PLC应用技术（S7-1200机型）课件 项目六任务3多工作站通讯的输送系统设计

《PLC应用技术（S7-1200机型）》多工作站通讯的输送系统设计主讲教师：×××Microbot目录010203第一部分：任务描述第二部分：任务准备与实施第三部分：任务检查与评价目录第一部分任务描述现有输送系统、供料系统、分拣系统，需要将这三个独立的系统组建成网络联机工作，完成系统接线原理图设计、组网设计、PLC程序编写，实现工件自动输送功能。一、任务描述1.控制要求（1）输送单元在通电后，按下“复位”按钮I2.2，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，各工作站准备就绪且转换开关处于接通状态，按下“启动”按钮I2.0，输送单元向供料系统发出供料请求信号，供料系统在完成供料后反馈出供料完成信号，输送系统接到供料完成信号后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，然后把工件放下，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发送请求分拣，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通讯知识。（2）掌握PROFINETIO系统组建方法。（3）能编写多工作站通讯输送系统的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3套。（2）已经接线完毕的供料系统、输送系统、分拣系统。（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前五个项目，PLC系统都是独立工作的，如果要想将PLC信号发送给另外一台PLC，有很多种方式，最简单的实现方式是通过I/O连接，如果要想实现PLC之间更多数据交换，将使用到PLC通信功能。本项目“机械手到达原点后，向供料系统发出供料允许信号，供料系统在完成供料后反馈出供料完成信号，输送系统接到供料完成信号后开始抓取供料系统料台上的工件。”、“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等待分拣系统发送放料信号”等要求都需要PLC之间传输信号，这就需要技术人员掌握通信的知识。二、任务准备与实施任务准备----了解网络通信基本概念1.串行通信和并行通信

串行通信和并行通信是两种不同形式的数据输送方式。串行通信是以二进制的位为单位逐位传送数据，设备之间只需要两根线就可以进行传输信号，其中一根为信号线，另一根为信号地线。并行通信可以按多位传送数据，有更多的信号地线。由于串行通信结构简单，成本低、抗干扰能力强，广泛应用在工业控制通信中。2.串行通信的接口RS-232和RS-485是典型的串行通信接口标准，RS232最大通信距离为15m，最高传输速率为20kbit/s，只能一对一通信。RS-485的数据最高传输速率为10Mbps，传输距离达1200米，允许连接多达128个收发器。因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等优点，成为首选的串行接口。西门子PPI通信、MPI通信和PROFIBUS-DP现场总线通信的物理层都是RS-485。3.工业以太网

工业以太网是以太网技术和通用工业协议的结合，是标准以太网在工业领域的应用延伸。近年来，为满足高实时性的工业应用需求，各大工业自动化公司和标准化组织纷纷提出了各种工业以太网实时性的技术标准，这些方案建立在IEEE802.3标准基础上，通过对相关标准的扩展以提高实时性，并做到与标准以太网的无缝对接。西门子S7-1200集成了PROFINET以太网接口可以与计算机、人机界面以及其他S7PLC通信。二、任务准备与实施任务准备----认识PROFINET现场总线1.

PROFINET现场总线PROFINET是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准，PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热门应用。

根据响应时间的不同，PROFINET支持下列三种通讯方式：（1）TCP/IP标准通讯PROFINET基于工业以太网技术，使用TCP/IP和IT标准。TCP/IP是IT领域关于通信协议方面事实上的标准，响应时间在100ms的量级，足够满足于工厂控制级的应用。（2）实时（RT）通讯对于传感器和执行器设备之间的数据交换，系统对响应时间的要求更为严格，因此，PROFINET提供了一个优化的、基于以太网第二层的实时通讯通道，通过该实时通道，极大地减少了数据在通讯栈中的处理时间，PROFINET实时通讯（RT）的典型响应时间是5-10ms。（3）同步实时（IRT）通讯在现场级通讯中，对通讯实时性要求最高的是运动控制（MotionControl），PROFINET的同步实时（IRT）技术可以满足运动控制的高速通讯需求，在100个节点下，其响应时间要小于1ms，抖动误差要小于1μs，以此来保证及时的、确定的响应。PROFINET只需要一条工业以太网电缆就能满足自动化领域的需求，使用铜质线缆最多126个节点，支持5km，使用光纤可以多于1000个节点，最长支持150km，无线网络最多8个节点，每个网段最长1000m。二、任务准备与实施任务准备----认识PROFINET现场总线2.

PROFINETIO系统PROFINETIO系统是一种分布式的控制系统，它采用生产者/消费者模型进行数据交换，包括三种角色：IO控制器(IOController)、IO设备(IODevice)和IO监视器(IOSupervisor)，其中：IO控制器：PROFINETIO系统的主站，一般来说是PLC的CPU模块。IO控制器执行各种控制任务，包括：执行用户程序、与IO设备进行数据交换、处理各种通信请求等。IO设备：PROFINETIO系统的从站，由分布于现场的、用于获取数据的IO模块组成。IO监视器：IO监视器用来组态、编程，并将相关的数据下载到IO控制器中，还可以对系统进行诊断和监控。最常见的IO监视器是用户的编程电脑。IO控制器即可以作为数据的生产者，向组态好的IO设备输出数据，也可以作为数据的消费者，接收IO设备提供的数据；对于IO设备也与此类似，它消费IO控制器的输出数据，也作为生产者，向IO控制器提供数据；一个PROFINETIO系统至少由一个IO控制器和一个IO设备组成，通常IO监视器作为临时角色进行调试或诊断。二、任务准备与实施任务准备----PROFINETIO系统组态

本项目中，输送系统既要与供料系统通信，也要和分拣系统通信，因此设置输送系统的PLC为PROFINETIO控制器，供料系统和分拣系统的PLC为智能IO设备。IO控制器和智能IO设备都是PLC，都有各自的系统存储器区，IO控制器不能用IO设备的硬件I、Q地址直接访问它们。IO设备的传输区（I、Q地址区）是IO控制器与智能IO设备的用户程序之间的通信接口，用户程序对传输区定义的I区接收到的输入数据进行处理，并用传输区定义的Q区输出处理的结果。IO控制器与智能IO子安通过传输区自动地周期性进行数据交换。根据系统控制要求定义I、Q。二、任务准备与实施任务准备----PROFINETIO系统组态1.数据的规划（1）通讯数据区规划。表6-7通讯数据区规划表IO控制器中的地址传输方向智能设备中的地址输送系统Q300-Q309供料系统I300-I309输送系统I300-I309供料系统Q300-Q309输送系统Q330-Q339分拣系统I300-I309输送系统I330-I339分拣系统Q300-Q309（2）输送站（I/O控制器）接收、智能设备站发送的通信数据定义表。表6-8输送站（I/O控制器）接收、智能设备站发送的通信数据定义表主站接收区地址数据意义供料站数据发送区地址分拣站数据发送区地址I300.0供料站全线模式Q300.0I300.1供料站准备就绪Q300.1I300.2供料站运行状态Q300.2I300.3工件不足Q300.3I300.4工件没有Q300.4I300.5供料完成Q300.5I300.6金属工件Q300.6I330.0分拣站全线模式Q300.0I330.1分拣站准备就绪Q300.1I330.2分拣站运行状态Q300.2I330.3分拣站允许进料Q300.3I330.4分拣完成Q300.4二、任务准备与实施任务准备----PROFINETIO系统组态（3）输送站（I/O控制器）发送、智能设备站接收的通信数据定义表，如表6-9。表6-9输送站（I/O控制器）发送、智能设备站接收的通信数据定义表主站数据发送区地址数据意义供料站数据接收区地址分拣站数据接收区地址Q300.0全线运行I300.0Q300.1全线停止I300.1Q300.2全线复位I300.2Q300.3全线急停I300.3Q300.4请求供料I300.4Q300.5供料站联机I300.5Q330.0全线运行I300.0Q330.1全线停止I300.1Q330.2全线复位I300.2Q330.3全线急停I300.3Q330.4请求分拣I300.4Q330.5分拣站联机I300.5QW331变频器写入频率IW301（4）IP地址规划，如表6-10。表6-10IP地址规划工作站IP输送系统192.168.3.1供料系统192.168.3.2分拣系统192.168.3.5二、任务准备与实施任务准备----PROFINETIO系统组态2.PROFINETIO系统组态

（1）建立通讯连接

在系统中添加三台PLC，分别命名分拣站、供料站、输送站，右击输送站PLC的PN接口，选择“添加IO系统”，生成PROFINETIO系统，见图6-38。（2）输送站PLC设置将输送站PLC设置为“192.168.1.3”。见图6-38。图6-38建立通讯连接图6-39输送站PLC以太网地址设置二、任务准备与实施任务准备----PROFINETIO系统组态（3）供料站PLC设置图6-40供料站PLC以太网地址设置图6-41供料站PLC的操作模式及传输区设置二、任务准备与实施任务准备----PROFINETIO系统组态（3）分拣系统PLC设置与供料系统一致，IP为192.168.3.5，数据传输区见表6-7。

通过以上设置，PLC之间就建立了连接，下载到真实设备的时候需要使用路由器进行连接，见图6-42。图6-42通讯系统连接图二、任务准备与实施任务实施----PLC接线原理图设计多工作站通讯的输送系统需要在单站功能的接线原理图6-14中增加按钮和转换开关，用来实现联机的启动、停止、复位、联机和单机工作切换，具体分配如下：I2.0启动，I2.1停止，I2.2复位，I2.3转换。二、任务准备与实施任务实施----编程思路及程序设计

因供料系统、输送系统、分拣系统的工作要求没有发生变化，其动作流程与单站的流程是一致的，不同之处在于联机工作时发送启动命令，各工作站能按“供料-输送-分拣”这样的工作流程自动运行，如果物料充足，正常情况下系统将一直自动运行。输送程序中联机信号主要包括联机运行状态、联机停止、联机复位、请求供料、请求分拣等，都是通过传输区I、Q信号传输。1.输送主程序设计（1）系统联机就绪标志。当供料站、分拣站、输送站（主站）都就绪以后，系统就绪标志置位，“供料站准备就绪”、“分拣站准备就绪”信号来自于供料站、分拣站的Q300.1。见图6-43。图6-43系统就绪二、任务准备与实施任务实施----编程思路及程序设计2．输送运行控制子程序设计（1）准备就绪，接受到启动信号后，发送“请求供料”信号，系统开始工作。见图6-44。图6-44系统开始供料(2)输送站放下工件后，向分拣站发送“请求分拣”信号。见图6-45。图6-45系统开始分拣除了在输送系统添加联机运行程序外，还需要在供料系统、输送系统中添加联机相关信号程序，系统才能正常联机工作。二、任务准备与实施任务实施----编程思路及程序设计使用网线连接计