PLC應(yīng)用技術(shù) 課件 蔣華平 項(xiàng)目7-12 工業(yè)機(jī)械手順序控制系統(tǒng)-小型自動(dòng)化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)

工業(yè)機(jī)械手順序控制系統(tǒng)目錄CONTENTS06項(xiàng)目評(píng)價(jià)與拓展02系統(tǒng)組成與原理07總結(jié)與思考03任務(wù)實(shí)施步驟04程序邏輯詳解01項(xiàng)目概述05調(diào)試與運(yùn)行PART項(xiàng)目概述01剎車盤自動(dòng)搬運(yùn)生產(chǎn)線是汽車零部件制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)人工搬運(yùn)效率低、易出錯(cuò)，采用工業(yè)機(jī)械手順序控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高效、精準(zhǔn)搬運(yùn)，提升生產(chǎn)自動(dòng)化水平。該系統(tǒng)在汽車制造、電子生產(chǎn)等眾多行業(yè)具有廣泛應(yīng)用前景，能夠顯著提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低人力成本和勞動(dòng)強(qiáng)度。01應(yīng)用場(chǎng)景介紹提高生產(chǎn)效率，降低人力成本，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展，為智能制造提供技術(shù)支撐。該系統(tǒng)不僅提高了生產(chǎn)效率，還減少了人為失誤，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和一致性，有助于企業(yè)提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的自動(dòng)化進(jìn)程。03項(xiàng)目意義分析通過PLC控制機(jī)械手完成物料搬運(yùn)的自動(dòng)/手動(dòng)操作，滿足不同生產(chǎn)需求，系統(tǒng)需具備穩(wěn)定性和靈活性，以適應(yīng)復(fù)雜多變的生產(chǎn)環(huán)境。自動(dòng)模式下，機(jī)械手能夠按照預(yù)設(shè)程序自動(dòng)完成取料、搬運(yùn)和放料任務(wù)；手動(dòng)模式下，操作人員可通過控制面板靈活調(diào)整機(jī)械手的動(dòng)作，便于調(diào)試和特殊操作。02核心任務(wù)闡述項(xiàng)目背景與意義能力目標(biāo)能獨(dú)立完成PLC編程與外部接線，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，掌握觸摸屏與PLC通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。通過實(shí)際操作和實(shí)踐，學(xué)習(xí)者將能夠熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，提高動(dòng)手能力和解決問題的能力。這些能力目標(biāo)將使學(xué)習(xí)者在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力和競(jìng)爭(zhēng)力。知識(shí)目標(biāo)掌握機(jī)械手順序控制原理，理解其在自動(dòng)化生產(chǎn)中的應(yīng)用，學(xué)會(huì)西門子200smartPLC運(yùn)動(dòng)向?qū)渲?，熟悉相關(guān)參數(shù)設(shè)置。熟悉運(yùn)動(dòng)指令（AXISx_CTRL、AXISx_GOTO等）應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)精確控制，為后續(xù)的PLC編程和系統(tǒng)調(diào)試打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這些知識(shí)目標(biāo)將幫助學(xué)習(xí)者深入了解工業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)，為從事相關(guān)工作或進(jìn)一步學(xué)習(xí)提供有力支持。思政目標(biāo)培養(yǎng)安全意識(shí)，確保設(shè)備和人員安全，強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)協(xié)作，提升項(xiàng)目實(shí)施效率。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，安全意識(shí)至關(guān)重要，團(tuán)隊(duì)協(xié)作則是提高工作效率和質(zhì)量的關(guān)鍵因素。通過實(shí)現(xiàn)這些思政目標(biāo)，學(xué)習(xí)者將具備良好的職業(yè)素養(yǎng)和社會(huì)責(zé)任感。學(xué)習(xí)目標(biāo)圖中是剎車盤自動(dòng)搬運(yùn)生產(chǎn)線,整個(gè)生產(chǎn)線由三條輥道和一臺(tái)桁架機(jī)械手組成,機(jī)床生產(chǎn)的成品流入到A1和A2輥道中,后由桁架機(jī)械手分別從A1和A2輥道中搬運(yùn)到A3輥道中去,再由A3輥道流到下道工序繼續(xù)加工。產(chǎn)線介紹控制要求如下:按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕后當(dāng)上序成品零件到達(dá)A1輥道取料位置時(shí),A1輥道感應(yīng)開關(guān)亮起,機(jī)械手從A1輥道取料送至A3輥道放料;當(dāng)上序成品零件到達(dá)A2輥道取料位置時(shí),A2輥道感應(yīng)開關(guān)亮起,機(jī)械手從A2輥道取料送至A3輥道放料。按下循環(huán)停止按鈕后機(jī)械手則結(jié)束本次循環(huán)到達(dá)初始位置后停止運(yùn)行?？刂埔笕蝿?wù)要求PART系統(tǒng)組成與原理02伺服電機(jī)（X/Z軸）提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器接收PLC脈沖信號(hào)，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和方向。伺服電機(jī)具有高精度、快速響應(yīng)和高可靠性等特點(diǎn)，能夠滿足機(jī)械手對(duì)運(yùn)動(dòng)精度和速度的要求。驅(qū)動(dòng)器作為電機(jī)的控制器，能夠精確地控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，確保機(jī)械手的穩(wěn)定運(yùn)行。伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器PLC（S7-200SMART）作為控制核心，處理傳感器信號(hào)和執(zhí)行控制指令，觸摸屏（威綸TK8071ip）實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，方便操作和監(jiān)控。PLC具有強(qiáng)大的邏輯處理能力和可靠性，能夠穩(wěn)定地控制整個(gè)系統(tǒng)，觸摸屏則為操作人員提供了直觀的操作界面。通過PLC和觸摸屏的配合，操作人員可以方便地監(jiān)控和控制機(jī)械手的運(yùn)行狀態(tài)，提高系統(tǒng)的易用性和可維護(hù)性。PLC與觸摸屏限位開關(guān)防止機(jī)械手超出運(yùn)動(dòng)范圍，保障設(shè)備安全，光電開關(guān)檢測(cè)物料位置，為PLC提供準(zhǔn)確信號(hào)。傳感器在系統(tǒng)中起著重要的檢測(cè)和保護(hù)作用，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)械手和物料的狀態(tài)，確保系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。通過合理布置和選用傳感器，可以提高系統(tǒng)的可靠性和自動(dòng)化程度。傳感器020103硬件組成傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)械手位置和物料狀態(tài)，將信號(hào)傳輸至PLC，為后續(xù)的邏輯處理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。傳感器的檢測(cè)精度和響應(yīng)速度直接影響系統(tǒng)的控制效果，因此需要選擇合適的傳感器并進(jìn)行精確的安裝和調(diào)試。在實(shí)際應(yīng)用中，傳感器的信號(hào)處理和傳輸也需要考慮抗干擾等因素，以確保信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性。信號(hào)檢測(cè)PLC根據(jù)預(yù)設(shè)程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行邏輯分析，生成控制指令，控制指令將決定機(jī)械手的下一步動(dòng)作。PLC的程序設(shè)計(jì)是系統(tǒng)控制的核心，需要根據(jù)實(shí)際需求編寫合理的控制邏輯，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精確控制。在邏輯處理過程中，還需要考慮系統(tǒng)的安全性和容錯(cuò)性，以防止出現(xiàn)意外情況導(dǎo)致系統(tǒng)故障。邏輯處理伺服電機(jī)接收到PLC指令后，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手完成相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)物料的搬運(yùn)和加工任務(wù)。動(dòng)作執(zhí)行的精度和速度直接影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，因此需要對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行精確的控制和調(diào)整。在實(shí)際運(yùn)行中，還需要對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋，以確保動(dòng)作的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。動(dòng)作執(zhí)行控制流程AXISx_CTRL指令用于初始化軸，確保機(jī)械手處于初始狀態(tài)，為后續(xù)的運(yùn)動(dòng)控制做好準(zhǔn)備。軸初始化是系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的重要步驟，能夠確保機(jī)械手的各個(gè)軸處于安全和穩(wěn)定的狀態(tài)。合理的軸初始化參數(shù)設(shè)置可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，減少啟動(dòng)時(shí)的故障風(fēng)險(xiǎn)。軸初始化AXISx_GOTO指令實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的絕對(duì)或相對(duì)位置移動(dòng)，通過精確控制電機(jī)的脈沖數(shù)和方向，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精確定位。位置移動(dòng)是機(jī)械手完成任務(wù)的關(guān)鍵動(dòng)作，需要根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置合理的移動(dòng)速度和加速度參數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要考慮位置移動(dòng)的精度和穩(wěn)定性，以確保機(jī)械手能夠準(zhǔn)確地到達(dá)目標(biāo)位置。位置移動(dòng)AXISx_RSEEK指令使機(jī)械手返回原點(diǎn)，為下一動(dòng)作做準(zhǔn)備，回原點(diǎn)操作是機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。合理的回原點(diǎn)操作可以確保機(jī)械手在每次任務(wù)開始前都處于相同的位置，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和一致性。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要考慮回原點(diǎn)的速度和精度，以減少回原點(diǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。回原點(diǎn)操作關(guān)鍵指令PART任務(wù)實(shí)施步驟03I/O分配制作詳細(xì)的I/O分配表，明確X/Z軸脈沖輸出、限位開關(guān)輸入等接口，為后續(xù)的接線和編程提供依據(jù)。I/O分配表是硬件配置的重要組成部分，需要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)I/O分配表時(shí)，還需要考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展性和兼容性，以滿足未來可能的需求變化。01伺服系統(tǒng)接線圖根據(jù)接線圖完成伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的連接，確保線路正確無誤，避免因接線錯(cuò)誤導(dǎo)致系統(tǒng)故障。伺服系統(tǒng)接線是硬件配置的關(guān)鍵步驟，需要嚴(yán)格按照接線圖進(jìn)行操作。在接線過程中，還需要注意線路的布局和固定，以確保線路的安全和穩(wěn)定。02硬件配置以太網(wǎng)配置界面功能設(shè)計(jì)配置PLC和觸摸屏的IP地址，確保兩者通信順暢，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。以太網(wǎng)配置是觸摸屏通信的重要環(huán)節(jié)，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理設(shè)置。在配置過程中，還需要考慮系統(tǒng)的安全性和可靠性，以防止出現(xiàn)通信故障導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。設(shè)計(jì)觸摸屏界面，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)切換、啟動(dòng)/停止等功能，提高系統(tǒng)的易用性和可操作性。界面功能設(shè)計(jì)是觸摸屏通信的重要組成部分，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)界面功能時(shí)，還需要考慮操作的便捷性和直觀性，以提高系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)。觸摸屏通信在PLC中配置運(yùn)動(dòng)向?qū)ВO(shè)置軸0/軸1的參數(shù)，如速度、加速度等，為機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制提供基礎(chǔ)參數(shù)。運(yùn)動(dòng)向?qū)渲檬荘LC編程的重要環(huán)節(jié)，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理的參數(shù)設(shè)置。在配置過程中，還需要考慮系統(tǒng)的安全性和可靠性，以防止出現(xiàn)意外情況導(dǎo)致系統(tǒng)故障。01運(yùn)動(dòng)向?qū)渲镁帉扅c(diǎn)動(dòng)和方向控制程序，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)模式下機(jī)械手的靈活操作，方便調(diào)試和特殊操作。手動(dòng)控制程序是系統(tǒng)的重要組成部分，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)手動(dòng)控制程序時(shí)，還需要考慮操作的便捷性和安全性，以提高系統(tǒng)的易用性和可靠性。02手動(dòng)控制程序編寫順序邏輯和位置比較指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模式下機(jī)械手的取放料流程，提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。自動(dòng)控制程序是系統(tǒng)的核心部分，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)自動(dòng)控制程序時(shí)，還需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和容錯(cuò)性，以防止出現(xiàn)意外情況導(dǎo)致系統(tǒng)故障。03自動(dòng)控制程序PLC編程PART程序邏輯詳解04通過觸摸屏按鈕控制X/Z軸點(diǎn)動(dòng)，操作簡(jiǎn)單直觀，方便調(diào)試和特殊操作。手動(dòng)模式下，操作人員可以根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整機(jī)械手的動(dòng)作，提高系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性。在實(shí)際應(yīng)用中，手動(dòng)模式還可以用于設(shè)備的維護(hù)和檢修，方便技術(shù)人員進(jìn)行操作。PART01PART02PART03手動(dòng)模式回原點(diǎn)順序Z軸優(yōu)先回原點(diǎn)，然后X軸回原點(diǎn)，確保機(jī)械手處于初始位置，為后續(xù)的取放料操作做好準(zhǔn)備。合理的回原點(diǎn)順序可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和一致性，減少因位置偏差導(dǎo)致的故障風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要考慮回原點(diǎn)的速度和精度，以減少回原點(diǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。啟動(dòng)后按預(yù)設(shè)步驟執(zhí)行取料、搬運(yùn)、放料操作，實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)化搬運(yùn)和加工。自動(dòng)模式下的取放料流程是系統(tǒng)的核心功能，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)取放料流程時(shí)，還需要考慮物料的尺寸、重量和形狀等因素，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。取放料流程PLC根據(jù)傳感器信號(hào)和預(yù)設(shè)程序，控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)順序，確保動(dòng)作的準(zhǔn)確性和一致性。順序邏輯是自動(dòng)模式下的重要控制邏輯，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)順序邏輯時(shí)，還需要考慮系統(tǒng)的安全性和容錯(cuò)性，以防止出現(xiàn)意外情況導(dǎo)致系統(tǒng)故障。順序邏輯自動(dòng)模式急停按鈕可在緊急情況下立即停止機(jī)械手運(yùn)動(dòng)，確保設(shè)備和人員安全。急停按鈕是系統(tǒng)的重要安全保護(hù)裝置，需要確保其可靠性和有效性。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要對(duì)急停按鈕進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，以確保其在緊急情況下能夠正常工作。急停按鈕限位開關(guān)與PLC互鎖，防止機(jī)械手超出運(yùn)動(dòng)范圍，保障設(shè)備安全。限位開關(guān)互鎖是系統(tǒng)的重要安全保護(hù)措施，需要確保其可靠性和有效性。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要對(duì)限位開關(guān)進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，以確保其在運(yùn)行過程中能夠正常工作。限位開關(guān)互鎖保護(hù)機(jī)制PART調(diào)試與運(yùn)行05010203程序下載將PLC程序下載至PLC，確保程序正確加載，為后續(xù)的調(diào)試和運(yùn)行做好準(zhǔn)備。程序下載是調(diào)試過程中的重要步驟，需要確保程序的完整性和準(zhǔn)確性。在下載程序時(shí)，還需要注意程序的版本和兼容性，以防止出現(xiàn)程序沖突或無法正常運(yùn)行的情況。手動(dòng)模式測(cè)試在手動(dòng)模式下測(cè)試各軸運(yùn)動(dòng)，檢查電機(jī)響應(yīng)和位置精度，確保機(jī)械手能夠正常工作。手動(dòng)模式測(cè)試是調(diào)試過程中的重要環(huán)節(jié)，可以幫助技術(shù)人員快速定位和解決問題。在測(cè)試過程中，還需要注意電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和溫度，以確保電機(jī)的正常運(yùn)行。自動(dòng)模式驗(yàn)證在自動(dòng)模式下驗(yàn)證取放料流程，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，滿足生產(chǎn)需求。自動(dòng)模式驗(yàn)證是調(diào)試過程中的重要環(huán)節(jié)，可以幫助技術(shù)人員驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在驗(yàn)證過程中，還需要注意系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題。調(diào)試步驟檢查脈沖信號(hào)與接線是否正常，確保信號(hào)傳輸無誤，電機(jī)能夠正常接收控制信號(hào)。伺服電機(jī)未響應(yīng)是常見的故障之一，可能是由于接線錯(cuò)誤、信號(hào)干擾或電機(jī)故障等原因?qū)е?。在處理該問題時(shí)，還需要檢查電機(jī)的電源和驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)，以確保電機(jī)能夠正常工作。伺服電機(jī)未響應(yīng)重新校準(zhǔn)原點(diǎn)，調(diào)整PLC參數(shù)，確保機(jī)械手定位準(zhǔn)確，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。位置偏差是常見的問題之一，可能是由于原點(diǎn)校準(zhǔn)不準(zhǔn)確、電機(jī)性能下降或傳感器故障等原因?qū)е隆Ｔ谔幚碓搯栴}時(shí)，還需要檢查傳感器的信號(hào)和電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，以確保機(jī)械手能夠準(zhǔn)確地到達(dá)目標(biāo)位置。位置偏差常見問題PART項(xiàng)目評(píng)價(jià)與拓展06評(píng)價(jià)接線是否規(guī)范、整齊，確保線路安全可靠，減少因接線問題導(dǎo)致的故障風(fēng)險(xiǎn)。接線工藝是項(xiàng)目評(píng)價(jià)的重要組成部分，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理評(píng)價(jià)。在評(píng)價(jià)過程中，還需要考慮線路的布局和固定，以確保線路的安全和穩(wěn)定。程序功能檢查程序是否實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能，運(yùn)行是否穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)需求。程序功能是項(xiàng)目評(píng)價(jià)的核心部分，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理評(píng)價(jià)。在評(píng)價(jià)過程中，還需要考慮程序的穩(wěn)定性和容錯(cuò)性，以確保程序能夠正常運(yùn)行。團(tuán)隊(duì)協(xié)作評(píng)估團(tuán)隊(duì)成員分工是否合理，協(xié)作是否高效，提高項(xiàng)目實(shí)施效率和質(zhì)量。團(tuán)隊(duì)協(xié)作是項(xiàng)目評(píng)價(jià)的重要組成部分，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理評(píng)價(jià)。在評(píng)價(jià)過程中，還需要考慮團(tuán)隊(duì)成員的溝通和協(xié)調(diào)能力，以提高團(tuán)隊(duì)的整體協(xié)作效率。接線工藝評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)設(shè)定位置/速度多軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)通過觸摸屏動(dòng)態(tài)設(shè)定機(jī)械手的位置和速度，提高系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性。動(dòng)態(tài)設(shè)定位置/速度是系統(tǒng)的拓展功能之一，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)設(shè)定功能時(shí)，還需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，以確保功能能夠正常運(yùn)行。探索多軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方法，提升機(jī)械手的復(fù)雜操作能力，滿足更高生產(chǎn)需求。多軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)是系統(tǒng)的拓展功能之一，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)多軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)時(shí)，還需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，以確保功能能夠正常運(yùn)行。拓展任務(wù)PART總結(jié)與思考07伺服系統(tǒng)接線順序控制設(shè)計(jì)掌握伺服系統(tǒng)接線技巧，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，減少因接線問題導(dǎo)致的故障風(fēng)險(xiǎn)。伺服系統(tǒng)接線是關(guān)鍵技能之一，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理操作。在操作過程中，還需要注意線路的布局和固定，以確保線路的安全和穩(wěn)定。學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)順序控制程序，滿足復(fù)雜生產(chǎn)需求，提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和穩(wěn)定性。順序控制設(shè)計(jì)是關(guān)鍵技能之一，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)順序控制程序時(shí)，還需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和容錯(cuò)性，以確保程序能夠正常運(yùn)行。熟練應(yīng)用運(yùn)動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精確控制，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。運(yùn)動(dòng)指令應(yīng)用是關(guān)鍵技能之一，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)指令時(shí)，還需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，以確保功能能夠正常運(yùn)行。運(yùn)動(dòng)指令應(yīng)用關(guān)鍵技能1.西門子S7-200SMARTPLC中的軸初始化指令是什么？如何使用？2.在工業(yè)機(jī)械手的程序設(shè)計(jì)中，伺服軸回零時(shí)需要注意哪些問題？思考題謝謝大家灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)01任務(wù)要求02任務(wù)目標(biāo)03知識(shí)準(zhǔn)備04任務(wù)實(shí)施05任務(wù)評(píng)價(jià)06知識(shí)拓展CONTENTS項(xiàng)目?jī)?nèi)容07思考與練習(xí)08實(shí)踐中常見問題解析灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是將液體產(chǎn)品裝入固體容器中，并在容器外貼上標(biāo)簽，此系統(tǒng)需高速高精確的灌裝工藝、傳輸帶連續(xù)給料、高速準(zhǔn)確貼標(biāo)等性能，一般應(yīng)用于各種液體、膏體、半流體等物料的清洗、灌裝、旋蓋、貼標(biāo)、噴碼等01任務(wù)要求其工作流程為：將空瓶放置到第一級(jí)傳輸帶上的A點(diǎn)，傳輸帶使空瓶向前，到達(dá)灌裝機(jī)的位置時(shí)對(duì)空瓶進(jìn)行飲料的灌裝；灌裝完成后傳輸帶繼續(xù)使瓶子向前，到達(dá)壓蓋機(jī)的位置時(shí)對(duì)瓶子進(jìn)行壓蓋處理；壓蓋完成之后傳輸帶繼續(xù)使瓶子向前直至到達(dá)整理平臺(tái)；機(jī)械手將整理平臺(tái)上的瓶子抓放到第二級(jí)傳輸帶上，當(dāng)瓶子到達(dá)貼標(biāo)機(jī)的位置時(shí)，貼標(biāo)機(jī)對(duì)瓶子進(jìn)行貼標(biāo)處理；貼標(biāo)處理完成后傳輸帶繼續(xù)使瓶子向前直至到達(dá)裝箱點(diǎn)；一個(gè)箱子裝滿后進(jìn)行包裝，包裝完成后可以進(jìn)行下一個(gè)箱子的裝箱。01任務(wù)要求1.掌握常用傳感器的基本工作原理及接線方法；2.掌握遞增、遞減等指令的使用方法；3.能完成電氣接線、編寫PLC程序并調(diào)試。02任務(wù)目標(biāo)1.遞增指令遞增指令是對(duì)輸入值IN加1并將結(jié)果輸入OUT中。根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)象的不同，200SMART中共有3種遞增指令，分別是字節(jié)型遞增INC_B、字型遞增INC_W和雙字型遞增INC_DW，如圖8-2所示。需要注意的是：字節(jié)遞增(INC_B)運(yùn)算為無符號(hào)運(yùn)算，其數(shù)據(jù)范圍為0到255；字遞增(INC_W)運(yùn)算為有符號(hào)運(yùn)算，其數(shù)據(jù)范圍為-32768到+32767；雙字遞增(INC_DW)運(yùn)算為有符號(hào)運(yùn)算，其數(shù)據(jù)范圍為-2147483648到+2147483647。03知識(shí)準(zhǔn)備

一、遞增指令和遞減指令03知識(shí)準(zhǔn)備

電路工作原理如下：2.遞減指令遞減指令是對(duì)輸入值IN減1并將結(jié)果輸入OUT中。根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)象的不同，200SMART中共有3種遞減指令，分別是字節(jié)型遞減DEC_B、字型遞減DEC_W和雙字型遞減DEC_DW，如圖8-4所示。和遞增指令一樣：字節(jié)遞減(DEC_B)運(yùn)算為無符號(hào)運(yùn)算，其數(shù)據(jù)范圍為0到255；字遞減(DEC_W)運(yùn)算為有符號(hào)運(yùn)算，其數(shù)據(jù)范圍為-32768到+32767；雙字遞減(DEC_DW)運(yùn)算為有符號(hào)運(yùn)算，其數(shù)據(jù)范圍為-2147483648到+2147483647。03知識(shí)準(zhǔn)備

1.光電式傳感器的基本工作過程

其主要由光發(fā)射器和光接收器構(gòu)成。如果光發(fā)射器發(fā)射的光線因檢測(cè)物體不同而被遮掩或反射，到達(dá)光接收器的量將會(huì)發(fā)生變化。光接收器的敏感元件將檢測(cè)出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)，進(jìn)行輸出。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍(lán)色來判斷顏色）和紅外光。按照接收器接收光的方式的不同，光電式接近開關(guān)可分為對(duì)射式、反射式和漫射式3種03知識(shí)準(zhǔn)備

二、傳感器的基本工作過程和使用方法2.光電傳感器的接線方法

光電式傳感器是三線制傳感器，其接線方法采用漏型輸入。傳感器接線如圖所示，傳感器棕色線接DC2V電源的正極、藍(lán)色線接DC24V電源的負(fù)極、黑色線接PLC的輸入端。03知識(shí)準(zhǔn)備

3.磁性開關(guān)的安裝及使用

磁性開關(guān)是用于檢測(cè)氣缸的活塞桿位置，磁性開關(guān)動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“1”，LED亮；磁性開關(guān)不動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“0”，LED不亮。磁性開關(guān)的安裝位置可以調(diào)整，調(diào)整方法是松開它的緊定螺栓，讓磁性開關(guān)順著氣缸滑動(dòng)，到達(dá)指定位置后，再旋緊緊定螺栓。03知識(shí)準(zhǔn)備

4.磁性開關(guān)的接線方法

磁性開關(guān)是二線制傳感器，其接線方法采用漏型輸入。傳感器接線如圖所示，傳感器棕色線接PLC輸入端、藍(lán)色線接PLC輸入的公共端（輸入DC24V電源負(fù)極）。03知識(shí)準(zhǔn)備

1.任務(wù)分析（1）第一級(jí)傳輸帶傳輸帶由三相異步電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，使瓶子由A點(diǎn)向B點(diǎn)方向輸送。傳輸帶的首端（A點(diǎn)）、灌裝點(diǎn)（B點(diǎn)）、壓蓋機(jī)的壓蓋點(diǎn)和傳輸帶末尾端各安裝了一只傳感器用于檢測(cè)瓶子的位置。（2）第二級(jí)傳輸帶傳輸帶由三相異步電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，使瓶子由C點(diǎn)向D點(diǎn)方向輸送。傳輸帶的首端（C點(diǎn)）、貼標(biāo)機(jī)的貼標(biāo)點(diǎn)、末端（D點(diǎn)）各安裝了一只傳感器用于檢測(cè)瓶子的位置。（3）灌裝機(jī)飲料的灌裝由灌裝機(jī)完成，當(dāng)空瓶到達(dá)灌裝點(diǎn)時(shí)，灌裝機(jī)的料閥打開將飲料灌裝到空瓶中，灌裝完成后料閥自動(dòng)關(guān)閉。灌裝是由時(shí)間來控制的，通過調(diào)節(jié)料閥打開的時(shí)間來改變灌裝的量。04任務(wù)實(shí)施

（4）壓蓋機(jī)由壓蓋機(jī)完成瓶蓋的安裝，當(dāng)瓶子到達(dá)壓蓋點(diǎn)時(shí)，壓蓋機(jī)伸出對(duì)瓶子進(jìn)行壓蓋。壓蓋機(jī)是一個(gè)氣缸，伸出是向下壓蓋、縮回是返回。該氣缸的上、下位置各安裝了一個(gè)傳感器用于檢測(cè)氣缸的位置。（5）機(jī)械手機(jī)械手的任務(wù)是將整理平臺(tái)上的瓶子搬運(yùn)到第二級(jí)傳輸帶上。它可以是工業(yè)機(jī)器人，本系統(tǒng)中只需要給它一個(gè)命令信號(hào)即可，具體運(yùn)行過程不在本次任務(wù)之內(nèi)。（6）貼標(biāo)機(jī)由貼標(biāo)完成瓶子標(biāo)貼的貼標(biāo)，當(dāng)瓶子到達(dá)貼標(biāo)點(diǎn)時(shí)，貼標(biāo)機(jī)伸出對(duì)瓶子進(jìn)行標(biāo)貼的貼標(biāo)。貼標(biāo)機(jī)是一個(gè)氣缸，伸出是向下、縮回是返回。該氣缸的上、下位置各安裝了一個(gè)傳感器用于檢測(cè)氣缸的位置。04任務(wù)實(shí)施

2.準(zhǔn)備元器件04任務(wù)實(shí)施

序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量1可編程控制器200SMARTSR301只2開關(guān)電源輸入AC220V，輸出DC24V1只3空氣開關(guān)DZ47-C32/2P20A1只4空氣開關(guān)DZ47-C32/3P32A1只5熔斷器RT18-32/201只6交流接觸器CJX2-09102只7中間繼電器線圈電壓DC24V2只8電磁閥線圈電壓DC24V4只9網(wǎng)孔板通用1塊10電工工具

1套11端子排TD20/153節(jié)3.輸入/輸出點(diǎn)分配04任務(wù)實(shí)施

輸入輸出PLC地址元器件符號(hào)功能說明PLC地址元器件符號(hào)功能說明I0.0S1一級(jí)傳輸帶A點(diǎn)光電傳感器Q0.0KM1一級(jí)傳輸帶運(yùn)行I0.1S2一級(jí)傳輸帶B點(diǎn)光電傳感器Q0.1KM2二級(jí)傳輸帶運(yùn)行I0.2S3壓蓋機(jī)壓蓋點(diǎn)光電傳感器Q0.2KA1灌裝機(jī)料閥打開I0.3S4二級(jí)傳輸帶C點(diǎn)光電傳感器Q0.3YV1壓蓋機(jī)氣缸伸出I0.4S5二級(jí)傳輸帶D點(diǎn)光電傳感器Q0.4YV2壓蓋機(jī)氣缸縮回I0.5S6貼標(biāo)機(jī)貼標(biāo)點(diǎn)光電傳感器Q0.5YV3貼標(biāo)機(jī)氣缸伸出I0.6S7壓蓋機(jī)氣缸上限傳感器Q0.6YV4貼標(biāo)機(jī)氣缸縮回I0.7S8壓蓋機(jī)氣缸下限傳感器Q0.7KA2機(jī)械手動(dòng)作信號(hào)I1.0S9貼標(biāo)機(jī)氣缸上限傳感器Q1.0

I1.1S10貼標(biāo)機(jī)氣缸下限傳感器Q1.1

I1.2S11一級(jí)傳輸帶末端光電傳感器Q1.2

4.電氣原理圖04任務(wù)實(shí)施

4.電氣原理圖04任務(wù)實(shí)施

5.電氣線路的安裝與測(cè)量04任務(wù)實(shí)施

（1）安裝元器件的技術(shù)規(guī)范1).安裝前必須檢查元器件有無損壞。2).安裝要橫平豎直，各器件留有一定的間距。3).不同電壓等級(jí)的器件要分開安裝。4).PLC要原理干擾源。5).元器件的安裝要牢固可靠。

5.電氣線路的安裝與測(cè)量04任務(wù)實(shí)施

（2）電氣線路安裝的要求1）.布線橫平豎直、不凌亂、不架空，導(dǎo)線連接可靠、不松動(dòng)；2）.導(dǎo)線顏色、線徑使用正確；3）.導(dǎo)線兩端均使用冷壓插針、不傷線芯、不破皮、不露銅；4）.連接的導(dǎo)線套有寫有編號(hào)的號(hào)碼管；5）.導(dǎo)線正確進(jìn)線槽，線槽外過長(zhǎng)的要使用纏繞管；6）.接地可靠、完整。

（3）測(cè)量電路測(cè)量電路正確性的目的是為通電調(diào)試做好準(zhǔn)備，排除接線可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，杜絕安全事故的發(fā)生。應(yīng)測(cè)量的部位：電源部分、終端電路部分、輸入電路部分、輸出電路部分。6.組態(tài)觸摸屏04任務(wù)實(shí)施

6.組態(tài)觸摸屏04任務(wù)實(shí)施

序號(hào)控件名稱PLC地址數(shù)據(jù)類型1“啟動(dòng)系統(tǒng)”按鈕M10.0位2“停止系統(tǒng)”按鈕M10.1位3“已灌裝瓶數(shù)”數(shù)據(jù)顯示VW112整型4“已壓蓋瓶數(shù)”數(shù)據(jù)顯示VW114整型5“已貼標(biāo)瓶數(shù)”數(shù)據(jù)顯示VW116整型6“已裝箱瓶數(shù)”數(shù)據(jù)顯示VW108整型7“已裝箱箱數(shù)”數(shù)據(jù)顯示VW110整型8灌裝參數(shù)設(shè)置VW100整型7.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（1）圖8-11為系統(tǒng)啟動(dòng)程序，M10.0是觸摸屏中“系統(tǒng)啟動(dòng)”按鈕、M10.1是觸摸屏“系統(tǒng)停止”按鈕。圖8-11啟動(dòng)控制程序7.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（2）圖8-12為一級(jí)傳輸帶和二級(jí)傳輸帶的驅(qū)動(dòng)程序，系統(tǒng)啟動(dòng)后Q0.0和Q0.1同時(shí)得電，一級(jí)傳輸帶和二級(jí)傳輸帶同時(shí)運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)處于灌裝（M1.0得電）、壓蓋（M1.1得電）、貼標(biāo)（M1.2得電）時(shí)，線圈斷電、傳輸帶停止。

圖8-12一級(jí)傳輸帶和二級(jí)傳輸帶的驅(qū)動(dòng)程序7.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（3）圖8-13為統(tǒng)計(jì)一級(jí)傳輸帶上的瓶數(shù)，首端（A點(diǎn)）光電傳感器檢測(cè)到瓶放入后VW104加一、末端光電傳感器檢測(cè)到瓶到達(dá)整理平臺(tái)后VW104減一。

圖8-13統(tǒng)計(jì)一級(jí)傳輸帶上的瓶數(shù)程序7.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（4）圖8-14為灌裝程序，B點(diǎn)光電傳感器檢測(cè)到空瓶達(dá)到灌裝位置后，打開料閥進(jìn)行灌裝，灌裝的容量由觸摸屏進(jìn)行設(shè)置（VW100），用時(shí)間繼電器T37控制灌裝的時(shí)間，灌裝完成后VW112加一。

圖8-14灌裝控制程序7.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（5）圖8-15為壓蓋程序，壓蓋機(jī)壓蓋點(diǎn)傳感器檢測(cè)到瓶子后，驅(qū)動(dòng)壓蓋機(jī)氣缸下降對(duì)瓶子進(jìn)行壓蓋。壓蓋氣缸到達(dá)下限后，延時(shí)2秒再自動(dòng)返回到上限，完成壓蓋工作。

7.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

圖8-15壓蓋機(jī)壓蓋控制程序7.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（6）圖8-16為整理平臺(tái)的瓶數(shù)統(tǒng)計(jì)及機(jī)械手的控制程序。當(dāng)整理平臺(tái)上的瓶數(shù)大于0且二級(jí)傳輸帶上的瓶數(shù)小于10時(shí)，機(jī)械手即動(dòng)作開始搬運(yùn)瓶子。Q0.7是送給工業(yè)機(jī)器人的控制信號(hào)，每3秒一個(gè)控制周期。

7.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

圖8-16整理平臺(tái)的瓶數(shù)統(tǒng)計(jì)及機(jī)械手的控制程序7.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（7）圖8-17為統(tǒng)計(jì)二級(jí)傳輸帶上的瓶數(shù)，首端（C點(diǎn)）光電傳感器檢測(cè)到瓶放入后VW106加一、末端光電傳感器檢測(cè)到瓶到達(dá)整理平臺(tái)后VW106減一。

圖8-17整理平臺(tái)的瓶數(shù)統(tǒng)計(jì)及機(jī)械手的控制程序7.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（8）圖8-18為貼標(biāo)程序，貼標(biāo)機(jī)貼標(biāo)點(diǎn)傳感器檢測(cè)到瓶子后，驅(qū)動(dòng)貼標(biāo)機(jī)氣缸下降對(duì)瓶子進(jìn)行貼標(biāo)。貼標(biāo)氣缸到達(dá)下限后，延時(shí)2秒再自動(dòng)返回到上限，完成貼標(biāo)工作。

7.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

圖8-18貼標(biāo)程序7.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（9）圖8-19為裝箱數(shù)量監(jiān)控程序，每6瓶裝1箱。

圖8-19裝箱數(shù)量監(jiān)控程序1.檢查內(nèi)容05任務(wù)評(píng)價(jià)

1)檢查選擇的元器件是否齊全，熟悉各元器件功能及作用。2)熟悉電氣控制原理圖，并列出PLC的I/O表。3)檢查電氣線路安裝是否合理及運(yùn)行情況。06知識(shí)拓展1.我國(guó)灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程

我國(guó)灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程可以追溯到20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)主要是引進(jìn)和仿制國(guó)外先進(jìn)的灌裝設(shè)備和技術(shù)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)也逐漸向著自動(dòng)化、智能化、高效化、綠色化的方向發(fā)展。目前，我國(guó)灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)已經(jīng)取得了一些重要的發(fā)展成果，主要包括：1.自動(dòng)化程度不斷提高。隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)也逐漸實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。2.技術(shù)創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)。隨著科技的不斷進(jìn)步，灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)也在不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，例如引入了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)等，提高了生產(chǎn)線的智能化水平。3.產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善。我國(guó)灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)逐步完善，包括傳感器、控制器、執(zhí)行器等部件的制造和供應(yīng)，以及系統(tǒng)的集成和調(diào)試等環(huán)節(jié)。06知識(shí)拓展2.灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用領(lǐng)域1.飲料行業(yè)：飲料生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用之一。在飲料生產(chǎn)過程中，灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)需要完成瓶子、罐子的輸送、清洗、消毒、灌裝、密封、檢驗(yàn)等多個(gè)環(huán)節(jié)，確保生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。2.制藥行業(yè)：藥品生產(chǎn)線控制系統(tǒng)也是灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的應(yīng)用之一。在藥品生產(chǎn)過程中，灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)需要完成藥品的配制、灌裝、密封、檢驗(yàn)等多個(gè)環(huán)節(jié)，確保藥品質(zhì)量和安全。3.化工行業(yè)：化工生產(chǎn)線控制系統(tǒng)同樣涉及到灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的應(yīng)用。在化工生產(chǎn)過程中，灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)需要完成化工產(chǎn)品的配制、灌裝、密封、檢驗(yàn)等多個(gè)環(huán)節(jié)，確保產(chǎn)品質(zhì)量和安全。4.食品行業(yè)：食品生產(chǎn)線控制系統(tǒng)也是灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的應(yīng)用之一。在食品生產(chǎn)過程中，灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)需要完成食品的加工、灌裝、密封、檢驗(yàn)等多個(gè)環(huán)節(jié)，確保食品質(zhì)量和安全。07思考與練習(xí)擴(kuò)展練習(xí)現(xiàn)在要給系統(tǒng)增加一些功能：（1）觸摸屏上增加運(yùn)行指示燈，系統(tǒng)在運(yùn)行的時(shí)候該指示燈點(diǎn)亮、停止時(shí)熄滅。（2）觸摸屏上增加正在灌裝指示燈、正在壓蓋指示燈、正在貼標(biāo)指示燈，系統(tǒng)在進(jìn)行上述工作時(shí)對(duì)應(yīng)的指示燈亮、否則熄滅。（3）系統(tǒng)增加計(jì)劃生產(chǎn)箱數(shù)功能，要求在觸摸屏上設(shè)置系統(tǒng)本次生產(chǎn)的箱數(shù)，達(dá)到規(guī)定的箱數(shù)后不能再放入空瓶進(jìn)行灌裝生產(chǎn)。1.請(qǐng)按照新的要求修改觸摸屏組態(tài)界面達(dá)到相關(guān)要求。2.修改PLC控制程序達(dá)到上述要求。08實(shí)踐中常見問題解析常見問題解析在灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的工程實(shí)踐中，可能會(huì)遇到以下一些常見問題：1.灌裝量不準(zhǔn)確：灌裝量不穩(wěn)定或不符合要求，可能是由于速度節(jié)流閥和灌裝間隔節(jié)流閥未封閉，快裝三通控制閥內(nèi)存在異物，或者灌裝嘴閥芯存在卡塞表象或延遲打開等原因所致。2.原料桶液位穩(wěn)定，但是灌裝生產(chǎn)線的量不準(zhǔn)確：這可能是由于灌裝通道被異物堵塞，因此需要檢查進(jìn)料罐入口或待檢查清洗的灌裝料口，清理堵塞的異物。3.灌裝關(guān)閉后泄漏：如果是加注口噴孔損壞，需要取出加注口，修理噴孔；如果是加注管中的球閥損壞，則需要更換球閥。感謝觀看《PLC技術(shù)應(yīng)用》（三菱）第二版編寫組PLC技術(shù)應(yīng)用（西門子）（第一版）9S7-200SMARTPLC以太網(wǎng)通信本控制系統(tǒng)主要是用于控制8盞霓虹燈按一定規(guī)律的亮滅。輸入程序后可以通過硬件進(jìn)行燈的自動(dòng)閃爍，使光效果的變化更為豐富多彩，達(dá)到吸引人們注意的目的，如圖1-3-1。

某企業(yè)車間自動(dòng)化加工設(shè)備的兩個(gè)站組成一個(gè)PPI網(wǎng)絡(luò)，控制器為CPU226CN，其中，第一站的PLC為主站，第二站的PLC為從站。其工作任務(wù)是，當(dāng)按下主站上的按鈕SB1時(shí)，從站上的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)按下主站上的按鈕SB2時(shí)，從站的電動(dòng)機(jī)M2停止運(yùn)行；當(dāng)按下從站上的按鈕SF1時(shí)，主站上的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)按下從站上的按鈕SF2時(shí)，主站上的電動(dòng)機(jī)M1停止運(yùn)行。01項(xiàng)目引入02項(xiàng)目目標(biāo)?知識(shí)目標(biāo)掌握兩臺(tái)S7-200SMARTPLC以太網(wǎng)通信的硬件與軟件配置。掌握兩臺(tái)S7-200SMARTPLC以太網(wǎng)通信的硬件連接。掌握兩臺(tái)S7-200SMARTPLC以太網(wǎng)通信的通信區(qū)設(shè)置。?能力目標(biāo)l能夠進(jìn)行兩臺(tái)S7-200SMARTPLC以太網(wǎng)通信的GET/PUT向?qū)гO(shè)置。會(huì)進(jìn)行兩臺(tái)S7-200SMARTPLC以太網(wǎng)通信的編程及調(diào)試。?職業(yè)能力l能夠在實(shí)際工程項(xiàng)目中應(yīng)用S7-200SMARTPLC以太網(wǎng)通信，提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平

具備項(xiàng)目管理能力，能夠獨(dú)立或團(tuán)隊(duì)合作完成S7-200SMARTPLC以太網(wǎng)通信的設(shè)計(jì)、

實(shí)施和調(diào)試

具備溝通和協(xié)調(diào)能力，能夠與其他部門（如生產(chǎn)、維護(hù)等）進(jìn)行有效的溝通和協(xié)作

?思政目標(biāo)倡導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新和工程實(shí)踐精神，培養(yǎng)學(xué)習(xí)和解決問題的能力培養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)生安全操作，規(guī)范操作，文明生產(chǎn)的行為和團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神

對(duì)于由兩臺(tái)S7-200SMARTPLC組成的以太網(wǎng)通信，主站IP地址為192.168.0.5，從站IP地址為192.168.0.6，實(shí)現(xiàn)以下要求。（1）在主站按下點(diǎn)動(dòng)按鈕SB，從站指示燈HL亮；松開點(diǎn)動(dòng)按鈕SB，從站指示燈HL滅。（2）在從站按下點(diǎn)動(dòng)按鈕SB，主站指示燈HL亮；松開點(diǎn)動(dòng)按鈕SB，主站指示燈HL滅。03項(xiàng)目分析

04知識(shí)準(zhǔn)備

（一）通信基本知識(shí)1.并行通信與串行通信若按照傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)空順序分類，數(shù)據(jù)通信的傳輸方式可以分為并行傳輸和串行傳輸兩種。并行傳輸是指通信中同時(shí)傳送構(gòu)成一個(gè)字或字節(jié)的多位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。而串行傳輸是指通信中構(gòu)成一個(gè)字或字節(jié)的多位二進(jìn)制數(shù)據(jù)是一位一位地被傳送的。2.異步傳輸與同步傳輸（1）異步傳輸。（2）同步傳輸。04知識(shí)準(zhǔn)備

（一）通信基本知識(shí)3.數(shù)據(jù)通信方式在通信線路上，按照數(shù)據(jù)傳送的方向可將串行通信分為單工、半雙工和全雙工通信方式。單工通信是指數(shù)據(jù)的傳送始終保持同一方向，而不能進(jìn)行反向傳送。常見的如無線電廣播、電視廣播等就屬于單工通信類型。半雙工通信是指在一條傳輸線上相互進(jìn)行通信的兩臺(tái)設(shè)備，既可以作為發(fā)送設(shè)備，也可以作為接受設(shè)備。數(shù)據(jù)流可以在兩個(gè)方向上傳送，但同一時(shí)刻只限于一個(gè)方向傳送。全雙工通信是指相互通信的兩臺(tái)設(shè)備雙方能夠同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，有兩條傳輸線。04知識(shí)準(zhǔn)備

（一）通信基本知識(shí)4.串行通信接口在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)之間大多采用串行通信方式傳送數(shù)據(jù)，常用RS-232、RS-485及RS-422標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口。RS-232接口是工控計(jì)算機(jī)普遍配備的接口，數(shù)據(jù)傳送速率低，抗干擾能力差。在通信距離近、傳送速率和環(huán)境要求不高的場(chǎng)合應(yīng)用較廣泛。RS-422接口傳輸線采用差動(dòng)接收和差動(dòng)發(fā)送的方式傳送數(shù)據(jù)，具有較高的通信速率（波特率可達(dá)10Mbit/s以上）和較強(qiáng)的抗干擾能力，適合遠(yuǎn)距離傳輸，工廠應(yīng)用較多。RS-485接口采用二線差分平衡傳輸，有較高的通信速率和較強(qiáng)的抑制共模干擾能力，是工業(yè)設(shè)備的通信中應(yīng)用最多的一種接口。RS-485接口是RS-422的變型，區(qū)別在于RS-485采用的是半雙工傳送方式、只用一對(duì)差分信號(hào)線，RS-422采用的是全雙工傳送方式、用兩對(duì)差分信號(hào)線。RS-485接口通常采用9針連接器。04知識(shí)準(zhǔn)備

（一）通信基本知識(shí)5.數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)通信接口主要靠介質(zhì)實(shí)現(xiàn)相連，以此構(gòu)成信道。常用的通信介質(zhì)有：同軸電纜、屏蔽雙絞線、光纜。雙絞線是把一對(duì)相互絕緣的線螺旋形式絞合在一起就構(gòu)成了雙絞線，兩根線螺旋排列的目的是為了減小外部電磁干擾。如果用金屬網(wǎng)加以屏蔽，抗干擾能力更強(qiáng)。雙絞線成本低，安裝簡(jiǎn)單，多用于RS-485接口。同軸電纜是從內(nèi)到外依次由內(nèi)導(dǎo)體（芯線

）、絕緣線、屏蔽層銅線網(wǎng)及外保護(hù)層的結(jié)構(gòu)制造的。由于從橫截面看這四層構(gòu)成了4個(gè)同心圓，故而得名。同軸電纜外面加了一層屏蔽銅絲網(wǎng)，是為了防止外界的電磁干擾而設(shè)計(jì)的，因此它比雙絞線的抗外界電磁干擾能力要強(qiáng)。光纜（光纖）常應(yīng)用在遠(yuǎn)距離快速地傳輸大量信息中，它是由石英玻璃經(jīng)特殊工藝?yán)杉?xì)絲來傳輸光信號(hào)的介質(zhì)。光纖是以光脈沖的形式傳輸信號(hào)的，不會(huì)受電磁干擾，不怕雷擊，不易被竊聽。04知識(shí)準(zhǔn)備

（一）通信基本知識(shí)6.串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C的標(biāo)準(zhǔn)接插件是25針的D型連接器，但實(shí)際應(yīng)用中并未將25個(gè)引腳全部用滿，最簡(jiǎn)單的通信只需3根引線（TXD、RXD、GND），它可以實(shí)現(xiàn)全雙工異步串行通信。RS-232C使用單端驅(qū)動(dòng)

、單端接受電路。RS-232C接口規(guī)定了終端設(shè)備(DTE)和通信設(shè)備(DCE)之間信息交換的方式與功能。RS-422接口的傳輸線采用平衡驅(qū)動(dòng)和差分接收的方法，電平變化范圍為（12±6）V，因而它能夠允許更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，而且抗干擾性更高。它克服了RS-232接口容易產(chǎn)生共模干擾的缺點(diǎn)。RS-422接口屬于全雙工通信方式，在工業(yè)計(jì)算機(jī)上配備的較多。RS-485接口是RS-422接口的簡(jiǎn)化，它屬于半雙工通信方式，依靠使能控制實(shí)現(xiàn)雙方的數(shù)據(jù)通信。只有一對(duì)平衡差分信號(hào)線，不能同時(shí)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)一般不配RS-485接口，但工業(yè)計(jì)算機(jī)配備RS-485接口較多。PLC的不少通信模塊也配用RS-485接口，如西門子公司的S7系列CPU均配置了RS-485接口。04知識(shí)準(zhǔn)備

（一）通信基本知識(shí)7.工業(yè)以太網(wǎng)簡(jiǎn)介工業(yè)以太網(wǎng)（IndustrialEthernet）通俗地講就是應(yīng)用于工業(yè)的以太網(wǎng)，它是為工業(yè)應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的，其在技術(shù)上與商用以太網(wǎng)（IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)）兼容，但材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強(qiáng)度和適用性方面應(yīng)能滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要。工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于控制網(wǎng)絡(luò)的最高層，在工廠自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中屬于管理級(jí)和單元級(jí)，并且有向控制網(wǎng)絡(luò)的中間層和底層（即現(xiàn)場(chǎng)層）發(fā)展的趨勢(shì)。如Ethernet/IP、PROFINET、EtherCAT、MODBUS/TCP、POWERLINK等。04知識(shí)準(zhǔn)備

（一）通信基本知識(shí)8.S7-200SMART支持的以太網(wǎng)協(xié)議S7-200SMARTCPU集成了以太網(wǎng)接口和強(qiáng)大的以太網(wǎng)通信功能。用普通的網(wǎng)線就可以實(shí)現(xiàn)程序的下載和監(jiān)控。它所支持的以太網(wǎng)協(xié)議有S7協(xié)議、開放式以太網(wǎng)協(xié)議（TCP、UDP、ISO_ON_TCP、Modbus

TCP）和PROFINET協(xié)議。（1）S7協(xié)議。（2）TCP協(xié)議。（3）UDP協(xié)議。（4）ISO-on-TCP。（5）ModbusTCP協(xié)議。（6）PROFINET協(xié)議。04知識(shí)準(zhǔn)備

（一）通信基本知識(shí)9.S7-200SMART的以太網(wǎng)功能S7-200SMART通過以太網(wǎng)接口可以實(shí)現(xiàn)以下以太網(wǎng)通信：（1）與上位機(jī)、HMI的設(shè)備通信。（2）SMART之間通過GET/PUT向?qū)?shí)現(xiàn)S7協(xié)議通信。（3）與其它西門子產(chǎn)品（S7-300、S7-1200等）通信。（4）和其它支持TCP/IP協(xié)議的產(chǎn)品進(jìn)行開放以太網(wǎng)通信（V2.2及以上版本）。（5）和其它支持ModbusTCP協(xié)議的產(chǎn)品通信。（6）CPU與I/O設(shè)備或驅(qū)動(dòng)器之間的PROFINET通信（V2.4及以上版本）SMARTCPU上的以太網(wǎng)接口不包含以太網(wǎng)交換設(shè)備。編程設(shè)備或HMI與CPU之間的直接連接不需要以太網(wǎng)交換機(jī)。但是，含有兩個(gè)以上的CPU或HMI設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)則需要以太網(wǎng)交換機(jī)?？梢允褂冒惭b在機(jī)架上的CSM1277四端口以太網(wǎng)交換機(jī)來連接多個(gè)CPU和HMI設(shè)備。注意：必須為網(wǎng)絡(luò)上的每臺(tái)設(shè)備設(shè)定一個(gè)唯一的IP地址。04知識(shí)準(zhǔn)備

（一）通信基本知識(shí)10.S7-200SMART的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)方法（1）用通信對(duì)話框組態(tài)IP信息單擊導(dǎo)航欄“通信”按鈕或雙擊項(xiàng)目樹中的“通信”圖標(biāo)，打開“通信”對(duì)話框，如圖15-1所示。在“網(wǎng)絡(luò)接口卡”下拉列表選中使用的網(wǎng)卡，單擊“添加CPU”按鈕，可直接輸入位于本地網(wǎng)絡(luò)中的CPU的IP地址。也可單擊“查找CPU”按鈕，將會(huì)顯示出網(wǎng)絡(luò)上所有可訪問的設(shè)備的IP地址。通過“通信”對(duì)話框進(jìn)行的IP信息更改立即生效，無需下載項(xiàng)目。04知識(shí)準(zhǔn)備

（一）通信基本知識(shí)10.S7-200SMART的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)方法（2）用系統(tǒng)塊對(duì)話框組態(tài)IP信息雙擊項(xiàng)目樹或?qū)Ш綑谥械摹跋到y(tǒng)塊”，打開“系統(tǒng)塊”對(duì)話框，自動(dòng)選中模塊列表中的CPU和左邊窗口中的“通信”節(jié)點(diǎn)，在右邊窗口設(shè)置CPU的以太網(wǎng)端口和RS485端口的參數(shù)。如圖15-2所示，圖中是默認(rèn)的以太網(wǎng)端口的參數(shù)，SMARTCPU出廠時(shí)默認(rèn)的IP地址為192.168.2.1，默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，也可以修改這些參數(shù)。04知識(shí)準(zhǔn)備

（一）通信基本知識(shí)10.S7-200SMART的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)方法（3）在用戶程序中組態(tài)IP信息SIP_ADDR（設(shè)置IP地址）指令用參數(shù)ADDR、MASK和GATE分別設(shè)置CPU的IP地址、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)。設(shè)置的IP地址信息存儲(chǔ)在CPU中的永久存儲(chǔ)器中。04知識(shí)準(zhǔn)備

（一）通信基本知識(shí)11.GET/PUT指令（1）指令格式及功能S7-200SMARTCPU提供了GET和PUT指令，用于S7-200SMARTCPU之間的以太網(wǎng)通信。PUT/GET指令只需要在主動(dòng)建立連接的CPU中調(diào)用執(zhí)行，被動(dòng)建立連接的CPU不需要進(jìn)行通信編程。（2）指令使用說明程序中可以有任意數(shù)量的GET和PUT指令，但在同一時(shí)間最多只能激活共16個(gè)GET和PUT指令。例如，在給定的CPU中可以同時(shí)激活八個(gè)GET和八個(gè)PUT指令，或六個(gè)GET和十個(gè)PUT指令。04知識(shí)準(zhǔn)備

（一）通信基本知識(shí)11.GET/PUT指令當(dāng)執(zhí)行GET或PUT指令時(shí)，CPU與輸入?yún)?shù)TABLE所定義的遠(yuǎn)程IP地址建立以太網(wǎng)連接。該CPU可同時(shí)保持最多八個(gè)連接。連接建立后，該連接將一直保持到在CPU進(jìn)入STOP模式為止。如果您嘗試創(chuàng)建第九個(gè)連接（第九個(gè)IP地址），CPU將在所有連接中搜索，查找處于未激活狀態(tài)時(shí)間最長(zhǎng)的一個(gè)連接。CPU將斷開該連接，然后再與新的IP地址創(chuàng)建連接。針對(duì)所有與同一IP地址直接相連的GET/PUT指令，CPU采用單一連接。例如，遠(yuǎn)程IP地址為192.168.2.10，如果同時(shí)啟用三個(gè)GET指令，則會(huì)在一個(gè)IP地址為192.168.2.10的以太網(wǎng)連接上按順序執(zhí)行這些GET指令。（3）TABLE參數(shù)GET指令啟動(dòng)以太網(wǎng)端口的通信操作，按TABLE參數(shù)的定義從遠(yuǎn)程設(shè)備讀取最多222B的數(shù)據(jù)。PUT指令啟動(dòng)以太網(wǎng)端口上的通信操作，按TABLE參數(shù)的定義將最多212B的數(shù)據(jù)寫入遠(yuǎn)程設(shè)備。而S7-200CPU之間使用的網(wǎng)絡(luò)讀/寫指令，只能讀/寫MPI網(wǎng)絡(luò)上遠(yuǎn)程站點(diǎn)最多16B的數(shù)據(jù)。04知識(shí)準(zhǔn)備

（一）通信基本知識(shí)11.GET/PUT指令當(dāng)執(zhí)行GET或PUT指令時(shí)，CPU與輸入?yún)?shù)TABLE所定義的遠(yuǎn)程IP地址建立以太網(wǎng)連接。該CPU可同時(shí)保持最多八個(gè)連接。連接建立后，該連接將一直保持到在CPU進(jìn)入STOP模式為止。如果您嘗試創(chuàng)建第九個(gè)連接（第九個(gè)IP地址），CPU將在所有連接中搜索，查找處于未激活狀態(tài)時(shí)間最長(zhǎng)的一個(gè)連接。CPU將斷開該連接，然后再與新的IP地址創(chuàng)建連接。針對(duì)所有與同一IP地址直接相連的GET/PUT指令，CPU采用單一連接。例如，遠(yuǎn)程IP地址為192.168.2.10，如果同時(shí)啟用三個(gè)GET指令，則會(huì)在一個(gè)IP地址為192.168.2.10的以太網(wǎng)連接上按順序執(zhí)行這些GET指令。（3）TABLE參數(shù)GET指令啟動(dòng)以太網(wǎng)端口的通信操作，按TABLE參數(shù)的定義從遠(yuǎn)程設(shè)備讀取最多222B的數(shù)據(jù)。PUT指令啟動(dòng)以太網(wǎng)端口上的通信操作，按TABLE參數(shù)的定義將最多212B的數(shù)據(jù)寫入遠(yuǎn)程設(shè)備。而S7-200CPU之間使用的網(wǎng)絡(luò)讀/寫指令，只能讀/寫MPI網(wǎng)絡(luò)上遠(yuǎn)程站點(diǎn)最多16B的數(shù)據(jù)。05器材準(zhǔn)備

符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量Ml~M3三相異步電動(dòng)機(jī)Y132M-47.5kW、

380V、15A、▲聯(lián)結(jié)3QF低壓斷路器NXB-633PC25三極，額定電流25A1

FU1插入式熔斷器RT18-32/20500V、32A，熔體：20A3FU2插入式熔斷器RTl8-32/2500V、32A,熔體：2A1KM1?KM3交流接觸器CJX2S-25380V、25A3FR1~FR3熱繼電器JR36-20三極，整定電流20A3SB1、SB2SF1、SF2按鈕LA10-3H保護(hù)式、按鈕數(shù)34XT1、XT2端子排TD-20/l520A、

15節(jié)2PLC可編程序控制器S7-200SMARTSR20

2

以太網(wǎng)工業(yè)交換機(jī)

1

4芯雙絞線

3

網(wǎng)孔板通用650mmX500mmx50mm1

電工工具通用包含工具、螺釘旋具.剝線鉗等1步驟1．輸入和輸出信號(hào)器件分析。輸入：?jiǎn)?dòng)按鈕SB1（常開觸點(diǎn)）、SF1（常開觸點(diǎn)），停止按鈕SB2（常開觸點(diǎn)）、SF2（常開觸點(diǎn)）。輸出：電動(dòng)機(jī)接觸器KM1線圈，電動(dòng)機(jī)接觸器KM2線圈。步驟２.確定I/O地址分配。06項(xiàng)目實(shí)施

主站輸入/輸出地址分配如表所示序號(hào)輸入信號(hào)器件編程元件地址序號(hào)輸出信號(hào)器件編程元件地址1點(diǎn)動(dòng)按鈕SB1（常開觸點(diǎn)）I0.01指示燈HLQ0.0從站輸入/輸出地址分配如表所示序號(hào)輸入信號(hào)器件編程元件地址序號(hào)輸出信號(hào)器件編程元件地址1點(diǎn)動(dòng)按鈕SB1（常開觸點(diǎn)）I0.01指示燈HLQ0.006項(xiàng)目實(shí)施步驟３．PLC接線圖。主站接線圖。06項(xiàng)目實(shí)施步驟３．PLC接線圖。從站接線圖。06項(xiàng)目實(shí)施步驟４.按照接線圖完成接線1.安裝元器件用PLC實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)啟?？刂?，在網(wǎng)孔板上將元器件按圖所示擺放，安裝前檢查元器件，再用螺釘進(jìn)行固定。2.完成接線連接PLC的輸入、輸出端元器件，再連接電動(dòng)機(jī)和按鈕，最后連上電源，注意不能帶電操作。實(shí)物接線圖如圖所示。步驟5．通信的硬件與軟件配置。硬件：（1）S7-200SMARTCPU2臺(tái)。（2）用于組網(wǎng)的帶金屬水晶頭的4芯雙絞線2根。（3）用于下載的帶水晶頭的4芯雙絞線1根。（4）安裝STEP7-Micro/WINSMART軟件的計(jì)算機(jī)1臺(tái)（也稱編程器）。（5）以太網(wǎng)工業(yè)交換機(jī)1臺(tái)。軟件：編程軟件STEP7-Micro/WINSMART。06項(xiàng)目實(shí)施步驟6．通信的硬件連接在斷電情況下，將2根帶金屬水晶頭的4芯雙絞線分別按照?qǐng)D13-14插到PLC網(wǎng)口和以太網(wǎng)交換機(jī)網(wǎng)口，將帶水晶頭的4芯雙絞線的一端插到計(jì)算機(jī)網(wǎng)口，另一端插到交換機(jī)網(wǎng)口。06項(xiàng)目實(shí)施步驟7．通信區(qū)設(shè)置根據(jù)項(xiàng)目要求進(jìn)行以太網(wǎng)通信區(qū)的設(shè)置。06項(xiàng)目實(shí)施步驟8．設(shè)置IP地址（1）為計(jì)算機(jī)（編程器）設(shè)置IP地址（安裝了PLC軟件的計(jì)算機(jī)稱為編程器）。打開“Internet協(xié)議版本4（TCP/IPv4）屬性”對(duì)話框，為計(jì)算機(jī)設(shè)置IP地址為192.168.1.20，輸入子網(wǎng)掩碼255.255.255.0。計(jì)算機(jī)設(shè)置IP地址06項(xiàng)目實(shí)施步驟8．設(shè)置IP地址（2）為主站CPU1設(shè)置IP地址。06項(xiàng)目實(shí)施步驟8．設(shè)置IP地址（3）為從站CPU2設(shè)置IP地址。06項(xiàng)目實(shí)施步驟9.用GET/PUT向?qū)нM(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置。（1）主站打開網(wǎng)絡(luò)向?qū)?。在程序編輯界面，單擊?xiàng)目指令樹的“向?qū)А敝噶钭筮叺摹?”。雙擊“GET/PUT”指令，在出現(xiàn)“GET/PUT”向?qū)?duì)話框，如圖所示。06項(xiàng)目實(shí)施步驟9.用GET/PUT向?qū)нM(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置。（1）主站打開網(wǎng)絡(luò)向?qū)?。在程序編輯界面，單擊?xiàng)目指令樹的“向?qū)А敝噶钭筮叺摹?”。雙擊“GET/PUT”指令，在出現(xiàn)“GET/PUT”向?qū)?duì)話框，如圖所示。06項(xiàng)目實(shí)施步驟10．建立符號(hào)表。主站符號(hào)表如圖所示。主站符號(hào)表從站符號(hào)表06項(xiàng)目實(shí)施步驟11．編寫控制程序。（1）主站程序。06項(xiàng)目實(shí)施步驟11．編寫控制程序。（1）從站程序。06項(xiàng)目實(shí)施步驟12．聯(lián)機(jī)調(diào)試。

在斷電情況下連線點(diǎn)動(dòng)按鈕與指示燈。確保在連線正確的情況下通電，通過STEP7-Micro/WINSMART軟件，將主站

CPU1和從站CPU2的組態(tài)與程序分別下載到各自對(duì)應(yīng)的PLC中。在主站按下按鈕SB，看到從站指示燈HL亮；松開按鈕SB，看到從站指示燈

HL滅。在從站按下按鈕SB，看到主站指示燈HL亮；松開按鈕SB，看到主站指示

燈HL滅。如果滿足上述要求，則調(diào)試成功；如果不滿足，則檢查原因，糾正問題，重新調(diào)試，直到滿足上述要求。07項(xiàng)目評(píng)價(jià)1）檢查選擇的元器件是否齊全，熟悉各元器件功能及作用。2）熟悉電氣控制原理圖，并列出PLC的I/O表。3）檢查電氣線路安裝是否合理及運(yùn)行情況。1.檢查內(nèi)容。07項(xiàng)目評(píng)價(jià)。2.評(píng)估策略。項(xiàng)目?jī)?nèi)容評(píng)估內(nèi)容評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)配分學(xué)生自評(píng)學(xué)生互評(píng)教師評(píng)價(jià)專業(yè)技能

知識(shí)掌握情況理解電路控制要求及原理10

元件選擇與檢測(cè)硬件元器件型號(hào)選擇正確、用萬用檢測(cè)質(zhì)量合格5

I/O分配合理列出

I/O端口，畫出PLC控制I/O端口接線圖10

接線及布線工藝按照原理圖，正確、規(guī)范接線。10

梯形圖設(shè)計(jì)根據(jù)接線編寫梯形圖程序10

程序檢查與運(yùn)行并將程序傳送、運(yùn)行、監(jiān)控25

方法

自主學(xué)習(xí)能力預(yù)習(xí)及做好上課準(zhǔn)備5

理解、總結(jié)能力能正確理解任務(wù)，善于總結(jié)5

創(chuàng)新能力選用新方法、新工藝效果好5

素養(yǎng)

團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力積極參與、小組協(xié)作5

語(yǔ)言表達(dá)能力觀點(diǎn)表達(dá)清楚，展示效果好5

安全操作能力遵守安全操作規(guī)程5

合

計(jì)100

08項(xiàng)目小結(jié)

本項(xiàng)目以某企業(yè)車間自動(dòng)化加工設(shè)備的兩個(gè)站組成一個(gè)PPI網(wǎng)絡(luò)為學(xué)習(xí)情景，學(xué)習(xí)S7-200SMARTPLC以太網(wǎng)通信的硬件連接和軟硬件配置、通信區(qū)設(shè)置、編程及調(diào)試，完成兩臺(tái)S7-200SMARTPLC以太網(wǎng)通信PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使學(xué)生了解并完成以太網(wǎng)通信PLC控制系統(tǒng)任務(wù)的設(shè)計(jì)步驟，通過分析具體任務(wù)，學(xué)習(xí)相關(guān)PLC以太網(wǎng)通信軟硬件配置、編程及調(diào)試、，繪制電氣控制原理圖和程序下載調(diào)試，項(xiàng)目完成后使學(xué)生掌握下列技能：1．能進(jìn)行兩臺(tái)S7-200SMARTPLC以太網(wǎng)通信的硬件連接和軟硬件配置。2．掌握兩臺(tái)S7-200SMARTPLC以太網(wǎng)通信的通信區(qū)設(shè)置。3．掌握兩臺(tái)S7-200SMARTPLC以太網(wǎng)通信的GET/PUT向?qū)гO(shè)置。4．掌握兩臺(tái)S7-200SMARTPLC以太網(wǎng)通信的編程及調(diào)試。09思考練習(xí)

帶式輸送機(jī)是礦井運(yùn)輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，井下布置的帶式輸送機(jī)少則幾條，多則數(shù)十條，運(yùn)輸距離總成達(dá)上萬米。某煤礦的帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力為980t/h，運(yùn)輸距離約4000m。系統(tǒng)整體由三部分膠帶機(jī)搭接而成，分別是1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)帶式輸送機(jī)。采用PLC控制的集中控制系統(tǒng)，由地面控制中心、傳輸線路、井下分站、相關(guān)保護(hù)裝置等部分組成。本著“逆煤流開、順煤流?！钡脑O(shè)計(jì)理念，在輸送機(jī)之間設(shè)置有聯(lián)鎖和單機(jī)啟動(dòng)，同時(shí)安裝有膠帶機(jī)的保護(hù)裝置。系統(tǒng)中共有三條皮帶機(jī)，每條用一臺(tái)PLC進(jìn)行控制，故采用三個(gè)小型PLC分別控制三條皮帶機(jī)。地面控制中心再用一臺(tái)PLC用于遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)三條皮帶機(jī)的協(xié)調(diào)控制。單臺(tái)皮帶機(jī)的PLC控制單元能夠完成該皮帶機(jī)的單機(jī)的啟動(dòng)、停止以及故障急停等控制功能，并與控制中心的PLC控制單元進(jìn)行以太網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)控制中心對(duì)皮帶機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)地面自動(dòng)集中控制、地面遠(yuǎn)程單機(jī)控制。畫出PLC電氣控制原理圖，并列出I/O分配表，編寫PLC控制程序。感謝觀看《PLC技術(shù)應(yīng)用》（西門子）第一版恒液位控制系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)恒液位控制系統(tǒng)01任務(wù)要求02任務(wù)目標(biāo)03知識(shí)準(zhǔn)備04任務(wù)實(shí)施05任務(wù)評(píng)價(jià)06知識(shí)拓展CONTENTS項(xiàng)目?jī)?nèi)容07思考與練習(xí)08實(shí)踐中常見問題解析在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有很多像蒸餾塔這樣大規(guī)模連續(xù)過程，溫度、壓力、流量和液位這四種是常見的過程變量。由于在控制過程中存在進(jìn)料量和出料量的變化，從而導(dǎo)致液位波動(dòng)。因此，高精度地進(jìn)行液位控制是非常重要的一個(gè)課題。01任務(wù)要求1.掌握常用傳感器的基本工作原理及接線方法；2.掌握遞增、遞減等指令的使用方法；3.能完成電氣接線、編寫PLC程序并調(diào)試。02任務(wù)目標(biāo)

在生產(chǎn)過程中，存在大量的物理量，如壓力、溫度、速度、旋轉(zhuǎn)速度、pH值、粘度等。這些物理量都是連續(xù)量，而且是非電量。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，這些模擬信號(hào)都需要被PLC來處理，這就需要相應(yīng)的轉(zhuǎn)換模塊來對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

PLC的模擬量輸入一般包括信號(hào)為直流電壓信號(hào)DC0～10V、直流電流信號(hào)4～20mA兩種，對(duì)于不同的輸入，可以通過撥碼開關(guān)、參數(shù)設(shè)定或者接線方式的不同來進(jìn)行區(qū)分。

如圖所示為一個(gè)典型的模擬量處理過程，壓力傳感器檢測(cè)的壓力值為模擬量，經(jīng)過變送器將其變?yōu)橹绷麟妷盒盘?hào)DC0～10V然后通過A/D（模數(shù)）轉(zhuǎn)換模塊變?yōu)閿?shù)字量，將此數(shù)字量用于PLC的運(yùn)算。03知識(shí)準(zhǔn)備

一、PLC的模擬量控制簡(jiǎn)介03知識(shí)準(zhǔn)備

圖10-4為EMAE04模擬量輸入模塊的接線示意圖，該模擬量模塊共有4個(gè)模擬量輸入端口，每?jī)蓚€(gè)為一組，可以選擇電壓輸入或電流輸入，其測(cè)量范圍為±10V、±5V、±2.5V或0到20mA，其滿量程范圍為-27,648到27,648。該模塊可以連接電流變送器送來的電流信號(hào)，有兩種接法，分別對(duì)應(yīng)2線制傳感器和4線制傳感器，如圖10-5所示。該模塊的電壓測(cè)量范圍及數(shù)字量對(duì)照見表10-1、電流測(cè)量范圍及數(shù)字量對(duì)照見表10-2。03知識(shí)準(zhǔn)備

二、模擬量輸入模塊EMAE04的使用方法03知識(shí)準(zhǔn)備

圖10-4EMAE04模擬量輸入模塊的接線示意圖圖10-5EMAE04模擬量輸入模塊連接傳感器電流變送器示意圖

圖10-4為EMAE04模擬量輸入模塊的接線示意圖，該模擬量模塊共有4個(gè)模擬量輸入端口，每?jī)蓚€(gè)為一組，可以選擇電壓輸入或電流輸入，其測(cè)量范圍為±10V、±5V、±2.5V或0到20mA，其滿量程范圍為-27,648到27,648。該模塊可以連接電流變送器送來的電流信號(hào)，有兩種接法，分別對(duì)應(yīng)2線制傳感器和4線制傳感器，如圖10-5所示。03知識(shí)準(zhǔn)備

3.模擬量輸出模塊EMAQ02的使用方法

圖為EMAQ02模擬量輸出模塊的接線示意圖，該模擬量模塊共有2個(gè)模擬量輸出端口，可以選擇電壓輸出或電流輸出，其輸出范圍為±10V或0到20mA，其滿量程范圍為-27,648到27,648。03知識(shí)準(zhǔn)備

4.PID控制的基本工作過程03知識(shí)準(zhǔn)備

4.PID控制的基本工作過程03知識(shí)準(zhǔn)備

比例：來控制當(dāng)前，誤差值和一個(gè)負(fù)常數(shù)Р(表示比例）相乘，然后和預(yù)定的值相加。P只是在控制器的輸出和系統(tǒng)的誤差成比例的時(shí)候成立。這種控制器輸出的變化與輸入控制器的偏差成比例關(guān)系。比如說，一個(gè)電熱器的控制器的比例尺范圍是10°C，它的預(yù)定值是20°C。那么它在10°C的時(shí)候會(huì)輸出100%，在15°C的時(shí)候會(huì)輸出50%，在19°C的時(shí)候輸出10%，注意在誤差是0的時(shí)候，控制器的輸出也是0。4.PID控制的基本工作過程03知識(shí)準(zhǔn)備

積分：來控制過去，誤差值是過去一段時(shí)間的誤差和，然后乘以一個(gè)負(fù)常數(shù)I，然后和預(yù)定值相加。I從過去的平均誤差值來找到系統(tǒng)的輸出結(jié)果和預(yù)定值的平均誤差。一個(gè)簡(jiǎn)單的比例系統(tǒng)會(huì)振蕩，會(huì)在預(yù)定值的附近來回變化，因?yàn)橄到y(tǒng)無法消除多余的糾正。通過加上一個(gè)負(fù)的平均誤差比例值，平均的系統(tǒng)誤差值就會(huì)總是減少。所以，最終這個(gè)PID回路系統(tǒng)會(huì)在預(yù)定值定下來。4.PID控制的基本工作過程03知識(shí)準(zhǔn)備

微分：來控制將來，計(jì)算誤差的一階導(dǎo)，并和一個(gè)負(fù)常數(shù)D相乘，最后和預(yù)定值相加。這個(gè)導(dǎo)數(shù)的控制會(huì)對(duì)系統(tǒng)的改變作出反應(yīng)。導(dǎo)數(shù)的結(jié)果越大，那么控制系統(tǒng)就對(duì)輸出結(jié)果作出更快速的反應(yīng)。這個(gè)D參數(shù)也是PID被稱為可預(yù)測(cè)的控制器的原因。D參數(shù)對(duì)減少控制器短期的改變很有幫助。一些實(shí)際中的速度緩慢的系統(tǒng)可以不需要D參數(shù)。用更專業(yè)的話來講，一個(gè)PID控制器可以被稱作一個(gè)在頻域系統(tǒng)的濾波器。這一點(diǎn)在計(jì)算它是否會(huì)最終達(dá)到穩(wěn)定結(jié)果時(shí)很有用。如果數(shù)值挑選不當(dāng)，控制系統(tǒng)的輸入值會(huì)反復(fù)振蕩，這導(dǎo)致系統(tǒng)可能永遠(yuǎn)無法達(dá)到預(yù)設(shè)值。1.任務(wù)分析

在本項(xiàng)目中，閥門控制器采用調(diào)節(jié)閥控制，其外觀如圖10-9（a）所示，該調(diào)節(jié)閥能夠接收DC0—10V信號(hào)來進(jìn)行開度調(diào)節(jié)，其中10V代表100%開度，0V表示0%開度。PLC經(jīng)過計(jì)算后，通過D/A轉(zhuǎn)換模塊將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為DC0—10V的電壓信號(hào)，用于調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)。04任務(wù)實(shí)施

（a）調(diào)節(jié)閥

（b）西門子EM231模擬量模塊

本項(xiàng)目中使用液位傳感器來檢測(cè)容器中的實(shí)時(shí)液位，并通過變送器將其轉(zhuǎn)換為DC0-10V的電壓量。PLC通過A/D轉(zhuǎn)換模塊將此電壓量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量用于程序的運(yùn)算，利用液位傳感器的變送器，將0~1000mm的液位值轉(zhuǎn)換為0~10V的電壓信號(hào)，送到擴(kuò)展模塊EMAE04的模擬量輸入通道1，擴(kuò)展模塊EMAE04將模擬量輸入0~10V電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，電壓信號(hào)與數(shù)字量值呈線性關(guān)系，對(duì)應(yīng)數(shù)值范圍為0~27648，傳送到S7-200SMARTCPU中。04任務(wù)實(shí)施

（a）液位傳感器（b）數(shù)字量與液位變送器電壓值的關(guān)系2.準(zhǔn)備元器件04任務(wù)實(shí)施

序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量1可編程控制器200SMARTSR301只2模擬量輸入模塊EMAE041只3模擬量輸出模塊EMAQ021只4開關(guān)電源輸入AC220V，輸出DC24V1只5空氣開關(guān)DZ47-C32/2P1只6熔斷器RT18-32/201只7調(diào)節(jié)閥DN20（控制信號(hào)DC0-10V）1只8液位傳感器SIN-MP-C1只9網(wǎng)孔板通用1塊10電工工具

1套11端子排TD20/153.電氣原理圖04任務(wù)實(shí)施

4.電氣線路的安裝與測(cè)量04任務(wù)實(shí)施

（1）安裝元器件的技術(shù)規(guī)范1).安裝前必須檢查元器件有無損壞。2).安裝要橫平豎直，各器件留有一定的間距。3).不同電壓等級(jí)的器件要分開安裝。4).PLC要原理干擾源。5).元器件的安裝要牢固可靠。

4.電氣線路的安裝與測(cè)量04任務(wù)實(shí)施

（2）電氣線路安裝的要求1）.布線橫平豎直、不凌亂、不架空，導(dǎo)線連接可靠、不松動(dòng)；2）.導(dǎo)線顏色、線徑使用正確；3）.導(dǎo)線兩端均使用冷壓插針、不傷線芯、不破皮、不露銅；4）.連接的導(dǎo)線套有寫有編號(hào)的號(hào)碼管；5）.導(dǎo)線正確進(jìn)線槽，線槽外過長(zhǎng)的要使用纏繞管；6）.接地可靠、完整。

（3）測(cè)量電路測(cè)量電路正確性的目的是為通電調(diào)試做好準(zhǔn)備，排除接線可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，杜絕安全事故的發(fā)生。應(yīng)測(cè)量的部位：電源部分、終端電路部分、輸入電路部分、輸出電路部分。5.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

配置硬件組態(tài)及模擬量模塊通道設(shè)置

圖10-12系統(tǒng)塊配置5.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（1）在系統(tǒng)塊的“CPU”中更改CPU型號(hào)為“CPUST30（DC/DC/DC）”,“EM0”中添加擴(kuò)展模塊“EMAE04（4AI）”，“EM1”中添加擴(kuò)展模塊“EMAQ02（2AQ）”。

圖10-13配置EMAE04模塊5.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（2）鼠標(biāo)點(diǎn)擊“EM0”的“EMAE04（4AI）”，彈出對(duì)話框如圖10-13所示，勾選“用戶電源”啟用報(bào)警。然后鼠標(biāo)點(diǎn)擊左側(cè)“模擬量輸入”的“通道0”對(duì)此通道進(jìn)行參數(shù)配置，配置的參數(shù)如圖10-14所示：通道類型選擇為“電壓”、范圍選擇為“+/-10V”、抑制選擇為“50Hz”、濾波選擇為“弱（4個(gè)周期）”、勾選“超出上限”和“超出下限”報(bào)警。圖10-14模擬量輸入通道0設(shè)置圖10-15模擬量輸出通道0設(shè)置5.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（3）鼠標(biāo)點(diǎn)擊“EM1”的“EMAQ02（2AQ）”，同樣勾選“用戶電源”啟用報(bào)警。然后鼠標(biāo)點(diǎn)擊左側(cè)“模擬量輸出”的“通道0”對(duì)此通道進(jìn)行參數(shù)配置，配置的參數(shù)如圖10-15所示：通道類型選擇為“電壓”、范圍選擇為“+/-10V”、取消勾選“將輸出凍結(jié)在最后一個(gè)狀態(tài)”、勾選“超出上限”、“超出下限”和“短路”報(bào)警。設(shè)置結(jié)束之后鼠標(biāo)點(diǎn)擊“確定”按鈕完成配置。5.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

2.配置PID向?qū)В?）在菜單欄“工具”向?qū)е?，點(diǎn)擊“PID”向?qū)?，在?duì)話框中勾選“回路0（Loop0）”，如圖10-16所示

圖10-16配置PID向?qū)?.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（2）鼠標(biāo)單擊左側(cè)Loop0中的“參數(shù)”節(jié)點(diǎn)，向?qū)?duì)話框變?yōu)槿鐖D10-17所示。其中“增益”為比例作業(yè)、“積分時(shí)間”為積分作用、“微分時(shí)間”為微分作用、“采樣時(shí)間”是PID控制器對(duì)反饋采樣以及對(duì)重新計(jì)算輸出值的時(shí)間間隔，此時(shí)我們先均采用默認(rèn)值，后面在調(diào)試的過程中自整定。

圖10-17配置參數(shù)5.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（3）鼠標(biāo)單擊左側(cè)Loop0中的“輸入”節(jié)點(diǎn)，向?qū)?duì)話框變?yōu)槿鐖D10-18所示。在這個(gè)地方指定回路過程變量的標(biāo)定方式，根據(jù)外界模擬量輸入的情況可以將其選擇為“單極”。在“標(biāo)定”選項(xiàng)中設(shè)置過程變量為“0~27648”，由于我們液位傳感器的檢測(cè)范圍是0~1000mm，回路設(shè)置值可設(shè)置為“0~1000”，這樣計(jì)算過程中就可以認(rèn)定其為工程量了。

圖10-18配置輸入5.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（4）鼠標(biāo)單擊左側(cè)Loop0中的“輸出”節(jié)點(diǎn)，向?qū)?duì)話框變?yōu)槿鐖D10-19所示。在這個(gè)地方指定回路輸出的標(biāo)定方式，根據(jù)外界模擬量輸出的情況可以將其選擇為“單極”。范圍設(shè)置為“0~27648”。

圖10-19配置輸出5.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（5）鼠標(biāo)單擊左側(cè)Loop0中的“報(bào)警”節(jié)點(diǎn)，向?qū)?duì)話框變?yōu)槿鐖D10-20所示。勾選“啟動(dòng)下限報(bào)警”、“啟動(dòng)上限報(bào)警”和“啟用模擬量輸入錯(cuò)誤”報(bào)警，報(bào)警值使用默認(rèn)。

圖10-20配置報(bào)警5.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（6）鼠標(biāo)單擊左側(cè)Loop0中的“代碼”節(jié)點(diǎn)，向?qū)?duì)話框變?yōu)槿鐖D10-21所示。勾選“添加PID的手動(dòng)控制”，這樣如果處于手動(dòng)控制時(shí)就不執(zhí)行PID運(yùn)算，回路的輸出由程序控制。

圖10-21配置子程序5.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（7）鼠標(biāo)單擊左側(cè)Loop0中的“存儲(chǔ)器分配”節(jié)點(diǎn)，向?qū)?duì)話框變?yōu)槿鐖D10-22所示。PID向?qū)榱送瓿蒔ID運(yùn)算需要120個(gè)字節(jié)的位存儲(chǔ)器，我們?cè)诰帉懫渌刂瞥绦虻臅r(shí)候一定要注意不再使用這些存儲(chǔ)器。

圖10-22配置存儲(chǔ)器分配5.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（8）鼠標(biāo)單擊左側(cè)Loop0中的“組件”節(jié)點(diǎn)，向?qū)?duì)話框變?yōu)槿鐖D10-23所示。向?qū)Я谐隽薖ID項(xiàng)目自動(dòng)生成的組件。包括一個(gè)用于初始化PID的子程序、一個(gè)用于循環(huán)執(zhí)行PID功能的中斷程序、一個(gè)120個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)頁(yè)以及一個(gè)符號(hào)表。然后鼠標(biāo)點(diǎn)擊“生成”按鈕，完成此PID的向?qū)гO(shè)置。

圖10-23該P(yáng)ID自動(dòng)生成的組件5.PLC程序解析04任務(wù)實(shí)施

（9）生成PID組件后，可以在項(xiàng)目樹中展開“程序塊”下的“向?qū)А蔽募A中查看生成的PID初始化子程序“PID0_CTRL(SBR1)”及PID運(yùn)行中斷程序“PID_EXE(INT1)”，可以雙擊打開程序說明。注意：這兩個(gè)程序是加密的，無法查看程序內(nèi)容，僅可查看程序說明；中斷程序占用了“定時(shí)中斷0”，編程的時(shí)候不能重復(fù)使用。