柔性生产线PLC控制系统

柔性生产线PLC控制系统1任务1传送单元的控制系统的设计uuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuun.2任务2机械手控制系统的设计uuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuun.3任务3柔性制造系统的整体设计1.强化S7-200PLC编程的基本思路和方法。2.熟悉基本编程指令等常用指令的形式及作用。3.熟悉控制程序的结构。4.会利用基本指令对自动化柔性生产线编写较简单的程序。以PLC程序控制设计为载体，通过PLC基本操作与基本电路的编程、落料及传送单元的控制模拟实训等具体工作任务，讲述S7-200系列PLC在应用中与具体工作相关的线路接线、编程、调试，加强理解能力和程序设计能力。本任务主要以自动化柔性生产线为载体，按照循序渐进的方式利用PLC基本指令的综合运用，进行各种实训动作控制。可自行灵活组合，实现更多的实训动作控制。1.任务要求物料传送主站的结构图如图所示。3.物料传送的基本动作（1）单机动作。本站处于启动原点状态，按下启动按钮后，该单元传送带开始工作，运行指示灯点亮。（2）联机动作。当系统位于原点状态时，按下任何本站或总站的启动按钮，各单元的传送带开始转动，本站和总站的运行指示灯点亮。（3）报警动作。若落料电机机M1启动60s后，工件检测传感器2仍未检测到工件，则该单元有报警情况发生。（4）复位动作。PLC内部清除当前工作状态。4.根据物料传送的基本动作编写PLC程序物料传送控制系统的梯形图和语句表程序如图所示。本任务重点讲述了西门子S7-200PLC在柔性生产加工系统中的综合应用，较详细地说明了步进电动机、步进电动机驱动器、PLC的硬件连接，完成了步进电动机的定位和复位的程序设计，详述了柔性生产加工系统传送单元的综合程序设计，讲述了上料单元工作过程，设计了系统的硬件，并绘制了控制系统的梯形图和语句表，进行了系统的综合运行调试。1.强化S7-200PLC编程的基本思路和方法。2.熟悉基本编程指令等常用指令的形式及作用。3.了解气动机械手的动作原理。4.能正确使用PLC典型指令控制自动化生产线上机械手。5.能熟练掌握机械手控制单元PLC的接线、编程和调试。以PLC程序控制设计为载体，通过PLC基本操作及编程、机械手动作控制单元的控制模拟实训等具体工作任务，讲述S7-200系列PLC在应用中与具体工作相关的线路连接、编程、调试，加强理解能力和程序设计能力。本任务主要以自动化柔性生产线为载体，以循序渐进的方式综合利用PLC基本指令，进行各种实训动作控制，也可自行灵活组合，实现更多的实训动作控制。1.子程序调用指令和返回指令子程序调用指令CALL的功能是将程序执行转移到编号为n的子程序。在梯形图中，子程序调用指令以功能框形式编程，子程序返回指令以线圈形式编程。2.子程序调用过程的特点（1）在子程序（n）调用过程中，CPU把程序控制权交给子程序（n系统将当前逻辑堆栈的数据自动保存，并将栈顶置“1”，堆栈中的其他数据置“0”。（2）因为累加器可在调用程序和被调子程序之间自由传递数据，所以累加器的值在子程序调用开始时不需要另外保存，在子程序调用结束时也不用恢复。（3）允许子程序嵌套调用，嵌套深度最多为8重。（4）S7-200不禁止子程序递归调用（自己调用自己但使用时要慎重。（5）用Micro/Win32软件编程时，编程人员不用手工输入RET指令，而是由软件自动加在每个子程序的结束处。。指令编程举例：不带参数子程序的调用。与此对应的梯形图及指令表语句如图所示。3.带参数的子程序调用子程序在调用过程中，允许带参数调用。（1）子程序参数。在带参数调用子程序时，最多可以带16个参数。每个参数包含变量名、变量类型和数据类型。变量名由不超过8个字符的字母和数字组成，但第一个字符必须是字母。（3）变量类型。在带参数调用子程序时可以使用4种变量类型，根据数据传递的方向依次安排这些变量类型在局部变量表中的位置。1）IN类型（传入子程序型）。2）IN/OUT类型（传入／传出子程序型）。3）OUT类型（传出子程序型）。4）TEMP类型（暂时型）。（4）使用局部变量表。在局部变量表中，还要说明变量的数据类型，数据类型可以是能流型、布尔型、字节型、字型、双字型、整数型、双整数型和实数型。1）能流型：该数据类型仅对位输入操作有效，它是位逻辑运算的结果。对能流输入类型的数据，要排在局部变量表的最前面。2）布尔型：该数据类型用于单独的位输入和位输出。3）字节型、字型、双字型：该数据类型分别用于说明1字节、2字节和4字节的无符号的输入参数或输出参数。4）整数和双整数型：该数据类型分别用于说明2字节和4字节的有符号的输入参数或输出参数。5）实数型：该数据类型用于说明IEEE标准的32位浮点输入参数或输出参数。指令编程举例：带参数的子程序调用如图所示。1.机械手结构图机械手结构图和操作面板分别如图所示。2.控制要求为了保证在紧急情况下(包括PLC发生故障时)能可靠地切断PLC的负载电源，设置了交流接触器KM，如图所示。4.硬件设计依照PLC的I/O地址分配表，结合系统的控制要求，PLC控制I/O接线图如图所示。5.软件设计（1）顺序功能图。如图所示为机械手控制系统自动程序的顺序功能图。（2）程序的总体结构。如图所示为主程序总体结构，SM0.0的常开触点一直闭合，公共程序是无条件执行。（3）公用程序。公用程序的梯形图及指令语句表如图所示。如图所示是用启保停电路设计的自动控制程序(不包括自动返回原点程序)，M0.0和M2.0~M2.7用典型的启保停电路控制。（5）输出电路。如图所示是自动控制程序的输出电路，图中I0.1~I0.4的常闭触点是为单步工作方式设置的。如图所示是自动回原点程序的顺序功能图。如图所示是用启保停电路设计的梯形图和指令语句表。本任务重点讲述了西门子S7-200PLC在柔性生产加工系统中的综合应用，详述了柔性生产加工系统机械手控制单元的综合程序设计。介绍了机械手连续、单周期、单步和回原点4种工作方式的工作过程。系统的硬件通过设计，系统的软件梯形图绘制，进行了系统的综合运行调试。通过机械手动作控制单元的模拟实训任务，讲述与具体工作相关的线路连接、编程、调试，加强学生的理解能力、程序设计能力和柔性加工系统的综合运用能力。1.典型基本指令和功能指令的应用。2.了解PLC通过PROFIBUSDP总线实现主、从机之间通信的原理。3.能根据总控制屏的接线图、电路图，检查电路连接是否正确。4.能进行各分站的总线通信地址的设置。5.能在前面各分站编程的基础上，编写整个生产线的程序。以PLC程序控制设计为载体，通过PLC基本操作与基本电路的编程，根据总控制屏的接线图、电路图进行各分站的总线通信地址的设置。在各分站编程的基础上，编写整个生产线的程序，从而能够了解PLC通过PROFIBUSDP总线实现主机、从机之间通信的原理，并在此基础上讲述与具体工作相关的线路连接、编程、调试。1.数据通信的传输方式按传输数据的时空顺序分类，数据通信的传输方式可分为并行传输和串行传输两种。（1）异步传输。信息以字符为单位进行传输，当发送一个字符代码时，字符前都有自己的一位起始位，极性为0。异步传输的优点：①收、发双方不需要严格的位同步，“异步”是指字符与字符之间的异步，字符内部仍为同步;②电路比较简单，链络协议易实现，因此得到了广泛的应用，其缺点在于通信效率比较低。PLC网络多采用异步方式传送数据。（2）同步传输。同步传输中，不仅字符内部为同步，字符与字符之间也要保持同步。同步传输的特点是可获得较高的传输速度，但实现起来较复杂。2.信号的调制和解调串行通信通常传输的是数字量，远距离传输时，传输线频带不够宽，使信号严重失真、衰减，常采用的方法是调制解调技术。1）调制：将发送端的数字信号转换成适合传输线传送的模拟信号的设备称为调制器。2）解调：将接收端收到的模拟信号还原为数字信号的设备称为解调器。3.传输速率传输速率，是指单位时间内传输的信息量。它是衡量系统传输性能的主要指标，常用波特率(BaudRate)表示。波特率是指每秒传输二进制数据的位数，单位是bit/s。常用的波特率有19200bit/s、9600bit/s、4800bit/s、2400bit/s、1200bit/s等。例如，1200bit/s的传输速率，每个字符格式规定包含10个数据位（起始位、停止位、数据位信号每秒传输的数据为1200/10=120（字符/秒）。4.信息交互方式信息交互方式有单式通信方式、半双工通信方式和双工通信方式三种。（1）单工通信方式。单工通信是指信息的传送始终保持同一个方向，而不能进行反向传送，如图所示。其中A端只能作为发送端，B端只能作为接收端。（2）半双工通信方式。半双工通信是指信息流可以在两个方向上传送，但同一时刻只限于一个方向传送，如图所示。（3）全双工通信方式。全双工通信能在两个方向上同时发送和接收，如图所示。串行通信的形式繁多。最简单的通信只需3根引线（TXD、RXD、GND如图所示。它可以实现全双工异步串行通信。RS-232C使用单端驱动、单端接收电路，如图所示。RS-232C接口规定了终端设备(DTE)和通信设备(DCE)之间信息交换的方式与功能。部分引脚功能见下表。如图所示为RS-485的接口连接。RS-485在总线电缆的始端和终端都需并联终端电阻，如图所示。1.通信端口S7-200CPU上的RS-485串行接口外形如图所示。2.PC/PPI电缆用计算机编程时，一般用PC/PPI（个人计算机/点对点接口）电缆连接计算机与PLC，这是一种低成本的通信方式。PC/PPI电缆外形如图所示。PC/PPI电缆上的DIP开关选择的波特率，见下表。3.网络连接器利用西门子公司提供的两种网络连接器可以很容易地把多台设备连到网络中。通过网络连接器上的选择开关可以对网络进行偏置和终端匹配。两个连接器中的一个连接器只可以连接到CPU的接口，而另一个连接器增加了一个编程接口，如图所示。当通信设备相距较远时，可使用PROFIBUS电缆进行连接，表中列出了PROFIBUS网络电缆的性能指标。PROFIBUS网络的最大长度取决于波特率和所用电缆的类型。4.EM277PROFIBUS-DP模块EM277PROFIBUS-DP模块是专门用于PROFIBUS-DP协议通信的智能扩展模块，它的外形如图所示。DP模块仍能作为一个MPI从站与同一网络上的编程器如SIMATIC或CPU(S7-300/S7-400系列CPU)等其他主站进行通信，如图所示。S7-200PLC的串行通信口可以由用户程序来控制，这种由用户程序控制的通信方式称为“自由端口通信模式”。特殊存储器字节SMB30和SMB130的具体内容见下表。1.任务要求CPU224在输入信号I0.1的上升沿控制接收来自远程CPU224的20个字符，接收完成后，又将信息发送到远程PLC；在发送任务完成后，用本地CPU224的输出信号Q0.1进行提示。设置通信参数SMB30=9端口通信模式，不设超时时间，即无奇偶检验、有效数据位8位、波特率为9600bit/s、自由接收和发送使用同一个数据缓冲区，首地址为VB200。2.通信软件设计通信软件设计编程对应的梯形图程序如图所示。本任务主要讲述了S7-200PLC的通信协议及通信实现方法。网络通信是S