项目十一自动送料车控制系统

1、项目十一项目十一自动送料车控制系统自动送料车控制系统 项目十一项目十一 自动送料车控制系统自动送料车控制系统项目描述l任务1 认知PLC程序结构 l任务2自动送料车系统工艺过程分析；外部接线图设计和I/O接线 l任务3 用经验法编程控制送料车 l任务4 用顺序控制编程控制送料车 项目描述l初始状态：S1=OFF,S2=OFF，阀K1、K2，电动机M1、M2、M3皆为OFF。l气动系统，红灯灭L1=OFF,绿灯L2=ON，表示允许汽车开进装料，K1阀通电打开进料，当料斗中料到达上位S1时，K1阀关闭；5s后，红灯L1亮，绿灯L2灭。电机M3运行，电机M3运行2s后M2接通，M2运行2s后M1也接

2、通运行，料斗出料阀K2在M1接通2s后打开出料。l 当汽车装料后S2=ON，料斗出料阀K2关闭，3s后电机M1停止运行，M1停止3s后m2停止，M2停止3s后M3停止，此时红灯灭L1=OFF,绿等L2=ON，汽车可以开走。l前一汽车开走5s后，下一汽车进来，如此循环。l当按下停止按钮后，系统停车顺序按汽车装满后的流程停车，直到全部到初始状态后系统停止运行。项目实施过程一、方案设计（1）硬件设计（2）软件设计二、项目实施（1）硬件接线（2）程序录入三、设备调试四、项目报告任务1 认知PLC程序结构学习目标：掌握程序控制功能指令，PLC系统控制的典型程序结构 1、S7-200的指令规约1.1 使能

3、输入与使能输出l梯形图中有一条提供“能流”的左侧垂直母线，图中I2.4的常开触点接通时，能流流到功能块DIV_I的数字量输入端EN(Enable IN，使能输入)，该输入端有能流时，功能指令DIV_I才能被执行。l 如果功能块在EN处有能流而且执行时无错误，则ENO ( Enable Output，使能输出)将能流传递给下一元件。如果执行过程中有错误，能流在出现错误的功能块终止。与ENO指令 lAENO，与ENO指令lENO是梯形图和功能框图编程时指令盒的布尔能流输出端。如果指令盒的能流输入有效，同时执行没有错误，ENO就置位，将能流向下传递。当用梯形图编程时，且指令盒后串联一个指令盒或线圈，

4、语句表语言中用AENO指令描述。 l指令格式：AENO（无操作数）返回本节返回本节LDI0.0/使能输入+IVW200, VW204/整数加法指令，VW200+VW204=VW204AENO/与 ENO 指令，判断整数加法指令执行是否出错ATCHINT_0, 10/如果加法指令执行正确，则调用中断程序 INT_0/中断事件号为 10与与ENO指令指令AENO指令只能在语句表中使用，将栈顶值和指令只能在语句表中使用，将栈顶值和ENO位的逻辑与运算，运算结果保存到栈顶。位的逻辑与运算，运算结果保存到栈顶。程序如图所示。程序如图所示。返回本节返回本节1.2 梯形图中的网络与指令 l在梯形图中，程序被

5、划分为称为网络(Network)的独立的段，网络由触点、线圈和功能块组成。在梯形图中给出了网络的编号，如网络2。能流只能从左往右流功，网络中不能有断路、开路和反方向的能流。允许以网络为单位给梯形图程序加注释。l STL程序不使用网络，如果用Network这个关键词对程序分段，可以将STL程序转换为梯形图程序。 l必须有能流输入才能执行的功能块或线圈指令称为条件输入指令，它们不能直接连接到左侧母线上。如果需要无条件执行这些指令，可以用接在左侧母线上的SM0.0(该位始终为1)的常开触点来驱动它们。 l有的线圈或功能块的执行与能流无关，例如标号指令LBL和顺序控制指令SCR等，称为无条件输入指令，

6、应将它们直接接在左侧母线上。 l不能级连的指令块没有END输出端和能流流出。JMP、CRET、LBL、NEXT、SCR和SCRE等属于这类指令。l 触点比较指令没有能流输入时，输出为0，有能流输入时，输出与比较结果有关。1.3 其他规约其他规约l SIMATIC程序编辑器中的直接地址由存储器区和地址组成，如I0.0。IEC程序编辑器用表示直接地址如I0.0。l可以用数字和字母组成的符号来代替存储器的地址，符号地址便于记忆，使程序更容易理解。程序编译后下载到PLC时，所有的符号地址被转换为绝对地址。 l “INPUT1为全局符号名，符#INPUT1中的“#”号表示该符号是局部变量，红色问号“?”

7、或“?”表示需要输入的地址或数值。l 梯形图中的规约： “ ”是一个开路符号，或需要能流连接。 “ |”表示输出是一个可选的能流，用于指令的级连。 符号 “”表示有一个值或能流可以使用。2. 程序控制指令 1.1 结束指令l结束指令有两条：END和MEND。两条指令在梯形图中以线圈形式编程。l END(Conditional END )，条件结束指令l使能输入有效时，终止用户主程序。lMEND,无条件结束指令l无条件终止用户程序的执行，返回主程序的第一条指令。l用Micro/Win32编程时，不需手工输入MEND指令，而是由软件自动加在主程序结尾。l指令格式：END（无操作数）2. 暂停指令l

8、STOP，暂停指令l使能输入有效时，该指令使主机CPU的工作方式由RUN切换到STOP方式，从而立即终止用户程序的执行。lSTOP指令在梯形图中以线圈形式编程。指令不含操作数。l STOP指令可用在主程序、子程序和中断程序中。l指令格式：STOP（无操作数）返回本节返回本节2.2 程序控制指令2.3 监控定时器复位指令l监控定时器（ Watchdog ）又称看门狗，它的定时时间为500ms，每次扫描都被自动复位一次，正常工作时，若扫描周期小于500ms，它不起作用。l如扫描周期大于500ms，监控定时器会停止执行用户程序。如：1）用户程序很长；2）出现中断事件时，执行中断程序的时间很长；3）循

9、环指令使扫描时间延长。4）为了防止在正常情况下监控定时器动作，可将监控定时器复位指令插到程序适当的地方。2.4 看门狗复位指令lWDR，看门狗复位指令l当使能输入有效时，执行WDR指令，每执行一次，看门狗定时器就被复位一次。用本指令可用以延长扫描周期，从而可以有效避免看门狗超时错误。l指令格式：WDR（无操作数）l程序实例：指令STOP、END、WDR的应用如图所示。停止、结束、看门狗指令应用LDSM5.0/检查 I/O 错误OSM4.3/运行时刻检查编程OI0.3/外部切换开关STOP/条件满足，由 RUN/ 切换到 STOP 方式/LDI0.5/外部停止控制END/停止程序执行/LDM0.

10、4/用触点重新触发WDR/看门狗定时器AI0.2/返回本节返回本节2.5 循环指令1.循环开始 2.FOR，循环开始指令。用来标记循环体开始，3.在LAD中有3个输入端：4.INDX（Index）：当前循环计数5.INIT（Initial）：循环初值6.FINAL（Final）：循环终值2.循环结束 3.NEXT，循环结束指令。用来标记循环体结束，4.无操作数。5.指令格式：FOR INDX，INIT，FINALl NEXT【例6-1】在I0.1=1的上升沿，将10，15，20，35这6个数分别送到VW10，VW12，VW20。 程序实例 L D M 0.0 / 使 能 输 入 FO R V

11、W 10, + 1, + 20 /循 环 开 始 /与 第2个N E X T /之 间 为 一 级 循 环 体 L D M 0.1 /使 能 输 入 FO R V W 20, + 1, + 5 /循 环 开 始 /与 第1个N E X T /之 间 为 二 级 循 环 体 LDI0.0/使能输入CALLSBR_0/调用子程序0/本梯级为二级/循环体的功能段NEXT/循环结束指令LDSM0.0/使能输入INCWVW100/字增指令/每执行一次一级/循环体，VW100/的值增1NEXT/循环结束指令返回本节返回本节2.6 跳转与标号指令1. 跳转指令（1）跳转指令JMP（Jump），跳转指令使能输

12、入有效时，使程序流程跳到同一程序中的指定标号n处执行。执行跳转指令时，逻辑堆栈的栈顶值总是1。（2）标号指令 LBL（Label），标号指令。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n为0255的字型数据。 指令格式：JMP n LBL n程序实例：l如右图所示。用增减计数器进行计数，如果当前值小于500，则程序按原顺序执行，若当前值超过500，则跳转到从标号10开始的程序执行。2.7 诊断LED指令lS7-200检测到致命错误时，SFDlAG(故障诊断)LED发出红光。在V40版编程软件的系统块的“配置LED”选项卡中，如果选择了有变量被强制或是有I0错误时LED亮，出现上述

13、诊断事件时LED将发黄光。如果两个选项都没有被选择，SFDIAG LED发黄光只受DIAG_LED指令的控制。如果此时指令的输人参数IN为0，诊断LED不亮。如果IN大于0，诊断LED发黄光。图6-4的VB10中如果有非零的错误代码，将使诊断LED亮。 3 局部变量表与子程序 3.1局部变量表3.2建立子程序3.3子程序调用 3.4带参数的子程序调用 3.1 局部变量表(1)局部变量与全局变量 程序中的每个POU( Program Organizational unit，程序组织单元)均有自己的由64字节L存储器组成的局部变量表。局部变量只在它被创建的POU中有效，在局部变量表中定义。全局符号

14、在各POU中均有效，只能在符号表/局变量表中定义。全局符号与局部变量名称相同时，在定义局部变量的POU中，该局部变量的定义优先。该全局定义则在其它POU中使用。局部变量有以下优点：(a)在子程序中只用局部变量，不用绝对地址成全局符号，子程序可移植到别的项目中去。(b)如果使用临时变量(TEMP)，同一片物理存储器可在不同的程序中重复使用。(2) 局部变量的类型l TRMP(临时变量)：暂时保存在局部数据区中的变量。l IN(输入变量)：由调用它的POU提供的输入参数。l OUT(输出变量)：返回给调用它的POU的输出参数；l IN_OUT(输入/输出变量)：其初始值由调用它的POU提供，被子程

15、序修改后返回给调用它的POU。(3)局部变量的赋值l在局部变量表中赋值时，只需指定局部变量的类型(TEMP、IN、IN_OUT或OUT)和数 据类型，不用指定存储器地址，程序编辑器自动地在L存储区中为所有局部变量指定存储器位置。起始地址为L0，18个连续的位参数分配一个字节，字节中的位地址为Lx0Lx7。字节、字和双字值在局部存储器中按字节顺序分配，例如LBx、Lwx或LDx。(4)在局部变量表中增加新的变量l 对于主程序与中断程序，局部变量表显示一组已被预先定义为TEMP(临时)变量的行。l要向表中增加行，只需用右健单击表中的某一行，选择“插入行”指令，在所选行的上部插入新的行，选择“插入行

16、下”指令，在所选行的下部插入新的行。l 对于子程序，局部变量表显示数据类型被项先定义为IN、IN_OUT、OUT和TEMP的一系列行，不能改变它们的顺序。如果要增加新的局部变量，必须用鼠标右键单击已有的行，并用弹出菜单在所击行的上下插入相同类型的另一局部变量。(5)局部变量数据类型检查l 局部变量作为参数向子程序传递时，在该子程序的局部变量表中指定的数据类型必须与调用POU中的数据类型值匹配。l 例如从主程序OB1调用子程序SBR0，使用名为INPUT1的全局符号作为子程序的输入参数。在SBR0的局部变量表中，已经定义了一个名为FIRST的局部变量作为该输入参数。当OB1调用SBR0时INPU

17、T1的数值被传入门FIRST，INPUT1和FIRST的数据类型必须匹配。3.2 子程序的编写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中的指令，因此使用子程序可以减少扫描时间。 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。如果子程序中只使用局部变量，因为与其他POU没有地址冲突，可以将子程序移植到其他项目。为了移植子程序，应避免使用全局符号和变量，例如V存储器中的绝对地址。2. 建立子程序 （Create a Subrout

18、ine） l方法1：在指令窗口中，右击Program Block图标，在弹出的选择按钮中单击 Insert Subroutine；l方法2： 用菜单Edit| Insert| Subroutine；l方法3：在编辑窗口右击编辑区，在弹出的菜单选项中选择 Insert| Subroutine 。l新建的子程序默认的程序名是SBR_n，编号n从0开始按递增顺序生成，可以在图标上直接更改子程序的程序名。在指令树窗口双击子程序的图标就可对它进行编辑。3.3 子程序调用 （ Call Instruction）l（1）子程序调用和返回指令 子程序调用 (CALL)使能输入有效时，主机把程序控制权交给子程序

19、name。指令格式：CALL name 例： CALL SBR-0子程序条件返回（Conditional Return ）使能输入有效时，结束子程序的执行，返回主程序中子程序调用指令的下一条指令。指令格式：CRET例： CRETl （2）注意事项 v CRET 多用于子程序内部，RET用于子程序的结束；v子程序可以嵌套，最多8级；v累加器可在调用程序和被调子程序之间自由传递，累加器的值不变。v 可以在主程序、另一子程序或中断程序中调用子程序，但是递归调用应甚用。调用子程序时将执行子程序的全部指令，直至子程序结束，然后返回调用程序中子程序调用指令的下一条指令之处。应用实例 LD I0.0 /使能

20、输入 CALL S2 /调用子程序 S2 / LD I0.0 /使能输入 CALL SBR_1 /调用子程序 /SBR_1 如下图所示的程序实现用外部控制条件分别调用两个子程序。（1）子程序参数 变量名 ：最多8个字符，第一个不能是数字。变量类型 （按数据传递方向划分）IN类型：传入子程序参数，直接寻址数据、间接寻址数据、立即数、数据的地址。IN/OUT类型：传入传出子程序参数，直接寻址数据、间接寻址数据OUT类型：传出子程序参数。直接寻址数据、间接寻址数据TEMP类型：暂时变量类型。在子程序内部暂时存储数据数据类型 能流、布尔型 、字节型 、字型 、双字型 、整数型 、双整数型和实型3.4.

21、 带参数的子程序调用 3.4.带参数的子程序调用 （2）参数子程序调用的规则l常数参数必须声明数据类型，如DW#1234v 输入或输出参数没有自动数据类型转换功能v 参数在调用时必须按顺序排列，依次为IN、IN/OUT、OUT、TEMP（3）变量表使用局部变量表例在局部变量表中加入一个参数，右击要加入的变量类型区，选择插入。局部变量表分配如下表所示，程序段如图所示。（4）程序实例 子程序子程序返回本节返回本节图图5.5 带参数的子程序调用带参数的子程序调用主程序主程序典型程序结构l主程序l初始化值程序l回原点子程序l全自动子程序l半自动子程序l手动子程序任务2 自动送料车系统工艺过程分析l初始

22、状态：S1=OFF,S2=OFF，阀K1、K2，电动机M1、M2、M3皆为OFF。lS1=OFF,S2=OFF:原点条件l阀K1、K2，电动机M1、M2、M3皆为OFF：复位程序执行结果工艺过程分析l启动系统，红灯灭L1=OFF,绿灯L2=ON，表示允许汽车开进装料，K1阀通电打开进料，当料斗中料到达上位S1时，K1阀关闭；5s后，红灯L1亮，绿灯L2灭。电机M3运行，电机M3运行2s后M2接通，M2运行2s后M1也接通运行，料斗出料阀K2在M1接通2s后打开出料。：顺序延时工艺过程分析l 当汽车装料后S2=ON，料斗出料阀K2关闭，3s后电机M1停止运行，M1停止3s后m2停止，M2停止3s

23、后M3停止，此时红灯灭L1=OFF,绿灯L2=ON，汽车可以开走。顺序延时l前一汽车开走5s后，下一汽车进来，如此循环。循环程序l当按下停止按钮后，系统停车顺序按汽车装满后的流程停车，直到全部到初始状态后系统停止运行。启保停电路地址分配序号序号符号符号地址地址含义含义1SB1I0.0启动按钮2SB2I1.0停止按钮3S1I0.1料仓上限4S2I0.2称重5K1Q0.0阀16KM1Q0.1电机M17KM2Q0.2电机M28KM3Q0.3电机M39K2Q0.4阀2L1Q0.5红灯10L2Q0.6绿灯外部接线图任务3 用经验法编程控制送料车1 梯形图的经验设计法2 根据继电器电路图设计梯形图的方法3

24、 经验法送料车程序设计1 梯形图的经验设计法l数字量控制系统又称开关量控制系统，继电器控制系统就是典型的数字量控制系统。l经验设计法 :在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，根据经验不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改才能得到一个较为满意的结果。l特点：没有普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性，最后的结果不是惟一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系 。1.1 起动保持停止电路l起保停电路最主要的特点是具有“记忆”功能。 l在实际电路中，起动信号和停止信号可能由多个触点组成的串、并联电路提供。 1.2定时器应用电路l【例4-1】用定

25、时器设计延时接通延时断开电路，要求输入I0.0和输出Q0.1的波形如图4-2所示。 1.2 定时器应用电路l【例4-2】用计数器扩展定时器的定时范围。l总的定时时间 T=0.1KT Kc(s)=0.1 x3000sx12000 =1,000h1.2 定时器应用电路l【例4-3】 用定时器设计输出脉冲的周期和占空比可调的振荡电路(即闪烁电路)。l闪烁电路实际上是一个具有正反馈的振荡电路，T37和T38的输出信号通过它们的触点分别控制对方的线圈，形成了正反馈。 l 特殊存储器位SM0.5的常开触点提供周期为1 s，占空比为0.5的脉冲信号，可以用它来驱动需要闪烁的指示灯。 1.3 经验设计法举例l

26、图4-5是三相异步电动机正反转控制的小车往复运动的主电路和继电器控制电路图 1.3 经验设计法举例l改为PLC控制系统的外部接线图 l硬件互锁电路 1.3经验设计法举例l互锁l按钮联锁l梯形图中的软件互锁和按钮联锁电路并不保险，在电机切换方向的过程中，可能原来接通的接触器的主触点的电弧还没有熄灭，另一个接触器的主触点已经闭合了，由此造成瞬时的电源相间短路，使熔断器熔断。此外，如果因主电路电流过大或接触器质量不好，某一接触器的主触点被断电时产生的电弧熔焊而被粘结，其线圈断电后主触点仍然是接通的，这时如果另一接触器的线圈通电，也会造成三相电源短路的事故。 1.4 常闭触点输入信号的处理l为了使梯形图和继电器电路图中触点的类型相同，建议尽可能地用常开触点作PLC的输入信号。如果某些信号只能用常闭触点输入，可以按输入全部为常开触点来设计，然后将梯形图中相应的输入位的触点改为相反的触点，即常开触点改为常闭触点，常闭触点改为常开触点。 2 根据继电器电路图设计梯形图的方法2.1基本方法lPLC使用与继电器电路图极为相似的梯形图语言 ，因此可以将继电器电路图“翻译”成梯形图 。l这种设计方法一般不需要改动控制面板，保持了系统原有的外部特性，操作人员不用改变长期形成的操作习惯。2.1基