PLC与工业网络技术 课件 模块二 基础工业控制网络

模块2项目一基于MODBUS的环境信息采集控制工程@常州科教城管理委员会()《PLC与工业网络技术》2CONTENTS任务一硬件连接项目一基于MODBUS的环境信息采集控制工程项目引入0

1项目描述02项目目标03项目分析04任务二PLC程序编程任务三触摸屏人机界面设计任务描述任务分析知识链接任务实施任务描述任务分析知识链接任务实施任务描述任务分析知识链接任务实施项目引入

推进环境保护，加快绿色经济转型，美丽中国。本项目采用昆态最新软件和触摸屏、西门子S7-1200PLC实现环境信息采集的联机运行。通过采集环境中的关键关键信息，进行空气质量的监视和控制。

3项目描述

通过采用环境空气中的温度、湿度、PM10、PM2.5的值，实现对环境的监视和保护工作。采用温度、湿度、PM10、PM2.5四合一环境传感器用MODBUS串口通信的方式传递给S7-1200PLC，PLC然后把数据传递给MCGS触摸屏进行显示。请完成硬件连接、PLC编程和触摸屏编程任务。4环境信息采集系统本项目要求完成环境信息采集系统的控制硬件连接、PLC和触摸屏编程并调试成功。项目目标5掌握PLC与触摸屏之间的以太网通讯方法；掌握基于传感器与PLC之间的MODBUS串口控制通讯方法。

能设计触摸屏、PLC、MODBUS环境传感器之间以太网、MODBUS串口硬件选型、接线及通讯配置；

能设计满足项目要求的触摸屏界面，并配置触摸屏与PLC之间的通讯；

能设计满足项目要求的PLC程序，并配置PLC与传感器之间的MODBUS串口通讯。良好的安全、质量、时间意识；培养精益求精，增强民族精神；提升审美素养、强国有我的责任感。知识目标能力目标素质目标项目分析6螺丝锁付站

该系统采用西门子S7-1200作为控制器、触摸屏选用昆仑通态的TPC7062K、支持MODBUS串口协议的环境传感器。触摸屏、PLC采用工业以太网协议，触摸屏和PLC之间的应用层通讯采用定制协议（昆仑通态专门开发），PLC和环境传感器之间采用MODBUS协议方法。项目分3个任务实施，任务1硬件连接；任务2PLC程序编程；任务3人机界面设计。根据项目的要求，给出基于MODBUS-RTU协议的RS485串口网络。TASKONE硬件连接任务描述|任务分析|

任务实施

根据环境采集的要求，设计硬件通讯系统，PLC与触摸屏之间采用以太网连接，PLC和传感器之间采用MODBUS串口通信。任务描述8任务分析-网络方案规划9

主要的设备包括触摸屏、PLC和环境传感器，触摸屏和PLC之间采用工业以太网通信，PLC和传感器之间采用MODBUS串口通信方式。任务分析-环境传感器选型10

传感器选择ZZ-PM-A-PM多合一传感器（智泽贸易），可同时采集温度、湿度、PM10、PM2.5四个环境信号。电源接口为宽电压电源输入12-24V均可。

具体四根线的线色说明。其中棕色线为电源正(12-24VDC)，黑色线为电源负线，黄色线为通信的485-A线，蓝色线为通信485-B线。电源接口为宽电压电源输入12-24V均可。485信号线接线时注意A/B两条线不能接反，总线上多台设备间地址不能冲突。任务分析-PLC模块CB1421RS485模块选型11

西门子CB1241通讯板RS485，可以直接插入S7-1200的CPU中，通过点到点连接，可进行快速、高性能的串行数据交换。执行的协议有ASCII、USS驱动协议、ModbusRTU，随后可加载附近协议。

485半双工（两线连接）的连接方式是具体连接是T/RA接485-B，T/RB接485A。任务实施121.硬件连接RS485连线。传感器总共4根线，其中黄色线：485-A；蓝色线485-B；棕色线正12~24V，黑色线：负12~24V;和CB1421RS485模块连接时，蓝线接T/RA，黄线接T/RB。硬件连接任务实施131.硬件连接网线连接。用网线连接S7-1200的网口及触摸屏的网口。硬件连接任务实施141.硬件连接电源连接。采用24伏直流电源，连接PLC的电源端、传感器的电源端和触摸屏的电源端。硬件连接任务实施152.任务评价评分表

学年工作形式：□个人□小组分工□小组评分工作时间任务训练内容与分值训练要求学生自评教师评分硬件连接1.触摸屏与PLC的连接（20分）正确连接触摸屏与PLC。（20分）

2．PLC与传感器连接（30分）正确连接PLC与传感器（30分）

3．通信连接测试（40分）PLC与触摸屏的通讯。（20分）PLC与传感器通讯。（20分）

4．职业素养与安全意识10分现场安全保护；工具、器材、导线等处理操作符合职业要求；5分分工合作，配合紧密；遵守纪律，保持工位整洁。5分

总分：100分学生：

教师：

日期：

TASKTWOPLC程序编写任务描述|任务分析|

任务实施

完成PLC的编程，实现环境参数的采集。主要分两个步骤，首先通过MODBUS通讯将传感器的数据传递给PLC，然后把WORD数据类型转化为REAL数据类型。任务描述17任务分析18

在参数定义中，应为传感器的数据为10个，因此需要定义为DB数据块。S7-1200中使用MODBUS_MASTER指令实现主站对从站的数据采集。任务实施191.新建项目

在博图软件中新建“环境信息采集”命名的项目，CPU的类型选择1215CDC/DC/RLC型。型号为6ES7215-1HG40-0XB0版本号：V4.0。任务实施202.硬件组态

（1）设置CPU的IP地址。在CPU的属性中设置PLC的IP地址任务实施212.硬件组态

（2）添加485通讯模块。重点添加CB1421RS485模块的组态。通讯模块是通讯板安装在S7-1200的面板上，添加好后，默认设置。任务实施223.数据定义

（1）定义DB1模块，用来保存从传感器中传过来的值，在属性中把优化模块去除。任务实施233.数据定义

（2）定义DB3模块，用来保存换算后的环境参数值，在属性中把优化模块去除。任务实施244.通讯程序编写

MODBUS_COMM_LOAD的指令是通讯配置指令，只需要运行一次，因此在REQ参数设置为第一次循环周期运行。关键点：本程序中自动产生的背景数据中，MODE值要设为4，为半双工通信方式。任务实施254.通讯程序编写Modbus_Master指令是通讯指令，在具体应用中把PLC作为服务器，其他传感器为从站。其中REQ需要信号的上升沿工作，也可以采用轮询的方式。modbusRTU数据的地址定义和数据定义。具体传感器的地址说明如下图左所示。任务实施264.通讯程序编写

其中40001代表PLC对应的初始地址，所以Modbus_Master指令中，DATA_ADDR的地址为40001，在上表中一个地址代表一个WORD（16为二进字数），所以第一个字是湿度，第二个字是温度，第5个字是PM2.5，第10个字是PM10浓度，因此DATA_LEN的数据长度为10，表示只需要10个字，其他字的数据则不需要。因此DB1的数据按改表进行数据的安排。第一个字DB1.DW0代表温度，DB1.DW2第二个字代表湿度，DB1.DW8第5个字代表PM2.5，DB1.DW18代表第10个字代表PM10。任务实施275.数据转换程序编写

数据转化程序如图所示。温度和湿度换算时除以10，便为原来值，PM2.5、和PM10的值为原值不需要换算，把原来的WORD数据类型转换为REAL类型。任务实施286.任务评价评分表

学年工作形式：□个人□小组分工□小组评分工作时间任务训练内容与分值训练要求学生自评教师评分PLC程序编写1．PLC参数定义（10分）正确将组态工程下载至触摸屏中。10分

2．PLC手动状态程序设计（20分）PLC和触摸屏通信参数设置正确；5分正确通信。10分

3．PLC自动状态程序设计30分PLC程序的编写；20分功能正确。10分

4．PLC程序调试（30分正确连接PLC变量与组态构建。15分

6.职业素养与安全意识10分现场安全保护；工具、器材、导线等处理操作符合职业要求；5分分工合作，配合紧密；遵守纪律，保持工位整洁。5分

总分：100分学生：

教师：

日期：

TASKTHREE触摸屏人机界面设计任务描述|任务分析|

任务实施

设计人机界面完成温度、湿度、PM10、PM2.5参数的采集。任务描述30任务分析31

在软件中数据库中定义温度、湿度、PM10、PM2.5四个参数，数据类型为数值型。在界面上使用标签工具实现四个参数的输出显示。任务实施321.新建项目

打开MCGS嵌入版软件，点击“文件”菜单，点击“新建工程”，弹出新建工程设置页面，在TPC型号中选择“TPC7062K”类型如下图所示。点确定按钮。点击“文件”菜单，点击“工程另存为”子菜单，弹“SAVEAS”页面，在文件名中填入“环境参数显示”，点击“保存”按钮，保存新建项目。任务实施332.定义参数

点击“实时数据库”，进入数据定义界面。定义温度、湿度、PM10值、PM25值四个类型是数值型的数据。任务实施343.界面布置用“标签”工具进行如图的监视图布置。任务实施354.显示动画的设置

用“标签”工具，添加“显示输出”属性，表达式中选“温度”参数定义了显示输出。其他参数依次进行设定。任务实施365.通讯的设置

选择使用“Simens_1200”的驱动程序，设置通信参数，包括远端IP地址（PLC的地址）、本地地址（触摸屏的地址）。定义与PLC的对应通道并和触摸屏参数进行连接。任务实施376.任务的评价评分表

学年工作形式：□个人□小组分工□小组评分工作时间任务训练内容与分值训练要求学生自评教师评分触摸屏人机界面的设计1.触摸屏参数的定义（10分）正确定义规定的参数。20分

2.界面的规划设计（20分）按要求规划界面。10分界面美观、整齐。10分

3.监视动画的设置（20分）参数显示的设置。20分

4.与PLC的通讯设置（20分）与PLC的通讯设置正确。20分

5.在线调试（20分）实现在线的控制要求。20分

6.职业素养与安全意识（10分）现场安全保护；工具、器材、导线等处理操作符合职业要求；5分分工合作，配合紧密；遵守纪律，保持工位整洁。5分

总分：100分学生：

教师：

日期：

项目小结

通过本项目的学习，读者了解掌握触摸屏界面设计，掌握PLC与触摸屏变量连接方法，掌握通过MODBUSRTU协议的方法实现传感器数据的采集。请读者进行本任务的操作，为后续学习打下基础。思考与练习MODBUS的传感器寄存器地址和PLC中用Modbus_Master参数设置有什么关联？。MODBUSRTU与MODBUSTCP有什么区别？PLC做主站时，如果两个MODBUSRTU通讯的从站之间如何通讯？

用S7-1200PLC中的M寄存器实现环境参数的采集与显示。1.思考题2.操作题项目二

USS协议下变频器监控系统@常州科教城管理委员会()《PLC和工业网络控制》41CONTENTS任务一变频器监控系统设计项目三USS协议下变频器监控项目引入0

1项目描述02项目目标03项目分析04任务描述任务分析任务实施项目引入国内某快递分拣中心现有若干皮带输送设备，通过输送设备进行快件的分拣，为了实现绿色节能，现需要通过变频器控制异步交流电机控制皮带输送设备，以现实分拣的效率。

42项目描述

通常分拣输送的速度控制利用PLC作为控制器间接控制变频器，成本较高，而本项目采用昆仑通泰触摸屏直接与变频器MM440通信，使用USS协议实现对多个西门子MM440型变频器的控制，从而在触摸屏上直接对各个变频器进行启停控制、方向控制、频率控制以及对变频器实际转速、电压和电流等进行显示。本项目提供了一种通过USS通信协议实现触摸屏与变频器直接监控的简易。43本项目要求使用MCGS软件做出监控软件，并演示最终的仿真动画。项目目标44□了解触摸屏的使用知识□掌握变频器参数的意义和参数配置□能用MCGS组态软件基本功能进行简单项目设计、下载和运行□会根据用户手册安装和操作触摸屏□会根据用户手册安装和操作变频器MM440□工匠精神、□科学的探索精神，□团队协作能力，□家国情怀和使命担当。知识目标能力目标素质目标项目分析45USS协议下变频器监控本任务可采用昆仑通态有限公司的触摸屏、西门子公司的MM440型变频器通过通信电缆，利用上述硬件实现本项目系统配置与硬件接线。变频器通过参数设置，利用USS协议来实现与触摸屏的通信，实现对变频器的监控。TASKONE变频器监控系统设计任务描述|任务分析|任务实施

利用USS协议实现变频器的正转、反转、停止，以及对变频器的加速时间、减速时间、运行频率的设置，监控实际电压、实际电流、实际频率。触摸屏界面设计除了满足基本控制要求外，还要可增加企业logo、企业文化、二维码操作说明书及用户界面转换按钮，从而让操作员能设定、读写变频器参数，提高系统的操作便利性，奠定智能制造数字化的竞争优势。任务描述47图2-1电气系统控制图任务分析48图2-3用户窗口组态图本系统采用触摸屏实时监控多台变频器，采用USS协议通信灵活实现多台变频器的参数设定与参数采集。根据系统控制要求，触摸屏画面上主要实现以下功能：（1）能在触摸屏上分别对2个变频器加速时间、减速时间、运行频率进行设置与修改（2）能对2个变频器进行正反转启动、停止等控制（3）能在触摸屏上显示触摸屏与2个变频器通讯是否成功的状态指示（4）能在触摸屏上实时显示2个异步电机的实际运行频率、转速、电压与电流等参数。任务实施491.变频器参数设置设置变频器参数2个MM440变频器与TPC7062KX触摸屏进行串口通信时，要使用RS485协议的通信电缆进行硬件连接，然后要对2个变频器的相关通信参数进行设置，这样触摸屏才能使用西门子USS通信协议进行数据传输，对变频器进行实时控制。利用基本操作面板（BOP）实现变频器参数设置。见表2-1，2-2任务实施502.用户窗口组态1、在“工作台”中激活“用户窗口”，单击“新建窗口”，将“窗口名称”修改为“MCGS触摸屏与MM440变频器USS通信”后保存。2、在用户窗口进入“MCGS触摸屏与MM440变频器USS通信”动画组态，打开绘图“工具箱”，组态画面如图2-3所示用户窗口组态图：图2-3用户窗口组态图任务实施513.实时数据库组态在“工作台”中单击“实时数据库”，点击“新增变量”增加13个新变量，如表2-3。任务实施523.实时数据库组态在“工作台”中单击“实时数据库”，点击“新增变量”增加30个新变量，如表2-3。任务实施533.实时数据库组态在“工作台”中单击“实时数据库”，点击“新增变量”增加30个新变量，如表2-3。任务实施544.动画连接对MCGS触摸屏与MM440变频器1通信画面需要新增加动画效果的部分包括：通信状态连接；变频器频率设定；正转启动按钮；反转启动按钮、；停止按钮；当前频率、当前速度、当前电压、当前电流四个标签的连接。任务实施554.动画连接1、通信状态双击“通信状态”标签，打开“标签动画组态属性设置”，单击“属性设置”，如图2-4在“显示输出”前面打勾。单击“显示输出”，在“表达式”下点击“？”，进行数据变量连接,选择“通信状态”，其他设置如图2-5所示。任务实施564.动画连接2、频率设定双击“频率设定”输入框，点击“操作属性”，如图2-6，在“对应数据对象的名称”下面，点击“？”出现变量选择对话框，选择“频率设定”变量，如图2-7，点击“确定”，返回操作属性对话框。进行输入框最小值和最大值设定。任务实施574.动画连接3、正传启动按钮、反转启动按钮，停止按钮双击“正传启动按钮”，在标准按钮构件属性设置中，点击“基本属性”在“文本”，下输入文字“正传启动”，见图2-8；点击“脚本程序”在“抬起脚本”下点击“脚本程序编辑器”，进行脚本输入，见图2-9。任务实施584.动画连接4、反转启动按钮（如图2-10,2-11），停止按钮（如图2-12,2-13）以此设置，任务实施594.动画连接5、当前频率、当前速度、当前电压、当前电流标签连接双击“当前频率”右边的空白标签，打开“标签动画组态属性设置”，单击“属性设置”，如图2-14在“显示输出”前面打勾。单击“显示输出”，在“表达式”下点击“？”，进行数据变量连接,选择“当前频率”，其他设置如图2-15所示。任务实施605.设备组态1、在设备窗口，双击

，在设备工具箱中双击“通用串口父设备”，然后点击“设备管理”，依次找到变频器-西门子-西门子USS协议驱动，点击增加，再点击确定，返回到设备工具箱中，双击“西门子USS协议驱动”，得到如图2-162、双击图2-16中的“通用串口父设备0”，进行如下设置，见图2-17.任务实施615.设备组态3、双击图2-18中的“设备0-[西门子USS协议驱动]”，点击“设备地址”，改为10，点击“设置设备内部属性”点击“增加通道”，以此增加R0022、R0024、R0025、R0027四个通道，注意设置参数的字长。见图2-18。点击确认、返回设备编辑窗口，在右上会出现新增通道名称“读R0022”,“读R0024”,“读R0025”,“读R0027”,在“连接变量”列下，依次点击下面五个变量，进行变量连接，选择相应的变量名称，如图2-19所示。任务实施625.设备组态4、双击图2-19中的“设备1-[西门子USS协议驱动]”，点击“设备地址”，改为11，点击“设置设备内部属性”点击“增加通道”，以此增加R0022、R0024、R0025、R0027四个通道，注意设置参数的字长。见图2-20。点击确认、返回设备编辑窗口，在右上会出现新增通道名称“读R0022”,“读R0024”,“读R0025”,“读R0027”,在“连接变量”列下，依次点击下面五个变量，进行变量连接，选择相应的变量名称，如图2-21所示。任务实施636.调试运行1、MCGS模拟运行完成后，通过USB下载本工程到TPC；2、TPC和MM440用通讯线连接；3、查看系统的电气连接，给整个系统上电4、联机操作，填写功能测试表。（1）点击设定频率输入框，设定频率为20HZ（2）点击“正传启动”按钮，查看是否电机正传运行，当前频率是否20HZ；若现象不正确，检查排除故障。（3）点击“停止”按钮，查看电机是否停止；若现象不正确，检查排除故障。（4）点击“反转启动”按钮，查看是否电机反转运行，当前频率是否20HZ；若现象不正确，检查排除故障。；若现象不正确，检查排除故障。（（5）请根据调试现象，完成功能测试表任务实施646.调试运行项目小结通过本项目的学习，读者了解了USS通信基本原理，能对变频器按照求进行通信参数配置，掌握变频器监控触摸屏界面设计，掌握触摸屏通信变量设置方法，实现对变频器监控。请读者进行本任务的操作，为后续学习打下基础。思考与练习（1）变频器MM440能否用380V电源进行供电？。（2）触摸屏供电后，若不能正常启动，则可能存在哪些故障？（3）交流电机的接线方式星型或者三角形接法，对变频器的有哪些影响？（4）如果变频器是三菱公司，如何使用MODBUS通信协议实现本项目功能？（5）在基本操作面板（BOP）初始状态下，能否进行变频器的启动和停止？如要进行相关操作应该要对哪个参数进行修改？（6）在变频器参数修改时，出现在参数号的前面冠以一个小写字母“r”时，那么该参数是否可以修改其数值？（7）参数P0004（参数过滤）的主要作用是？要访问所有参数如何对它进行修改？（8）在设定频率中，如果设定60HZ，变频器的运行频率，能否达到60HZ，另外在输入框中设置最大值和最小值，有啥作用？（9）在操作过程中，能否正传启动后，马上按反转启动？有啥危害？（10）在脚本程序中，TPC触摸屏和变频器MM440之间的USS通信指令有哪些，能否解释相关的参数作用？1.思考题思考与练习（1）使用MCGS完成变频器监控系统界面仿真（2）使用手册完成对变频器MM440的参数设置2.操作题模块二项目三工业机器人随动控制工程@常州科教城管理委员会()《PLC与工业网络技术》69CONTENTS任务一机械手触摸屏设计与仿真项目二工业机器人随动控制工程项目引入0

1项目描述02项目目标03项目分析04任务二PLC程序编程任务三工业机器人程序编写及通讯设置任务描述任务分析知识链接任务实施任务描述任务分析知识链接任务实施任务描述任务分析知识链接任务实施项目引入

推进智能制造，加快建设制造强国，数字中国。本项目采用昆态最新软件和触摸屏、西门子S7-1200PLC和ABBIRB120型工业机器人，实现系统的联机运行。70触摸屏(TPC7062K)PLC（S7-1200）工业机器人（ABBIRB120）MODBUS工业以太网项目描述

设计一个用PLC、触摸屏、和工业机器人完成控工件从A点到B点的工业机器人随动控制系统。当工业机器人在搬运工件的同时，触摸屏上用动画的形式表示工业机器人的运行动画，同时通过触摸屏的启动和停止按钮控制工业机器人的启动和停止。71机器人随动系统本项目要求完成触摸屏上机器人运行动画、PLC编程和机器人搬运运行并调试成功。触摸屏(TPC7062K)PLC（S7-1200）工业机器人（ABBIRB120）MODBUS工业以太网项目目标72掌握PLC与触摸屏之间的以太网通讯方法；掌握PLC与工业机器人的SOCKET通讯方法。能设计触摸屏、PLC、工业机器人之间的工业以太网硬件选型、接线及通讯配置；能设计满足项目要求的触摸屏界面，并配置触摸屏与PLC之间的通讯；能设计满足项目要求的PLC程序，并配置PLC与工业机器人之间的SOCKET通讯；能设计满足项目要求工业机器人程序，配置PLC之间的SOCKET通讯。良好的安全、质量、时间意识；培养精益求精，增强民族精神；提升审美素养、强国有我的责任感。知识目标能力目标素质目标项目分析73

该系统采用西门子S7-1200作为控制器、触摸屏选用昆仑通态的TPC7062K、工业机器人选用ABBIRB120。触摸屏、PLC、工业机器人的通讯的物理层和链路层采用工业以太网协议，触摸屏和PLC之间的应用层通讯采用定制协议（昆仑通态专门开发），PLC和工业机器人之间应用层采用基于TCP/IP协议的通用SOCKET通讯方法。系统实现触摸屏仿真和工业机器人实操把工件从左边的A工作台搬运到B工作台的工作过程，实现触摸屏的动画效果和工业机器人实际操作同时随动工作。项目采用工业以太网网络，用SOCKET协议实现应用层通信的网络方案。如左图2-39所示。项目分3个任务实施，任务1触摸屏设计与仿真；任务2PLC程序设计；任务3工业机器人程序设计。给出基于Profinet协议的工业以太网络解决方案。触摸屏(TPC7062K)PLC（S7-1200）工业机器人（ABBIRB120）MODBUS工业以太网TASKONE机械手触摸屏设计与仿真任务描述|任务分析|

任务实施

触摸屏界面设计主要的要求首先是产生控制信号，用触摸屏产生按钮和限位开关信号作为PLC的输入控制信号，按钮包括启动和停止按钮，限位开关包括上限位开关、下限位开关、左限位开关和右限位开关。然后是用动画的方法实现机械手的运行状态的监控，显示机械手的上行、下行、左行、右行状态。最后是设置与S7-1200的通讯，能实现与PLC的以太网在线通讯。任务描述75任务分析-数据的定义与规划76如下表所示，需要定义三种类型的数据，输出给PLC的控制数据、PLC的输入的监控数据、和中间数据。序号参数名称数据类型用途1启动信号开关量输出给PLC的启动控制信号2停止信号开关量输出给PLC的停止控制信号3上限位开关信号开关量输出给PLC的上位置信号4下限位开关信号开关量输出给PLC下位置信号5左限位开关信号开关量输出给PLC左位置信号6右限位开关信号开关量输出给PLC右位置信号7上行开关量PLC输入的向上移动监视信号8下行开关量PLC输入的向下移动监视信号9左行开关量PLC输入的向左移动监视信号10右行开关量PLC输入的向右移动监视信号11夹紧开关量PLC输入的夹紧操作监视信号12放松开关量PLC输入的放松操作监视信号13水平移动距离数值量动画水平移动参考值14竖直移动距离数值量动画竖直移动参考值15机械手夹放状态开关量工件可见度动画的参考值任务分析-动画的规划771）机械手的运行动画。用位移动画及缩放动画来模拟机械手的位置运行状态。2）各电机及系统的状态用指示灯的变化来表示。和8个开关量输入通道（晶体管型）。任务分析-数据的模拟781）水平移动距离、竖值移动距离等数值用循环脚本程序累加或累减进行模拟仿真。2）机械手夹放状态根据夹紧和放松指令来进行模拟仿真。任务实施791.建立工程

按工程的定义方法，在D：\MCGS\WORK\文件夹下建立文件名为“机械手控制系统”的工程。任务实施802.数据库定义

参考左图规划表，在“实时数据库“标签下定义参数，如下图5-1所示。包括输出给PLC的控制参数、来自PLC的监视参数、仿真数据三类。任务实施813.用户窗口的制作

（1）界面布置如左图所示，用“标签“工具进行界面和各元件的标识。用”矩形“绘制工具绘制了机械手支架、工件、和限位开关。机械手由三部分组成，”元件库“中”其他“中的”机械手“、”元件库“中”管道“中的”管道95“（竖管道）和”管道96“（横管道）。指示灯选用了”元件库“中”指示灯“中的”指示灯1“监视“上行”、“下行”、“左行”、“右行”、“夹紧”、“放松”等信号。用工具箱中的“标准按钮”定义“启动”、“停止”按钮。如左图所示。任务实施823.用户窗口的制作

（2）移动动画的定义。移动动画包括机械手的三部件（机械手元件、竖管、横管）、工件（上工件、下工件）的动画设置。①机械手横管动画的设置

机械手横管主要的动画属性选择“大小变化”，当机械手向右移动时，横管需要进行伸缩的动作。向右移动距离为180（划线法确定），横管本身的长度为120，所有移动到右边后总的长度为300，大约是120的2.5倍，所以设置如左的动画参数。任务实施833.用户窗口的制作

（2）移动动画的定义。移动动画包括机械手的三部件（机械手元件、竖管、横管）、工件（上工件、下工件）的动画设置。②机械手元件动画的设置机械手元件的动画属性选择“水平移动”，当机械手元件移动到右边工作台时，移动距离是180（划线法确定），以“distanc_cross”参数为参考，设置动画参数如左图所示。

任务实施843.用户窗口的制作

（2）移动动画的定义。移动动画包括机械手的三部件（机械手元件、竖管、横管）、工件（上工件、下工件）的动画设置。③机械手竖管动画的设置

机械手竖管主要的动画属性选择“大小变化”，“水平移动“两个属性。当机械手向下移动时，竖管需要进行伸缩的动作。向下移动距离为58（划线法确定），横管本身的长度为67，所有移动到右边后总的长度为125，大约是67的1.9倍，以“distanc_trans”参数为参考，所以设置如下图5-5所示的“大小变化”参数。当机械手向右移动时，移动距离为180，以“distanc_cross”参数为参考，设置如左图2-44所示，“水平移动”参数。

任务实施853.用户窗口的制作

（2）移动动画的定义。移动动画包括机械手的三部件（机械手元件、竖管、横管）、工件（上工件、下工件）的动画设置。④上工件动画设置

上工件的动画属性选择“垂直移动”、“水平移动”、“可见度”三个属性。“水平移动”参考“distanc_cross”参数，“垂直移动”参考“distanc_trans”参数，“可见度”参考“status_clap”参数。如左图所示。任务实施863.用户窗口的制作

（2）移动动画的定义。移动动画包括机械手的三部件（机械手元件、竖管、横管）、工件（上工件、下工件）的动画设置。⑤下工件动画设置

下工件的动画属性选择“可见度”属性。参考“status_clap”参数。如左图所示。其可见度的设置与上工件相反。任务实施873.用户窗口的制作

（3）指示灯动画定义。指示灯动画用来监视“上行”、“下行”、“左行”、“右行”、“夹紧”、“放松”等信号的状态。通过设置“颜色”动画属性，当对应的信号值为“0”时颜色为白颜色，当对应的信号值为“1”时对应的颜色为绿颜色，如左图所示为“上行“指示灯的”填充颜色“属性的设置。然后依次完成”下行“、”左行“、”右行“、”夹紧“、”放松“灯指示灯的设置。任务实施883.用户窗口的制作

（4）按钮动画定义。按钮动画设置“启动按钮“和”停止按钮“，其参数设置如左图所示。”数值对象“的操作模式选择”按1松0“，和真实的点动按钮的赋值相同。任务实施893.用户窗口的制作

（5）限位开关动画设置。限位开关用“矩形“绘图工具绘制。设置其”颜色“属性。以上限位开关为例，其动画属性设置如左图所示。当”sq1_up”参数值为0时，限位开关是白颜色，当其值为1时，限位开关是绿颜色。依次完成“下限位开关”、“左限位开关”、“右限位开关”的设置。任务实施904.仿真值的脚本程序产生

（1）循环策略设定。根据设计要求需要产生上下、左右限位开关的仿真值，其值的产生需要使用软件的“脚本程序”功能。在“运行策略”界面下，选用“循环策略”，并使用“脚本程序”工具。并把循环策略设置为“200ms”循环周期。任务实施914.仿真值的脚本程序产生

（2）横向距离和纵向距离仿真。首先需要仿真机械手的横向距离和纵向距离，通过以机械手控制的上、下、左、右控制信号为条件，以周期累积的形式产生距离值，每一个周期值的变化步长为1，如左图所示。任务实施924.仿真值的脚本程序产生

（3）工件松紧状态的仿真。工件松紧状态值主要用于“上工件“和”下工件“构件的可见度动画的设置。如左图所示。任务实施934.仿真值的脚本程序产生

（4）限位开关的仿真。以横向距离和纵向距离为参考，产生限位开关信号，如左图所示。任务实施945.设备通讯的配置

人界面与S7-1200通讯的设置在“设备窗口“下，选择”Siemens_1200”通讯设备，进行参数通道的添加和IP地址的设置，如左图所示。任务实施956.任务评价评分表

学年工作形式：□个人□小组分工□小组评分工作时间任务训练内容与分值训练要求学生自评教师评分机械手触摸屏设计与仿真1.组态界面制作（30分）窗口组态布局合理，色彩搭配合理、内容正确，包含任务要求中的所有元素；10分静态及动画组态属性设置正确；10分与数据库数据连接设置正确。10分

2．数据库变量正确建立（10分）正确设置窗口中进行连接的变量名称和类型；5分数据类型设置正确。5分

3．脚本程序设计与修改30分脚本程序编写正确，书写规范；10分动画模拟功能正确。20分

4．与PLC通讯在线运行20分机械手控制和监视功能正确；10分机械手仿真功能正确。10分

5．职业素养与安全意识10分现场安全保护；工具、器材、导线等处理操作符合职业要求；5分分工合作，配合紧密；遵守纪律，保持工位整洁。5分

总分：100分学生：

教师：

日期：

TASKTWOPLC程序编写任务描述|任务分析|

任务实施

完成与触摸屏之间的参数通讯。触摸屏给PLC启动、停止信号以及上下、左右限位开关信号。PLC给触摸屏机械手的上下、左右、夹紧放松控制信号。

完成与机械手的参数通讯。PLC给机械手上下、左右、夹紧放松控制信号。

完成机械手的运行控制。完成机械手的从左边工作台抓取工件放置到右边工作台的操作过程控制，编写相应的PLC程序。任务描述97触摸屏(TPC7062K)PLC（S7-1200）工业机器人（ABBIRB120）MODBUS工业以太网任务分析-参数的定义98

PLC的参数规划包括PLC与触摸屏的通讯参数、与机械手的通讯参数以及实现控制要求的中间变量参数。序号参数名称数据类型用途1启动信号布尔量触摸屏输入的启动控制信号2停止信号布尔量触摸屏输入的停止控制信号3上限位开关信号布尔量触摸屏输入的上位置信号4下限位开关信号布尔量触摸屏输入下位置信号5左限位开关信号布尔量触摸屏输入左位置信号6右限位开关信号布尔量触摸屏输入右位置信号7上行布尔量输出给触摸屏向上控制信号8下行布尔量输出给触摸屏向下控制信号9左行布尔量输出给触摸屏向左控制信号10右行布尔量输出给触摸屏向右控制信号11夹紧布尔量输出给触摸屏夹紧控制信号12放松布尔量输出给触摸屏放松控制信号13状态整数系统的控制状态（中间量）14运行布尔量系统的运行状态表示（中间量）任务分析-跟工业机器人的随动通讯99

把PLC产生的状态信号通过通讯的方式传递给工业机器人，工业机器人按照PLC的状态完成机械手臂的同步运行。触摸屏(TPC7062K)PLC（S7-1200）工业机器人（ABBIRB120）MODBUS工业以太网任务实施1001.新建项目与硬件配置在博图软件中新建“机械手随动系统”命名的项目，CPU的类型选择1215CDC/DC/RLC型。以太网的IP地址设置为，在“保护”下点选允许外部通讯，如左图所示。任务实施1012.参数的定义

（1）输入输出参数的定义。在PLC变量中新建输入输出表。定义与触摸屏和机械手的通讯数据，如左图所示。任务实施1022.参数的定义

（2）中间变量的定义。在PLC变量中新建中间变量参数表。定义PLC控制过程中所需的中间变量，如左图所示。任务实施1033.梯形图的输入

（1）状态控制程序输入。共有8个控制状态，根据控制的需要，编制梯形图。任务实施1043.梯形图的输入

（1）状态控制程序输入。共有8个控制状态，根据控制的需要，编制梯形图。任务实施1053.梯形图的输入

（1）状态控制程序输入。共有8个控制状态，根据控制的需要，编制梯形图。任务实施1063.梯形图的输入

（2）把PLC中的status状态信号发送给工业机器人，数据的发送采用TSEND_C指令，发送一个状态信号给工业机器人，如左图所示。其中TSEND_C指令的，的组态（点击指令中的组态图示），如左图所示。其中伙伴选择“未指定”，IP地址为工业机器人地址““。连接数据选择“新建”，然后点选右边的“主动建立连接”。任务实施1074.任务评价评分表

学年工作形式：□个人□小组分工□小组评分工作时间任务训练内容与分值训练要求学生自评教师评分PLC程序编写1．组态下载10分正确将组态工程下载至触摸屏中。10分

2．通信连接15PLC和触摸屏通信参数设置正确；5分正确通信。10分

3．脚本程序与PLC程序30分PLC程序的编写；20分功能正确。10分

4．PLC变量连接15分正确连接PLC变量与组态构建。15分

5．功能测试20分机械手控制功能正确实现；20分

6.职业素养与安全意识10分现场安全保护；工具、器材、导线等处理操作符合职业要求；5分分工合作，配合紧密；遵守纪律，保持工位整洁。5分

总分：100分学生：

教师：

日期：

TASKTHREE工业机器人程序编写及通讯设置任务描述|任务分析|

任务实施设置机械手的通讯设置参数。通过编程器进行工业机器人的通讯设置，通过工业以太网通讯配置采用SOCKET通讯方式。工业机器人的操作程序编写。通过编程器操作工业机器人把工件从工作台A搬运到工作台B。

工业机器人的SOCKET通讯程序的编写。任务描述109触摸屏(TPC7062K)PLC（S7-1200）工业机器人（ABBIRB120）MODBUS工业以太网任务分析110

与PLC的随动控制的实现。主要方法是通过SOCKET通讯的方式把PLC中的状态参数传递给工业机器人，工业机器人按照具体的状态实现机械手的动作。触摸屏(TPC7062K)PLC（S7-1200）工业机器人（ABBIRB120）MODBUS工业以太网任务实施1111.通讯设置

1）硬件连接。S7-1200和工业机器人之间采用网线连接，PLC端连接在“LAN“口，工业机器人端连接到”X5(LAN3)“口上。2）参数配置。在工业机器人示教器中配置工业机器人的IP地址为“”。触摸屏(TPC7062K)PLC（S7-1200）工业机器人（ABBIRB120）MODBUS工业以太网任务实施1122.工业机器人的操作程序编写

1）定义变量。在示教器中定义INT的数据类型的status变量，为全局变量,代表机械手的运行状态。定义P0、P1、P2、P3四个机械手的位置点，其中P0为左上方，P1为左下方，P2为右上方，P3为右下方。定义YV1为对应的IO变量控制夹紧和放松的气动阀。触摸屏(TPC7062K)PLC（S7-1200）工业机器人（ABBIRB120）MODBUS工业以太网任务实施1132.工业机器人的操作程序编写2）输入程序。编写工业机械手移动