PLC编程与应用（西门子）电子教案 项目四 任务6：传送带分拣系统控制

课题授课教案一、教案头序号：本次课题项目四任务6传送分拣系统控制授课教师审阅授课时间课时授课班级知识目标1.学会高速计数器功能及使用方法；2.掌握传送分拣设备的程序控制能力目标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；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.高速计数器功能及使用方法难点1.传送分拣设备的程序控制教学准备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传送分拣控制系统是工业自动化生产中常用到的电气设备，它结合了PLC、变频器、电动机、传感器、传送装置等设备，能够实现物料的传送和分拣。而传送分拣系统在实际应用中还需要精确的控制传送的速度、距离等参数，这就用到了PLC的高速计数器功能。引导学生扫码学习扫码看视频任务资讯知识1：高速计数器指令1.高速计数器的功能在测量如电机的转速等高频率的输入信号时，用普通的计数器指令难以满足要求，因为它们属于软件计数器，其最大计数速率受到它所在的OB的执行速率的限制。如果需要速率更高的计数器，可以使用CPU内置的高速计数器。S7-1200CPU提供了最多6个（1214C）高速计数器,高速计数器独立于CPU的扫描周期进行计数。可测量的单相脉冲频率最高为100KHz，双相或A/B相最高为30KHz，除用来计数外还可用来进行频率测量，高速计数器可用于连接增量型旋转编码器，用户通过对硬件组态和调用相关指令块来使用此功能。2.高速计数器的工作模式高速计数器定义为5种工作模式（1）计数器，外部方向控制。（2）单相计数器，内部方向控制。（3）双相增/减计数器，双脉冲输入。（4）A/B相正交脉冲输入。（5）监控PTO输出。每种高速计数器有两种工作状态（1）外部复位，无启动输入。（2）内部复位，无启动输入。所有的计数器无需启动条件设置，在硬件向导中设置完成后下载到CPU中即可启动高速计数器，在A/B相正交模式下可选择1X(1倍)和4X(4倍)模式，高速计数功能所能支持的输入电压为24VDC,目前不支持5VDC的脉冲输入，下表4-6-1列出了高速计数器的硬件输入定义和工作模式。表4-6-1硬件输入定义和工作模式由于不同计数器在不同的模式下，同一个物理点会有不同的定义，在使用多个计数器时需要注意不是所有计数器可以同时定义为任意工作模式。高速计数器的输入使用与普通数字量输入相同的地址，当某个输入点已定义为高速计数器的输入点时，就不能再应用于其它功能，但在某个模式下，没有用到的输入点还可以用于其它功能的输入。监控PTO的模式只有HSC1和HSC2支持，使用此模式时，不需要外部接线，CPU在内部已作了硬件连接，可直接检测通过PTO功能所发脉冲。3.高速计数器指令块高速计数器指令块，需要使用指定背景数据块用于存储参数。下图所示为高速计数器指令块。图4-6-1高速计数器指令块下表4-6-2为高速计数器指令块参数说明表4-6-2高速计数器指令块参数说明端口名称参数说明HSC(HW_HSC)高速计数器硬件识别号DIR(BOOL)TRUE=使能新方向CV(BOOL)TRUE=使能新初始值RV(BOOL)TRUE=使能新参考值PERIODE(BOOL)TRUE=使能新频率测量周期NEW_DIR(INT)方向选择1=正向0=反向NEW_CV(DINT)新初始值NEW_RV(DINT)新参考值NEW_PERIODE(INT)新频率测量周期知识点2：高速计数器的应用为了便于理解怎样使用高速计数功能，通过以下例子来学习高速计数器的组态及应用。小任务：假设在旋转的三相异步电动机轴上机械上有一个AB相旋转编码器作为反馈，接入到S7-1200CPU,要求在计数25个脉冲时，计数器复位，并重新开始计数，周而复始执行此功能。任务分析：针对任务，选择CPU1214C，高速计数器为:HSC1。模式为:单相计数，内部方向控制，无外部复位。据此，脉冲输入应接入I0.0和I0.1，使用HSC1的预置值中断(CV=RV)功能来实现任务要求。组态步骤:1.先在设备与组态中，选择CPU，单击属性，激活高速计数器，并设置相关参数。此步骤必须先执行，1200的高速计数器功能必须要先在硬件组态中激活，才能进行后面的步骤；2.添加硬件中断块，关联相对应的高速计数器所产生的预置值中断；3.在中断块中添加高速计数器指令块，编写修改预置值程序，设置复位计数器等参数；4.将程序下载，执行功能。硬件组态：在“设备和组态”中选中项目中的CPU如下图4-6-2图4-6-2选中项目中的CPU选择属性打开组态界面，找到高速计数器设置选项图4-6-3高速计数器设置选项激活高速计数功能图4-6-4激活高速计数功能计数类型，计数方向组态如下图4-6-5所示图4-6-5计数方向组态1：此处计数类型分为3种，Axisofmotion(运动轴)，Frequency(频率测量)，Counting(计数)，这里选择Counting(计数)。2：模式分为4种:Singlephase(单相),Twophase(双相),ABQuadrature1X(A/B相正交1倍速),ABQuadrature4X(A/B相正交4倍速)。这里择Singlephase(单相)3：输入源，这里使用的为CPU集成输入点。4：计数方向选择，这里选用Userprogram(internaldirectioncontrol)(内部方向控制)5：初始计数方向。这里选择Countup(向上计数)初始值及复位组态如下图4-6-6所示图4-6-6初始值及复位组态预置值中断组态如下图4-6-7所示图4-6-7预置值中断组态添加硬件中断图4-6-8添加硬件中断组态添加的硬件中断图4-6-9组态添加的硬件中断地址分配与硬件识别号如图4-6-10图4-6-10地址分配与硬件识别号至此硬件组态部分已经完成，下面进行程序编写。（1）将高速计数指令块添加到硬件中断中图4-6-11将高速计数指令块添加到硬件中断中（2）将高速计数指令块添加到硬件中断中图4-6-12将高速计数指令块添加到硬件中断中程序视图如图4-6-13所示图4-6-13高速计数器程序段1:这里就是系统指定的高速计数器硬件识别号，这里填12:“1”为使能更新初值3:“0”新初始值为0至此程序编制部分完成，将完成的组态与程序下载到CPU后即可执行，当前的计数值可在ID1000中读出，关于高速计数器指令块，若不需要修改硬件组态中的参数，可不需要调用，系统仍然可以计数。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

任务实施任务布置物料传送、分拣装置见实物，由一台三相异步电动机（UN=380VIN=0.9APN=200WnN=1500r/min，带减速装置）、一个光电开关、一个电感传感器、一个色标传感器、一个旋转编码器（每个脉冲传送距离为0.05cm）、皮带、齿轮等传动装置构成。每个工位另有金属、白塑料、黑塑料三种材质物料块各一个。控制要求：1.传送分拣装置描述：物料传送、分拣装置见实物，由一台三相异步电动机（UN=380VIN=0.9APN=200WnN=1500r/min，带减速装置）、一个光电开关、一个电感传感器、一个色标传感器、一个旋转编码器（每个脉冲传送距离为0.05cm）、皮带、齿轮等传动装置构成。每个工位另有金属、白塑料、黑塑料三种材质物料块各一个。2.控制要求：使用S7-1200PLC、TP700触摸屏和G120变频器完成物料传送分拣系统的控制，实现自动工作模式和手动工作模式的控制要求。触摸屏参考画面如下图4-6-14：图4-6-14触摸屏参考画面手动模式工作过程如下：首先将触摸屏上手动/自动转换开关打到“手动”模式，触摸屏上手动运行指示灯点亮,此时手动功能有效,自动功能失效。由裁判在触摸屏上的“设定传送距离”I/O域中输入设定的行走距离（单位为cm）,再点击触摸屏上的“启动”按钮，传送带开始运行，传送至设定距离后自动停止。要求距离误差小于±1cm。在传送带运行过程中随时按下触摸屏上的“停止”，可以立即停止传送带运行。传送带能通过触摸屏上的滑块实现0～1500r/min的平滑调速。自动模式工作过程如下：首先将触摸屏上手动/自动转换开关打到“自动”模式，触摸屏上自动运行指示灯点亮,此时自动功能有效,手动功能失效。由裁判随机选取物料放置在传送带的光电开关处，当光电开关检测到有物料时，传送带以恒定速度自动运行，将物料送至传送带末端并停止（要求传送带停止时物料不能掉落），至此完成一个物料的检测流程。只有前一个物料传送、分拣完毕后，才能开始传送下一个物料。由裁判随即放入多个物料，完成多次自动检测流程。触摸屏上三个物料I/O域能够正确显示每种物料的数量。触摸屏上的当前传送距离I/O域能够正确显示当前传送带的行走距离。按下触摸屏的“复位”按钮，“当前传送距离”I/O域和物料种类I/O域中的数值全部清零。任务实施（1）I/O地址分配表该系统共有个输入，个输出，资源分配如下表4-6-3。表4-6-3I/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4-98所示图4-6-15PLC变量表按照任务控制要求和I/O地址分配表画出硬件接线图并插接导线。（2）梯形图程序（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遍出现的问题进行讲解答疑。2、实习结束时，检查学