任务驱动课件(任务十 机械手搬运和物料分拣)

PLC应用技术南京工业职业技术学院电气与自动化系任务十、机械手搬运和物料分拣二、教学目标了解步进电机及驱动模块、直流电机、传感器、开关电源等器件的原理及使用。了解位置控制技术、气动技术熟悉PLC的通信方法及通信指令的应用。一、任务描述物件由机械手抓起，运送到传送带的放料位置。物件在传送带上运送，根据物件性质，分拣装置分别控制相应气缸动作，对物料进行分拣。搬运和分拣配合工作。四、知识点步进电机及驱动模块、直流电机、传感器、开关电源等器件的原理及使用。自检程序的编写中断指令高速计数器指令PLC通信指令。数据处理指令数据运算指令三、任务分析五、用PLC实现机械手搬运和物料分拣的控制系统设计I/O分配表I/O接线图1.学生以组为单位进行机械手搬运和物料分拣的方案讨论，并完成：

2.每组按照设计好的方案进行软件、硬件的调试工作梯形图顺序功能图六、总结与讨论实践中出现的问题与解决方法本课程内容全部结束，谢谢！1、中断程序与中断指令

中断源及种类

中断源，即中断事件发出中断请求的来源。S7-200可编程序控制器具有最多可达34个中断源，每个中断源都分配一个编号用以识别，称为中断事件号。这些中断源大致分为三大类：通信中断、输入输出中断和定时中断。

中断程序（1）构成中断程序必须由三部分构成：中断程序标号、中断程序指令和无条件返回指令。（2）要求（3）编制方法（4）注意事项返回本节中断指令

中断优先级中断优先级由高到低依次是：通信中断、输入输出中断、定时中断。每种中断中的不同中断事件又有不同的优先权。主机中的所有中断事件及优先级如表所示。中断事件及优先级中断调用即调用中断程序，使系统对特殊的内部或外部事件作出响应。系统响应中断时自动保存逻辑堆栈、累加器和某些特殊标志存储器位，即保护现场。中断处理完成时，又自动恢复这些单元原来的状态，即恢复现场。（1）中断调用指令（2）注意事项（3）程序实例程序实例控制要求：程序实现的功能是调用I0.1输入点的上升沿中断，若发现I/O错误，则禁止本中断，用外部条件可以禁止全局中断。程序实现：本程序如图所示。中断调用程序返回

2、高速计数指令

可编程序控制器的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，其余的CPU有6个高速计数器，最高计数频率为30kHz，可设置多达12种不同的操作模式。用高速计数器可实现高速运动的精确控制

高速计数器的工作模式高速计数器的工作模式分为下面的4大类:(1)无方向输入信号的单相加/减计数器(模式0~2)，可用高速计数器的控制字节的第3位来控制加计数或减计数。该位为1时为加计数，为0时为减计数。

(2)有方向输入信号的单相加/减计数器(模式3~5)，方向输入信号为1时为加计数，为0时为减计数。

(3)有加计数时钟脉冲和减计数时钟脉冲输入的双相计数器(模式6~8)，若加计数脉冲和减计数脉冲的上升沿出现的时间间隔不到0.3ms，，高速计数器会认为这两个事件是同时发生的，当前值不变，也不会有计数方向变化的指示。反之，高速计数器就能够捕捉到每一个独立事件。

(4)A/B相正交计数器(模式9~11），它的两路计数脉冲的相位互差90。正转时A相时钟脉冲比B相时钟脉冲超前90，反转时A相时钟脉冲比B相时钟脉冲滞后90。利用这一特点可以实现在正转时加计数，反转时减计数。数量及编号高速计数器在程序中使用时的地址编号用HCn来表示（在非程序中有时用HSCn），HC表编程元件名称为高速计数器，n为编号。

HCn除了表示高速计数器的编号之外，还代表两方面的含义：高速计数器位和高速计数器当前值。编程时，从所用的指令可以看出是位还是当前值。不同型号的PLC主机，高速计数器的数量对应如下表所示。高速计数器的外部输入信号各计数器有专用的时钟脉冲、方向控制、复位及启动输入端子，有的计数器只有部分输入端子。各高速计数器的外部输入信号如表6-25和表6-26所示。只有CPU224、CPU226和CPU226XM有HSC1和HSC2。选用某个高速计数器在某种工作模式下工作，高速计数器的输入端不是任意选择，必须按系统指定的输入点。如表所示。

高速计数指令

高速计数器指令有两条：HDEF和HSC。（1）HDEF指令HDEF，定义高速计数器指令。使能输入有效时，为指定的高速计数器分配一种工作模式，即用来建立高速计数器与工作模式之间的联系。梯形图指令盒中有两个数据输入端：HSC，高速计数器编号，为0~5的常数，字节型；MODE，工作模式，为0~11的常数，字节型。（2）HSC指令HSC，高速计数器指令。使能输入有效时，根据高速计数器特殊存储器位的状态，并按照HDEF指令指定的工作模式，设置高速计数器并控制其工作。梯形图指令盒数据输入端N：高速计数器编号，为0~5的常数，字型。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，程序运行时根据运行状况自动使某些位置位，可以通过程序来读相关位的状态，用以作为判断条件实现相应的操作。状态字节中各状态位的功能如表所示。每个高速计数器都有固定的特殊功能存储器与之相配合，完成高速计数功能。具体对应关系如表所示。2.高速计数器的控制字节

（1）选择计数器及工作模式

（2）设置控制字节

（3）执行HDEF指令

（4）设定当前值和预设值

（5）设置中断事件并全局开中断

（6）执行HSC指令

3.使用高速计数器时，要按以下步骤进行：4.应用实例

要对一高速事件精确控制，通过对脉冲信号进行增计数，计数当前值达到24产生中断，重新从0计数，对中断次数进行累计。计数方向用一个外部信号控制，并能实现外部复位。所用的主机型号为CPU221。设计步骤：①选择高速计数器HSC0，并确定工作方式4。②令SM37=16#F8③执行HDEF指令，输入端HSC为0，MODE为4。④装入当前值，令SMD38=0。⑤装入设定值，令SMD42=24。⑥执行中断连接ATCH指令，输入端INT为INT0，EVNT为10。

返回3、PLC的通信指令S7-2002的网络通信协议1.控制寄存器将特殊标志寄存器中的SMB30和SMB130的低2位置为2#10，其他位为0，即SMB30和SMB130的值为16#2，则可以控制将S7-200CPU设置为PPI主站模式。2.传送数据表

（1）数据表格式执行网络读写指令时，PPI主站与从站之间的数据以数据表的格式传送。传送数据表的程式描述如表7.4所示。

传送数据表格式（2）状态字节传送数据表中的第一个字节为状态字节，各位及其的含义如下：E1、E2、E3、E4错误编码。如果执行指令后E位为1，则由这4位返回一个错误码。这4位组成的错误编码及含义如表7.5所示。

错误编码网络读写指令

网络指令有两条：NETR和NETW。1.NETR指令NETR，网络读指令。使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过通信端口PORT从远程设备上接收数据并形成数据表TBL。NETR指令最多可从远程站点上读16个字节的信息。指令格式：NETR TBL, PORT

例：NETR VB200,02.NETW指令NETW网络读指令。使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过端口PORT将数据表TBL中的数据发送到从远程设备。NETW指令最多可向远程站点上写16个字节的信息。指令格式：NETW TBL, PORT使能流输出ENO为0的出错条件为：SM4.3（运行时间）、0006（间接寻址）。3.FILL指令内存填充指令。使能输入有效时，用包含在地址IN中的字值写入N个连续字，从地址OUT开始。N的范围是1~255.应用实例

有一简单网络，结构如下图所示。其中TD200为主站，在RUN模式下，CPU224在用户程序中允许PPI主站模式，可以利用NETR和NETW指令来不断读写两个CPU221模块中的数据。操作要求：站4要读写两个远程站（站2和站3）的状态字节和计数值（分别放在VB100和VW101中）。如果某个远程站中的计数值达到200，站4将发生一定动作，并将该远程站的计数值清0，重新计数。CPU224通信端口号为0，从VB200开始设置接收和发送缓冲区。接收缓冲区从VB200开始，发送缓冲区从VB250开始，内容如表7.6所示。该网络通信用户程序如图7.18所示。

缓冲区设置

网络程序实例（1）网络程序实例（2）返回任务十、机械手搬运和物料分拣任务分析机械手的动作步骤：(1)、横轴前升(2)、手旋转到位(3)、电磁阀动作，手张开(4)、竖轴下降(5)、电