PLC应用技术（S7-1200机型）课件 项目六任务2输送系统控制程序设计

《PLC应用技术（S7-1200机型）》输送系统控制程序设计主讲教师：×××Microbot目录01020304第一部分：任务描述第二部分：任务准备与实施第三部分：任务检查与评价第四部分：巩固与拓展目录第一部分任务描述输送系统的工作任务是将供料系统物料台上的工件搬运到分拣系统的入料口，根据控制要求编写PLC系统的程序并下载运行。一、任务描述1.控制要求（1）输送系统在通电后，按下“停止”按钮SB2，执行复位操作，使抓取机械手装置回到原点位置。（2）机械手到达原点后，按下“启动”按钮SB1，开始抓取供料系统料台上的工件。抓取的顺序是：手臂伸出→手爪夹紧抓取工件→提升台上升→手臂缩回。（3）机械手手臂缩回后，摆台逆时针旋转90°，伺服电动机驱动机械手装置从供料系统向分拣系统运送工件，到达分拣系统传送带上方入料口后，把工件放下，动作顺序是：手臂伸出→提升台下降→手爪松开放下工件→手臂缩回。（4）放下工件动作完成后，机械手手臂缩回，然后执行返回原点的操作。伺服电动机驱动机械手装置以400mm/s的速度返回，返回900mm后，摆台顺时针旋转90°，然后以100mm/s的速度低速返回原点停止。一、任务描述2.任务目标（1）了解S7-1200运动控制功能。（2）掌握运动控制工艺对象编程的方法。（3）能编写输送系统的PLC程序。一、任务描述3.实施条件（1）已经安装完毕的S7-1200系列PLC系统一套。（2）已经接线完毕的输送系统。（3）已经安装好博途软件或者仿真实训软件的计算机一台。（4）电工工具一套。4.安全提示（1）PLC所有模块的安装与接线必须在断电的情况下操作。（2）在安装接线完成后，必须由指导教师检查后才能上电运行。（3）在通电的情况下，不能用手去触摸任何金属端子。（4）出现任何异常情况先断电，并立即向指导教师报告。目录第二部分任务准备与实施二、任务准备与实施任务准备----了解定位控制的基本要求1.原点位置的确定

为了在直线运动机构上实现定位控制，运动机构应该有一个参考点（原点），并指定运动的正方向。输送系统的直线运动机构，原点位于原点接近开关的中心线、抓取机械手从原点向分拣单元运动的方向为正方向，可通过设定伺服驱动器的Pr0.00参数确定。PLC进行定位控制前，必须搜索到原点位置，从而建立运动控制的坐标系。定位控制从原点开始，时刻记录着控制对象的当前位置，根据目标位置的要求驱动控制对象运动。2.目标位置的指定

进行定位控制时，目标位置的指定，可以用两种方式：一是指定当前位置到目标位置的位移量；另一种是直接指定目标位置对于原点的坐标值，PLC根据当前位置信息自动计算目标位置的位移量，实现定位控制。前者为相对驱动方式，后者为绝对驱动方式。二、任务准备与实施任务准备----了解定位控制的基本要求3.定位控制过程

定位控制驱使控制对象从某一基底速度开始，加速到指定的速度，在到达目标位置前减速到最低速度后停止。见图6-15。图6-15定位控制过程

图中，最高速度是受限于电机和PLC的最大输出频率，指定速度应不大于允许的最高速度。基底速度则是运动开始和停止时速度，如果基底速度数值过低，可能会在运动开始和结束时跳动；数值过高，电机可能在启动时丧失脉冲，并且在停车时负载惯性过大停不下来。基底速度、最高速度和加、减速时间等是进行定位控制的基本参数信息，需要预先存储在PLC内存中。二、任务准备与实施任务准备----熟悉S7-1200运动控制S7-1200PLC在运动控制中使用了轴的概念，通过轴的配置，包括硬件接口、位置定义、动态性能和机械特性等，与相关的指令块组合使用，可实现绝对位置、相对位置、点动、转速控制以及寻找参考点等功能。图6-9给出了典型的位置控制系统，通过伺服系统实现位置控制需要输入脉冲和方向。S7-1200CPU提供了最多四路的脉冲输出PTO，继电器输出的PLC也可以通过增加信号板实现高速脉冲输出，集成点最高输出100KHz，SB最高输出200KHz。S7-1200运动控制输出如表6-5所示。表6-5S7-1200运动控制输出表高速脉冲发生器脉冲方向PTO0内置I/OQ0.0Q0.1PTO0SBI/OQ4.0Q4.1PTO1内置I/OQ0.2Q0.3PTO1SBI/OQ4.2Q4.3PTO2内置I/OQ0.4Q0.5PTO2SBI/OQ4.0Q4.1PTO3内置I/OQ0.6Q0.7PTO3SBI/OQ4.2Q4.3二、任务准备与实施任务准备----组态运动控制工艺对象现以输送系统运动控制为例，组态运动控制工艺对象，具体步骤如下。1.脉冲发生器组态。打开博途软件，在设备组态中，右击PLC“属性”，在“脉冲发生器”的PTO1/PWM1中勾选“启用该脉冲发生器”。

见图6-16。图6-16脉冲发生器组态2.新增工艺对象。项目树中打开“工艺对象”点击“新增对象”，弹出的“新增对象”对话框中点击“运动控制”如图6-17所示。将“名称”设为“机械手运动控制工艺配置”，点击“TO_PositioningAxis”。见图6-17。图6-17“新增对象”对话框二、任务准备与实施任务准备----组态运动控制工艺对象3.在基本参数中设定位置单位为mm，见图6-18。图6-18选择位置单位为mm4.在基本参数的“驱动器”栏中设定信号类型“PTO(脉冲A和方向B)”，脉冲输出为Q0.0，方向输出为Q0.1，硬件接线保持一致，见图6-19。图6-19选择硬件接口二、任务准备与实施任务准备----组态运动控制工艺对象5.在扩展参数中的“机械”栏设置电机每转的脉冲数，与驱动器设置一致，见图6-20。6.在扩展参数的“位置限制”栏中设定限位开关地址，与硬件接线保持一致，见图6-21。图6-21设置硬件限位开关图6-20扩展参数二、任务准备与实施任务准备----组态运动控制工艺对象7.在动态的“常规”栏中设置加减速度等参数，见图6-22。图6-22“常规”栏的参数设置8.动态“急停”栏的参数设置，见图6-23。图6-23“急停”栏的参数设置二、任务准备与实施任务准备----组态运动控制工艺对象9．回原点的“主动”栏中关于回原点的设置，见图6-24。图6-24“主动”栏参数设置二、任务准备与实施任务准备----认识运动控制指令1.运动控制指令介绍S7-1200PLC运动控制指令包括MC_Power（运动控制使能块）、MC_Reset（确认错误指令块）、MC_Home（回参考点指令块）、MC_Halt（停止轴指令块）、MC_MoveAbsolute（绝对位移指令块）、MC_MoveRelative（相对位移指令块）、MC_MoveVelocity（目标转速运动指令块）、MC_MoveJog（点动指令块）、MC_CommandTable（命令表控制指令块）、MC_ChangeDynamic（动态设置指令块）、Mc_writeParam（写入工艺对象参数）、MC_ReadParam（读取工艺对象参数）等指令。运动控制程序可以在程序中调用，见图6-25，现介绍常用的几个运动控制指令，见表6-6。图6-25运动控制指令汇总二、任务准备与实施任务准备----认识运动控制指令运动控制指令参数说明运动控制使能块（轴在运动之前需要被使能）EN：该输入端是MC_Power指令的使能端Axis：轴名称。Enable：轴使能端StopMode：轴停止模式。ENO：使能输出。Status：轴的使能状态。Busy：标记MC_Power指令是否处于活动状态。Error：标记MC_Power指令是否产生错误。ErrorID：当MC_Power指令产生错误时，用ErrorID表示错误号。ErrorInfo：当MC_Power指令产生错误时，用ErrorInfo表示错误信息。回参考点指令块（使轴回参考点，需设置参考点）EN：该输入端是MC_Reset指令的使能端。

Axis：轴名称。

Execute：MC_Reset指令的启动位，用上升沿触发。Position：位置值。Mode：回原点模式值。ENO：使能输出。

Done：标记任务是否完成上升沿有效。

Busy：标记指令是否处于活动状态。

Error：标记指令是否产生错误。

ErrorID：用ErrorID表示错误号。

ErrorInfo：用ErrorInfo表示错误信息。停止轴指令块（停止轴的运动）EN：该输入端是MC_Reset指令的使能端。

Axis：轴名称。

Execute：MC_Reset指令的启动位，用上升沿触发。ENO：使能输出。

Done：标记任务是否完成上升沿有效。

Busy：标记指令是否处于活动状态。

Error：标记指令是否产生错误

ErrorID：用ErrorID表示错误号。

ErrorInfo：用ErrorInfo表示错误信息。绝对位移指令块（使轴以某一速度进行绝对位置定位，使用前需定义好参考点及坐标系。）EN：指令的使能端。Axis：轴名称。Execute：指令的启动位，用上升沿触发。Position：绝对目标位置值。Velocity：绝对运动的速度。ENO：使能输出。Done：标记任务是否完成上升沿有效。Busy：标记指令是否处于活动状态。Error：标记指令是否产生错误。ErrorID：用ErrorID表示错误号。ErrorInfo：用ErrorInfo表示错误信息。相对位移指令块（使轴以某一速度进行相对位置定位）EN：指令的使能端。Axis：轴名称。Execute：指令的启动位，用上升沿触发。Distance：相对目标位置值。Velocity：绝对运动的速度。ENO：使能输出。Done：标记任务是否完成上升沿有效。Busy：标记指令是否处于活动状态Error：标记指令是否产生错误。ErrorID：用ErrorID表示错误号。ErrorInfo：用ErrorInfo表示错误信息。读取工艺对象参数（可在用户程序中读取轴工艺对象和命令表对象中的变量）

EN：指令的使能端。

Enable：读取参数使能。

Parameter：需要读取的参数。Value：读取参数保存的位置。ENO：使能输出。

Done：标记任务是否完成上升沿有效。

Busy：标记指令是否处于活动状态。

Error：标记指令是否产生错误。

ErrorID：用ErrorID表示错误号。

ErrorInfo：用ErrorInfo表示错误信息。

表6-6常用的运动控制指令介绍二、任务准备与实施任务准备----认识运动控制指令2.运动控制指令使用注意事项（1）轴运动之前需要使MC_Power指令块使能，如果由于错误而将轴关闭，则在消除并确认错误后会自动再次将其启用，这要求输入参数Enable的值在该过程中保持为TRUE。（2）绝对位移指令块使用之前需要定义好参考点，建立坐标系。（3）运动控制指令之间不能使用相同的背景DB，方便的操作方式就是在插入指令时让Portal软件自动分配背景DB块。（4）运动控制指令的背景DB块在“项目树-程序块-系统块-程序资源”中找到。用户在调试时可以直接监控该DB块中的数值，见图6-26。图6-26运动参数监控二、任务准备与实施任务实施----系统控制分析1.输送系统控制流程

工件传送是输送系统的主要工作，其工作过程是一个单序列的步进顺序控制，动作顺序如下：图6-27输送系统控制流程二、任务准备与实施任务实施----系统控制分析2.输送系统复位操作的工作流程

系统启动前必须检查其是否准备就绪。如果启动前系统已经处于初始状态，则置位准备就绪标志，则可按下启动按钮使系统启动，系统运行标志被置位。

如果系统尚未满足准备就绪条件，就需要按下复位按钮调用系统复位子程序，执行复位操作，使机械手装置复位到初始位置，然后调用原点回归子程序进行原点搜索，当原点搜索完成且机械手装置位于原点位置时，系统处于初始状态。

原点回归过程完成后，“归零完成”标志被置位，从而直线运动的参考点被确立。在接下来的系统运行中，不需要再调用原点回归子程序（除非发生参考点丢失的故障）。复位操作的工作流程如图6-28所示。图6-28复位操作的工作流程二、任务准备与实施任务实施----系统控制分析3.输送系统的异常情况处理

异常情况包括发生越程故障和急停按钮被按下两种情况：一越程故障时，伺服将报警并立即停止，只有断开伺服电源，并将机械手移出越程位置，重新上电后伺服报警才能复位。如果出现越程故障，说明系统有缺陷，必须停机检查。二暂停运行的检测。本任务用按下急停按钮来发出暂停运行指令。当急停按钮按下时，应立即停止脉冲输出（即使机械手不在移动状态也照发脉冲停止指令）。在停止脉冲输出的下一周期置位暂停标志，暂停步进顺序控制程序的执行。二、任务准备与实施任务实施----编程思路及程序设计1.编程思路（1）程序结构：程序由主程序和初态检查复位、回原点、放下工件、抓取工件、运行控制等子程序组成。（2）在主程序中，系统启动和停止控制过程包括上电初始化、异常状态检测、系统状态显示、检查系统是否准备就绪以及系统启动/停止的操作。上电初始化的处理，包括如下3项工作：①把安装定位数据装入内存；②对程序运行时的某些位元件进行必要的置位或复位处理；③指定定位控制使用的基本信息。（3）抓取机械手的抓取和放下工件操作的编程采用子程序调用的方法来实现将使程序编写得以简化。二、任务准备与实施任务实施----编程思路及程序设计2.程序设计（1）主程序设计

输送系统的主程序和供料系统的主程序类似之处这里不再重复，主要叙述新增的设计。1）运动控制程序。输送系统主程序设计了运动控制使能、运动控制停止、位置监测，电机的回原点在初态检查复位中调用。图6-29运动控制使能图6-30运动控制停止图6-31当前位置监测二、任务准备与实施任务实施----编程思路及程序设计2）异常情况处理，见图6-32，当触碰到左右限位按钮，出现越程报警，运行状态复位。图6-32越程故障3）调用子程序，主程序调用了“初态检查复位”和“运行控制”子程序，见图6-33。图6-33子程序调用二、任务准备与实施任务实施----编程思路及程序设计（2）初态检查复位子程序主要是将机械手状态复位，如果复位，将“初始位置”置位，并执行“回原点”程序，见图6-34。图6-34初态置位及回原点二、任务准备与实施任务实施----编程思路及程序设计（3）回原点使用了子程序，这样有利于多次使用，在使用绝对位移前需要先执行回原点程序，见图6-35。图6-35回原点子程序二、任务准备与实施任务实施----编程思路及程序设计（4）抓取工件/放下工件子程序使用复位置位指令功能实现，见图6-36。（5）运行控制子程序是使用的置位复位法实现的顺序控制，程序控制逻辑较为清晰，使用了绝对位移指令实现了机械手的运动，见图6-37。