電氣控制與S7-1200 PLC應(yīng)用教程 課件 項(xiàng)目13：傳送帶PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真調(diào)試

項(xiàng)目13：傳送帶PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真調(diào)試PLC部分國內(nèi)市場琳瑯滿目的輸送帶國內(nèi)市場琳瑯滿目的輸送帶物料輸送分揀裝置知識回顧學(xué)習(xí)掌握計數(shù)器指令、傳送指令、移位指令、循環(huán)指令等指令的使用方法；能夠采用計數(shù)器指令、移位與循環(huán)指令編寫流水燈程序。

控制要求：按下起動按鈕SB1，傳送帶電動機(jī)M轉(zhuǎn)動，工件向右運(yùn)動，當(dāng)?shù)竭_(dá)光電傳感器所在的位置時，光電傳感器對工件進(jìn)行檢測計數(shù)。當(dāng)計件數(shù)量小于5時，指示燈HL點(diǎn)亮；當(dāng)計件數(shù)量等于或大于5時，指示燈閃爍；當(dāng)計件數(shù)量大于等于10時，10s后傳送帶停止運(yùn)行，同時指示燈熄滅。當(dāng)按下停止按鈕SB2時，傳送帶立即停止，指示燈滅。傳送帶示意圖項(xiàng)目引入

知識目標(biāo)掌握計數(shù)器指令、數(shù)學(xué)運(yùn)算指令等指令的用法。掌握PLC模塊化與結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法。掌握傳送帶PLC控制梯形圖的設(shè)計方法。項(xiàng)目預(yù)期學(xué)習(xí)目標(biāo)

技能目標(biāo)能夠綜合應(yīng)用PLC基本指令設(shè)計傳送帶的PLC控制梯形圖。能夠使用西門子軟件編程和仿真調(diào)試輸送線的PLC程序。

素質(zhì)目標(biāo)具備文明、守時、衛(wèi)生、創(chuàng)新意識，做到團(tuán)結(jié)互助、精益求精。任務(wù)1：項(xiàng)目所用數(shù)學(xué)運(yùn)算指令認(rèn)知任務(wù)2：傳送帶PLC控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真調(diào)試任務(wù)3：PLC模塊化與結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法任務(wù)4：課內(nèi)外程序設(shè)計調(diào)試作業(yè)任務(wù)1：項(xiàng)目所用數(shù)學(xué)運(yùn)算指令認(rèn)知（1）四則運(yùn)算指令A(yù)DDSUBMULDIV

（1）四則運(yùn)算指令CALCULATEINCDEC

多個輸入數(shù)據(jù)點(diǎn)擊星號加：IN1+IN2=OUT減：IN1-IN2=OUT乘：IN1*IN2=OUT除：IN1/IN2=OUT指令格式

上圖中，當(dāng)檢測到I0.0的上升沿時，將MW10和MW12數(shù)據(jù)相加并存放在MW14，然后將MW14與MW16數(shù)據(jù)相乘，存放在MW18中。如果MW10=25、MW12=55、MW16=100，則運(yùn)算后MW14=80，MW18=8000。

注意：整數(shù)相乘時，容易出現(xiàn)乘積結(jié)果超過整數(shù)所能表示的最大范圍，導(dǎo)致運(yùn)算結(jié)果不正確的情況。為了防止該問題，可以結(jié)合轉(zhuǎn)換指令將操作數(shù)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)再相乘。

13加減乘除指令使用案例計算器指令使用案例

上圖中是用計數(shù)器指令來實(shí)現(xiàn)前面示例的功能，I0.0閉合后，將MW10和MW12數(shù)據(jù)相加并存放在MW14，然后將MW14與MW16數(shù)據(jù)相乘，存放在MW18中。如果MW10=25、MW12=55、MW16=100，則運(yùn)算后MW14=80，MW18=8000。

遞增遞減指令使用案例四則運(yùn)算指令使用說明：四則運(yùn)算指令默認(rèn)包含2個輸入操作數(shù)，其中加法和乘法可以擴(kuò)展輸入個數(shù)。

同一運(yùn)算指令的所有輸入IN和輸出OUT的數(shù)據(jù)類型應(yīng)相同，可選數(shù)據(jù)類型有SInt、Int、DInt、USInt、UInt、UDInt、Real、LReal；輸入IN可以是變量，也可以是常數(shù)。整數(shù)除法指令在計算時，只保留商，余數(shù)將丟失。

16工作臺向右運(yùn)動：電動機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制傳感器檢測計數(shù)：計數(shù)器指令或加法指令工件數(shù)量控制指示燈：比較指令指示燈閃爍：用系統(tǒng)時鐘存儲器1.分析工作任務(wù),明確控制要求任務(wù)2：傳送帶PLC控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真調(diào)試控制要求：按下起動按鈕SB1，傳送帶電動機(jī)M轉(zhuǎn)動，工件向右運(yùn)動，當(dāng)?shù)竭_(dá)光電傳感器所在的位置時，光電傳感器對工件進(jìn)行檢測計數(shù)。當(dāng)計件數(shù)量小于5時，指示燈HL點(diǎn)亮；當(dāng)計件數(shù)量等于或大于5時，指示燈閃爍；當(dāng)計件數(shù)量大于等于10時，10s后傳送帶停止運(yùn)行，同時指示燈熄滅。當(dāng)按下停止按鈕SB2時，傳送帶立即停止，指示燈滅。2.確定PLC的輸入輸出（I/O）信號輸入輸出輸入元件輸入信號作用輸出元件輸出信號作用光電傳感器I0.0工件檢測接觸器KMQ0.1電動機(jī)M控制按鈕SB1I0.1起動按鈕HLQ0.2指示燈按鈕SB2I0.2停止按鈕3.畫出系統(tǒng)硬件接線圖電感式接近開關(guān)接線圖此處負(fù)載一般為PLC

4.傳送帶PLC控制程序設(shè)計任務(wù)解決思路編程要點(diǎn)：初始化用系統(tǒng)存儲器M1.0。涉及到數(shù)學(xué)運(yùn)算，存儲器MW10先清0；系統(tǒng)設(shè)置有起動和停止按鈕，長動環(huán)節(jié)要加自鎖。

控制要求：按下起動按鈕SB1，傳送帶電動機(jī)M轉(zhuǎn)動，工件向右運(yùn)動，當(dāng)?shù)竭_(dá)光電傳感器所在的位置時，光電傳感器對工件進(jìn)行檢測計數(shù)。當(dāng)計件數(shù)量小于5時，指示燈HL點(diǎn)亮；當(dāng)計件數(shù)量等于或大于5時，指示燈閃爍；當(dāng)計件數(shù)量大于等于10時，10s后傳送帶停止運(yùn)行，同時指示燈熄滅。當(dāng)按下停止按鈕SB2時，傳送帶立即停止，指示燈滅。編程要點(diǎn)：涉及到數(shù)學(xué)運(yùn)算，為了保證計數(shù)時，當(dāng)傳感器信號有效時只執(zhí)行一次運(yùn)算，務(wù)必加用上升沿脈沖指令P。要不然如果沒有P指令，則程序每循環(huán)掃描一次MW10的值就增1。沒有特殊要求的閃爍，可用系統(tǒng)時鐘存儲器M2.5（秒脈沖存儲器）實(shí)現(xiàn)。仿真調(diào)試舉一反三練習(xí)——PLC程序設(shè)計訓(xùn)練

設(shè)計一臺三相交流異步電動機(jī)PLC控制系統(tǒng)。當(dāng)啟動按鈕按下后，電動機(jī)先正轉(zhuǎn)，5分鐘后開始反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)3分鐘后又開始正轉(zhuǎn)，如此反復(fù)運(yùn)行五次后，電動機(jī)自動停止。要求對控制系統(tǒng)進(jìn)行I/O口分配，畫出主電路和PLC硬件控制原理圖，編寫PLC梯形圖，并進(jìn)行仿真調(diào)試。任務(wù)3PLC模塊化與結(jié)構(gòu)化編程方法C語言中求最大值的兩種編程方法：線性化與結(jié)構(gòu)化。1.S7-1200程序架構(gòu)。與S7-300/400相似，S7-1200在編程時采用“塊”（類似于子程序塊）的概念。將整個程序分解為相互獨(dú)立的各個子塊。對于復(fù)雜控制系統(tǒng)，利用各種塊對整個復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行分解簡化，有利于程序的設(shè)計和理解；也可以將類似的功能設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)的程序塊進(jìn)行重復(fù)調(diào)用，達(dá)到簡化程序、方便修改等目的。S7-1200PLC軟件支持4種類型的塊結(jié)構(gòu)。TIA軟件中添加塊結(jié)構(gòu)的方式2.組織塊組織塊（Organizationblock，OB）是操作系統(tǒng)和用戶程序之間的接口，由操作系統(tǒng)自動調(diào)用，用于控制循環(huán)掃描和中斷程序的執(zhí)行，以及處理PLC的啟動和錯誤等。用組織塊可以創(chuàng)建在特定時間執(zhí)行的程序，以及響應(yīng)特定事件的程序。用戶可通過對組織塊編程來控制PLC的動作。S7-1200支持七種類型的組織塊：程序循環(huán)組織塊（ProgramCycle）、啟動組織塊(Startup)、延時中斷組織塊(Timedelayinterrupt)、循環(huán)中斷組織塊(Cyclicinterrupt)、硬件中斷組織塊(Hardwareinterrupt)、時間錯誤中斷組織塊(Timeerrorinterrupt)、診斷錯誤中斷組織塊(Diagnosticerrorinterrupt)。3.函數(shù)和函數(shù)塊函數(shù)（Function，F(xiàn)C）和函數(shù)塊（Functionblock，F(xiàn)B）是用戶編寫的程序塊，作為子程序被OB或其他FC、FB進(jìn)行調(diào)用。在被調(diào)用的FC（或FB）的塊接口中定義輸入/輸出等參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)與調(diào)用它的塊之間的數(shù)據(jù)傳遞。FB具有自己的存儲區(qū)域（背景數(shù)據(jù)塊），在調(diào)用FB時必須為其指定至少一個背景數(shù)據(jù)塊，用以存放FB中的輸入/輸出參數(shù)、靜態(tài)變量等數(shù)據(jù)，但不會保存局部變量（存放在臨時數(shù)據(jù)存儲區(qū)中）。4.數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊（Datablock，DB）是用于存放執(zhí)行程序時所需數(shù)據(jù)以及程序執(zhí)行結(jié)果的數(shù)據(jù)存儲區(qū)。與代碼塊不同，數(shù)據(jù)塊不含指令，數(shù)據(jù)塊中變量的地址由軟件按照變量生成先后順序自動分配。按照變量使用范圍及用途不同，S7-1200的數(shù)據(jù)塊可分為全局?jǐn)?shù)據(jù)塊和背景數(shù)據(jù)塊。全局?jǐn)?shù)據(jù)塊用以存儲全局?jǐn)?shù)據(jù)，所有代碼塊（OB、FB、FC）都可訪問全局?jǐn)?shù)據(jù)塊；背景數(shù)據(jù)塊用以存儲只在某個FB中需要存儲的數(shù)據(jù)，是直接分配給特定FB的局部存儲區(qū)，僅限特定的FB訪問。S7-1200中，除了一般FB使用的背景數(shù)據(jù)塊外，還有專為定時器、計數(shù)器指令使用的背景數(shù)據(jù)塊。5.S7-1200三種程序設(shè)計方法。線性化編程、模塊化編程和結(jié)構(gòu)化編程。

線性化編程是將整個用戶程序連續(xù)放置在一個循環(huán)組織塊（OB1）中，操作系統(tǒng)按照從上向下、從左至右的順序周期性循環(huán)執(zhí)行循環(huán)組織塊中的所有程序，這種結(jié)構(gòu)和繼電器接觸器控制系統(tǒng)類似。優(yōu)缺點(diǎn)：線性化編程結(jié)構(gòu)簡單，所有程序均存放于主程序中，不需要進(jìn)行功能塊、功能和數(shù)據(jù)塊的調(diào)用，比較適合初學(xué)者。缺點(diǎn)：對于某些具有前提條件的指令，在條件不滿足時可不必執(zhí)行，但循環(huán)掃描方式?jīng)Q定了所有指令在每個掃描周期都將執(zhí)行一次，增加了CPU的負(fù)擔(dān)；另外，系統(tǒng)中若存在相同或相似的控制工藝，線性化編程需要重復(fù)編寫相同或類似的控制程序，增加了程序的復(fù)雜性和修改難度。所以，雖然線性化編程可實(shí)現(xiàn)所有控制要求，但一般僅用于簡單的系統(tǒng)中。

模塊化編程是將復(fù)雜系統(tǒng)的控制要求分解為若干個子要求，對每個子要求編寫?yīng)毩⒌膲K程序（FC/FB），并在主程序OB1中根據(jù)條件對獨(dú)立的程序塊進(jìn)行調(diào)用。被調(diào)用的程序塊執(zhí)行結(jié)束后，返回到OB1中的調(diào)用點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)程序或調(diào)用其他程序塊。模塊化編程中OB1起著主程序的作用，F(xiàn)C/FB控制著不同的子要求，相當(dāng)于主程序中調(diào)用的子程序。模塊化編程中被調(diào)用塊不向調(diào)用塊返回數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)：模塊化編程中，主程序和各個被調(diào)用的子程序間沒有參數(shù)的直接傳遞，可單獨(dú)編寫各子程序塊，程序結(jié)構(gòu)直觀性強(qiáng)，且方便調(diào)試、修改及查找故障；另外，在主程序中調(diào)用子程序時，只需執(zhí)行滿足條件的程序塊，提高了CPU的利用效率。模塊化編程案例三臺電動機(jī)按條件進(jìn)行起保?？刂?。其控制要求為：第一臺和第二臺電動機(jī)需要滿足某項(xiàng)條件后才能進(jìn)行啟停控制。即當(dāng)選擇開關(guān)SA1合上時，按相應(yīng)的啟停按鈕對第一臺電動機(jī)進(jìn)行控制；當(dāng)選擇開關(guān)SA1斷開時，按相應(yīng)的啟停按鈕可對第二臺電動機(jī)進(jìn)行控制；第三臺電動機(jī)沒有啟動條件，可自行按相應(yīng)的啟停按鈕進(jìn)行啟?？刂?。解：（1）為系統(tǒng)配置I/O分配表（2）選擇PLC型號，繪制PLC電氣原理圖（此處略）（3）編寫PLC梯形圖（線性化編程）（3）編寫PLC梯形圖（模塊化編程）電動機(jī)控制主程序Main[OB1]電動機(jī)1控制子程序FC電動機(jī)2控制子程序FC電動機(jī)3控制子程序FC

結(jié)構(gòu)化編程是在將復(fù)雜系統(tǒng)任務(wù)分解的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對過程要求類似或相關(guān)的任務(wù)歸類，在函數(shù)或函數(shù)塊中編程，形成通用解決方案。通過不同的參數(shù)調(diào)用相同的函數(shù)或通過不同的背景數(shù)據(jù)塊調(diào)用相同的函數(shù)塊。結(jié)構(gòu)化編程必須對系統(tǒng)功能進(jìn)行合理分析、分解和綜合，同時需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，對設(shè)計人員的水平要求較高。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)化編程的特點(diǎn)是分析出類似或相同的控制要求，根據(jù)控制要求編寫統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)化程序塊。其優(yōu)點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)化程序塊只需生成一次，顯著減少了編程時間。2）結(jié)構(gòu)化程序塊只在用戶存儲區(qū)中保存一次，顯著降低了存儲區(qū)用量。3）結(jié)構(gòu)化程序塊可被程序多次調(diào)用，該程序塊采用形參（IN、OUT或IN/OUT參數(shù)）編程，當(dāng)用戶程序調(diào)用該塊時，要用實(shí)際地址（實(shí)參）給這些參數(shù)賦值。結(jié)構(gòu)化編程案例三臺電動機(jī)按條件進(jìn)行起保?？刂?。其控制要求為：第一臺和第二臺電動機(jī)需要滿足某項(xiàng)條件后才能進(jìn)行啟?？刂?。即當(dāng)選擇開關(guān)SA1合上時，按相應(yīng)的啟停按鈕對第一臺電動機(jī)進(jìn)行控制；當(dāng)選擇開關(guān)SA1斷開時，按相應(yīng)的啟停按鈕可對第二臺電動機(jī)進(jìn)行控制；第三臺電動機(jī)沒有啟動條件，可自行按相應(yīng)的啟停按鈕進(jìn)行啟?？刂啤Ｔ囉媒Y(jié)構(gòu)化編程方法實(shí)現(xiàn)PLC程序。解：采用FC的結(jié)構(gòu)化編程，搭建結(jié)構(gòu)