可編程控制系統(tǒng)集成及應(yīng)用（初級）課件 第3、4章 S7-1200 PLC系統(tǒng)的初調(diào)、觸摸屏的應(yīng)用與仿真

初級可編程控制系統(tǒng)

集成及應(yīng)用“可編程控制系統(tǒng)集成及應(yīng)用”1+X證書配套教材新形態(tài)教材學(xué)習(xí)指南2項目一電動機控制線路的裝調(diào)項目二S7-1200PLC系統(tǒng)的初調(diào)項目三電氣控制系統(tǒng)的S7-1200編程項目四觸摸屏的應(yīng)用與仿真項目五G120變頻器的S7-1200控制項目六PLC系統(tǒng)綜合應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)3知識目標(biāo)1熟悉PLC位邏輯“與”、“或”、“非”、置位與復(fù)位等常見指令。2.熟悉PLC定時器的四種指令及時序邏輯。3.掌握PLC計數(shù)器的三種指令及時序邏輯。4.掌握比較、移動、數(shù)學(xué)運算等常見功能指令的用法。Knowledgeobjectives01.02.能力目標(biāo)1.能繪制PLC電氣控制的控制電路和主電路并進行安裝調(diào)試。2.能用PLC改造傳統(tǒng)電氣控制線路圖并進行編程調(diào)試。3.掌握PLC步序控制程序編制方法。4.能使用多種指令編程解決復(fù)雜工藝要求。Capabilityobjectives03.素養(yǎng)目標(biāo)1.對電氣控制系統(tǒng)的PLC編程有興趣并樂于拓展思維。2.善于利于網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)有關(guān)PLC應(yīng)用的意識。3.增強由淺入深、循序漸進的學(xué)習(xí)意識。LiteracyobjectivesContents3.1位邏輯編程控制伸縮氣缸Bitlogicprogramscontroltelescopiccylinders3.2定時器編程改造傳統(tǒng)電動機星三角啟動Timerprogrammingmodifiesconventionalmotorstartrianglestart3.3計數(shù)器編程控制氣動機械手搬運Thecounterisprogrammedtocontrolthepneumaticmanipulatorhandling3.4功能指令編程控制電動機運行次數(shù)Functioncommandsareprogrammedtocontrolthenumberofmotorruns位邏輯編程控制伸縮氣缸Bitlogicprogramscontroltelescopiccylinders/01知識技能knowledge7布爾量是指一個假或真狀態(tài)，通常用0、1來表示假或真。S7-1200中所有的位邏輯操作就是布爾量之間的操作，他們按照一定的控制要求進行邏輯組合，可構(gòu)成“與”、“或”及其組合。布爾量Bool布爾量類型LAD說明觸點指令——||——常開觸點——|/|——常閉觸點——|NOT|——信號流反向——|P|——掃描操作數(shù)信號的上升沿——|N|——掃描操作數(shù)信號的下降沿P_TRIG掃描信號的上升沿N_TRIG掃描信號的下降沿R_TRIG掃描信號的上升沿，并帶有背景數(shù)據(jù)塊F_TRIG掃描信號的下降沿，并帶有背景數(shù)據(jù)塊線圈指令——()——結(jié)果輸出/賦值——(/)——線圈取反——(R)復(fù)位——(S)置位SET_BF將一個區(qū)域的位信號復(fù)位RSET_BF將一個區(qū)域的位信號置位RS復(fù)位置位觸發(fā)器SR置位復(fù)位觸發(fā)器——(P)——上升沿檢測并置位線圈一個周期——(N)——下降沿檢測并置位線圈一個周期3.1.1PLC的位邏輯指令8

“與”邏輯是指只有兩個操作數(shù)都是“1”時，結(jié)果才是“1”?！芭c”邏輯操作屬于短路操作，即如果第一個操作數(shù)能夠決定結(jié)果，那么就不會對第二個操作數(shù)求值；如果第一個操作數(shù)是“0”，則無論第二個操作數(shù)是什么值，結(jié)果都不可能是“1”，相當(dāng)于短路了右邊。I0.0I0.1Q0.0000010100111真值表1.“與”邏輯3.1.2邏輯“與”、“或”、“非”操作3.1.2邏輯“與”、“或”、“非”操作9“或”邏輯是指如果一個操作數(shù)或多個操作數(shù)為“1”，則“或”運算符返回布爾值“1”；只有全部操作數(shù)為“0”，結(jié)果才是“0”。I0.0I0.1Q0.0000011101111真值表2.“或”邏輯3.1.2邏輯“與”、“或”、“非”操作10“非”邏輯，即邏輯取反3.“非”邏輯I0.0Q0.00110真值表3.1.3取反線圈11取反線圈是指輸出“1”的時候斷開，輸出為“0”則接通。圖所示為輸出線圈與取反線圈對比，可以從梯形圖看出，兩種除了輸出剛好相反外，其余相同。從真值表可以看出兩者區(qū)別。取反線圈輸出線圈舉例取反線圈舉例3.1.4置位與復(fù)位1201SR觸發(fā)器S=0，R=0時，Q保持不變（0或1）；S=0，R=1時，Q=0；S=1，R=0時，Q=1；S=1，R=1時，Q=0。02RS觸發(fā)器S=0，R=0時，Q保持不變（0或1）；S=0，R=1時，Q=0；S=1，R=0時，Q=1；S=1，R=1時，Q=1。在功能上，置位就是使得線圈為1，復(fù)位就是使得線圈為0。（R）為復(fù)位輸出，即輸出為“0”；（S）為置位輸出，即輸出為“1”；RESET_BF為復(fù)位域指令，將指定的地址開始的連續(xù)若干個地址復(fù)位(變?yōu)?狀態(tài)并保持)；SET_BF為置位域指令，將指定的地址開始的連續(xù)若干個地址置位(變?yōu)?狀態(tài)并保持)。SR復(fù)位優(yōu)先觸發(fā)器a）和RS置位優(yōu)先觸發(fā)器b），優(yōu)先級是帶后綴“1”。a）b）13當(dāng)PLC投入運行后，每完一次輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段，稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。1.掃描周期3.1.5掃描周期與邊沿識別指令14上升沿檢測指令檢測每一次從0到1的正跳變，讓能流只接通一個PLC掃描周期；下降沿檢測指令檢測每一次1到0的負(fù)跳變，讓能流只接通一個掃描周期。在S7-1200指令中，-|P|-指令表示上升沿觸點輸入信號，-|N|-指令表示下降沿觸點輸入信號；（P）指令表示置位脈沖操作，（N）指令表示復(fù)位脈沖操作，該輸出為一個掃描周期。Edgerecognitioninstructions3.1.5掃描周期與邊沿識別指令2.邊沿識別指令任務(wù)實施assignment任務(wù)描述16如圖所示是用PLC來控制二位五通閥帶動伸縮氣缸從原位到工作位的動作，實現(xiàn)生產(chǎn)流水線中的物料推出、壓緊等相關(guān)工藝要求。任務(wù)描述任務(wù)要求1.能正確完成磁感應(yīng)式接近開關(guān)、電磁閥線圈等PLC控制外圍電氣接線。2.能完成伸縮氣缸控制的氣路安裝。3.能用多種梯形圖編程方法實現(xiàn)伸縮氣缸的PLC控制?？刂剖疽鈭D17從伸縮氣缸的控制過程出發(fā)，確定PLC外接原位動作按鈕、工作位動作按鈕、伸縮氣缸原位信號、伸縮氣缸工作位信號等4個輸入信號，均采用NO觸點，同時該PLC外接伸縮氣缸原位控制、伸縮氣缸工作位控制等2個輸出。

PLC軟元件元件符號/名稱輸入I0.0SB1/原位動作按鈕（NO）I0.1SB2/工作位動作按鈕（NO）I0.3B1/伸縮氣缸原位信號（NO）I0.4B2/伸縮氣缸工作位信號（NO）輸出Q0.4Y1/伸縮氣缸原位控制Q0.5Y2/伸縮氣缸工作位控制1.

PLCI/O分配3.1.6PLCI/O分配和控制電路接線18通常在氣缸上安裝傳感器，用于檢測氣缸伸出和縮回是否到位。由于氣缸的動作為開關(guān)形式，因此只需要在氣缸的前點和后點上各安裝一個，當(dāng)檢測到氣缸準(zhǔn)確到位后，就給PLC發(fā)出一個信號。氣缸運動部件是處于金屬殼體內(nèi)部，這時就無法使用光電開關(guān)、電感開關(guān)等常用的接近開關(guān)來進行檢測，在這種情況下可以考慮采用能測量永久變化的磁感應(yīng)式接近開關(guān)。安裝位置3.1.6PLCI/O分配和控制電路接線2.磁感應(yīng)式接近開關(guān)的安裝位置19永久磁鐵固定在非導(dǎo)磁性材料制作的活塞體內(nèi)，磁感應(yīng)式接近開關(guān)固定在不導(dǎo)磁材料制作的氣缸壁上，并在該開關(guān)殼體內(nèi)設(shè)置一只繞有線圈的U型鐵心。當(dāng)氣缸活塞運動到鐵心正上方時，鐵心飽和，線圈電感量大大減小，通過轉(zhuǎn)換電路，使輸出端（OC門）產(chǎn)生跳變，當(dāng)磁鐵遠離鐵心時OC門恢復(fù)為高阻態(tài)。NPN型為低電平、PNP型則為高電平。磁感應(yīng)式接近開關(guān)可以采用帶式、導(dǎo)軌式、拉桿式和直接式等方式安裝在氣缸兩端，圖中所示為帶式安裝，安裝步驟按1、2、3、4順序進行緊固即可。工作原理和安裝方式安裝3.1.6PLCI/O分配和控制電路接線2.磁感應(yīng)式接近開關(guān)的安裝位置20本任務(wù)選擇CPU1215CDC/DC/DC，電氣原理圖如圖所示，其中B1、B2為磁感應(yīng)式接近開關(guān)作為伸縮氣缸原位信號和工作位信號，接線一般為二線制，PNP的連接方式如圖所示，“+”接電源24V，“-”接輸入I點。電磁閥線圈為DC24V，如果是交流線圈則需要用中間繼電器進行信號轉(zhuǎn)接。3.1.6PLCI/O分配和控制電路接線3.繪制電氣原理圖3.1.7伸縮氣缸控制的氣路連接21下圖為二位五通電磁閥在兩端線圈通電或不通電情況下的氣路走向。在兩側(cè)線圈交互通電后，就可以交換進出氣的方向，從而改變氣缸的伸出（縮回）運動，最后使物料被推送到相應(yīng)的位置。氣源是從氣泵經(jīng)過可調(diào)壓的空氣過濾器，到開關(guān)后，進入二位五通電磁閥的1口，再將二位五通電磁閥的4口和2口分別連接伸縮氣缸的兩端。氣路連接示意圖a）右側(cè)線圈通電b）左側(cè)線圈通電223.1.7伸縮氣缸控制的氣路連接1.插入氣管只需要簡單地將氣管插入接頭的管端，氣管端面順利通過彈簧墊片、異型O型圈，直至快插接頭底端面，此時彈簧墊片會牢牢鎖住氣管使其不易被拔出。2.拔出氣管拔出氣管前，請關(guān)閉進氣閥門，并確保氣管內(nèi)的氣壓是零。拔出氣管的動作過程如下：先向下推動塑膠接口，彈簧墊片打開，這樣氣管才可以被拔出。氣路連接中要注意插入氣管和拔出氣管的動作要求。01連接動作要求3.1.7伸縮氣缸控制的氣路連接23氣管插入深度不夠時，會發(fā)生漏氣或氣管脫落之現(xiàn)象02氣管插入的兩種情形24程序段1：當(dāng)按下伸縮氣缸工作位動作按鈕I0.1，則先復(fù)位伸縮氣缸原位控制輸出線圈Q0.4，確保二位五通電磁閥處于Y1不通電狀態(tài)；然后，置位Q0.5，使得該電磁閥的Y2通電。程序段2：當(dāng)Y2電磁閥通電后，相應(yīng)氣路接通，使得氣缸伸出到工作位，磁感應(yīng)式接近開關(guān)B2信號為ON，說明動作執(zhí)行到位，此時復(fù)位Q0.5，使得該電磁閥的Y2不通電。011.采用S和R置位復(fù)位指令進行編程3.1.8PLC梯形圖編程25程序段3：當(dāng)按下伸縮氣缸原位動作按鈕I0.0，則先復(fù)位伸縮氣缸工作位控制輸出線圈Q0.5，確保二位五通電磁閥處于Y2不通電狀態(tài)；然后，置位Q0.4，使得該電磁閥的Y1通電。程序段4：當(dāng)Y1電磁閥通電后，相應(yīng)氣路接通，使得氣缸縮回到原位，磁感應(yīng)式接近開關(guān)B1信號為ON，說明動作執(zhí)行到位，此時復(fù)位Q0.4，使得該電磁閥的Y1不通電。023.1.8PLC梯形圖編程1.采用S和R置位復(fù)位指令進行編程利用RS雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器也可以使用本任務(wù)的控制要求，且程序更加簡潔，但需要增加2個中間變量，即M10.0（工作位控制中間變量）、M10.1（原位控制中間變量）.Tip263.1.8PLC梯形圖編程2.采用RS雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進行編程27程序段1：當(dāng)按下伸縮氣缸工作位動作按鈕I0.1，置位Q0.5，使得該電磁閥的Y2通電。根據(jù)R1優(yōu)先復(fù)位原則，當(dāng)I0.4伸縮氣缸工作位信號為ON（即工作位執(zhí)行到位）或按下伸縮氣缸原位動作按鈕I0.0時，均第一時間復(fù)位Q0.5。程序段2：當(dāng)按下伸縮氣缸工作位動作按鈕I0.0，置位Q0.4，使得該電磁閥的Y1通電。根據(jù)R1優(yōu)先復(fù)位原則，當(dāng)I0.3伸縮氣缸原位信號為ON（即原位執(zhí)行到位）或按下伸縮氣缸工作位動作按鈕I0.1時，均第一時間復(fù)位Q0.4。3.1.8PLC梯形圖編程2.采用RS雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進行編程技能考核assessment考核任務(wù)29根據(jù)位邏輯編程控制伸縮氣缸的任務(wù)要求，完成程序的編寫下載與調(diào)試。功能要求伸縮氣缸原位控制、工作位控制正確動作。01工藝要求PLC控制電路圖繪制符合規(guī)范，能用兩種梯形圖進行編程。0203任務(wù)實現(xiàn)氣路安裝符合規(guī)范，正確執(zhí)行氣缸動作。定時器編程改造傳統(tǒng)電動機星三角啟動Timerprogrammingmodifiesconventionalmotorstartrianglestart/02知識技能knowledge323.2.2S7-1200定時器種類TON接通延遲定時器，輸出Q在預(yù)設(shè)的延時過后設(shè)置位ON。TOF關(guān)斷延遲定時器，輸出Q在預(yù)設(shè)的延時過后重置為OFF。TONR保持型接通延遲定時器，輸出在預(yù)設(shè)的延時過后設(shè)置為ON。在被R重置時間之前，會跨越多個定時時段一直累加經(jīng)過的時間。TP脈沖定時器可生成具有預(yù)設(shè)寬度時間的脈沖。使用定時器指令用以創(chuàng)建可編程的延遲時間。S7-1200的定時器指令，常用的有4種。3.2.2S7-1200定時器種類33定時器指令LAD說明TON接通延時（帶有參數(shù)）TOF關(guān)斷延時（帶有參數(shù)）TP生成脈沖（帶有參數(shù)）TONR記錄一個位信號為1的累計時間（帶有參數(shù)）——(TP)啟動脈沖定時器——(TON)啟動接通延時定時器——(TOF)啟動關(guān)斷延時定時器——(TONR)記錄一個位信號為1的累計時間——(RT)復(fù)位定時器——(PT)加載定時時間3.2.2S7-1200定時器種類34TON定時器指令是接通延遲定時器輸出Q在預(yù)設(shè)的延時過后設(shè)置為ON，其指令形式、參數(shù)及數(shù)據(jù)類型、邏輯時序圖如圖所示，當(dāng)參數(shù)IN從0跳變?yōu)?將啟動定時器TON，經(jīng)過PT時間后，Q輸出；當(dāng)IN從1變?yōu)?時，Q停止輸出。參數(shù)數(shù)據(jù)類型說明INBool啟用定時器輸入PTBool預(yù)設(shè)的時間值輸入QBool定時器輸出ETTime經(jīng)過的時間值輸出定時器數(shù)據(jù)塊DB指定要使用RT指令復(fù)位的定時器1.TON定時器指令3.2.2S7-1200定時器種類35PT（預(yù)設(shè)時間）和ET（經(jīng)過的時間）值以表示毫秒時間的有符號雙精度整數(shù)形式存儲在存儲器中，如表所示。TIME數(shù)據(jù)使用T#標(biāo)識符，也可以用簡單時間單元“T#200ms”或復(fù)合時間單元“T#2s_200ms（或T#2s200ms）”的形式輸入。數(shù)據(jù)類型大小有效數(shù)值范圍Time32bit存儲形式T#-24d_20h_31m_23s_648ms到T#24d_20h_31m_23s_647ms-2，147，483，648ms到+2，147，483，647ms1.TON定時器指令3.2.2S7-1200定時器種類36在指令窗口中選擇“定時器操作”中的TON指令，并將之拖入到程序段中，這時就會跳出一個“調(diào)用數(shù)據(jù)塊”窗口，選擇自動編號，則會直接生成DB1數(shù)據(jù)塊；也可以選擇手動編號，根據(jù)用戶需要生成DB數(shù)據(jù)塊。1.TON定時器指令3.2.2S7-1200定時器種類37在項目樹的“程序塊”中，可以看到自動生成的IEC_Timer_0_DB[DB1]數(shù)據(jù)塊，生成后的TON指令調(diào)用如圖所示。定時器監(jiān)控時的各個參數(shù)監(jiān)視值，根據(jù)尋址方式，可以分別用%DB1.PT、%DB1.ET、%DB1.IN和%DB1.Q來讀出輸入輸出值。1.TON定時器指令3.2.2S7-1200定時器種類38TOF關(guān)斷延時定時器指令的參數(shù)與TON相同，區(qū)別在于IN從1跳變?yōu)?將啟動定時器，其邏輯時序圖如圖所示。Tip2.TOF定時器指令3.2.2S7-1200定時器種類39TP脈沖定時器指令雖然參數(shù)格式與TON、TOF一致，但含義跟接通延時和斷電延時不同，它是在IN輸入從0跳變到1之后，立即輸出一個脈沖信號，其持續(xù)長度受PT值控制。3.TP定時器指令3.2.2S7-1200定時器種類40如圖所示為TONR的時序圖，當(dāng)IN信號不連續(xù)輸入時，定時器ET的值一直在累計，直到定時時間PT到，ET的值保持為PT值；當(dāng)R信號ON時，ET的值復(fù)位為零。參數(shù)數(shù)據(jù)類型說明INBool啟用定時器輸入RBool將TONR經(jīng)過的時間重置為零PTBool預(yù)設(shè)的時間值輸入QBool定時器輸出ETTime經(jīng)過的時間值輸出定時器數(shù)據(jù)塊DB指定要使用RT指令復(fù)位的定時器4.TONR時間累加器3.2.3系統(tǒng)和時鐘存儲器41選中PLC屬性中所示的“系統(tǒng)和時鐘存儲器"，點擊右邊窗口的復(fù)選框“啟用系統(tǒng)存儲器字節(jié)”和“啟用時鐘存儲器字節(jié)”，采用默認(rèn)的MB1、MB0作為系統(tǒng)存儲器字節(jié)、時鐘存儲器字節(jié)，也可以修改該2字節(jié)的地址。4201-將MB1設(shè)置為系統(tǒng)存儲器字節(jié)后，該字節(jié)的M1.0~M1.3的意義如下：※M1.0(FirstScan):僅在進入RUN模式的首次掃描時為1狀態(tài)，以后為0狀態(tài)?！鵐1.1(DiagStatusUpdate):診斷狀態(tài)已更改?！鵐1.2(AlwaysTRUE):總是為1狀態(tài)，其常開觸點總是閉合或高電平。在本實例中，M10.0常開和常閉的并聯(lián)就是M1.2?！鵐1.3(AlwaysFALSE);總是為0狀態(tài)，就是M1.2的取反。系統(tǒng)時鐘存儲器位02-時鐘存儲器位是一個周期內(nèi)0狀態(tài)和1狀態(tài)所占的時間各為50%的方波信號，以M0.5為例，其時鐘脈沖的周期為1s，如果用它的觸點來控制接在某輸出點的指示燈，指示燈將以1Hz的頻率閃動，亮0.5s、熄滅0.5s。時鐘存儲器位因為系統(tǒng)存儲器和時鐘存儲器不是保留的存儲器，用戶程序或通信可能改寫這些存儲單元，破壞其中的數(shù)據(jù)。應(yīng)避免改寫這兩個M字節(jié)，保證它們的功能正常運行。3.2.3系統(tǒng)和時鐘存儲器任務(wù)實施assignment任務(wù)描述44如圖所示是大功率三相異步電動機控制用的傳統(tǒng)的星三角啟動接線圖，現(xiàn)在需要取消傳統(tǒng)的時間繼電器，采用PLC定時器編程進行控制電路改造。任務(wù)描述任務(wù)要求1.取消時間繼電器，重新進行PLC外圍電氣接線，并用PLC定時器指令編程進行電動機的星三角啟動控制。2.增加指示燈，當(dāng)電氣運行正常是常亮，當(dāng)熱繼電器故障信號動作時進行閃爍。3.能用多種定時器來對故障閃爍進行編程。3.2.4PLCI/O分配與控制電路接線45選型從三相電動機的星三角啟動過程出發(fā)，確定PLC外接啟動按鈕、停止按鈕、熱繼電器故障信號等3個輸入，同時外接指示燈、控制接觸器1-3的中間繼電器等4個輸出，PLC選用西門子CPU1215CDC/DC/DC。-2022-

PLC軟元件元件符號/名稱輸入I0.0SB1/停止按鈕（NC）I0.1SB2/啟動按鈕（NO）I1.1FR/熱繼電器故障信號（NC）輸出Q0.0HL1/指示燈Q0.1KA1/控制接觸器1Q0.2KA2/控制接觸器2Q0.3KA3/控制接觸器33.2.4PLCI/O分配與外圍電路接線46PLC電氣原理圖如圖所示為PLC電氣原理圖，從圖中可以看出，由于接觸器的線圈為三相380V，因此采用中間繼電器KA1到KA3分別來控制接觸器KM1到KM3。3.2.5指示燈閃爍編程47可以采用TON、TONR、TP、TOF和時鐘存儲器位共5種方法進行指示燈Q0.0閃爍編程，這里設(shè)定閃爍周期為1s，ON和OFF的時間均為500ms。如圖所示的梯形圖程序利用2個TON定時器組成交替工作的定時器組，可以用M10.0來作為1s周期的脈沖。1.TON指令編程3.2.5指示燈閃爍編程48梯形圖解讀圖a）此時M10.1為OFF；圖b）此時M10.1也為OFF。因此可以看出，M10.1僅僅在一個掃描周期為ON，其余均為OFF。a）M10.0輸出為OFF時的定時器1動作計時b）M10.0輸出為ON時的定時器2動作計時1.TON指令編程3.2.5指示燈閃爍編程49梯形圖程序利用2個TONR定時器組成交替工作的定時器組，即令定時器%DB1.PT=T#500ms、%DB2.PT=T#500ms，即可以用M10.0來作為1s周期的脈沖。跟TON指令編程不同的地方在于TONR增加了R端，直接可以用M10.1信號來復(fù)位2個定時器。2.TONR指令編程3.2.5指示燈閃爍編程50圖中程序利用2個TP定時器組成交替工作的定時器組，令定時器%DB1.PT=T#500ms、%DB2.PT=T#500ms，即可以用M10.0來作為1s周期的脈沖。TP指令不一樣的地方在于定時器2的IN端輸入信號為M10.0的常閉信號。3.TP指令編程程序利用2個TOF定時器組成交替工作的定時器組，令定時器%DB1.PT=T#500ms、%DB2.PT=T#1s，這是跟前面3個不一樣的地方。同時程序段1的前提條件是M10.1的常閉觸點。$TOF指令編程3.2.5指示燈閃爍編程514.TOF指令編程3.2.5指示燈閃爍編程52由于M0.5為1Hz的時鐘存儲器位，剛好符合閃爍要求。如果是閃爍頻率為特定周期的話，可以直接使用時鐘存儲器位。5.時鐘存儲器位觸點編程3.2.6PLC梯形圖編程53程序解釋程序段1：利用2個定時器組成交替工作的定時器組，用于故障報警時的周期脈沖信號M10.0。程序段2：對指示燈Q0.0分成2種情況，一是當(dāng)Q0.1為OFF時，進行故障燈用，一旦熱繼電器故障信號動作，就進行閃爍；二是當(dāng)Q0.1為ON時，當(dāng)作運行指示用。程序段3：電動機啟動自鎖回路。程序段4：接觸器KM2和KM3延時控制，即當(dāng)KM1閉合時，開始延時5s，在延時未到時，KM3接觸器動作，實施星型運行；在延時5s到了，之后，KM3斷開，KM2動作，實施三角形運行。為確保KM2和KM3切換不出故障，需要在圖3-所示的控制電路中要進行電氣互鎖。3.2.6PLC梯形圖編程54技能考核assessment考核任務(wù)56根據(jù)定時器編程改造傳統(tǒng)電動機星三角啟動任務(wù)要求，完成程序的編寫與調(diào)試。改造接線能在原傳統(tǒng)星三角控制基礎(chǔ)上進行PLC改造接線。01程序要求能用多種定時器完成指示燈閃爍編程。0203功能要求能實現(xiàn)PLC正確控制電動機星三角啟動。計數(shù)器編程控制氣動機械手搬運Thecounterisprogrammedtocontrolthepneumaticmanipulatorhandling/03知識技能knowledge3.3.1計數(shù)器種類59S7-1200有三種計數(shù)器：加計數(shù)器(CTU)、減計數(shù)器(CTD)和加減計數(shù)器(CTUD)，它們屬于軟件計數(shù)器，其最大計數(shù)速率受到它所在組織塊執(zhí)行速率的限制。如果需要速率更高的計數(shù)器，可以使用CPU內(nèi)置的高速計數(shù)器。三種計數(shù)器指令參數(shù)數(shù)據(jù)類型說明CU、CDBool加計數(shù)或減計數(shù)，按加或減1計數(shù)R(CTU、CTD)Bool將計數(shù)值重置為零LD(CTU、CTD)Bool預(yù)設(shè)的時間值輸入PVSint、Int、Dint、USInt、Uint、UDInt預(yù)設(shè)計數(shù)值Q、QUBoolCV>=PV時為真QDBoolCV<=0時為真CVSint、Int、Dint、USInt、Uint、UDInt當(dāng)前計數(shù)值定時器數(shù)據(jù)塊DB—3.3.1計數(shù)器種類60使用計數(shù)器，可以將指令拖拽入程序塊即可，同時也會隨之帶來背景數(shù)據(jù)塊調(diào)用選項，如圖中所示的IEC_Counter_0_DB。計數(shù)器操作指令與背景數(shù)據(jù)塊調(diào)用選項3.3.2CTU計數(shù)器61CTU計數(shù)器的應(yīng)用示意如圖所示，即在輸送帶上的物品經(jīng)過光電開關(guān)（發(fā)射端）與光電開關(guān)（接收端）的感應(yīng)區(qū)域時，PLC端就會接收到相應(yīng)信號，當(dāng)計數(shù)值達到設(shè)定值時，指示燈就會亮起來；按下復(fù)位按鈕后，PLC會重新計數(shù)。計數(shù)器應(yīng)用舉例3.3.2CTU計數(shù)器62當(dāng)I0.0（即參數(shù)CU）的值從0變?yōu)?時，CTU計數(shù)值MW20加1。如果參數(shù)CV(當(dāng)前計數(shù)值)的值大于或等于參數(shù)PV(預(yù)設(shè)計數(shù)值)的值，則計數(shù)器輸出參數(shù)Q=1。如果I0.1（即復(fù)位參數(shù)R）的值從0變?yōu)?，則當(dāng)前計數(shù)值復(fù)位為0。時序圖3.3.2CTU計數(shù)器63圖a）計數(shù)值等于4圖b）計數(shù)值超過4圖a）所示為CTU計數(shù)監(jiān)控，當(dāng)計數(shù)器值從0→4時，Q0.0從0→1；此后，當(dāng)CU端信號繼續(xù)輸入的話，計數(shù)器值也會持續(xù)上升，如圖b）所示。CTU計數(shù)監(jiān)控3.3.3CTD計數(shù)器64CTD計數(shù)器可以直接從CTU修改指令為CTD而來。3.3.3CTD計數(shù)器65當(dāng)I0.0（即參數(shù)CD的值）從0變?yōu)?時，CTD計數(shù)值MW20減1。如果參數(shù)CV(當(dāng)前計數(shù)值)的值等于或小于0，則計數(shù)器輸出參數(shù)Q=1。如果參數(shù)LD的值從0變?yōu)?，則參數(shù)PV(預(yù)設(shè)值)的值將作為新的CV(當(dāng)前計數(shù)值)裝載到計數(shù)器。CTD計數(shù)器時序圖3.3.3CTD計數(shù)器66NO.1初始狀態(tài)NO.2計數(shù)到狀態(tài)NO.3繼續(xù)減計數(shù)狀態(tài)如圖所示為CTD計數(shù)監(jiān)控的三種情況，即初始狀態(tài)、計數(shù)到狀態(tài)和繼續(xù)減計數(shù)狀態(tài)。計數(shù)器的三種狀態(tài)3.3.4CTUD計數(shù)器67①加計數(shù)CU或減計數(shù)CD輸入從0到1跳變時，CTUD會使計數(shù)值CV加1或減1。②如果參數(shù)CV（當(dāng)前計數(shù)值）的值大于或等于參數(shù)PV（預(yù)設(shè)值）的值，則計數(shù)器輸出參數(shù)QU=1；③如果參數(shù)CV的值小于或等于零，則計數(shù)器輸出參數(shù)QD=1。④如果參數(shù)LD的值從0變?yōu)?，則參數(shù)PV的值將作為新的CV裝載到計數(shù)器；⑤如果復(fù)位參數(shù)R的值從0變?yōu)?，則當(dāng)前計數(shù)值復(fù)位為0。CTUD時序圖時序圖解讀3.3.4CTUD計數(shù)器68如圖為CTUD加減計數(shù)器的應(yīng)用示意和變量表。CTUD應(yīng)用3.3.4CTUD計數(shù)器69CTUD應(yīng)用①如果計數(shù)值的值大于或等于4，則指示燈1點亮；②如果計數(shù)值的值小于或等于零，則指示燈2點亮。③如果I0.3的值從0變?yōu)?，則參數(shù)PV的值將作為新的CV裝載到計數(shù)器；④如果I0.2的值從0變?yōu)?，則當(dāng)前計數(shù)值復(fù)位為0。任務(wù)實施assignment任務(wù)描述71如圖所示是某氣動機械手搬運系統(tǒng)，物品放置在雙桿氣缸的正下方，通過吸盤、雙桿氣缸上下和回轉(zhuǎn)氣缸180°旋轉(zhuǎn)，最終將物品從左側(cè)搬運起始地搬運至以回轉(zhuǎn)氣缸軸為中心對稱的搬運目的地。任務(wù)描述任務(wù)要求1.能實現(xiàn)搬運10次后，指示燈被點亮；待按下復(fù)位按鈕后，才可以進行下一個搬運流程。2.能正確完成PLC控制的電氣接線，并進行完成氣路圖的安裝。3.能使用步序控制編程方式實現(xiàn)復(fù)雜程序的編寫。3.3.5PLCI/O分配和控制電路接線72

PLC元件電氣元件符號/名稱輸入I0.1SB1/啟動按鈕（NO）I0.2SB2/復(fù)位按鈕（NO）輸出Q0.0HL1/計數(shù)指示燈Q0.4Y1/雙桿氣缸原位控制Q0.5Y2/雙桿氣缸工作位控制Q0.6Y3/回轉(zhuǎn)氣缸原位控制Q0.7Y4/回轉(zhuǎn)氣缸工作位控制Q1.0Y5/吸盤控制繪制I/O分配表和控制電氣原理圖3.3.6氣路與氣動元件安裝73選擇一定規(guī)格尺寸的氣管，從氣泵產(chǎn)生氣源開始，經(jīng)過可調(diào)壓的空氣過濾器，再經(jīng)過開關(guān)后進入電磁閥底座氣路連接3.3.6氣路與氣動元件安裝74有時候，氣路系統(tǒng)還可以對氣源處理增加油霧器，這時候稱之為氣源處理三聯(lián)件，油霧器可對機體運動部件進行潤滑，尤其是不方便加潤滑油的部件進行潤滑，大大延長機體的使用壽命。a）氣源二聯(lián)件調(diào)節(jié)閥氣壓指過濾器b）氣源三聯(lián)件油霧器可調(diào)壓空氣過濾器為空氣減壓閥、過濾器，又稱為氣源處理二聯(lián)件，其中減壓閥可對氣源進行穩(wěn)壓，如這里調(diào)節(jié)氣壓為0.4-0.6MPa，使氣源處于恒定狀態(tài)，可減小因氣源氣壓突變時對閥門或執(zhí)行器等硬件的損傷；過濾器用于對氣源的清潔，可過濾壓縮空氣中的水分，避免水分隨氣體進入裝置。氣源二聯(lián)件氣源三聯(lián)件3.3.6氣路與氣動元件安裝75電磁閥底座連接示意PC螺紋接頭（進氣用）、電磁閥、消聲器、閥板、內(nèi)六角堵頭的連接示意。真空吸盤安裝真空發(fā)生器是利用正壓氣源產(chǎn)生負(fù)壓的真空元器件。安裝示意如圖。電磁閥底座和真空吸盤的連接與安裝3.3.6氣路與氣動元件安裝76本任務(wù)用到了二位五通電磁閥來控制回轉(zhuǎn)氣缸和雙桿氣缸，用二位二通電磁閥來控制真空發(fā)生器和吸盤。a)氣缸結(jié)構(gòu)b）雙桿氣缸外觀氣缸的結(jié)構(gòu)氣缸的特點氣缸的結(jié)構(gòu)與外觀，其中氣缸由前端蓋、后端蓋、缸體、活塞和活塞桿組成。如有兩個活塞桿的氣缸，則稱為雙桿氣缸。帶左右導(dǎo)向桿后桿不旋轉(zhuǎn)，剛度和精度較高，安裝尺寸比較緊湊，適合在空間小的地方用，并有一定定位精度要求和夾緊要求的場合。01023.3.7PLC梯形圖編程771.編程思路3.3.7PLC梯形圖編程782.具體編程3.3.7PLC梯形圖編程792.具體編程3.3.7PLC梯形圖編程802.具體編程3.3.7PLC梯形圖編程812.具體編程3.3.7PLC梯形圖編程822.具體編程3.3.7PLC梯形圖編程832.具體編程技能考核assessment考核任務(wù)85根據(jù)計數(shù)器編程控制氣動機械手搬運任務(wù)要求，完成程序的編寫與調(diào)試。安裝接線能正確完成PLC控制的電氣接線，并進行完成氣路圖的安裝。01程序要求能使用計數(shù)器功能實現(xiàn)自動控制。0203功能要求能使用步序控制編程方式完成物料搬運任務(wù)。功能指令編程控制電動機運行次數(shù)Functioncommandsareprogrammedtocontrolthenumberofmotorruns/04知識技能knowledge88大于或等于比較器用于判斷第一個值是否大于或等于第二個值，滿足則返回RLO“1”，否則返回RLO“0”。CMP>=等于比較器用于判斷第一個值與第二個值是否相等，相等則返回邏輯運算結(jié)果RLO“1”。CMP==不等于比較器用于判斷第一個值是否不等于第二個值，滿足則返回RLO“1”,否則返回RLO“0”。CMP<>小于比較器用于判斷第一個值是否小于第二個值，滿足則返回RLO“1”，否則返回RLO“0”。CMP<大于比較器用于判斷第一個值是否大于第二個值，滿足則返回RLO“1”，否則返回RLO“0”。CMP>小于或等于比較器用于判斷第一個值是否小于或等于第二個值，滿足則返回RLO“1”，否則返回RLO“0”。CMP<=3.4.1比較指令89比較指令觸點a)CMP==指令b)第一個選項c)第二個選項比較器運算指令指令關(guān)系類型滿足以下條件時比較結(jié)果位真=(等于)IN1等于IN2<>(不等于)IN1不等于IN2>=(大于等于)IN1大于等于IN2<=(小于等于)IN1小于等于IN2>(大于)IN1大于IN2<(小于)IN1小于IN2？？？>=？？？==？？？<>？？？<=？？？>？？？<3.4.1比較指令3.4.2移動指令90MOVE指令可傳送的數(shù)據(jù)類型參數(shù)聲明數(shù)據(jù)類型存儲區(qū)說明ENInputBOOLI、Q、M、D、L使能輸入ENOOutputBOOLI、Q、M、D、L使能輸出INInput位字符串、整數(shù)、浮點數(shù)、定時器、DATE、TIME、TOD、DTL、CHAR、Struct、ArrayI、Q、M、D、L或常數(shù)源值OUT1Output位字符串、整數(shù)、浮點數(shù)、定時器、DATE、TIME、TOD、DTL、CHAR、Struct、ArrayI、Q、M、D、L傳送源值中的操作數(shù)MOVE指令當(dāng)EN條件滿足時，實現(xiàn)相同數(shù)據(jù)類型（不包括位、字符串、Variant類型）的變量間的傳送。1.MOVE指令3.4.2移動指令911如果輸入IN數(shù)據(jù)類型的位長度超出輸出OUT數(shù)據(jù)類型的位長度，則源值的高位會丟失。如果輸入IN數(shù)據(jù)類型的位長度低于輸出OUT數(shù)據(jù)類型的位長度，則目標(biāo)值的高位會被改寫為0。數(shù)據(jù)類型位長度2比較指令的擴展在初始狀態(tài)，指令框中包含1個輸出(OUT1)，可以鼠標(biāo)點擊圖符擴展輸出數(shù)目。如果傳送結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類型(DTL，Struct，Array)或字符串(String)的字符，則無法擴展指令框。1.MOVE指令3.4.2移動指令92In：數(shù)組中需要移動的數(shù)據(jù)區(qū)域的首地址；OUT：被移動數(shù)據(jù)的目標(biāo)區(qū)域在數(shù)組中的首地址；COUNT：要移動的元素數(shù)量，UINT類型。參數(shù)實現(xiàn)功能：將"DB26".Static_1[0]開始的4個元素傳送至"DB26".Static_2[4]開始的數(shù)組中。舉例2.MOVE_BLK指令當(dāng)EN條件滿足時，實現(xiàn)相同數(shù)組之間部分元素的傳送。功能3.4.2移動指令93In：數(shù)組中需要移動的數(shù)據(jù)區(qū)域的首地址；OUT：被移動數(shù)據(jù)的目標(biāo)區(qū)域在數(shù)組中的首地址；COUNT：要移動的元素數(shù)量，UINT類型。參數(shù)相同點：當(dāng)EN條件滿足時，實現(xiàn)相同數(shù)組之間部分元素的傳送。不同點：

區(qū)別是UMOVE_BLK不會被中斷打斷，并且最多16kB的數(shù)據(jù)量。UMOVE_BLK指令通常使用于被移動數(shù)據(jù)有一致性要求的應(yīng)用。異同點UMOVE_BLK指令3.UMOVE_BLK指令3.4.2移動指令94FILL_BLK指令當(dāng)EN條件滿足時，實現(xiàn)用輸入變量批量填充輸出區(qū)域的功能。用COUNT指定傳輸個數(shù)。4.FILL_BLK指令實現(xiàn)功能：清空“DB27”.Static_1、“DB27”.Static_2和Tag_2的所有變量。3.4.2移動指令955.SWAP指令SWAP指令可以更改輸入IN中字節(jié)的順序，并在輸出OUT中查詢結(jié)果，實現(xiàn)交換功能。3.4.3數(shù)學(xué)運算指令96加法指令OUT=IN1+IN2減法指令OUT=IN1-IN2乘法指令OUT=IN1*IN2除法指令OUT=IN1/IN2求余指令OUT=IN1/IN2的余數(shù)0102030405在數(shù)學(xué)運算指令中，操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型可選SInt、Int、Dint、USInt、UInt、UDInt和Real。在運算過程中，操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型應(yīng)該相同。操作數(shù)說明加減乘除求余指令3.4.3數(shù)學(xué)運算指令97除了上述運算指令之外，還有NEG、INC、DEC和ABS等數(shù)學(xué)運算指令，具體說明如下：（1）NEG指令：將輸入IN的值取反，保存在OUT中。（2）INC和DEC指令：參數(shù)IN/OUT的值分別加1和減1。（3）絕對值指令A(yù)BS：求輸入IN中有符號整數(shù)或?qū)崝?shù)的絕對值。對于浮點數(shù)函數(shù)運算，需要注意的是，三角函數(shù)和反三角函數(shù)指令中的角度均為以弧度為單位的浮點數(shù)。梯形圖描述梯形圖描述SQR平方TAN正切函數(shù)SQRT平方根ASIN反正弦函數(shù)LN自然對數(shù)ACOS反余弦函數(shù)EXP自然指數(shù)ATAN反正切函數(shù)SIN正弦函數(shù)FRAC求浮點數(shù)的小數(shù)點部分COS余弦函數(shù)EXPT求浮點數(shù)的普通對數(shù)浮點數(shù)函數(shù)運算3.4.4其他功能指令98隱式轉(zhuǎn)換如果操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型是兼容的，由系統(tǒng)按照統(tǒng)-的規(guī)則自動執(zhí)行隱式轉(zhuǎn)換。顯式轉(zhuǎn)換如果操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型不兼容或者由編程人員設(shè)定轉(zhuǎn)換規(guī)則時，則可以進行顯式轉(zhuǎn)換如果在一個指令中包含多個操作數(shù)，必須確保這些數(shù)據(jù)類型是兼容的。如果操作數(shù)不是同一數(shù)據(jù)類型，則必須進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換方式有兩種。顯示轉(zhuǎn)換指令參考表如下：轉(zhuǎn)換方式指令說明CONVERT轉(zhuǎn)換值ROUND取整CEIL浮點數(shù)向上取整FLOOR浮點數(shù)向下取整TRUNC截尾取整SCALE_X縮放NORM_X標(biāo)準(zhǔn)化1.轉(zhuǎn)換操作指令3.4.4其他功能指令99指令說明SHR右移SHL左移ROR循環(huán)右移ROL循環(huán)左移可以將輸入?yún)?shù)IN中的全部內(nèi)容循環(huán)地逐位左移或右移，空出的位用輸入IN移出位的信號狀態(tài)填充。該指令可以對8、16、32以及64位的字或整數(shù)進行操作。對于字、雙字和長字移位指令，移出的位信號丟失，移空的位使用0補足。移位范圍：字（0～15）、雙字（0～31）、長字（0～63）。移位方向只能向右移，移出的位信號丟失，移空的位使用符號位補足。整數(shù)為正值時符號位為1，負(fù)值時符號位為0。移位范圍：有符號整數(shù)（0～15）、雙整數(shù)（0～31）、長整數(shù)（0～63）。指令說明12LAD移位指令循環(huán)指令可以將輸入?yún)?shù)IN中的內(nèi)容向左或向右逐位移動。2.移位和循環(huán)指令3.4.4其他功能指令100實際應(yīng)用舉例a）b）將一個字左移6位，移位前后位排列次序如圖a)所示。字移位舉例將一個整數(shù)右移4位，移位前后位排列次序如圖b）所示。整數(shù)移位舉例2.移位和循環(huán)指令3.4.4其他功能指令101字邏輯指令可以對Byte(字節(jié))、Word(字)、DWord(雙字)或LWord(長字)逐位進行“與”、“或”、“異或”邏輯運算操作。（1）“與”操作可以判斷兩個變量在相同的位數(shù)上有多少位為1，通常用于變量的過濾；（2）“或”操作可以判斷兩個變量中為1位的個數(shù)；（3）“異或”操作可以判斷兩個變量有多少位不相同。字邏輯指令還包含編碼解碼等操作。字邏輯運算指令與說明指令說明AND“與”運算OR“或”運算XOR“異或”運算INVERT求反碼DECO解碼ENCO編碼SEL選擇MUX多路復(fù)用DEMUX多路分用3.字邏輯運算指令任務(wù)實施assignment任務(wù)描述103按下啟動按鈕，電動機馬上啟動，運行5秒后停止5秒，再繼續(xù)運行5秒、停止5秒；如此反復(fù)N次（其中N缺省是5），才完成一個控制流程。按下緊急停止按鈕，則電動機停機，復(fù)位控制系統(tǒng)。任務(wù)描述任務(wù)要求1.正確完成用CPU1215CDC/DC/DCPLC控制的電動機控制電路。2.能通過選擇開關(guān)來進行N變量的調(diào)節(jié)，N缺省為5次。當(dāng)選擇開關(guān)為ON的時候，加按鈕按下啟動一次為+1次、減按鈕按下一次為-1次數(shù)，區(qū)間是3～10次；當(dāng)選擇開關(guān)OFF的時候，無法進行次數(shù)調(diào)節(jié)。3.通過功能指令編程來實現(xiàn)以上功能。電動機運行次數(shù)控制系統(tǒng)3.4.5PLCI/O分配和控制電路接線104

PLC軟元件元件符號/名稱輸入I0.0SB1/啟動按鈕（NO）I0.1SB2/加按鈕（NO）I0.2SB3/減按鈕（NO）I1.0ES/緊急停止按鈕（NC）I1.1FR/熱繼電器故障信號（NC）I1.2SB4/熱繼電器故障信號輸出Q0.0HL1/指示燈Q0.1KA1/控制接觸器KM1從電動機運行次數(shù)控制系統(tǒng)的工藝過程出發(fā)，確定PLC的6個輸入和2個輸出，I/O分配如表所示。3.4.6梯形圖編程105更多數(shù)據(jù)類型{可以看出，自從掌握了功能指令之后，變量表里的數(shù)據(jù)類型就變得豐富多彩了。變量說明3.4.6梯形圖編程106程序解釋程序段1上電初始化或復(fù)位清零。同時使用MOVE指令將計數(shù)次數(shù)MW18設(shè)置為5次。程序段2按下啟動按鈕，則開始系統(tǒng)啟動，置位M10.0。程序段3當(dāng)緊急停止按鈕、熱繼電器故障信號或計數(shù)滿時，復(fù)位M10.0。但只有按下緊急停止按鈕時，計數(shù)器才會清零。程序段4電動機運行周期是10s。TONR延時時間為MD20，M10.1作為CTU的輸入，所以CTU每個周期計數(shù)一次，當(dāng)計數(shù)值大于等于MW18時，M10.2置位，緊急停止按鈕作為計數(shù)器復(fù)位信號。程序段5計數(shù)次數(shù)的設(shè)定，當(dāng)按下加按鈕時，只要N小于10，就用INC指令加1；按下減按鈕時，只要N大于3，就用DEC指令減1。程序段6輸出控制，包括Q0.0計數(shù)滿指示和Q0.1控制電動機接觸器KM。3.4.6梯形圖編程1073.4.6梯形圖編程108技能考核assessment考核任務(wù)110根據(jù)功能指令編程控制電動機運行次數(shù)任務(wù)要求，完成程序的編寫與調(diào)試。安裝接線正確完成用PLC控制的電動機控制電路、主電路接線。01程序要求通過功能指令實現(xiàn)N變量在3-10之間進行按鈕加或按鈕減。0203功能要求通過功能指令實現(xiàn)電動機一個周期的運行和停止判斷。思考與練習(xí)Thinkingandpracticing/112習(xí)題習(xí)題3.1如圖所示采用二位五通電磁閥來控制機械手的夾爪，請用位邏輯編程來實現(xiàn)原位到工作位再到原位的動作，實現(xiàn)物品的夾緊、釋放功能。要求如下：列出I/O分配表；完成磁感應(yīng)式接近開關(guān)、電磁閥線圈等PLC控制外圍電氣接線；完成夾爪氣缸控制的氣路安裝；通過編程實現(xiàn)夾爪的PLC控制。113習(xí)題習(xí)題3.2如圖所示的傳送系統(tǒng)由M1輸送帶和M2輸送帶構(gòu)成，按下SB1啟動按鈕后，M1帶動物品運行，經(jīng)過光電開關(guān)后進行定時，5s后M2輸送帶啟動。按下SB2停止按鈕后，M1立即停止，M2延時5s后停機。要求如下：請列出I/O分配表，設(shè)計PLC電氣原理圖，并用定時器進行編程。114習(xí)題習(xí)題3.3如圖所示的傳送系統(tǒng)由M1輸送帶、M2輸送帶和M3傳送帶構(gòu)成。當(dāng)SA1為ON時，按下SB1啟動按鈕后，M1帶動物品運行，經(jīng)過光電開關(guān)后進行定時，5s后M2輸送帶啟動，M2啟動后再延時5s則啟動M3傳送帶；按下SB2停止按鈕后，M1立即停止，M2延時5s后停機，M3延時10s后停機。SA1選擇開關(guān)為OFF時，延時時間增加1倍。要求如下：請列出I/O分配表，設(shè)計PLC電氣原理圖，并用定時器進行編程。115習(xí)題習(xí)題3.4某控制系統(tǒng)要求用兩個按鈕來控制A、B、C三組音樂噴泉的噴頭工作(通過控制三組噴頭的泵電動機來實現(xiàn))，控制要求具體如下：當(dāng)按下起動按鈕后，A組噴頭先噴5s后停止，然后B、C組噴頭同時噴，5s后，B組噴頭停止、C組噴頭繼續(xù)噴5s再停止，而后A、B組噴頭噴7s，C組噴頭在這7s的前2s內(nèi)停止，后5s內(nèi)噴水，接著A、B、C三組噴頭同時停止3s，以后重復(fù)前述過程。按下停止按鈕后，三組噴頭同時停止噴水。要求如下：請列出I/O分配表，設(shè)計PLC電氣原理圖，并用定時器進行編程。116習(xí)題習(xí)題3.5如圖所示是工件運送系統(tǒng)，工件運送沿虛線方向從輸送帶1轉(zhuǎn)到輸送帶2，最后到料箱。其中輸送帶由電動機帶動，工件的推出則由二位五通閥控制的氣壓缸進行動作，到位檢測為SQ1和SQ2，系統(tǒng)啟停為啟動按鈕和停止按鈕。要求如下：請列出I/O分配表，設(shè)計PLC電氣原理圖和氣路圖，并按照步序控制思路進行編程。117習(xí)題習(xí)題3.6如圖所示為運料小車控制系統(tǒng)，回退或前進由三相異步電動機進行控制，其工藝要求如下：（1）按下開始按鈕，小車從起始位置A（即SQ0原位）裝料。如果小車不在起始位置，則需要先讓小車運行到起始位置。（2）裝料時間為10s，10s后小車前進駛向1號位，到達1號位后停止8s卸料，卸料后小車返回。（3）小車返回到起始位置A繼續(xù)裝料10s，10s后小車第二次駛向2號位，到達2號位后停止8s卸料，卸料后小車駛向A起始位置。（4）開始下一輪循環(huán)工作。（5）工作過程中若按下停止按鈕，則需要完成一個工作周期后才停止工作。要求如下：請列出I/O分配表，設(shè)計PLC電氣原理圖，并進行梯形圖編程。118習(xí)題習(xí)題3.7如圖所示為物料輸送系統(tǒng)，物料經(jīng)送料氣缸推出，通過傳送帶進入到推出氣缸1-3前面。設(shè)定每個料箱最多可以裝10個，按下啟動按鈕后，首先是推出氣缸1動作，物料自然而然導(dǎo)入到料箱1；等料箱1滿了之后，推出氣缸1縮回，推出氣缸2伸出；等料箱2滿了之后，推出氣缸2縮回，推出氣缸3伸出；等料箱3滿了之后，再回到初始狀態(tài)，推出氣缸3縮回，推出氣缸1伸出；依次循環(huán)，直至停止按鈕按下。該系統(tǒng)安裝有退料氣缸前的傳感器和輸送帶上的光電開關(guān)，分別用于檢測是否送料以及計數(shù)。請列出I/O分配表，設(shè)計PLC電氣控制原理圖、氣路圖，并編寫程序進行調(diào)試。119習(xí)題習(xí)題3.8某自動生產(chǎn)線上運料小車的運動如圖所示，運料小車由一臺三相異步電動機拖動電動機正轉(zhuǎn)，小車右行，電機反轉(zhuǎn)，小車左行。在生產(chǎn)線上有5個編碼為1-5的站點供小車停靠，在每一個?？空景惭b一個行程開關(guān)以監(jiān)測小車是否到達該站點。對小車的控制除了啟動按鈕和停止按鈕之外，還設(shè)有5個呼叫開關(guān)(SB1～SB5）分別與5個?？奎c相對應(yīng)。(1）按下啟動按鈕,系統(tǒng)開始工作，按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作；(2）當(dāng)小車當(dāng)前所處?？空镜木幋a小于呼叫按鈕SB的編碼時，小車向右運行，運行到呼叫按鈕SB所對應(yīng)的?？空緯r停止；(3）當(dāng)小車當(dāng)前所處?？空镜木幋a大于呼叫按鈕SB的編碼時，小車向左行，運行到呼叫按鈕SB所對應(yīng)的?？空緯r停止；(4）當(dāng)小車當(dāng)前所處?？空镜木幋a等于呼叫按鈕SB的編碼時，小車保持不動；(5）呼叫按鈕開關(guān)SB1～SB5應(yīng)具有互鎖功能，先按下者優(yōu)先。要求：請列出I/O分配表，設(shè)計PLC硬件電氣原理圖，并編寫PLC控制程序。120本章主要通過位邏輯控制伸縮氣缸、定時器編程改造傳統(tǒng)電動機星三角啟動、計數(shù)器編程控制啟動機械手搬運和功能指令編程控制電動機運行次數(shù)四個任務(wù)，介紹了PLC位邏輯指令、定時器、計數(shù)器與功能指令的用法。知識總結(jié)電氣控制系統(tǒng)的S7-1200編程感謝觀看

THANKYOUFORYOURTIME可編程控制系統(tǒng)集成及應(yīng)用（初級）“可編程控制系統(tǒng)集成及應(yīng)用”1+X證書配套教材新形態(tài)教材初級可編程控制系統(tǒng)

集成及應(yīng)用“可編程控制系統(tǒng)集成及應(yīng)用”1+X證書配套教材新形態(tài)教材學(xué)習(xí)指南項目一電動機控制線路的裝調(diào)項目二S7-1200PLC系統(tǒng)的初調(diào)項目三電氣控制系統(tǒng)的S7-1200編程項目四觸摸屏的應(yīng)用與仿真123項目五G120變頻器的S7-1200控制項目六PLC系統(tǒng)綜合應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)124知識目標(biāo)1.熟悉觸摸屏的作用和工業(yè)應(yīng)用特點。2.了解KTP700觸摸屏的接線。3.掌握觸摸屏動畫的常見制作方法。4.掌握自動化仿真驗證的原理。Knowledgeobjectives01.02.能力目標(biāo)1.會操作觸摸屏與可編程控制器、電腦的連接。2.會使用組態(tài)軟件對觸摸屏進行按鈕、指示燈、I/O域組態(tài)。3.能使用博途軟件進行KTP700觸摸屏進行動畫組態(tài)。4.能夠根據(jù)控制要求，結(jié)合設(shè)備手冊，正確下載觸摸屏組態(tài)及測試程序。Capabilityobjectives03.素養(yǎng)目標(biāo)1.有較強的求知欲，樂于、善于使用所學(xué)觸摸屏技術(shù)解決生產(chǎn)實際問題。2.具有克服困難的信心和決心，從聯(lián)合仿真測試中體驗成功喜悅。3.具有實事求是的科學(xué)態(tài)度，樂于通過親歷實踐觸摸屏相關(guān)技術(shù)問題。LiteracyobjectivesContents4.1觸摸屏控制指示燈亮滅ThetouchscreencontrolLEDisonandoff4.2電動機兩地啟?？刂芓hemotorstartsandstopsinbothplaces4.3

PLC與觸摸屏控制兩臺電動機仿真PLCwithtouchscreencontroltwomotorsimulation觸摸屏控制指示燈亮滅ThetouchscreencontrolLEDisonandoff/01知識技能knowledge1284.1.1觸摸屏概述觸摸屏又稱人機界面(HumanMachineInterface，簡寫為HMI），主要應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場，常與PLC等控制器配套使用。觸摸屏HMI觸摸屏1294.1.1觸摸屏概述可以通過觸摸屏對控制器（如PLC、DCS等）進行參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)顯示，以及用曲線、動畫等形式描述電壓、電流變化過程。電站觸摸屏控制示意電站觸摸屏控制示意4.1.1觸摸屏概述130觸摸屏在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用特點過程可視化在觸摸屏畫面上動態(tài)顯示過程數(shù)據(jù)。01操作員對設(shè)備的控制通過圖形界面控制設(shè)備的功能02顯示報警設(shè)備的故障狀態(tài)會自動觸發(fā)報警并顯示報警信息。03記錄功能記錄過程值和報警信息。04配方管理將設(shè)備的參數(shù)存儲在配方中,可以將這些參數(shù)下載到PLC中。05機器附加值增加使機器的配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡單化，減少I/O點數(shù)，降低生產(chǎn)成本，提高附加價值。064.1.2西門子KTP精簡觸摸屏介紹131觸摸屏類型規(guī)格SIMATIC精簡系列面板3″、4″、6″、7″、9″、10″、12″、15″顯示屏SIMATIC精智面板4″、7″、9″、10″、12″、15″、19″、22″顯示屏SIMATIC移動式面板4″、7″、9″顯示屏；170s、270s系列型號屏幕尺寸可組態(tài)按鍵分辨率網(wǎng)絡(luò)接口KTP400Basic4.3″4480*272PROFINETKTP700Basic7″8800*480PROFINETKTP700BasicDP7″8800*480PROFIBUSDPKTP700Basic9″8800*480PROFINETKTP1200Basic12″101280*800PROFINETKTP1200BasicDP12″101280*800PROFIBUSDP西門子觸摸屏產(chǎn)品主要分為SIMATIC精簡系列面板（以下簡稱精簡觸摸屏）、SIMATIC精智面板和SIMATIC移動式面板，均可以通過博途軟件進行組態(tài)，表為a）觸摸屏型號和b）精簡觸摸屏常用型號。a）b）4.1.2西門子KTP精簡觸摸屏介紹132如圖所示為觸摸屏與組態(tài)電腦、S7-1200CPU之間的PROFINET連接示意。一個博途項目可同時包含PLC和觸摸屏程序，且PLC和觸摸屏的變量可以共享，它們之間的通訊不用編程。帶有PROFINET接口的精簡觸摸屏支持用于調(diào)試和診斷的PROFINET基本功能和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)通訊。4.1.2西門子KTP精簡觸摸屏介紹133如圖a）所示為精簡觸摸屏KTP700BasicPN的外觀示意，具體部位名稱如下：①電源接口，②USB接口，③PROFINET接口，④裝配夾的開口，⑤顯示/觸摸區(qū)域，⑥嵌入式密封件，⑦功能鍵，⑧銘牌，⑨功能接地的接口，⑩標(biāo)簽條導(dǎo)槽。除此之外，精簡觸摸屏KTP700BasicDP的接口信號為PROFIBUSDP接口，與KTP700BasicPN不同的地方就是圖b）所示的KTP700BasicDP觸摸屏下底面，其部件具體為：①電源接口；②RS422/RS485接口；③USB接口。a）b）4.1.3觸摸屏組態(tài)134觸摸屏的編程通常稱之為組態(tài)，觸摸屏組態(tài)的目的在于操作與監(jiān)控設(shè)備或過程，因此用戶應(yīng)盡可能精確地在界面上映射設(shè)備或過程。觸摸屏與機器或過程之間通過PLC等外圍連接設(shè)備利用變量進行通訊，基本示意如圖所示。觸摸屏組態(tài)基本示意4.1.3觸摸屏組態(tài)135HMI設(shè)備與PLC之間的對應(yīng)關(guān)系觸摸屏上的按鈕對應(yīng)于PLC內(nèi)部Mx.y的數(shù)字量“位”，按下按鈕時Mx.y置位（為“1”），釋放時Mx.x復(fù)位（為“0”），只有建立了這種對應(yīng)關(guān)系，操作人員才可以與PLC的內(nèi)部用戶程序建立交互關(guān)系。由此，觸摸屏上的變量值寫入PLC上的存儲區(qū)域或地址，而觸摸屏又可以從該區(qū)域讀取。任務(wù)實施assignment任務(wù)描述137任務(wù)描述任務(wù)要求1.正確完成觸摸屏的電源接線，并用網(wǎng)線與PLC進行PROFINET連接。2.觸摸屏畫面切換。在觸摸屏上設(shè)置兩個畫面，兩個畫面之間可以通過觸摸屏按鈕進行相互切換。3.觸摸屏按鈕控制指示燈。在觸摸屏上點擊“HMI指示燈ON按鈕”后，觸摸屏上的指示燈和實際的指示燈均立即點亮；點擊“HMI指示燈OFF按鈕”后，實際的指示燈延時5s后熄滅，在延時期間觸摸屏上的指示燈閃爍5s后同步熄滅?？刂剖疽鈭D如圖所示是KTP700Basic觸摸屏與PLC通過PROFINET相連，并通過觸摸屏的按鈕組態(tài)完成對指示燈的亮滅控制。4.1.4觸摸屏畫面切換138KTP700Basic觸摸屏（以下統(tǒng)一簡稱KTP700觸摸屏）共設(shè)置兩個畫面，即畫面1和畫面2，兩個畫面之間可以通過按鈕進行相互切換。畫面切換示意1.理解任務(wù)要求4.1.4觸摸屏畫面切換139新手上路界面點擊，“組態(tài)HMI畫面”，進入添加新設(shè)備畫面，選擇本任務(wù)中用到的KTP700Basic，確認(rèn)相應(yīng)的訂貨號和版本號。2.觸摸屏組態(tài)向?qū)?.1.4觸摸屏畫面切換140完成后的可視化界面如圖所示，并添加新畫面后，變成了“畫面_1”和“畫面_2”。2.觸摸屏組態(tài)向?qū)?.1.4觸摸屏畫面切換141畫面組態(tài)窗口工具箱點擊任何一個畫面，均會出現(xiàn)組態(tài)窗口和工具箱。其中工具箱包括基本對象（如直線、橢圓、圓、矩形、文本域、圖形視圖）、元素（如I/O域、按鈕、符號I/O域、圖形I/O域、日期/時間域、棒圖、開關(guān)）、控件（如報警視圖、趨勢視圖、用戶視圖、HTML瀏覽器、配方視圖、系統(tǒng)診斷視圖）和圖形（如WINCC圖形文件夾、我的圖形文件夾）。2.觸摸屏組態(tài)向?qū)?.1.4觸摸屏畫面切換142在畫面_1中，首先選擇基本對象中的“A”文本域工具，寫入“這是畫面1”，點擊該文本域右鍵，可以找到屬性，并修改樣式，如字體為“宋體，23px，style=Bold”，跟辦公字處理類似。除此之外，還有外觀、布局等屬性。添加文本3.觸摸屏畫面組態(tài)4.1.4觸摸屏畫面切換143在畫面_1中，接下來選擇元素中的“”按鈕工具，并拖拽入畫面組態(tài)窗口。添加按鈕3.觸摸屏畫面組態(tài)4.1.4觸摸屏畫面切換144進行畫面選擇點擊按鈕，右鍵可以編輯屬性，包括標(biāo)簽文本等屬性。按鈕的每個事件都可以選擇不同的函數(shù)，本任務(wù)選擇“激活屏幕”函數(shù)，畫面名稱選擇“畫面_2”。編輯按鈕屬性和事件3.觸摸屏畫面組態(tài)4.1.4觸摸屏畫面切換145如圖所示進行HMI設(shè)備組態(tài)，根據(jù)HMI和PC、PLC等在同一個IP頻段的原則，可以設(shè)置為“192.168.0.2”。1觸摸屏就是這里的HMI設(shè)備，在博途軟件中用HMI來統(tǒng)稱觸摸屏。2HumanMachineInterfaceconfiguration4.HMI組態(tài)4.1.4觸摸屏畫面切換146HMI通電并進行PROFINET設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置HMI通電之前要進行電氣連接，如圖a和圖b）所示，包括DC24V的電源線、接地線和PROFINET通訊線。a）電源線b）接地線與PROFINET安裝5.4.1.4觸摸屏畫面切換147將實體HMI通電之后，顯示StartCenter，通過按鈕“Settings”打開用于對HMI進行參數(shù)化的設(shè)置，具體包括：操作設(shè)置、通訊設(shè)置、密碼保護、傳輸設(shè)置、屏幕保護程序、聲音信號。StartCenter分為導(dǎo)航區(qū)和工作區(qū)。如果設(shè)備配置為橫向模式，則導(dǎo)航區(qū)在屏幕左側(cè)，工作區(qū)在右側(cè)。如果設(shè)備配置為縱向模式，則導(dǎo)航區(qū)在屏幕上方，工作區(qū)在下方。HMI上電畫面上電畫面5.HMI通電并進行PROFINET設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置4.1.4觸摸屏畫面切換148HMI上電畫面和Settings設(shè)置如果導(dǎo)航區(qū)或工作區(qū)內(nèi)無法顯示所有按鍵或符號，將出現(xiàn)滾動條。可以通過滑動手勢滾動導(dǎo)航或工作區(qū)。請在標(biāo)記的區(qū)域內(nèi)進行滾動操作，不用在滾動條上操作?；瑒邮謩轁L動導(dǎo)航或工作區(qū)5.HMI通電并進行PROFINET設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置4.1.4觸摸屏畫面切換149觸摸“NetworkInterface”圖標(biāo)。01在通過“DHCP”自動分配地址和特別指定地址之間進行選擇02如果自行分配地址，通過屏幕鍵盤在輸入框“IPaddress”和“Subnetmask”中輸入有效的值，有可能還需要填寫“Defaultgateway”。03在“Ethernetparameters”下的選擇框“Modeandspeed”中選擇PROFINET網(wǎng)絡(luò)的傳輸率和連接方式。04如果激活開關(guān)“LLDP”，則本HMI與其他HMI交換信息。05在“Profinet”下的“Devicename”框中輸入HMI設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)名稱，這里可以缺省。06PROFINET設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置5.HMI通電并進行PROFINET設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置4.1.4觸摸屏畫面切換150將實體HMI畫面切換到Transfer，點擊進入后為等待傳送畫面，既可以采用PROFINET傳送，也可以采用USB傳送。本任務(wù)采用PROFINET傳送，其中PC的IP地址為192.168.0.100，與HMI的IP地址192.168.0.2處于同一個頻段內(nèi)，可以通過ping命令來進行測試是否連通。需要注意的是：在實際下載中，實體HMI會自動根據(jù)博途軟件的下載命令自動切換到Transfer畫面。HMI等待傳送畫面HMIwaitsfortheteleportationscreen6.下載并調(diào)試4.1.4觸摸屏畫面切換15101下載到設(shè)備進入博途軟件，如圖a）所示，點擊HMI_1右鍵，選擇“下載到設(shè)備→軟件（全部下載）”。02擴展下載到設(shè)備此時會彈出圖b）所示的“擴展的下載到設(shè)備”窗口，如同PLC下載一樣，開始搜索目標(biāo)設(shè)備，直至找到實際的HMI設(shè)備，即IP地址為192.168.0.2的hmi_1。點擊下載按鈕。圖a）選擇“下載到設(shè)備”圖b）選擇目標(biāo)設(shè)備6.下載并調(diào)試4.1.4觸摸屏畫面切換15203下載