PLC任务4剪板机的PLC控制课件

1、任务4剪板机的PLC控制 掌握S7-200 的中断指令应用知识目标技能目标正确选用中断、高速计数器指令编写控制程序 掌握S7-200的高速计数器指令应用掌握中断、高速计数器指令的应用技巧 剪板机控制系统采用高速计数器控制板料的长度。导轮按照逆时针方向转动放料，有高、低速放料两种运动方式。放料时，编码器随之转动，将按放料的长度进行脉冲计数，PLC高速计数器采集此脉冲，从而控制板料的长度。其工作过程是：按下启动按钮，先快速放料；快到板料的长度尺寸时，再慢速放料；直到要求的长度后，停止放料；电磁阀得电，开动剪刀切料，剪刀的行程由位置开关SQ1、SQ2控制。剪板机的具体控制指标如图所示。任务描述剪板机

2、控制系统 任务分析 工作开始后，先使导轮高速运转，高速计数器计950个脉冲当量。接着导轮停止并延时1s后，继续低速运转，高速计数器计50个脉冲当量，然后导轮停止开始切料。分析上述控制过程，需要使用高速计数器指令和中断指令编制PLC程序完成控制要求。 相关知识一、高速计数器 PLC中普通计数器的计数过程与扫描工作方式有关，CPU通过每一扫描周期读取一次被测信号的方法来捕捉被测信号的上升沿，被测信号的频率较高时，会丢失计数脉冲。因此，普通计数器的工作频率很低，一般仅有几十赫兹。高速计数器可以对普通计数器无能为力的事件进行计数，CPU221和CPU222有4个高速计数器，其余型号的CPU有6个高速计

3、数器，最高计数频率为30kHz，可设置多达12种不同的工作模式。高速计数器有一组预置值（PV），开始运行时装入第一个预置值，当前计数值（CV）小于预置值时，设置的输出有效。当前计数值等于预置值或有外部复位信号时，产生中断。发生当前计数值等于预置值的中断时，装载入新的预置值，并设置下一阶段的输出。有外部复位中断事件发生时，设置第一个预置值和第一个输出状态，循环又重新开始。因为中断事件产生的速率远远低于高速计数器计数脉冲的速率，用高速计数器可实现高速运动的精确控制，并且与PLC的扫描周期的关系不大。1.高速计数器指令（1）高速计数器定义指令（HDEF） HDEF指令为指定的高速计数器（HSC）设置

4、一种工作模式（MODE），如图3-4-2a所示。每个高速计数器只能用一条HDEF指令，可以用SM0.1调用包含HDEF指令的子程序来定义高速计数器。相关知识HDEF指令梯形图 HSC指令梯形图 （2）高速计数器启动指令（HSC） HSC指令用于启动编号为N的高速计数器， 高速计数器指令中，参数HSC与MODE为字节型常数，N为字型常数。相关知识2.与高速计数器有关的特殊存储器（1）高速计数器的状态字节 每个高速计数器都有一个状态字节，给出了当前计数方向和当前值是否大于或等于预置值，见表。只有在执行高速计数器的中断程序时，状态位才有效。监视高速计数器状态的目的是响应正在进行的操作所引发的事件产生

5、的中断。HSC的状态字节 相关知识（2）高速计数器的控制字节 只有定义了高速计数器和它的计数模式，才能对高速计数器的动态参数进行编程。各高速计数器均有一个控制字节，各位的含义见表。执行HSC指令时，CPU检查控制字节和有关的当前值与预置值。高速计数器的控制字节相关知识执行HDEF指令之前必须将这些控制位设置成需要的状态，否则计数器将采用所选计数器模式的默认设置。默认设置为：复位输入和启动输入高电平有效，正交计数速率为输入时钟频率的4倍。执行HDEF指令后，就不能再改变计数器设置，除非CPU进入停止模式。（3）预置值和当前值的设置 各高速计数器均有一个32位的预置值（PV）和一个32位的当前值（

6、CV），预置值和当前值均为有符号双字整数。为了向高速计数器写入新的预置值和当前值，必须先设置控制字节，令其第5位和第6位为1，允许更新预置值和当前值，并将预置值和当前值存入表内的特殊存储器中，然后执行HSC指令，从而将新的值送给高速计数器。HSC的当前值和预置值地址 相关知识二、中断在PLC中，中断是指CPU对系统发生的某个事件做出的一种反应。CPU在正常运行程序时，由于内部、外部事件或由程序预先安排的事件，引起CPU暂时停止正在运行的程序，转到为该内部、外部事件或预先安排的事件服务程序中去，服务程序运行完毕，再返回继续运行被暂时停止的程序，这个过程称为中断。中断是CPU处理外部突发事件的一个

7、重要手段。它能使CPU在运行过程中对外部事件发出的中断请求及时地进行处理，处理完成后又立即返回断点，继续进行CPU原来的工作。1.中断服务程序当中断事件发生时，处理该中断事件的程序称为中断服务程序。中断处理提供了对特殊的内部或外部事件的响应，用户应当优化中断程序，以执行一个特殊的任务，然后返回主程序。对中断服务程序而言，其经验是“越短越好”。如果做不到这些，意外的情况可能会引起由主程序控制的设备动作异常。相关知识2.中断指令（1）中断允许指令（ENI） ENI指令也称为开中断指令，即全局地允许所有被连接的中断事件，其指令如图所示。a） b） ENI指令 a）梯形图 b）指令表（2）中断禁止指令

8、（DISI） DISI指令也称为关中断指令，即全局地禁止处理所有中断事件，其指令如图所示。 a） b） DISI指令 a）梯形图 b）指令表PLC在运行状态下，可以执行ENI指令允许所有中断。DISI指令不允许处理中断服务程序，但中断事件仍然会排队等候。相关知识3）中断返回指令（CRETI） 若想控制中断程序让其不再执行，可以应用CRETI指令从中断服务程序返回主程序的断点处，其指令如图所示。a） b） CRETI指令a）梯形图 b）指令表（4）中断连接指令（ATCH） ATCH指令是将中断事件（EVNT）与中断服务程序号（INT）相关联，并使该中断事件满足条件时可以执行，其指令如图所示。 A

9、TCH INT EVNTa） b） ATCH指令a）梯形图 b）指令表相关知识（5）中断分离指令（DTCH） DTCH指令是将中断事件（EVNT）与中断服务程序之间的关联切断，并禁止该中断事件执行，其指令如图3-4-9所示。 DTCHa） b） DTCH指令a）梯形图 b）指令表中断连接和分离指令的操作数范围见表。中断连接和断分离指令的操作数范围相关知识（6）中断指令应用 在激活一个中断程序前，必须在中断事件和该事件发生时希望执行的那段程序间建立一种联系。中断连接指令指定某中断事件（由中断事件号指定）所要调用的程序段（由中断程序号指定）。多个中断事件可调用同一个中断程序，但一个中断事件不能同时

10、指定调用多个中断程序。在中断允许时，当为某个中断事件指定其所对应的中断程序时，该中断事件会自动被允许。如该中断事件发生，则为该事件指定的中断程序被执行。如果用全局中断禁止指令禁止所有中断，则每个出现的中断事件就进入中断队列，直到用全局中断允许指令重新允许中断。可以用中断分离指令截断中断事件和中断程序之间的联系，以单独禁止中断事件。中断分离指令使中断回到不激活或无效状态。序号名称规格数量1计算机硬盘空间350M以上12操作系统Windows 2000,SP3以上13S7-200 CPUCPU221以上14PC/PPI电缆RS-232C/PPI或USB/PPI1编程软件STEP7-Micro/WI

11、N V3.2或V4.05剪板机控制系统模拟板 与PLC和电源匹配 1工具、设备清单 任务准备任务实施一、PLC硬件接线根据任务分析，按图3所示进行PLC硬件接线。PLC硬件接线图 任务实施二、编辑符号表编辑符号表如图所示。编辑符号表 任务实施三、设计梯形图程序剪板机控制系统梯形图程序如图所示。任务实施任务实施任务实施任务实施任务实施任务实施任务实施检查评议项目主要内容评分标准配分扣分得分任务完成情况安装与接线1.元件布置不整齐、不匀称、不合理；每只扣2分2.元件安装不牢固、漏装螺钉；每只扣1分3.损坏元件；扣5分4.接点松动、露铜过长、反圈、压绝缘层；每处扣1分5.损伤导线绝缘或线芯；每根扣1

12、分6.不按PLC控制I/O接线图接线；每处扣2分40程序输入及调试1.不会熟练操作计算机键盘输入指令；扣2分2.不会用删除、插入、修改等指令；每项扣2分3. 第一次调试不成功；扣8分 第二次次不成功；扣15分 第三次次不成功；扣30分40评分表1检查评议项目主要内容评分标准配分扣分得分综合能力职业素养1.学习主动性差，学习准备不充分；扣2分2.团队合作意识差，缺乏协作精神；扣2分3.语言表达不规范；扣2分4.时间观念不强，工作效率低；扣2分5.不注重工作质量与工作成本；扣2分10安全文明生产1.安全意识差，不安安全生产规程操作；扣10分2.劳动保护穿戴不整齐；扣10分3.施工后不清理现场；扣5

13、分10定额时间15min，每超时5min 扣5分备注除定额时间外，各项目的最高扣分不应超过配分数合计100开始时间结束时间实际用时评分表2扩展知识 PLC是专门为工业环境设计的控制装置，一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工业环境使用。但是，如果环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能无法保证系统的正常安全运行。干扰可能使PLC接收到错误的信号，造成误动作，或使PLC内部的数据丢失，严重时甚至会使系统失控。在系统设计时，应采取相应的可靠性措施，以消除或减少干扰的影响，保证系统的正常运行。一、外部干扰外部干扰有以下几种来源：1）控制系统供电电源的波动以及电压中高次谐波产生的干扰

14、。2）其他设备或空中强电场通过分布电容的耦合窜入控制系统引起的干扰。3）邻近的大容量电气设备启动和停机时，因电磁感应引起的干扰。4）相邻信号线绝缘降低，通过导线绝缘电阻引起的干扰。扩展知识二、电源干扰的处理 电源是干扰进入PLC的主要途径之一，电源干扰主要是通过供电线路的阻抗耦合产生的，各种大功率用电设备是主要的干扰源。三、安装与布线的注意事项1）数字量信号一般对信号电缆无严格的要求，可选用一般电缆，信号传输距离较远时，可选用屏蔽电缆。模拟信号和高速信号线（如脉冲传感器、计数码盘等提供的信号）应选择屏蔽电缆。通信电缆对可靠性的要求高，有的通信电缆的信号频率很高（如大于等于10MHz），一般应选

15、用专用电缆（如光纤电缆）；在要求不高或信号频率较低时，也可以选用带屏蔽的多芯电缆或双绞线电缆。2）安装PLC应远离强干扰源，如大功率晶闸管装置、变频器、高频焊机和大型动力设备等。PLC不能与高压电器安装在同一个开关柜内，在柜内PLC应远离动力线（二者之间的距离应大于200mm）。与PLC装在同一开关柜内的电感性元件，如继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。扩展知识3）信号线与功率线应分开走线，电力电缆应单独走线，不同类型的线应分别装入不同的电缆管或电缆槽中，并使其有尽可能大的空间距离，信号线应尽量靠近地线或接地的金属导体。当数字量输入、输出线不能与动力线分开布线时，可用继电器来隔离输入/输

16、出线上的干扰。当信号线距离超过300m时，应采用中间继电器来转接信号，或使用PLC的远程I/O模块。4）I/O线与电源线应分开走线，并保持一定的距离。如不得已要在同一线槽中布线，应使用屏蔽电缆。交流线与直流线应分别使用不同的电缆；如I/O线的长度超过300m时，输入线与输出线应分别使用不同的电缆；数字量、模拟量I/O线应分开敷设，后者应采用屏蔽线。如果模拟量I/O信号距离PLC较远，应采用420mA或010mA的电流传输方式，而不是易受干扰的电压传输方式。5）传送模拟信号的屏蔽线，其屏蔽层应一端接地，为了泄放高频干扰，数字信号线的屏蔽层应并联电位均衡线，其电阻应小于屏蔽层电阻的1/10，并将屏

17、蔽层两端接地。如果无法设置电位均衡线，或只考虑抑制低频干扰时，也可以一端接地。不同的信号线最好不用同一个插接件转接，如必须用同一个插接件，要用备用端子或地线端子将它们分隔开，以减少相互干扰。扩展知识四、PLC的接地 良好的接地是PLC安全可靠运行的重要条件，PLC与强电设备最好分别使用接地装置，接地线的截面积应大于2mm2，接地点与PLC的距离应小于50m。在发电厂或变电站中，有接地网络可供使用。各控制屏和自动化元件可能相距甚远，若分别将它们在附近的接地铜排上接地，强电设备的接地电流可能在两个接地点之间产生较大的电位差，干扰控制系统的工作。为了防止不同信号回路接地线上的电流引起交叉干扰，必须分

18、系统（例如以控制屏为单位）将弱电信号的内部地线接通，然后各自用规定面积的导线统一引到接地网络的某一点，从而实现控制系统一点接地的要求。扩展知识五、强烈干扰环境中的隔离措施 PLC内部用光耦合器、输出模块中的小型继电器和光电晶闸管等器件来实现对外部数字量信号的隔离，PLC的模拟量I/O模块一般也采取了光耦合的隔离措施。这些器件除了能减少或消除外部干扰对系统的影响外，还可以保护CPU模块，使之免受从外部窜入PLC的高电压的危害，因此一般没有必要在PLC外部再设置干扰隔离器件。在大的发电厂等工业环境，空间中极强的电磁场和高电压、大电流的通断将会对PLC产生强烈的干扰。由于现场条件的限制，有时几百米长

19、的强电电缆和PLC的低压控制电缆只能敷设在同一电缆沟内，强电干扰在输入线上产生的感应电压和电流相当大，足以使PLC输入端的光耦合器中的发光二极管发光，光耦合器的隔离作用失效，使PLC产生误动作。例如，某水电站中的PLC在站内无发电机运行时工作正常，发电机启动后经常出现误动作，可以观察到在没有输入信号时PLC输入点的发光二极管有时也会闪动。在这种情况下，对于用长线引入PLC的数字量信号，可以用小型继电器隔离。光耦合器中发光二极管的最小工作电流仅3mA左右，而小型继电器的线圈吸合电流为数十毫安，强电干扰信号通过电磁感应产生的能量一般不会使隔离用的继电器吸合。来自开关柜和距开关柜不远的输入信号一般没

20、有必要用继电器来隔离。扩展知识为了提高抗干扰能力，对PLC的外部信号、PLC和计算机之间的串行通信信息，可以考虑用光纤来传输和隔离，或采用带光耦合器的通信接口。在腐蚀性强或潮湿的环境，需要防火、防爆的场合更适于采用这种方法。六、PLC输出的可靠性措施 继电器输出型模块的触点工作电压范围宽，导通压降小，与晶体管型和双向晶闸管型模块相比，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但是动作速度较慢。系统输出量变化不是很频繁时，一般选用继电器型输出模块。如果用PLC驱动交流接触器，应将额定电压为380V的交流接触器的线圈换成220V的。 在负载要求的输出功率超过PLC的允许值时，应设置外部继电器。PLC输出模块内的小型继电器的触点小，断弧能力差，不能直接用于直流220V电路中，必须用PLC驱动外部继电器，用外部继电器的触点驱动直流220V的负载。断开直流负载要求用较大的继电器触点，接通同一直流负载可用较小的触点。选择外接继