo)知識(shí)任務(wù)4-5機(jī)械手控制

1.子程序調(diào)用與子程序標(biāo)號(hào)、子程序返回指令在程序中使用子程序時(shí)，需要進(jìn)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(shí)僅僅是建立了子程序的標(biāo)號(hào)，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(jìn)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)用子程序處。前導(dǎo)知識(shí)任務(wù)4-5機(jī)械手控制

1.子程序調(diào)用與子程序標(biāo)號(hào)、子程序返回指令前導(dǎo)知識(shí)任務(wù)4-5機(jī)械手控制

1.子程序調(diào)用與子程序標(biāo)號(hào)、子程序返回指令說明：（1）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；（2）子程序標(biāo)號(hào)n的范圍:CPU221、222、224為0～63,CPU224XP、226為0～127；（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)用的子程序必須事先在局部變量表里對參數(shù)進(jìn)行定義，最多可以傳遞16個(gè)參數(shù)，參數(shù)的變量名最多為23個(gè)字符。傳遞的參數(shù)有IN、IN_OUT、OUT三類，IN（輸入）是傳入子程序的輸入?yún)?shù)；IN_OUT（輸入/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；OUT（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BOOL、BYTE、WORD、INT、DWORD、DINT、REAL、STRINGL八種。（4）在現(xiàn)行的編程軟件中，無條件子程序返回指令（RET）為自動(dòng)默認(rèn)，不需要在子程序結(jié)束時(shí)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8層。（5）當(dāng)有一個(gè)子程序被調(diào)用時(shí)，系統(tǒng)會(huì)保存當(dāng)前的邏輯堆棧，并將棧頂值置1，堆棧的其他值為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)邏輯堆棧，將控制權(quán)交還給調(diào)用程序。前導(dǎo)知識(shí)任務(wù)4-5機(jī)械手控制

2.子程序調(diào)用指令應(yīng)用實(shí)例4.6不帶參數(shù)子程序的調(diào)用。電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)/連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制的點(diǎn)動(dòng)部分及連續(xù)運(yùn)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4-46不帶參數(shù)子程序調(diào)用指令應(yīng)用舉例前導(dǎo)知識(shí)任務(wù)4-5機(jī)械手控制

2.子程序調(diào)用指令應(yīng)用實(shí)例4.7帶參數(shù)子程序的調(diào)用。圖4-47連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制子程序局部變量表及程序圖4-48點(diǎn)動(dòng)控制子程序局部變量表及程序前導(dǎo)知識(shí)任務(wù)4-5機(jī)械手控制

2.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(gè)子程序。電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)/連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制主程序如圖4-49所示。圖4-49電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)/連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制的主程序任務(wù)內(nèi)容任務(wù)4-5機(jī)械手控制

如圖4-50所示為某物料搬運(yùn)工作示意圖：由傳送帶A將物料運(yùn)至機(jī)械手處，機(jī)械手將物料搬至傳送帶B，由傳送帶B將物料運(yùn)走。圖4-50某物料搬運(yùn)工作示意圖任務(wù)內(nèi)容任務(wù)4-5機(jī)械手控制

控制要求機(jī)械手按照要求按一定的順序動(dòng)作，其動(dòng)作流程圖如圖4-51所示。制定計(jì)劃工作計(jì)劃:

在實(shí)際行動(dòng)之前，預(yù)先對目標(biāo)和行動(dòng)方案作出選擇和具體安排，計(jì)劃是預(yù)測與構(gòu)想，即預(yù)先進(jìn)行行動(dòng)安排；圍繞預(yù)期的目標(biāo)，采取具體行動(dòng)措施的工作過程，隨著目標(biāo)的調(diào)整進(jìn)行行動(dòng)的調(diào)整。任務(wù)4-5機(jī)械手控制

任務(wù)實(shí)施任務(wù)4-5機(jī)械手控制

1．分析控制要求，確定輸入/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(gè)輸入設(shè)備：啟動(dòng)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(gè)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(diǎn)顯示指示燈、傳送帶A電動(dòng)機(jī)和傳送帶B電動(dòng)機(jī)。任務(wù)實(shí)施任務(wù)4-5機(jī)械手控制

2．對輸入/輸出設(shè)備進(jìn)行I/O地址分配輸入設(shè)備輸出設(shè)備名稱符號(hào)地址名稱符號(hào)地址啟動(dòng)按鈕SB1I0.0下降電磁閥YV1Q0.1停止按鈕SB2I0.6上升電磁閥YV2Q0.2復(fù)位按鈕SB3I0.7右移電磁閥YV3Q0.3下限位開關(guān)SQ1I0.1左移電磁閥YV4Q0.4上限位開關(guān)SQ2I0.2放松/夾緊電磁閥YV5Q0.5左限位開關(guān)SQ3I0.3原點(diǎn)顯示HLQ0.0右限位開關(guān)SQ4I0.4傳送帶A電機(jī)KM1Q0.6光電開關(guān)SPI0.5傳送帶B電機(jī)KM2Q0.7下降按鈕SB4I1.0上升按鈕SB5I1.1左轉(zhuǎn)按鈕SB6I1.2右轉(zhuǎn)按鈕SB7I1.3放松按鈕SB8I1.4夾緊按鈕SB9I1.5轉(zhuǎn)換開關(guān)手動(dòng)SAI2.0單步I2.1單周期I2.2連續(xù)周期I2.3任務(wù)實(shí)施任務(wù)4-5機(jī)械手控制

3．繪制PLC外部接線圖圖4-52機(jī)械手的PLC外部接線圖任務(wù)實(shí)施任務(wù)4-5機(jī)械手控制

4．PLC程序設(shè)計(jì)——1）主程序設(shè)計(jì)圖4-53主程序梯形圖任務(wù)實(shí)施任務(wù)4-5機(jī)械手控制

4．PLC程序設(shè)計(jì)——2）手動(dòng)程序設(shè)計(jì)圖4-54手動(dòng)操作控制程序的梯形圖（子程序0）任務(wù)實(shí)施任務(wù)4-5機(jī)械手控制

4．PLC程序設(shè)計(jì)——3）自動(dòng)操作程序任務(wù)實(shí)施任務(wù)4-5機(jī)械手控制

4．PLC程序設(shè)計(jì)——3）自動(dòng)操作程序任務(wù)實(shí)施任務(wù)4-5機(jī)械手控制

4．PLC程序設(shè)計(jì)——3）自動(dòng)操作程序任務(wù)實(shí)施任務(wù)4-5機(jī)械手控制

4．PLC程序設(shè)計(jì)——3）自動(dòng)操作程序任務(wù)實(shí)施任務(wù)4-5機(jī)械手控制

5．安裝配線按照PLC外部接線圖進(jìn)行配線，安裝方法及要求與繼電器控制電路相同。6．運(yùn)行調(diào)試檢查評價(jià)成果展示進(jìn)行按任務(wù)檢查與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。成果展示、分組交流任務(wù)4-5機(jī)械手控制

相關(guān)知識(shí)任務(wù)4-5機(jī)械手控制

1.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(dòng)諸如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一類的負(fù)載，實(shí)現(xiàn)速度和位置控制。高速脈沖輸出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(gè)CPU有兩個(gè)PTO/PWM發(fā)生器，一個(gè)發(fā)生器分配給輸出端Q0.0，另一個(gè)分配給Q0.1。當(dāng)Q0.0或Q0.1設(shè)定為PTO或PWM功能時(shí)，其他操作（如強(qiáng)制、立即輸出等）均失效。當(dāng)不使用PTO/PWM發(fā)生器時(shí)，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(dòng)PTO或PWM操作之前，用復(fù)位R指令將Q0.0或Q0.1清0。

相關(guān)知識(shí)任務(wù)4-5機(jī)械手控制

1.高速脈沖指令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PWM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(jìn)行控制，而脈寬調(diào)制輸出PWM只能由指令PLS來激活。相關(guān)知識(shí)任務(wù)4-5機(jī)械手控制

1.高速脈沖指令高速脈沖輸出指令應(yīng)用圖4-56高速脈沖指令應(yīng)用梯形圖相關(guān)知識(shí)任務(wù)4-5機(jī)械手控制

1.高速脈沖指令高速脈沖輸出指令應(yīng)用圖4-56高速脈沖指令應(yīng)用梯形圖相關(guān)知識(shí)任務(wù)4-5機(jī)械手控制

2.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟相關(guān)知識(shí)任務(wù)4-5機(jī)械手控制

3.PLC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(jià)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(jì)指標(biāo)有著重要意義。

1）PLC的機(jī)型選擇機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭最佳的性能價(jià)格比。

2）PLC的容量選擇

PLC的容量包括I/O點(diǎn)數(shù)和用戶程序存儲(chǔ)容量兩個(gè)方面。

3）I/O模塊的選擇一般I/O模塊的價(jià)格占PLC價(jià)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(jià)格。

4）電源模塊及其他外設(shè)的選擇任務(wù)訓(xùn)練任務(wù)4-5機(jī)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(dòng)”和“手動(dòng)”兩種控制方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對汽車自動(dòng)或手動(dòng)清洗。圖4-58洗車控制系統(tǒng)任務(wù)訓(xùn)練任務(wù)4-5機(jī)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(dòng)”方式，按啟動(dòng)按鈕SB1，則執(zhí)行泡沫清洗；按沖洗按鈕SB2，則執(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(dòng)”方式，按啟動(dòng)按鈕，則自動(dòng)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(shí)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(jìn)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(jìn)行PLC接線并聯(lián)機(jī)調(diào)試。小結(jié)任務(wù)4-5機(jī)械手控制

(1)子程序在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中是一種方便、有效的工具。(2)在程序中使用子程序時(shí)，需要進(jìn)行的操作有建立子程序、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(jì)的思想。(4)S7-200系列PLC有六個(gè)高速計(jì)數(shù)器HSC0、HSC1、HSC2、HSC3、HSC4、和HSC5。可以處理比PLC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(gè)CPU有兩個(gè)PTO/PWM發(fā)生器，一個(gè)發(fā)生器分配給輸出端Q0.0，另一個(gè)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(gè)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(shí)現(xiàn)，由PLS指令來激活PTO和PWM。(7)在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要需要選擇合適的PLC型號(hào)及配置。

思考練習(xí)

任務(wù)4-5機(jī)械手控制

1．哪些情況下需要使用子程序？2．每個(gè)掃描周期都會(huì)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(shí)現(xiàn)子程序的無條件調(diào)用？5．S7-200系列PLC怎樣實(shí)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(jì)PLC梯形圖的幾種方式各有什么特點(diǎn)？8．有3臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1～M3，在手動(dòng)操作方式下分別用每個(gè)電動(dòng)機(jī)各自的啟停按鈕控制M1～M3的啟/停狀態(tài)；在自動(dòng)操作方式按下啟動(dòng)按鈕，M1～M3每隔5s依次起動(dòng)；按下停止按鈕，M1～M3同時(shí)停止。試采帶參數(shù)的子程序調(diào)用結(jié)構(gòu)