PLC編程與應(yīng)用（西門子）電子教案 項目四 任務(wù)6：傳送帶分揀系統(tǒng)控制

課題授課教案一、教案頭序號：本次課題項目四任務(wù)6傳送分揀系統(tǒng)控制授課教師審閱授課時間課時授課班級知識目標(biāo)1.學(xué)會高速計數(shù)器功能及使用方法；2.掌握傳送分揀設(shè)備的程序控制能力目標(biāo)1.能夠根據(jù)任務(wù)要求制定任務(wù)計劃、合理高效的實施任務(wù)；2.能夠借助網(wǎng)絡(luò)媒體查閱資料，理解新知，獨(dú)立解決任務(wù)中的問題；情感目標(biāo)1.培養(yǎng)善于獨(dú)立思考、交流溝通的協(xié)作能力；2.培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，樹立積極樂觀的學(xué)習(xí)態(tài)度；3.樹立自信心，增強(qiáng)克服困難的意志，養(yǎng)成和諧和健康向上的品格。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)1.高速計數(shù)器功能及使用方法難點(diǎn)1.傳送分揀設(shè)備的程序控制教學(xué)準(zhǔn)備1、西門子S7-1200可編程控制器實訓(xùn)裝置，主機(jī)模塊2、電腦一臺（具有PROTALV13軟件平臺）3、24V直流電源、交流220V電源各一處4、實訓(xùn)連接導(dǎo)線若干5、Profilnet通訊電纜一根二、教學(xué)設(shè)計步驟教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動課前檢查1、檢查學(xué)生的勞保服裝。2、檢查學(xué)生的出勤情況并做好記錄。3、強(qiáng)調(diào)實習(xí)安全。督導(dǎo)檢查做好記錄學(xué)生自檢互檢情景引入傳送分揀控制系統(tǒng)是工業(yè)自動化生產(chǎn)中常用到的電氣設(shè)備，它結(jié)合了PLC、變頻器、電動機(jī)、傳感器、傳送裝置等設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)物料的傳送和分揀。而傳送分揀系統(tǒng)在實際應(yīng)用中還需要精確的控制傳送的速度、距離等參數(shù)，這就用到了PLC的高速計數(shù)器功能。引導(dǎo)學(xué)生掃碼學(xué)習(xí)掃碼看視頻任務(wù)資訊知識1：高速計數(shù)器指令1.高速計數(shù)器的功能在測量如電機(jī)的轉(zhuǎn)速等高頻率的輸入信號時，用普通的計數(shù)器指令難以滿足要求，因為它們屬于軟件計數(shù)器，其最大計數(shù)速率受到它所在的OB的執(zhí)行速率的限制。如果需要速率更高的計數(shù)器，可以使用CPU內(nèi)置的高速計數(shù)器。S7-1200CPU提供了最多6個（1214C）高速計數(shù)器,高速計數(shù)器獨(dú)立于CPU的掃描周期進(jìn)行計數(shù)。可測量的單相脈沖頻率最高為100KHz，雙相或A/B相最高為30KHz，除用來計數(shù)外還可用來進(jìn)行頻率測量，高速計數(shù)器可用于連接增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，用戶通過對硬件組態(tài)和調(diào)用相關(guān)指令塊來使用此功能。2.高速計數(shù)器的工作模式高速計數(shù)器定義為5種工作模式（1）計數(shù)器，外部方向控制。（2）單相計數(shù)器，內(nèi)部方向控制。（3）雙相增/減計數(shù)器，雙脈沖輸入。（4）A/B相正交脈沖輸入。（5）監(jiān)控PTO輸出。每種高速計數(shù)器有兩種工作狀態(tài)（1）外部復(fù)位，無啟動輸入。（2）內(nèi)部復(fù)位，無啟動輸入。所有的計數(shù)器無需啟動條件設(shè)置，在硬件向?qū)е性O(shè)置完成后下載到CPU中即可啟動高速計數(shù)器，在A/B相正交模式下可選擇1X(1倍)和4X(4倍)模式，高速計數(shù)功能所能支持的輸入電壓為24VDC,目前不支持5VDC的脈沖輸入，下表4-6-1列出了高速計數(shù)器的硬件輸入定義和工作模式。表4-6-1硬件輸入定義和工作模式由于不同計數(shù)器在不同的模式下，同一個物理點(diǎn)會有不同的定義，在使用多個計數(shù)器時需要注意不是所有計數(shù)器可以同時定義為任意工作模式。高速計數(shù)器的輸入使用與普通數(shù)字量輸入相同的地址，當(dāng)某個輸入點(diǎn)已定義為高速計數(shù)器的輸入點(diǎn)時，就不能再應(yīng)用于其它功能，但在某個模式下，沒有用到的輸入點(diǎn)還可以用于其它功能的輸入。監(jiān)控PTO的模式只有HSC1和HSC2支持，使用此模式時，不需要外部接線，CPU在內(nèi)部已作了硬件連接，可直接檢測通過PTO功能所發(fā)脈沖。3.高速計數(shù)器指令塊高速計數(shù)器指令塊，需要使用指定背景數(shù)據(jù)塊用于存儲參數(shù)。下圖所示為高速計數(shù)器指令塊。圖4-6-1高速計數(shù)器指令塊下表4-6-2為高速計數(shù)器指令塊參數(shù)說明表4-6-2高速計數(shù)器指令塊參數(shù)說明端口名稱參數(shù)說明HSC(HW_HSC)高速計數(shù)器硬件識別號DIR(BOOL)TRUE=使能新方向CV(BOOL)TRUE=使能新初始值RV(BOOL)TRUE=使能新參考值PERIODE(BOOL)TRUE=使能新頻率測量周期NEW_DIR(INT)方向選擇1=正向0=反向NEW_CV(DINT)新初始值NEW_RV(DINT)新參考值NEW_PERIODE(INT)新頻率測量周期知識點(diǎn)2：高速計數(shù)器的應(yīng)用為了便于理解怎樣使用高速計數(shù)功能，通過以下例子來學(xué)習(xí)高速計數(shù)器的組態(tài)及應(yīng)用。小任務(wù)：假設(shè)在旋轉(zhuǎn)的三相異步電動機(jī)軸上機(jī)械上有一個AB相旋轉(zhuǎn)編碼器作為反饋，接入到S7-1200CPU,要求在計數(shù)25個脈沖時，計數(shù)器復(fù)位，并重新開始計數(shù)，周而復(fù)始執(zhí)行此功能。任務(wù)分析：針對任務(wù)，選擇CPU1214C，高速計數(shù)器為:HSC1。模式為:單相計數(shù)，內(nèi)部方向控制，無外部復(fù)位。據(jù)此，脈沖輸入應(yīng)接入I0.0和I0.1，使用HSC1的預(yù)置值中斷(CV=RV)功能來實現(xiàn)任務(wù)要求。組態(tài)步驟:1.先在設(shè)備與組態(tài)中，選擇CPU，單擊屬性，激活高速計數(shù)器，并設(shè)置相關(guān)參數(shù)。此步驟必須先執(zhí)行，1200的高速計數(shù)器功能必須要先在硬件組態(tài)中激活，才能進(jìn)行后面的步驟；2.添加硬件中斷塊，關(guān)聯(lián)相對應(yīng)的高速計數(shù)器所產(chǎn)生的預(yù)置值中斷；3.在中斷塊中添加高速計數(shù)器指令塊，編寫修改預(yù)置值程序，設(shè)置復(fù)位計數(shù)器等參數(shù)；4.將程序下載，執(zhí)行功能。硬件組態(tài)：在“設(shè)備和組態(tài)”中選中項目中的CPU如下圖4-6-2圖4-6-2選中項目中的CPU選擇屬性打開組態(tài)界面，找到高速計數(shù)器設(shè)置選項圖4-6-3高速計數(shù)器設(shè)置選項激活高速計數(shù)功能圖4-6-4激活高速計數(shù)功能計數(shù)類型，計數(shù)方向組態(tài)如下圖4-6-5所示圖4-6-5計數(shù)方向組態(tài)1：此處計數(shù)類型分為3種，Axisofmotion(運(yùn)動軸)，F(xiàn)requency(頻率測量)，Counting(計數(shù))，這里選擇Counting(計數(shù))。2：模式分為4種:Singlephase(單相),Twophase(雙相),ABQuadrature1X(A/B相正交1倍速),ABQuadrature4X(A/B相正交4倍速)。這里擇Singlephase(單相)3：輸入源，這里使用的為CPU集成輸入點(diǎn)。4：計數(shù)方向選擇，這里選用Userprogram(internaldirectioncontrol)(內(nèi)部方向控制)5：初始計數(shù)方向。這里選擇Countup(向上計數(shù))初始值及復(fù)位組態(tài)如下圖4-6-6所示圖4-6-6初始值及復(fù)位組態(tài)預(yù)置值中斷組態(tài)如下圖4-6-7所示圖4-6-7預(yù)置值中斷組態(tài)添加硬件中斷圖4-6-8添加硬件中斷組態(tài)添加的硬件中斷圖4-6-9組態(tài)添加的硬件中斷地址分配與硬件識別號如圖4-6-10圖4-6-10地址分配與硬件識別號至此硬件組態(tài)部分已經(jīng)完成，下面進(jìn)行程序編寫。（1）將高速計數(shù)指令塊添加到硬件中斷中圖4-6-11將高速計數(shù)指令塊添加到硬件中斷中（2）將高速計數(shù)指令塊添加到硬件中斷中圖4-6-12將高速計數(shù)指令塊添加到硬件中斷中程序視圖如圖4-6-13所示圖4-6-13高速計數(shù)器程序段1:這里就是系統(tǒng)指定的高速計數(shù)器硬件識別號，這里填12:“1”為使能更新初值3:“0”新初始值為0至此程序編制部分完成，將完成的組態(tài)與程序下載到CPU后即可執(zhí)行，當(dāng)前的計數(shù)值可在ID1000中讀出，關(guān)于高速計數(shù)器指令塊，若不需要修改硬件組態(tài)中的參數(shù)，可不需要調(diào)用，系統(tǒng)仍然可以計數(shù)。講解講解引導(dǎo)學(xué)生與輸入繼電器作比較講解講解聆聽對比理解記憶聆聽觀察聆聽理解

任務(wù)實施任務(wù)布置物料傳送、分揀裝置見實物，由一臺三相異步電動機(jī)（UN=380VIN=0.9APN=200WnN=1500r/min，帶減速裝置）、一個光電開關(guān)、一個電感傳感器、一個色標(biāo)傳感器、一個旋轉(zhuǎn)編碼器（每個脈沖傳送距離為0.05cm）、皮帶、齒輪等傳動裝置構(gòu)成。每個工位另有金屬、白塑料、黑塑料三種材質(zhì)物料塊各一個?？刂埔螅?.傳送分揀裝置描述：物料傳送、分揀裝置見實物，由一臺三相異步電動機(jī)（UN=380VIN=0.9APN=200WnN=1500r/min，帶減速裝置）、一個光電開關(guān)、一個電感傳感器、一個色標(biāo)傳感器、一個旋轉(zhuǎn)編碼器（每個脈沖傳送距離為0.05cm）、皮帶、齒輪等傳動裝置構(gòu)成。每個工位另有金屬、白塑料、黑塑料三種材質(zhì)物料塊各一個。2.控制要求：使用S7-1200PLC、TP700觸摸屏和G120變頻器完成物料傳送分揀系統(tǒng)的控制，實現(xiàn)自動工作模式和手動工作模式的控制要求。觸摸屏參考畫面如下圖4-6-14：圖4-6-14觸摸屏參考畫面手動模式工作過程如下：首先將觸摸屏上手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“手動”模式，觸摸屏上手動運(yùn)行指示燈點(diǎn)亮,此時手動功能有效,自動功能失效。由裁判在觸摸屏上的“設(shè)定傳送距離”I/O域中輸入設(shè)定的行走距離（單位為cm）,再點(diǎn)擊觸摸屏上的“啟動”按鈕，傳送帶開始運(yùn)行，傳送至設(shè)定距離后自動停止。要求距離誤差小于±1cm。在傳送帶運(yùn)行過程中隨時按下觸摸屏上的“停止”，可以立即停止傳送帶運(yùn)行。傳送帶能通過觸摸屏上的滑塊實現(xiàn)0～1500r/min的平滑調(diào)速。自動模式工作過程如下：首先將觸摸屏上手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“自動”模式，觸摸屏上自動運(yùn)行指示燈點(diǎn)亮,此時自動功能有效,手動功能失效。由裁判隨機(jī)選取物料放置在傳送帶的光電開關(guān)處，當(dāng)光電開關(guān)檢測到有物料時，傳送帶以恒定速度自動運(yùn)行，將物料送至傳送帶末端并停止（要求傳送帶停止時物料不能掉落），至此完成一個物料的檢測流程。只有前一個物料傳送、分揀完畢后，才能開始傳送下一個物料。由裁判隨即放入多個物料，完成多次自動檢測流程。觸摸屏上三個物料I/O域能夠正確顯示每種物料的數(shù)量。觸摸屏上的當(dāng)前傳送距離I/O域能夠正確顯示當(dāng)前傳送帶的行走距離。按下觸摸屏的“復(fù)位”按鈕，“當(dāng)前傳送距離”I/O域和物料種類I/O域中的數(shù)值全部清零。任務(wù)實施（1）I/O地址分配表該系統(tǒng)共有個輸入，個輸出，資源分配如下表4-6-3。表4-6-3I/O地址分配表按照I/O分配表設(shè)置PLC變量，在PortalV13軟件中設(shè)置PLC變量表如下圖4-98所示圖4-6-15PLC變量表按照任務(wù)控制要求和I/O地址分配表畫出硬件接線圖并插接導(dǎo)線。（2）梯形圖程序（5）任務(wù)驗收各組學(xué)生在教師監(jiān)督指導(dǎo)下進(jìn)行互評，并由組長填寫驗收記錄單。布置任務(wù)巡回指導(dǎo)記錄分析小組討論任務(wù)實施巡回指導(dǎo)在學(xué)生操作過程中，教師檢查學(xué)生實習(xí)位置、操作姿勢、操作方法、安全文明生產(chǎn)和元器件質(zhì)量、數(shù)量等是否正確，如有不正確應(yīng)及時糾正。認(rèn)真做好個別指導(dǎo)、集體指導(dǎo)，同時做好過程評價。指導(dǎo)評價任務(wù)實施總結(jié)評價1、對當(dāng)次實習(xí)操作的具體情況進(jìn)行總結(jié)，對任務(wù)過程中學(xué)生普遍出現(xiàn)的問題進(jìn)行講解答疑。2、實習(xí)結(jié)束時，檢查學(xué)