可编程控制系统集成及应用（初级）课件 第三章 S7-1200 PLC系统的初调

初级可编程控制系统

集成及应用“可编程控制系统集成及应用”1+X证书配套教材新形态教材学习指南2项目一电动机控制线路的装调项目二S7-1200PLC系统的初调项目三电气控制系统的S7-1200编程项目四触摸屏的应用与仿真项目五G120变频器的S7-1200控制项目六PLC系统综合应用教学目标3知识目标1熟悉PLC位逻辑“与”、“或”、“非”、置位与复位等常见指令。2.熟悉PLC定时器的四种指令及时序逻辑。3.掌握PLC计数器的三种指令及时序逻辑。4.掌握比较、移动、数学运算等常见功能指令的用法。Knowledgeobjectives01.02.能力目标1.能绘制PLC电气控制的控制电路和主电路并进行安装调试。2.能用PLC改造传统电气控制线路图并进行编程调试。3.掌握PLC步序控制程序编制方法。4.能使用多种指令编程解决复杂工艺要求。Capabilityobjectives03.素养目标1.对电气控制系统的PLC编程有兴趣并乐于拓展思维。2.善于利于网络资源学习有关PLC应用的意识。3.增强由浅入深、循序渐进的学习意识。LiteracyobjectivesContents3.1位逻辑编程控制伸缩气缸Bitlogicprogramscontroltelescopiccylinders3.2定时器编程改造传统电动机星三角启动Timerprogrammingmodifiesconventionalmotorstartrianglestart3.3计数器编程控制气动机械手搬运Thecounterisprogrammedtocontrolthepneumaticmanipulatorhandling3.4功能指令编程控制电动机运行次数Functioncommandsareprogrammedtocontrolthenumberofmotorruns位逻辑编程控制伸缩气缸Bitlogicprogramscontroltelescopiccylinders/01知识技能knowledge7布尔量是指一个假或真状态，通常用0、1来表示假或真。S7-1200中所有的位逻辑操作就是布尔量之间的操作，他们按照一定的控制要求进行逻辑组合，可构成“与”、“或”及其组合。布尔量Bool布尔量类型LAD说明触点指令——||——常开触点——|/|——常闭触点——|NOT|——信号流反向——|P|——扫描操作数信号的上升沿——|N|——扫描操作数信号的下降沿P_TRIG扫描信号的上升沿N_TRIG扫描信号的下降沿R_TRIG扫描信号的上升沿，并带有背景数据块F_TRIG扫描信号的下降沿，并带有背景数据块线圈指令——()——结果输出/赋值——(/)——线圈取反——(R)复位——(S)置位SET_BF将一个区域的位信号复位RSET_BF将一个区域的位信号置位RS复位置位触发器SR置位复位触发器——(P)——上升沿检测并置位线圈一个周期——(N)——下降沿检测并置位线圈一个周期3.1.1PLC的位逻辑指令8

“与”逻辑是指只有两个操作数都是“1”时，结果才是“1”。“与”逻辑操作属于短路操作，即如果第一个操作数能够决定结果，那么就不会对第二个操作数求值；如果第一个操作数是“0”，则无论第二个操作数是什么值，结果都不可能是“1”，相当于短路了右边。I0.0I0.1Q0.0000010100111真值表1.“与”逻辑3.1.2逻辑“与”、“或”、“非”操作3.1.2逻辑“与”、“或”、“非”操作9“或”逻辑是指如果一个操作数或多个操作数为“1”，则“或”运算符返回布尔值“1”；只有全部操作数为“0”，结果才是“0”。I0.0I0.1Q0.0000011101111真值表2.“或”逻辑3.1.2逻辑“与”、“或”、“非”操作10“非”逻辑，即逻辑取反3.“非”逻辑I0.0Q0.00110真值表3.1.3取反线圈11取反线圈是指输出“1”的时候断开，输出为“0”则接通。图所示为输出线圈与取反线圈对比，可以从梯形图看出，两种除了输出刚好相反外，其余相同。从真值表可以看出两者区别。取反线圈输出线圈举例取反线圈举例3.1.4置位与复位1201SR触发器S=0，R=0时，Q保持不变（0或1）；S=0，R=1时，Q=0；S=1，R=0时，Q=1；S=1，R=1时，Q=0。02RS触发器S=0，R=0时，Q保持不变（0或1）；S=0，R=1时，Q=0；S=1，R=0时，Q=1；S=1，R=1时，Q=1。在功能上，置位就是使得线圈为1，复位就是使得线圈为0。（R）为复位输出，即输出为“0”；（S）为置位输出，即输出为“1”；RESET_BF为复位域指令，将指定的地址开始的连续若干个地址复位(变为0状态并保持)；SET_BF为置位域指令，将指定的地址开始的连续若干个地址置位(变为1状态并保持)。SR复位优先触发器a）和RS置位优先触发器b），优先级是带后缀“1”。a）b）13当PLC投入运行后，每完一次输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段，称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。1.扫描周期3.1.5扫描周期与边沿识别指令14上升沿检测指令检测每一次从0到1的正跳变，让能流只接通一个PLC扫描周期；下降沿检测指令检测每一次1到0的负跳变，让能流只接通一个扫描周期。在S7-1200指令中，-|P|-指令表示上升沿触点输入信号，-|N|-指令表示下降沿触点输入信号；（P）指令表示置位脉冲操作，（N）指令表示复位脉冲操作，该输出为一个扫描周期。Edgerecognitioninstructions3.1.5扫描周期与边沿识别指令2.边沿识别指令任务实施assignment任务描述16如图所示是用PLC来控制二位五通阀带动伸缩气缸从原位到工作位的动作，实现生产流水线中的物料推出、压紧等相关工艺要求。任务描述任务要求1.能正确完成磁感应式接近开关、电磁阀线圈等PLC控制外围电气接线。2.能完成伸缩气缸控制的气路安装。3.能用多种梯形图编程方法实现伸缩气缸的PLC控制。控制示意图17从伸缩气缸的控制过程出发，确定PLC外接原位动作按钮、工作位动作按钮、伸缩气缸原位信号、伸缩气缸工作位信号等4个输入信号，均采用NO触点，同时该PLC外接伸缩气缸原位控制、伸缩气缸工作位控制等2个输出。

PLC软元件元件符号/名称输入I0.0SB1/原位动作按钮（NO）I0.1SB2/工作位动作按钮（NO）I0.3B1/伸缩气缸原位信号（NO）I0.4B2/伸缩气缸工作位信号（NO）输出Q0.4Y1/伸缩气缸原位控制Q0.5Y2/伸缩气缸工作位控制1.

PLCI/O分配3.1.6PLCI/O分配和控制电路接线18通常在气缸上安装传感器，用于检测气缸伸出和缩回是否到位。由于气缸的动作为开关形式，因此只需要在气缸的前点和后点上各安装一个，当检测到气缸准确到位后，就给PLC发出一个信号。气缸运动部件是处于金属壳体内部，这时就无法使用光电开关、电感开关等常用的接近开关来进行检测，在这种情况下可以考虑采用能测量永久变化的磁感应式接近开关。安装位置3.1.6PLCI/O分配和控制电路接线2.磁感应式接近开关的安装位置19永久磁铁固定在非导磁性材料制作的活塞体内，磁感应式接近开关固定在不导磁材料制作的气缸壁上，并在该开关壳体内设置一只绕有线圈的U型铁心。当气缸活塞运动到铁心正上方时，铁心饱和，线圈电感量大大减小，通过转换电路，使输出端（OC门）产生跳变，当磁铁远离铁心时OC门恢复为高阻态。NPN型为低电平、PNP型则为高电平。磁感应式接近开关可以采用带式、导轨式、拉杆式和直接式等方式安装在气缸两端，图中所示为带式安装，安装步骤按1、2、3、4顺序进行紧固即可。工作原理和安装方式安装3.1.6PLCI/O分配和控制电路接线2.磁感应式接近开关的安装位置20本任务选择CPU1215CDC/DC/DC，电气原理图如图所示，其中B1、B2为磁感应式接近开关作为伸缩气缸原位信号和工作位信号，接线一般为二线制，PNP的连接方式如图所示，“+”接电源24V，“-”接输入I点。电磁阀线圈为DC24V，如果是交流线圈则需要用中间继电器进行信号转接。3.1.6PLCI/O分配和控制电路接线3.绘制电气原理图3.1.7伸缩气缸控制的气路连接21下图为二位五通电磁阀在两端线圈通电或不通电情况下的气路走向。在两侧线圈交互通电后，就可以交换进出气的方向，从而改变气缸的伸出（缩回）运动，最后使物料被推送到相应的位置。气源是从气泵经过可调压的空气过滤器，到开关后，进入二位五通电磁阀的1口，再将二位五通电磁阀的4口和2口分别连接伸缩气缸的两端。气路连接示意图a）右侧线圈通电b）左侧线圈通电223.1.7伸缩气缸控制的气路连接1.插入气管只需要简单地将气管插入接头的管端，气管端面顺利通过弹簧垫片、异型O型圈，直至快插接头底端面，此时弹簧垫片会牢牢锁住气管使其不易被拔出。2.拔出气管拔出气管前，请关闭进气阀门，并确保气管内的气压是零。拔出气管的动作过程如下：先向下推动塑胶接口，弹簧垫片打开，这样气管才可以被拔出。气路连接中要注意插入气管和拔出气管的动作要求。01连接动作要求3.1.7伸缩气缸控制的气路连接23气管插入深度不够时，会发生漏气或气管脱落之现象02气管插入的两种情形24程序段1：当按下伸缩气缸工作位动作按钮I0.1，则先复位伸缩气缸原位控制输出线圈Q0.4，确保二位五通电磁阀处于Y1不通电状态；然后，置位Q0.5，使得该电磁阀的Y2通电。程序段2：当Y2电磁阀通电后，相应气路接通，使得气缸伸出到工作位，磁感应式接近开关B2信号为ON，说明动作执行到位，此时复位Q0.5，使得该电磁阀的Y2不通电。011.采用S和R置位复位指令进行编程3.1.8PLC梯形图编程25程序段3：当按下伸缩气缸原位动作按钮I0.0，则先复位伸缩气缸工作位控制输出线圈Q0.5，确保二位五通电磁阀处于Y2不通电状态；然后，置位Q0.4，使得该电磁阀的Y1通电。程序段4：当Y1电磁阀通电后，相应气路接通，使得气缸缩回到原位，磁感应式接近开关B1信号为ON，说明动作执行到位，此时复位Q0.4，使得该电磁阀的Y1不通电。023.1.8PLC梯形图编程1.采用S和R置位复位指令进行编程利用RS双稳态触发器也可以使用本任务的控制要求，且程序更加简洁，但需要增加2个中间变量，即M10.0（工作位控制中间变量）、M10.1（原位控制中间变量）.Tip263.1.8PLC梯形图编程2.采用RS双稳态触发器进行编程27程序段1：当按下伸缩气缸工作位动作按钮I0.1，置位Q0.5，使得该电磁阀的Y2通电。根据R1优先复位原则，当I0.4伸缩气缸工作位信号为ON（即工作位执行到位）或按下伸缩气缸原位动作按钮I0.0时，均第一时间复位Q0.5。程序段2：当按下伸缩气缸工作位动作按钮I0.0，置位Q0.4，使得该电磁阀的Y1通电。根据R1优先复位原则，当I0.3伸缩气缸原位信号为ON（即原位执行到位）或按下伸缩气缸工作位动作按钮I0.1时，均第一时间复位Q0.4。3.1.8PLC梯形图编程2.采用RS双稳态触发器进行编程技能考核assessment考核任务29根据位逻辑编程控制伸缩气缸的任务要求，完成程序的编写下载与调试。功能要求伸缩气缸原位控制、工作位控制正确动作。01工艺要求PLC控制电路图绘制符合规范，能用两种梯形图进行编程。0203任务实现气路安装符合规范，正确执行气缸动作。定时器编程改造传统电动机星三角启动Timerprogrammingmodifiesconventionalmotorstartrianglestart/02知识技能knowledge323.2.2S7-1200定时器种类TON接通延迟定时器，输出Q在预设的延时过后设置位ON。TOF关断延迟定时器，输出Q在预设的延时过后重置为OFF。TONR保持型接通延迟定时器，输出在预设的延时过后设置为ON。在被R重置时间之前，会跨越多个定时时段一直累加经过的时间。TP脉冲定时器可生成具有预设宽度时间的脉冲。使用定时器指令用以创建可编程的延迟时间。S7-1200的定时器指令，常用的有4种。3.2.2S7-1200定时器种类33定时器指令LAD说明TON接通延时（带有参数）TOF关断延时（带有参数）TP生成脉冲（带有参数）TONR记录一个位信号为1的累计时间（带有参数）——(TP)启动脉冲定时器——(TON)启动接通延时定时器——(TOF)启动关断延时定时器——(TONR)记录一个位信号为1的累计时间——(RT)复位定时器——(PT)加载定时时间3.2.2S7-1200定时器种类34TON定时器指令是接通延迟定时器输出Q在预设的延时过后设置为ON，其指令形式、参数及数据类型、逻辑时序图如图所示，当参数IN从0跳变为1将启动定时器TON，经过PT时间后，Q输出；当IN从1变为0时，Q停止输出。参数数据类型说明INBool启用定时器输入PTBool预设的时间值输入QBool定时器输出ETTime经过的时间值输出定时器数据块DB指定要使用RT指令复位的定时器1.TON定时器指令3.2.2S7-1200定时器种类35PT（预设时间）和ET（经过的时间）值以表示毫秒时间的有符号双精度整数形式存储在存储器中，如表所示。TIME数据使用T#标识符，也可以用简单时间单元“T#200ms”或复合时间单元“T#2s_200ms（或T#2s200ms）”的形式输入。数据类型大小有效数值范围Time32bit存储形式T#-24d_20h_31m_23s_648ms到T#24d_20h_31m_23s_647ms-2，147，483，648ms到+2，147，483，647ms1.TON定时器指令3.2.2S7-1200定时器种类36在指令窗口中选择“定时器操作”中的TON指令，并将之拖入到程序段中，这时就会跳出一个“调用数据块”窗口，选择自动编号，则会直接生成DB1数据块；也可以选择手动编号，根据用户需要生成DB数据块。1.TON定时器指令3.2.2S7-1200定时器种类37在项目树的“程序块”中，可以看到自动生成的IEC_Timer_0_DB[DB1]数据块，生成后的TON指令调用如图所示。定时器监控时的各个参数监视值，根据寻址方式，可以分别用%DB1.PT、%DB1.ET、%DB1.IN和%DB1.Q来读出输入输出值。1.TON定时器指令3.2.2S7-1200定时器种类38TOF关断延时定时器指令的参数与TON相同，区别在于IN从1跳变为0将启动定时器，其逻辑时序图如图所示。Tip2.TOF定时器指令3.2.2S7-1200定时器种类39TP脉冲定时器指令虽然参数格式与TON、TOF一致，但含义跟接通延时和断电延时不同，它是在IN输入从0跳变到1之后，立即输出一个脉冲信号，其持续长度受PT值控制。3.TP定时器指令3.2.2S7-1200定时器种类40如图所示为TONR的时序图，当IN信号不连续输入时，定时器ET的值一直在累计，直到定时时间PT到，ET的值保持为PT值；当R信号ON时，ET的值复位为零。参数数据类型说明INBool启用定时器输入RBool将TONR经过的时间重置为零PTBool预设的时间值输入QBool定时器输出ETTime经过的时间值输出定时器数据块DB指定要使用RT指令复位的定时器4.TONR时间累加器3.2.3系统和时钟存储器41选中PLC属性中所示的“系统和时钟存储器"，点击右边窗口的复选框“启用系统存储器字节”和“启用时钟存储器字节”，采用默认的MB1、MB0作为系统存储器字节、时钟存储器字节，也可以修改该2字节的地址。4201-将MB1设置为系统存储器字节后，该字节的M1.0~M1.3的意义如下：※M1.0(FirstScan):仅在进入RUN模式的首次扫描时为1状态，以后为0状态。※M1.1(DiagStatusUpdate):诊断状态已更改。※M1.2(AlwaysTRUE):总是为1状态，其常开触点总是闭合或高电平。在本实例中，M10.0常开和常闭的并联就是M1.2。※M1.3(AlwaysFALSE);总是为0状态，就是M1.2的取反。系统时钟存储器位02-时钟存储器位是一个周期内0状态和1状态所占的时间各为50%的方波信号，以M0.5为例，其时钟脉冲的周期为1s，如果用它的触点来控制接在某输出点的指示灯，指示灯将以1Hz的频率闪动，亮0.5s、熄灭0.5s。时钟存储器位因为系统存储器和时钟存储器不是保留的存储器，用户程序或通信可能改写这些存储单元，破坏其中的数据。应避免改写这两个M字节，保证它们的功能正常运行。3.2.3系统和时钟存储器任务实施assignment任务描述44如图所示是大功率三相异步电动机控制用的传统的星三角启动接线图，现在需要取消传统的时间继电器，采用PLC定时器编程进行控制电路改造。任务描述任务要求1.取消时间继电器，重新进行PLC外围电气接线，并用PLC定时器指令编程进行电动机的星三角启动控制。2.增加指示灯，当电气运行正常是常亮，当热继电器故障信号动作时进行闪烁。3.能用多种定时器来对故障闪烁进行编程。3.2.4PLCI/O分配与控制电路接线45选型从三相电动机的星三角启动过程出发，确定PLC外接启动按钮、停止按钮、热继电器故障信号等3个输入，同时外接指示灯、控制接触器1-3的中间继电器等4个输出，PLC选用西门子CPU1215CDC/DC/DC。-2022-

PLC软元件元件符号/名称输入I0.0SB1/停止按钮（NC）I0.1SB2/启动按钮（NO）I1.1FR/热继电器故障信号（NC）输出Q0.0HL1/指示灯Q0.1KA1/控制接触器1Q0.2KA2/控制接触器2Q0.3KA3/控制接触器33.2.4PLCI/O分配与外围电路接线46PLC电气原理图如图所示为PLC电气原理图，从图中可以看出，由于接触器的线圈为三相380V，因此采用中间继电器KA1到KA3分别来控制接触器KM1到KM3。3.2.5指示灯闪烁编程47可以采用TON、TONR、TP、TOF和时钟存储器位共5种方法进行指示灯Q0.0闪烁编程，这里设定闪烁周期为1s，ON和OFF的时间均为500ms。如图所示的梯形图程序利用2个TON定时器组成交替工作的定时器组，可以用M10.0来作为1s周期的脉冲。1.TON指令编程3.2.5指示灯闪烁编程48梯形图解读图a）此时M10.1为OFF；图b）此时M10.1也为OFF。因此可以看出，M10.1仅仅在一个扫描周期为ON，其余均为OFF。a）M10.0输出为OFF时的定时器1动作计时b）M10.0输出为ON时的定时器2动作计时1.TON指令编程3.2.5指示灯闪烁编程49梯形图程序利用2个TONR定时器组成交替工作的定时器组，即令定时器%DB1.PT=T#500ms、%DB2.PT=T#500ms，即可以用M10.0来作为1s周期的脉冲。跟TON指令编程不同的地方在于TONR增加了R端，直接可以用M10.1信号来复位2个定时器。2.TONR指令编程3.2.5指示灯闪烁编程50图中程序利用2个TP定时器组成交替工作的定时器组，令定时器%DB1.PT=T#500ms、%DB2.PT=T#500ms，即可以用M10.0来作为1s周期的脉冲。TP指令不一样的地方在于定时器2的IN端输入信号为M10.0的常闭信号。3.TP指令编程程序利用2个TOF定时器组成交替工作的定时器组，令定时器%DB1.PT=T#500ms、%DB2.PT=T#1s，这是跟前面3个不一样的地方。同时程序段1的前提条件是M10.1的常闭触点。$TOF指令编程3.2.5指示灯闪烁编程514.TOF指令编程3.2.5指示灯闪烁编程52由于M0.5为1Hz的时钟存储器位，刚好符合闪烁要求。如果是闪烁频率为特定周期的话，可以直接使用时钟存储器位。5.时钟存储器位触点编程3.2.6PLC梯形图编程53程序解释程序段1：利用2个定时器组成交替工作的定时器组，用于故障报警时的周期脉冲信号M10.0。程序段2：对指示灯Q0.0分成2种情况，一是当Q0.1为OFF时，进行故障灯用，一旦热继电器故障信号动作，就进行闪烁；二是当Q0.1为ON时，当作运行指示用。程序段3：电动机启动自锁回路。程序段4：接触器KM2和KM3延时控制，即当KM1闭合时，开始延时5s，在延时未到时，KM3接触器动作，实施星型运行；在延时5s到了，之后，KM3断开，KM2动作，实施三角形运行。为确保KM2和KM3切换不出故障，需要在图3-所示的控制电路中要进行电气互锁。3.2.6PLC梯形图编程54技能考核assessment考核任务56根据定时器编程改造传统电动机星三角启动任务要求，完成程序的编写与调试。改造接线能在原传统星三角控制基础上进行PLC改造接线。01程序要求能用多种定时器完成指示灯闪烁编程。0203功能要求能实现PLC正确控制电动机星三角启动。计数器编程控制气动机械手搬运Thecounterisprogrammedtocontrolthepneumaticmanipulatorhandling/03知识技能knowledge3.3.1计数器种类59S7-1200有三种计数器：加计数器(CTU)、减计数器(CTD)和加减计数器(CTUD)，它们属于软件计数器，其最大计数速率受到它所在组织块执行速率的限制。如果需要速率更高的计数器，可以使用CPU内置的高速计数器。三种计数器指令参数数据类型说明CU、CDBool加计数或减计数，按加或减1计数R(CTU、CTD)Bool将计数值重置为零LD(CTU、CTD)Bool预设的时间值输入PVSint、Int、Dint、USInt、Uint、UDInt预设计数值Q、QUBoolCV>=PV时为真QDBoolCV<=0时为真CVSint、Int、Dint、USInt、Uint、UDInt当前计数值定时器数据块DB—3.3.1计数器种类60使用计数器，可以将指令拖拽入程序块即可，同时也会随之带来背景数据块调用选项，如图中所示的IEC_Counter_0_DB。计数器操作指令与背景数据块调用选项3.3.2CTU计数器61CTU计数器的应用示意如图所示，即在输送带上的物品经过光电开关（发射端）与光电开关（接收端）的感应区域时，PLC端就会接收到相应信号，当计数值达到设定值时，指示灯就会亮起来；按下复位按钮后，PLC会重新计数。计数器应用举例3.3.2CTU计数器62当I0.0（即参数CU）的值从0变为1时，CTU计数值MW20加1。如果参数CV(当前计数值)的值大于或等于参数PV(预设计数值)的值，则计数器输出参数Q=1。如果I0.1（即复位参数R）的值从0变为1，则当前计数值复位为0。时序图3.3.2CTU计数器63图a）计数值等于4图b）计数值超过4图a）所示为CTU计数监控，当计数器值从0→4时，Q0.0从0→1；此后，当CU端信号继续输入的话，计数器值也会持续上升，如图b）所示。CTU计数监控3.3.3CTD计数器64CTD计数器可以直接从CTU修改指令为CTD而来。3.3.3CTD计数器65当I0.0（即参数CD的值）从0变为1时，CTD计数值MW20减1。如果参数CV(当前计数值)的值等于或小于0，则计数器输出参数Q=1。如果参数LD的值从0变为1，则参数PV(预设值)的值将作为新的CV(当前计数值)装载到计数器。CTD计数器时序图3.3.3CTD计数器66NO.1初始状态NO.2计数到状态NO.3继续减计数状态如图所示为CTD计数监控的三种情况，即初始状态、计数到状态和继续减计数状态。计数器的三种状态3.3.4CTUD计数器67①加计数CU或减计数CD输入从0到1跳变时，CTUD会使计数值CV加1或减1。②如果参数CV（当前计数值）的值大于或等于参数PV（预设值）的值，则计数器输出参数QU=1；③如果参数CV的值小于或等于零，则计数器输出参数QD=1。④如果参数LD的值从0变为1，则参数PV的值将作为新的CV装载到计数器；⑤如果复位参数R的值从0变为1，则当前计数值复位为0。CTUD时序图时序图解读3.3.4CTUD计数器68如图为CTUD加减计数器的应用示意和变量表。CTUD应用3.3.4CTUD计数器69CTUD应用①如果计数值的值大于或等于4，则指示灯1点亮；②如果计数值的值小于或等于零，则指示灯2点亮。③如果I0.3的值从0变为1，则参数PV的值将作为新的CV装载到计数器；④如果I0.2的值从0变为1，则当前计数值复位为0。任务实施assignment任务描述71如图所示是某气动机械手搬运系统，物品放置在双杆气缸的正下方，通过吸盘、双杆气缸上下和回转气缸180°旋转，最终将物品从左侧搬运起始地搬运至以回转气缸轴为中心对称的搬运目的地。任务描述任务要求1.能实现搬运10次后，指示灯被点亮；待按下复位按钮后，才可以进行下一个搬运流程。2.能正确完成PLC控制的电气接线，并进行完成气路图的安装。3.能使用步序控制编程方式实现复杂程序的编写。3.3.5PLCI/O分配和控制电路接线72

PLC元件电气元件符号/名称输入I0.1SB1/启动按钮（NO）I0.2SB2/复位按钮（NO）输出Q0.0HL1/计数指示灯Q0.4Y1/双杆气缸原位控制Q0.5Y2/双杆气缸工作位控制Q0.6Y3/回转气缸原位控制Q0.7Y4/回转气缸工作位控制Q1.0Y5/吸盘控制绘制I/O分配表和控制电气原理图3.3.6气路与气动元件安装73选择一定规格尺寸的气管，从气泵产生气源开始，经过可调压的空气过滤器，再经过开关后进入电磁阀底座气路连接3.3.6气路与气动元件安装74有时候，气路系统还可以对气源处理增加油雾器，这时候称之为气源处理三联件，油雾器可对机体运动部件进行润滑，尤其是不方便加润滑油的部件进行润滑，大大延长机体的使用寿命。a）气源二联件调节阀气压指过滤器b）气源三联件油雾器可调压空气过滤器为空气减压阀、过滤器，又称为气源处理二联件，其中减压阀可对气源进行稳压，如这里调节气压为0.4-0.6MPa，使气源处于恒定状态，可减小因气源气压突变时对阀门或执行器等硬件的损伤；过滤器用于对气源的清洁，可过滤压缩空气中的水分，避免水分随气体进入装置。气源二联件气源三联件3.3.6气路与气动元件安装75电磁阀底座连接示意PC螺纹接头（进气用）、电磁阀、消声器、阀板、内六角堵头的连接示意。真空吸盘安装真空发生器是利用正压气源产生负压的真空元器件。安装示意如图。电磁阀底座和真空吸盘的连接与安装3.3.6气路与气动元件安装76本任务用到了二位五通电磁阀来控制回转气缸和双杆气缸，用二位二通电磁阀来控制真空发生器和吸盘。a)气缸结构b）双杆气缸外观气缸的结构气缸的特点气缸的结构与外观，其中气缸由前端盖、后端盖、缸体、活塞和活塞杆组成。如有两个活塞杆的气缸，则称为双杆气缸。带左右导向杆后杆不旋转，刚度和精度较高，安装尺寸比较紧凑，适合在空间小的地方用，并有一定定位精度要求和夹紧要求的场合。01023.3.7PLC梯形图编程771.编程思路3.3.7PLC梯形图编程782.具体编程3.3.7PLC梯形图编程792.具体编程3.3.7PLC梯形图编程802.具体编程3.3.7PLC梯形图编程812.具体编程3.3.7PLC梯形图编程822.具体编程3.3.7PLC梯形图编程832.具体编程技能考核assessment考核任务85根据计数器编程控制气动机械手搬运任务要求，完成程序的编写与调试。安装接线能正确完成PLC控制的电气接线，并进行完成气路图的安装。01程序要求能使用计数器功能实现自动控制。0203功能要求能使用步序控制编程方式完成物料搬运任务。功能指令编程控制电动机运行次数Functioncommandsareprogrammedtocontrolthenumberofmotorruns/04知识技能knowledge88大于或等于比较器用于判断第一个值是否大于或等于第二个值，满足则返回RLO“1”，否则返回RLO“0”。CMP>=等于比较器用于判断第一个值与第二个值是否相等，相等则返回逻辑运算结果RLO“1”。CMP==不等于比较器用于判断第一个值是否不等于第二个值，满足则返回RLO“1”,否则返回RLO“0”。CMP<>小于比较器用于判断第一个值是否小于第二个值，满足则返回RLO“1”，否则返回RLO“0”。CMP<大于比较器用于判断第一个值是否大于第二个值，满足则返回RLO“1”，否则返回RLO“0”。CMP>小于或等于比较器用于判断第一个值是否小于或等于第二个值，满足则返回RLO“1”，否则返回RLO“0”。CMP<=3.4.1比较指令89比较指令触点a)CMP==指令b)第一个选项c)第二个选项比较器运算指令指令关系类型满足以下条件时比较结果位真=(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比较指令3.4.2移动指令90MOVE指令可传送的数据类型参数声明数据类型存储区说明ENInputBOOLI、Q、M、D、L使能输入ENOOutputBOOLI、Q、M、D、L使能输出INInput位字符串、整数、浮点数、定时器、DATE、TIME、TOD、DTL、CHAR、Struct、ArrayI、Q、M、D、L或常数源值OUT1Output位字符串、整数、浮点数、定时器、DATE、TIME、TOD、DTL、CHAR、Struct、ArrayI、Q、M、D、L传送源值中的操作数MOVE指令当EN条件满足时，实现相同数据类型（不包括位、字符串、Variant类型）的变量间的传送。1.MOVE指令3.4.2移动指令911如果输入IN数据类型的位长度超出输出OUT数据类型的位长度，则源值的高位会丢失。如果输入IN数据类型的位长度低于输出OUT数据类型的位长度，则目标值的高位会被改写为0。数据类型位长度2比较指令的扩展在初始状态，指令框中包含1个输出(OUT1)，可以鼠标点击图符扩展输出数目。如果传送结构化数据类型(DTL，Struct，Array)或字符串(String)的字符，则无法扩展指令框。1.MOVE指令3.4.2移动指令92In：数组中需要移动的数据区域的首地址；OUT：被移动数据的目标区域在数组中的首地址；COUNT：要移动的元素数量，UINT类型。参数实现功能：将"DB26".Static_1[0]开始的4个元素传送至"DB26".Static_2[4]开始的数组中。举例2.MOVE_BLK指令当EN条件满足时，实现相同数组之间部分元素的传送。功能3.4.2移动指令93In：数组中需要移动的数据区域的首地址；OUT：被移动数据的目标区域在数组中的首地址；COUNT：要移动的元素数量，UINT类型。参数相同点：当EN条件满足时，实现相同数组之间部分元素的传送。不同点：

区别是UMOVE_BLK不会被中断打断，并且最多16kB的数据量。UMOVE_BLK指令通常使用于被移动数据有一致性要求的应用。异同点UMOVE_BLK指令3.UMOVE_BLK指令3.4.2移动指令94FILL_BLK指令当EN条件满足时，实现用输入变量批量填充输出区域的功能。用COUNT指定传输个数。4.FILL_BLK指令实现功能：清空“DB27”.Static_1、“DB27”.Static_2和Tag_2的所有变量。3.4.2移动指令955.SWAP指令SWAP指令可以更改输入IN中字节的顺序，并在输出OUT中查询结果，实现交换功能。3.4.3数学运算指令96加法指令OUT=IN1+IN2减法指令OUT=IN1-IN2乘法指令OUT=IN1*IN2除法指令OUT=IN1/IN2求余指令OUT=IN1/IN2的余数0102030405在数学运算指令中，操作数的数据类型可选SInt、Int、Dint、USInt、UInt、UDInt和Real。在运算过程中，操作数的数据类型应该相同。操作数说明加减乘除求余指令3.4.3数学运算指令97除了上述运算指令之外，还有NEG、INC、DEC和ABS等数学运算指令，具体说明如下：（1）NEG指令：将输入IN的值取反，保存在OUT中。（2）INC和DEC指令：参数IN/OUT的值分别加1和减1。（3）绝对值指令ABS：求输入IN中有符号整数或实数的绝对值。对于浮点数函数运算，需要注意的是，三角函数和反三角函数指令中的角度均为以弧度为单位的浮点数。梯形图描述梯形图描述SQR平方TAN正切函数SQRT平方根ASIN反正弦函数LN自然对数ACOS反余弦函数EXP自然指数ATAN反正切函数SIN正弦函数FRAC求浮点数的小数点部分COS余弦函数EXPT求浮点数的普通对数浮点数函数运算3.4.4其他功能指令98隐式转换如果操作数的数据类型是兼容的，由系统按照统-的规则自动执行隐式转换。显式转换如果操作数的数据类型不兼容或者由编程人员设定转换规则时，则可以进行显式转换如果在一个指令中包含多个操作数，必须确保这些数据类型是兼容的。如果操作数不是同一数据类型，则必须进行转换，转换方式有两种。显示转换指令参考表如下：转换方式指令说明CONVERT转换值ROUND取整CEIL浮点数向上取整FLOOR浮点数向下取整TRUNC截尾取整SCALE_X缩放NORM_X标准化1.转换操作指令3.4.4其他功能指令99指令说明SHR右移SHL左移ROR循环右移ROL循环左移可以将输入参数IN中的全部内容循环地逐位左移或右移，空出的位用输入IN移出位的信号状态填充。该指令可以对8、16、32以及64位的字或整数进行操作。对于字、双字和长字移位指令，移出的位信号丢失，移空的位使用0补足。移位范围：字（0～15）、双字（0～31）、长字（0～63）。移位方向只能向右移，移出的位信号丢失，移空的位使用符号位补足。整数为正值时符号位为1，负值时符号位为0。移位范围：有符号整数（0～15）、双整数（0～31）、长整数（0～63）。指令说明12LAD移位指令循环指令可以将输入参数IN中的内容向左或向右逐位移动。2.移位和循环指令3.4.4其他功能指令100实际应用举例a）b）将一个字左移6位，移位前后位排列次序如图a)所示。字移位举例将一个整数右移4位，移位前后位排列次序如图b）所示。整数移位举例2.移位和循环指令3.4.4其他功能指令101字逻辑指令可以对Byte(字节)、Word(字)、DWord(双字)或LWord(长字)逐位进行“与”、“或”、“异或”逻辑运算操作。（1）“与”操作可以判断两个变量在相同的位数上有多少位为1，通常用于变量的过滤；（2）“或”操作可以判断两个变量中为1位的个数；（3）“异或”操作可以判断两个变量有多少位不相同。字逻辑指令还包含编码解码等操作。字逻辑运算指令与说明指令说明AND“与”运算OR“或”运算XOR“异或”运算INVERT求反码DECO解码ENCO编码SEL选择MUX多路复用DEMUX多路分用3.字逻辑运算指令任务实施assignment任务描述103按下启动按钮，电动机马上启动，运行5秒后停止5秒，再继续运行5秒、停止5秒；如此反复N次（其中N缺省是5），才完成一个控制流程。按下紧急停止按钮，则电动机停机，复位控制系统。任务描述任务要求1.正确完成用CPU1215CDC/DC/DCPLC控制的电动机控制电路。2.能通过选择开关来进行N变量的调节，N缺省为5次。当选择开关为ON的时候，加按钮按下启动一次为+1次、减按钮按下一次为-1次数，区间是3～10次；当选择开关OFF的时候，无法进行次数调节。3.通过功能指令编程来实现以上功能。电动机运行次数控制系统3.4.5PLCI/O分配和控制电路接线104

PLC软元件元件符号/名称输入I0.0SB1/启动按钮（NO）I0.1SB2/加按钮（NO）I0.2SB3/减按钮（NO）I1.0ES/紧急停止按钮（NC）I1.1FR/热继电器故障信号（NC）I1.2SB4/热继电器故障信号输出Q0.0HL1/指示灯Q0.1KA1/控制接触器KM1从电动机运行次数控制系统的工艺过程出发，确定PLC的6个输入和2个输出，I/O分配如表所示。3.4.6梯形图编程105更多数据类型{可以看出，自从掌握了功能指令之后，变量表里的数据类型就变得丰富多彩了。变量说明3.4.6梯形图编程106程序解释程序段1上电初始化或复位清零。同时使用MOVE指令将计数次数MW18设置为5次。程序段2按下启动按钮，则开始系统启动，置位M10.0。程序段3当紧急停止按钮、热继电器故障信号或计数满时，复位M10.0。但只有按下紧急停止按钮时，计数器才会清零。程序段4电动机运行周期是10s。TONR延时时间为MD20，M10.1作为CTU的输入，所以CTU每个周期计数一次，当计数值大于等于MW18时，M10.2置位，紧急停止按钮作为计数器复位信号。程序段5计数次数的设定，当按下加按钮时，只要N小于10，就用INC指令加1；按下减按钮时，只要N大于3，就用DEC指令减1。程序段6输出控制，包括Q0.0计数满指示和Q0.1控制电动机接触器KM。3.4.6梯形图编程1073.4.6梯形图编程108技能考核assessment考核任务110根据功能指令编程控制电动机运行次数任务要求，完成程序的编写与调试。安装接线正确完成用PLC控制的电动机控制电路、主电路接线。01程序要求通过功能指令实现N变量在3-10之间进行按钮加或按钮减。0203功能要求通过功能指令实现电动机一个周期的运行和停止判断。思考与练习Thinkingandpracticing/112习题习题3.1如图所示采用二位五通电磁阀来控制机械手的夹爪，请用位逻辑编程来实现原位到工作位再到原位的动作，实现物品的夹紧、释放功能。要求如下：列出I/O分配表；完成磁感应式接近开关、电磁阀线圈等PLC控制外围电气接线；完成夹爪气缸控制的气路安装；通过编程实现夹爪的PLC控制。113习题习题3.2如图所示的传送系统由M1输送带和M2输送带构成，按下SB1启动按钮后，M1带动物品运行，经过光电开关后进行定时，5s后M2输送带启动。按下SB2