林小寧《可編程控制器應用技術》模塊4任務4-5

1、 通過通過5 5項與本模塊相關的任務的實施，在進一步熟練掌握定時器、項與本模塊相關的任務的實施，在進一步熟練掌握定時器、 計數(shù)器、數(shù)據(jù)處理指令、比較指令、邏輯運算指令等指令的基礎上，計數(shù)器、數(shù)據(jù)處理指令、比較指令、邏輯運算指令等指令的基礎上， 掌握掌握PLCPLC的轉換指令、程序控制指令和功能指令，掌握運用功能圖設的轉換指令、程序控制指令和功能指令，掌握運用功能圖設 計計PLCPLC控制程序的方法，對采用控制程序的方法，對采用PLCPLC控制的自動生產過程中的相關任控制的自動生產過程中的相關任 務進行編程與實現(xiàn)；進一步掌握務進行編程與實現(xiàn)；進一步掌握PLCPLC的接線方法，能夠熟練運用編程的接

2、線方法，能夠熟練運用編程 軟件進行聯(lián)機調試。軟件進行聯(lián)機調試。 任務任務4-1 傳送帶控制傳送帶控制 任務任務4-2 裝配流水線控制裝配流水線控制 任務任務4-3 自動送料裝車控制自動送料裝車控制 任務任務4-4 組合機床動力滑臺控制組合機床動力滑臺控制 任務任務4-5 機械手控制機械手控制 學習目標 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r任務目標任務目標 （1 1）掌握子程序調用與子程序標號、子程序返回指令）掌握子程序調用與子程序標號、子程序返回指令 的用法。的用法。 （2 2）掌握結構化程序設計方法。）掌握結構化程序設計方法。 （3 3）掌握采用子程序調用實現(xiàn)的）掌握采用子程序調

3、用實現(xiàn)的PLCPLC程序設計。程序設計。 （4 4）能運用子程序調用指令實現(xiàn)機械手控制程序，并）能運用子程序調用指令實現(xiàn)機械手控制程序，并 且能熟練運用編程軟件進行聯(lián)機調試。且能熟練運用編程軟件進行聯(lián)機調試。 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r前導知識前導知識 1.1.子程序調用與子程序標號、子程序返回指令子程序調用與子程序標號、子程序返回指令 將具有特定功能，并且多次使用的程序段作為子程序?？梢?在主程序、其他子程序或中斷程序中調用子程序，調用某個子程 序時將執(zhí)行該子程序的全部指令，直到子程序結束，然后返回調 用程序中該子程序調用指令的下一條指令處。 子程序用于程序的分段和分塊

4、，使其成為較小的、更易于管 理的塊，只有在需要時才調用，可以更加有效地使用PLC。 子程序的調用是有條件的，未調用它時不會執(zhí)行子程序中的 指令，因此使用子程序可以減少掃描時間。 子程序在結構化程序設計中是一種方便、有效的工具。 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r前導知識前導知識 1.1.子程序調用與子程序標號、子程序返回指令子程序調用與子程序標號、子程序返回指令 在程序中使用子程序時，需要進行的操作有建立子程序、調 用子程序和子程序返回。 1）建立子程序 在STEP7-Micro/WIN編程軟件中可以采用多種方法建立子程序。 注意，此時僅僅是建立了子程序的標號，子程序的具體功能，

5、需 要在當前子程序的程序編輯器中進行程序編輯。 2）子程序調用及子程序返回 子程序編輯好后，返回主調程序的程序編輯器頁面，將光標 定在需要調用子程序處，雙擊指令樹中對應的子程序或直接用鼠 標將將子程序拖到需要調用子程序處。 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r前導知識前導知識 1.1.子程序調用與子程序標號、子程序返回指令子程序調用與子程序標號、子程序返回指令 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r前導知識前導知識 1.1.子程序調用與子程序標號、子程序返回指令子程序調用與子程序標號、子程序返回指令 說明：說明： （1 1）子程序調用指令編寫在主程序中）子程序調用指令編寫

6、在主程序中, ,子程序返回指令編寫在子程序中；子程序返回指令編寫在子程序中； （2 2）子程序標號）子程序標號n n的范圍的范圍:CPU221:CPU221、222222、224224為為0 063,CPU224XP63,CPU224XP、226226為為0 0127127； （3 3）子程序可以不帶參數(shù)調用，也可以帶參數(shù)調用。帶參數(shù)調用的子程序必須事）子程序可以不帶參數(shù)調用，也可以帶參數(shù)調用。帶參數(shù)調用的子程序必須事 先在局部變量表里對參數(shù)進行定義，最多可以傳遞先在局部變量表里對參數(shù)進行定義，最多可以傳遞1616個參數(shù)，參數(shù)的變量名最多個參數(shù)，參數(shù)的變量名最多 為為2323個字符。傳遞的參數(shù)

7、有個字符。傳遞的參數(shù)有ININ、IN_OUTIN_OUT、OUTOUT三類，三類，ININ（輸入）是傳入子程序的輸（輸入）是傳入子程序的輸 入?yún)?shù)；入?yún)?shù)；IN_OUTIN_OUT（輸入（輸入/ /輸出）將參數(shù)的初始值傳給子程序，并將子程序的執(zhí)行結輸出）將參數(shù)的初始值傳給子程序，并將子程序的執(zhí)行結 果返回給同一地址；果返回給同一地址；OUTOUT（輸出）是子程序的執(zhí)行結果，它被返回給調用它的程序。（輸出）是子程序的執(zhí)行結果，它被返回給調用它的程序。 被傳遞參數(shù)的數(shù)據(jù)類型有被傳遞參數(shù)的數(shù)據(jù)類型有BOOLBOOL、BYTEBYTE、WORDWORD、INTINT、DWORDDWORD、DINTDI

8、NT、REALREAL、STRINGLSTRINGL 八種。八種。 （4 4）在現(xiàn)行的編程軟件中，無條件子程序返回指令（）在現(xiàn)行的編程軟件中，無條件子程序返回指令（RETRET）為自動默認，不需要）為自動默認，不需要 在子程序結束時輸入任何代碼。執(zhí)行完子程序以后，控制程序回到子程序調用前在子程序結束時輸入任何代碼。執(zhí)行完子程序以后，控制程序回到子程序調用前 的下一條指令。子程序可嵌套，嵌套深度最多為的下一條指令。子程序可嵌套，嵌套深度最多為8 8層。層。 （5 5）當有一個子程序被調用時，系統(tǒng)會保存當前的邏輯堆棧，并將棧頂值置）當有一個子程序被調用時，系統(tǒng)會保存當前的邏輯堆棧，并將棧頂值置1

9、1， 堆棧的其他值為堆棧的其他值為0 0，把控制權交給被調用的子程序；當子程序完成后，恢復邏輯堆，把控制權交給被調用的子程序；當子程序完成后，恢復邏輯堆 棧，將控制權交還給調用程序。棧，將控制權交還給調用程序。 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r前導知識前導知識 2.2.子程序調用指令應用子程序調用指令應用 實例4.6 不帶參數(shù)子程序的調用。 電動機點動/連續(xù)運轉控制的點動部分及連續(xù)運轉部分可分別 作為子程序編寫，在主程序中根據(jù)需要調用，這樣也可以很好地 完成控制任務。與此對應的梯形圖程序如圖4-46所示。 (a) 主程序(b) 子程序0(c) 子程序1 圖圖4-46 4-46

10、不帶參數(shù)子程序調用指令應用舉例不帶參數(shù)子程序調用指令應用舉例 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r前導知識前導知識 2.2.子程序調用指令應用子程序調用指令應用 實例4.7 帶參數(shù)子程序的調用。 圖圖4-47 4-47 連續(xù)運轉控制子程序局部變量表及程序連續(xù)運轉控制子程序局部變量表及程序 圖圖4-48 4-48 點動控制子程序局部變量表及程序點動控制子程序局部變量表及程序 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r前導知識前導知識 2.2.子程序調用指令應用子程序調用指令應用 在主程序編輯頁面，分別調用以上兩個子程序。電動機點動/連續(xù)運 轉控制主程序如圖4-49所示。 圖圖4

11、-49 4-49 電動機點動電動機點動/ /連續(xù)運轉控制的主程序連續(xù)運轉控制的主程序 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r任務內容任務內容 如圖4-50所示為某物料搬運工作示意圖：由傳送帶A將物料運 至機械手處，機械手將物料搬至傳送帶B，由傳送帶B將物料運走。 圖圖4-50 4-50 某物料搬運工作示意圖某物料搬運工作示意圖 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r任務內容任務內容 控制要求控制要求 機械手 按照要求按 一定的順序 動作，其動 作流程圖如 圖4-51所示。 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r制定計劃制定計劃 工作計劃工作計劃: : 在實際行動之

12、前，預先對目標和行動方案作出選擇和具體安 排，計劃是預測與構想，即預先進行行動安排；圍繞預期的目標， 采取具體行動措施的工作過程，隨著目標的調整進行行動的調整。 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r任務實施任務實施 1 1分析控制要求，確定輸入分析控制要求，確定輸入/ /輸出設備輸出設備 通過對控制要求的分析，可知系統(tǒng)為開關量順序控制系統(tǒng)。 可以歸納出： 15個輸入設備：啟動按鈕、停止按鈕、復位按鈕、下降按鈕、 上升按鈕、左轉按鈕、右轉按鈕、夾緊按鈕、放松按鈕、下限位 開關、上限位開關、左限位開關、右限位開關、光電開關和模式 選擇開關（4檔位轉換開關）； 8個輸出設備：下降電磁閥、

13、上升電磁閥、左轉電磁閥、右轉 電磁閥、夾緊/放松電磁閥、原點顯示指示燈、傳送帶A電動機和 傳送帶B電動機。 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r任務實施任務實施 2 2對輸入對輸入/ /輸出設備進行輸出設備進行I/OI/O地址分配地址分配 輸入設備輸入設備輸出設備輸出設備 名稱名稱符號符號地址地址名稱名稱符號符號地址地址 啟動按鈕啟動按鈕SB1SB1I0.0I0.0下降電磁閥下降電磁閥YV1YV1Q0.1Q0.1 停止按鈕停止按鈕SB2SB2I0.6I0.6上升電磁閥上升電磁閥YV2YV2Q0.2Q0.2 復位按鈕復位按鈕SB3SB3I0.7I0.7右移電磁閥右移電磁閥YV3YV3

14、Q0.3Q0.3 下限位開關下限位開關SQ1SQ1I0.1I0.1左移電磁閥左移電磁閥YV4YV4Q0.4Q0.4 上限位開關上限位開關SQ2SQ2I0.2I0.2放松放松/ /夾緊電磁閥夾緊電磁閥YV5YV5Q0.5Q0.5 左限位開關左限位開關SQ3SQ3I0.3I0.3原點顯示原點顯示HLHLQ0.0Q0.0 右限位開關右限位開關SQ4SQ4I0.4I0.4傳送帶傳送帶A A電機電機KM1KM1Q0.6Q0.6 光電開關光電開關SPSPI0.5I0.5傳送帶傳送帶B B電機電機KM2KM2Q0.7Q0.7 下降按鈕下降按鈕SB4SB4I1.0I1.0 上升按鈕上升按鈕SB5SB5I1.1

15、I1.1 左轉按鈕左轉按鈕SB6SB6I1.2I1.2 右轉按鈕右轉按鈕SB7SB7I1.3I1.3 放松按鈕放松按鈕SB8SB8I1.4I1.4 夾緊按鈕夾緊按鈕SB9SB9I1.5I1.5 轉轉 換換 開開 關關 手動手動 SASA I2.0I2.0 單步單步I2.1I2.1 單周期單周期I2.2I2.2 連續(xù)周期連續(xù)周期I2.3I2.3 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r任務實施任務實施 3 3繪制繪制PLCPLC外部接線圖外部接線圖 圖圖4-52 4-52 機械手的機械手的PLCPLC外部接線圖外部接線圖 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r任務實施任務實施

16、4 4PLCPLC程序設計程序設計1）主程序設計 圖圖4-53 4-53 主程序梯形圖主程序梯形圖 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r任務實施任務實施 4 4PLCPLC程序設計程序設計2）手動程序設計 圖圖4-54 4-54 手動操作控制程序的梯形圖（子程序手動操作控制程序的梯形圖（子程序0 0） 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r任務實施任務實施 4 4PLCPLC程序設計程序設計3）自動操作程序 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r任務實施任務實施 4 4PLCPLC程序設計程序設計3）自動操作程序 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r

17、任務實施任務實施 4 4PLCPLC程序設計程序設計3）自動操作程序 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r任務實施任務實施 4 4PLCPLC程序設計程序設計3）自動操作程序 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r任務實施任務實施 5 5安裝配線安裝配線 按照按照PLCPLC外部接線圖進行配線，安裝方法及要求與繼電器控制外部接線圖進行配線，安裝方法及要求與繼電器控制 電路相同。電路相同。 6 6運行調試運行調試 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r檢查評價檢查評價 r成果展示成果展示 進行按任務檢查與評價標準進行。進行按任務檢查與評價標準進行。 r成果展示、分

18、組交流成果展示、分組交流 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r相關知識相關知識 1.1.高速脈沖指令高速脈沖指令 高速脈沖輸出功能在S7-200系列PLC的Q0.0或Q0.1輸出端產生 高速脈沖，用來驅動諸如步進電動機一類的負載，實現(xiàn)速度和位 置控制。 n高速脈沖輸出方式 高速脈沖輸出有脈沖串輸出PTO和脈寬調制輸出PWM兩種形式。 每個CPU有兩個PTO/PWM發(fā)生器，一個發(fā)生器分配給輸出端Q0.0， 另一個分配給Q0.1。當Q0.0或Q0.1設定為PTO或PWM功能時，其他 操作（如強制、立即輸出等）均失效。當不使用PTO/PWM發(fā)生器時， Q0.0或Q0.1作為普通輸出端子使

19、用，輸出端的波形由輸出映像寄 存器來控制。通常在啟動PTO或PWM操作之前，用復位R指令將Q0.0 或Q0.1清0。 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r相關知識相關知識 1.1.高速脈沖指令高速脈沖指令 n高速脈沖輸出指令 說明： （1）高速脈沖串輸出PTO和脈寬調制輸出PWM都由PLS指令來激活； （2）操作數(shù)X指定脈沖輸出端子，0為Q0.0輸出，1為Q0.1輸出； （3）高速脈沖串輸出PTO可采用中斷方式進行控制，而脈寬調制輸出PWM 只能由指令PLS來激活。 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r相關知識相關知識 1.1.高速脈沖指令高速脈沖指令 n高速脈沖輸出指

20、令應用 圖圖4-56 4-56 高速脈沖指令應用梯形圖高速脈沖指令應用梯形圖 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r相關知識相關知識 1.1.高速脈沖指令高速脈沖指令 n高速脈沖輸出指令應用 圖圖4-56 4-56 高速脈沖指令應用梯形圖高速脈沖指令應用梯形圖 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r相關知識相關知識 2.PLC2.PLC控制系統(tǒng)設計步驟控制系統(tǒng)設計步驟 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r相關知識相關知識 3.PLC3.PLC的選型與硬件配置的選型與硬件配置 PLC的品種繁多，其結構形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程 方式、價格等各有不同，適用的場

21、合也各有側重。因此，合理選 擇PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)技術、經(jīng)濟指標有著重要意義。 1）PLC的機型選擇 機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方 便的前提下，力爭最佳的性能價格比。 2）PLC的容量選擇 PLC的容量包括I/O點數(shù)和用戶程序存儲容量兩個方面。 3）I/O模塊的選擇 一般I/O模塊的價格占PLC價格的一半以上。不同的I/O模塊， 其電路及功能也不同，直接影響PLC的應用范圍和價格。 4）電源模塊及其他外設的選擇 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r任務訓練任務訓練 如圖4-58所示為洗車控制系統(tǒng)布置圖，系統(tǒng)設置有“自動” 和“手動”兩種控制方式，能

22、夠實現(xiàn)對汽車自動或手動清洗。 圖圖4-58 4-58 洗車控制系統(tǒng)洗車控制系統(tǒng) 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r任務訓練任務訓練 洗車過程包含3道工序：泡沫清洗、清水沖洗和風干。 若選擇開關SA置于“手動”方式，按啟動按鈕SB1，則執(zhí)行泡 沫清洗；按沖洗按鈕SB2，則執(zhí)行清水沖洗；按風干按鈕SB3，則 執(zhí)行風干；按結束按鈕SB4，則結束洗車作業(yè)； 若選擇方式開關SA置于“自動”方式，按啟動按鈕，則自動 執(zhí)行洗車流程（泡沫清洗20s清水沖洗30s風干15s結束回 到待洗狀態(tài)）。 洗車過程結束需響鈴提示，任何時候按下停止按鈕SB5，則立 即停止洗車作業(yè) 。 任務要求如下： （1）確

23、定PLC的輸入/輸出設備，并進行I/O地址分配。 （2）編寫PLC控制程序，要求采用子程序結構。 （3）進行PLC接線并聯(lián)機調試。 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r小結小結 (1)子程序在結構化程序設計中是一種方便、有效的工具。 (2)在程序中使用子程序時，需要進行的操作有建立子程序、調用子程序 和子程序返回。 (3)帶參數(shù)的子程序調用更符合結構化程序設計的思想。 (4) S7-200系列PLC有六個高速計數(shù)器HSC0、HSC1、HSC2 、HSC3、HSC4、 和HSC5?？梢蕴幚肀萈LC掃描周期更短的高速事件，通過中斷服務程序實 現(xiàn)對控制目標的控制。 (5)高速脈沖輸出有脈

24、沖串輸出PTO和脈寬調制輸入PWM兩種形式。高速脈 沖輸出功能在PLC的Q0.0或Q0.1輸出端產生高速脈沖，每個CPU有兩個 PTO/PWM發(fā)生器，一個發(fā)生器分配給輸出端Q0.0，另一個分配給Q0.1。 (6)PWM可輸出周期一定占空比可調的高速脈沖串，PTO功能可輸出一定脈 沖個數(shù)和占空比為50%的方波脈沖，高速輸出功能通過對PTO/PWM寄存器 的不同設置來實現(xiàn)，由PLS指令來激活PTO和PWM。 (7)在進行 PLC控制系統(tǒng)設計時，需要需要選擇合適的PLC型號及配置。 任務任務4-5 4-5 機械手控制機械手控制 r思考練習思考練習 1哪些情況下需要使用子程序？ 2每個掃描周期都會執(zhí)行子程序嗎？ 3同一編程元件是否可以出現(xiàn)在不同的子程序中。 4在S7-200系列PLC中如何實現(xiàn)子程序的無條件調用？ 5S7-200系列PLC怎樣實現(xiàn)子程序調用?