PLC编程与应用（西门子）电子教案 目四 任务4：装配流水线控制

课题授课教案一、教案头序号：本次课题项目四任务4：装配流水线控制授课教师审阅授课时间课时授课班级知识目标1.学会S7-1200PLC各类程序块的功能和使用方法；2.能灵活运用移位指令、传送指令进行综合项目设计。能力目标1.能够根据任务要求制定任务计划、合理高效的实施任务；2.能够借助网络媒体查阅资料，理解新知，独立解决任务中的问题；3.能够独立完成装配流水线控制系统的设计、安装与调试。情感目标1.培养善于独立思考、交流沟通的协作能力；2.培养学习兴趣，树立积极乐观的学习态度；3.树立自信心，增强克服困难的意志，养成和谐和健康向上的品格。教学重点、难点重点1.程序块的功能及应用难点1.移位指令、传送指令进行综合项目设计教学准备1、西门子S7-1200可编程控制器实训装置，主机模块2、电脑一台（具有PROTALV13软件平台）3、24V直流电源、交流220V电源各一处4、实训连接导线若干5、Profilnet通讯电缆一根二、教学设计步骤教学内容教师活动学生活动课前检查1、检查学生的劳保服装。2、检查学生的出勤情况并做好记录。3、强调实习安全。督导检查做好记录学生自检互检情景引入装配流水线是工业自动化的重要部分，能提高生产效率，降低工艺流程成本，最大限度的适应产品变化，提高产品质量，它是现代化生产控制系统中的重要组成部分。为了满足生产的需要，装配生产线还设置了多种工作方式，比如自动模式和手动模式，还有连续工作、单步工作、自动回原点等工作模式。本节课通过学习S7-1200的移位指令来完成一个PLC控制的装配流水线，请扫描二维码阅读详细任务要求。引导学生扫码学习扫码看视频任务资讯知识点1：S7-1200程序块的概念及应用数据块和函数块在西门子的程序设计中起到了非常重要的作用，在博途软件的项目视图中添加一个新设备“CUP1214CAC/DC/RLY”,在程序块目录下双击“添加新块”，就会弹出下图所示的新窗口，图4-2-2所示是S7-1200PLC中常用的块，包括组织块、函数块、函数和数据块四种图4-4-2PLC中常用的块1.常用程序块的分类（1）组织块OB组织块为程序提供结构,它们充当操作系统和用户程序之间的接口。OB是由事件驱动的(如诊断中断或时间间隔)会使CPU执行OB。某些OB预定义了起始事件和行为。程序循环OB包含用户主程序。用户程序中可包含多个程序循环OB。在PLC的RUN模式期间，程序循环OB会以最低优先级等级执行，可被其它各种类型的程序处理中断。启动OB不会中断程序循环OB，因为CPU在进入RUN模式之前将先执行启动OB。完成程序循环OB的处理后，CPU会立即重新执行程序循环OB。该循环处理是用于可编程逻辑控制器的“正常”处理类型。对于许多应用来说，整个用户程序位于一个程序循环OB中。可创建其OB以执行特定的功能，如启动任务、用于处理中断和错误或用于以特定的时间间隔执行特定程序代码。这些OB会中断程序循环OB的执行。使用“添加新块”(Addnewblock)对话框在用户程序中创建新的OB。（2）函数块FB

功能块(FB)是使用背景数据块保存其参数和静态数据的代码块。FB具有位于数据块(DB)或“背景”DB中的变量存储器。背景DB提供与FB的实例(或调用)关联的一块存储区并在FB完成后存储数据。可将不同的背景DB与FB的不同调用进行关联。通过背景DB可使用一个通用FB控制多个设备。通过使一个代码块对FB和背景DB进行调用，来构建程序。然后，CPU执行该FB中的程序代码，并将块参数和静态局部数据存储在背景DB中。FB执行完成后，CPU会返回到调用该FB的代码块中。背景DB保留该FB实例的值。随后在同一扫描周期或其它扫描周期中调用该功能块时可使用这些值。（3）函数FCFC（功能）是不含存储区的代码块,常用于对一组输入值执行特定运算，例如：可使用FC执行标准运算和可重复使用的运算（例如数学计算）或者执行工艺功能（如使用位逻辑运算执行独立的控制）。FC（功能）也可以在程序中的不同位置多次调用，简化了对经常重复发生的任务的编程。通常，函数会计算函数值，可以通过输出参数RET_VAL将此函数值返回给调用块。为此，必须在函数的接口中声明输出参数RET_VAL，RET_VAL始终是函数的首个输出参数。FC（功能）没有相关的背景数据块(DB)，没有可以存储块参数值的数据存储器，因此，调用函数时，必须给所有形参分配实参。对于用于FC（功能）的临时数据，FC（功能）采用了局部数据堆栈，不保存临时数据，要永久性存储数据，可将输出值赋给全局存储器位置，如M存储器或全局DB。（4）数据块DB在用户程序中创建数据块(DB)以存储代码块的数据。用户程序中的所有程序块都可访问全局DB中的数据，而背景DB仅存储特定功能块(FB)的数据。可将DB定义为当前只读。相关代码块执行完成后，DB中存储的数据不会被删除。有两种类型的DB:全局DB存储程序中代码块的数据。任何OB、FB或FC都可访问全局DB中的数据。背景DB存储特定FB的数据。背景DB中数据的结构反映了FB的参数(Input、Output和InOut)和静态数据。(FB的临时存储器不存储在背景DB中。)说明：尽管背景DB反映特定FB的数据，然而任何代码块都可访问背景DB中的数据。2.在TIA博图软件中添加程序块（1）创建DB块：在项目中添加了S7-1200设备之后,在项目树中此PLC的"程序块"下即可以添加新的数据块，如图图4-4-3所示。图4-4-3创建DB块在打开的"添加新块"窗口下选择数据块。以下是对此窗口下各项配置的说明：名称：此处可以键入DB块的符号名。如果不做更改，那么将保留系统分配的默认符号名。例如此处为DB块分配的符号名为“Data_block_2”；类型：此处可以通过下拉菜单选择所要创建的数据块类型-全局数据块或背景数据块。如果要创建背景数据块，下拉菜单中列出了此项目中已有的FB供用户选择。语言：对于创建数据块，此处不可更改。编号：默认配置为“自动”，即系统自动为所生成的数据块配分块号。当然也可以选择“手动”，则“编号”处的下来菜单变为高亮状态,以便用户自行分配DB块编号。块访问：默认选项为“已优化”，当选择此项时，数据块中的变量仅有符号名，没有地址偏移量的信息，该数据块仅可进行符号寻址访问。选择“已优化”创建数据块可优化CPU对存储空间的分配及访问，提升CPU性能。用户也可以选择“标准-与S7-300/400兼容”，获得与S7-300/400数据块相同的特性，数据块中的变量有符号名和偏移量，可以进行符号访问和绝对地址访问。注意：数据块的块访问属性只能在创建数据块时定义。创建完成后无法修改数据块的访问属性。如果在编程中需要对数据块进行绝对地址访问，必须在创建该数据块时将块访问设置成“标准-与S7-300/400兼容”。当以上的数据块属性全部定义完成，点击“确定”按钮即创建完成一个数据块。用户可以在项目树中看到刚刚创建的数据块，如图4-56所示：图4-4-4创建的数据块（2）为数据块定义变量：双击打开数据块即可逐行添加变量，如图4-4-5所示。图4-4-5在DB块中添加变量如果数据块时选择“标准-与S7-300/400兼容”，则在数据块中可以看到“偏移量”列，并且系统在编译之后在该列生成每个变量的地址偏移量。设置成优化访问的数据块则无此列。默认情况下会有一些变量属性列未被显示出来，可以通过右键单击任意列标题，可在出现的菜单中选择显示被隐藏的列，见图4-4-6：图4-4-6菜单中被隐藏的列定义变量的数据类型：可以为变量定义基本数据类型，复杂数据类型（时间与日期，字符串，结构体，数组等），PLC数据类型（如用户自定义数据类型），系统数据类型和硬件数据类型。可以直接键入数据类型标识符，或者通过该列中的选择按钮选择。如下图4-4-7所示：图4-4-7定义基本数据类型需要创建多个数据类型相同的变量时，可以将光标置于第一个变量名称的右下角，待光标变为“＋”符号后向下拖动光标，即可轻松创建多个具有类似属性的变量，如图4-4-8所示：图4-4-8创建多个数据类型相同的变量DB块数据的保持性：对于可优化访问的数据块，其中的每个变量可以分别设置其保持与否；而标准数据块仅可设置其中所有的变量保持或不保持，不能对每个变量单独设置。如图4-4-9所示：图4-4-9DB块数据的保持性（1）标准数据块中仅可设置所有的变量保持或不保持，如图4-4-10所示：图4-4-10DB块数据的保持性（2）（3）数据块的访问符号访问：<DB块名>.<变量名>；例如：Data_Block_1.Var1；绝对地址访问：<DB块号>.<变量长度及偏移量>：DB1.DBX0.0；DB1.DBB0；DB1.DBW0；DB1.DBD0。注意：复杂数据类型只能符号寻址。讲解讲解引导学生与输入继电器作比较讲解讲解聆听对比理解记忆聆听观察聆听理解任务实施任务布置如下图4-63所示为装配流水线实验模块，由启动开关SD、复位按键RS和手动移位按键ME组成，用指示灯分别模拟操作工位A、B、C，运料工位D、E、F、G，仓库操作工位H，生产线能够循环完成工件传送、加工、入库的周期性动作，并且有自动循环运行和手动单步运行两种工作模式。具体功能如下：打开启动开关SD，系统进入自动运行模式，工件按照指示灯D→A→E→B→F→C→G→H的顺序依次点亮表示加工入库。在自动运行期间的任一环节按下按键ME，进入手动单步模式，每按一次ME，指示灯向转换到下一个加工环节。在自动模式下断开系统开关SD，系统在完成当前周期的加工工作后关闭，指示灯熄灭。在手动模式下断开系统开关SD，当前指示灯立即熄灭。在任何时候按下复位按键RS，系统进入自动模式并指示灯按照D→A→E→B→F→C→G→H顺序循环点亮。任务实施（1）任务分析系统要求有手动和自动两种工作模式，工作模式由点动按键ME进行切换，因此在梯形图程序编写时采用手动单步运行程序和自动连续运行程序两个函数块进行调用，具体转换条件如下图4-4-12所示。

输入部分输出部分器件名称符号作用输入地址器件名称符号作用输出地址拨动开关SD启动I0.0指示灯A工位A动作Q0.0点动按键RS复位I0.1指示灯B工位B动作Q0.1点动按键ME移位I0.2指示灯C工位C动作Q0.2指示灯D运料工位D动作Q0.3指示灯E运料工位E动作Q0.4指示灯F运料工位F动作Q0.5指示灯G运料工位G动作Q0.6指示灯H运料工位H动作Q0.7图4-4-12系统流程图I/O地址分配表该系统共有3个输入，8个输出，资源分配如下表4-4-1。表4-4-1I/O地址分配表按照I/O分配表设置PLC变量，在PortalV13软件中设置PLC变量表如下图4-65所示图4-4-13PLC变量的设置（3）硬件接线图

按照任务的控制要求和I/O地址分配表画出硬件接线图并插接导线。图4-4-14PLC外部接线图

（4）梯形图程序重点难点详解：该任务有自动连续运行和手动单步运行两种工作模式，并由点动按键ME作为切换条件，设置以下5个函数功能块：图4-4-15PLC外部接线图（5）任务验收各组学生在教师监督指导下进行互评，并由组长填写验收记录单。布置任务巡回指导记录分析小组讨论任务实施巡回指导在学生操作过程中，教师检查学生实习位置、操作姿势、操作方法、安全文明生产和元器件质量、数量等是否正确，如有不正确应及时纠正。认真做好个别指导、集体指导，同时做好过程评价。指导评价任务实施总结评价1、对当次实习操作的具体情况进行总结，对任务过程中学生普