林小宁_《可编程控制器应用技术》模块4任务4-5

1、 通过通过5 5项与本模块相关的任务的实施，在进一步熟练掌握定时器、项与本模块相关的任务的实施，在进一步熟练掌握定时器、计数器、数据处理指令、比较指令、逻辑运算指令等指令的基础上，计数器、数据处理指令、比较指令、逻辑运算指令等指令的基础上，掌握掌握PLCPLC的转换指令、程序控制指令和功能指令，掌握运用功能图设的转换指令、程序控制指令和功能指令，掌握运用功能图设计计PLCPLC控制程序的方法，对采用控制程序的方法，对采用PLCPLC控制的自动生产过程中的相关任控制的自动生产过程中的相关任务进行编程与实现；进一步掌握务进行编程与实现；进一步掌握PLCPLC的接线方法，能够熟练运用编程的接线方法，

2、能够熟练运用编程软件进行联机调试。软件进行联机调试。任务任务4-1 传送带控制传送带控制 任务任务4-2 装配流水线控制装配流水线控制 任务任务4-3 自动送料装车控制自动送料装车控制 任务任务4-4 组合机床动力滑台控制组合机床动力滑台控制 任务任务4-5 机械手控制机械手控制 学习目标 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r任务目标任务目标（1 1）掌握子程序调用与子程序标号、子程序返回指令）掌握子程序调用与子程序标号、子程序返回指令的用法。的用法。（2 2）掌握结构化程序设计方法。）掌握结构化程序设计方法。（3 3）掌握采用子程序调用实现的）掌握采用子程序调用实现的PLCPLC

3、程序设计。程序设计。（4 4）能运用子程序调用指令实现机械手控制程序，并）能运用子程序调用指令实现机械手控制程序，并且能熟练运用编程软件进行联机调试。且能熟练运用编程软件进行联机调试。 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r前导知识前导知识1.1.子程序调用与子程序标号、子程序返回指令子程序调用与子程序标号、子程序返回指令 将具有特定功能，并且多次使用的程序段作为子程序。可以在主程序、其他子程序或中断程序中调用子程序，调用某个子程序时将执行该子程序的全部指令，直到子程序结束，然后返回调用程序中该子程序调用指令的下一条指令处。 子程序用于程序的分段和分块，使其成为较小的、更易于管理的块

4、，只有在需要时才调用，可以更加有效地使用PLC。 子程序的调用是有条件的，未调用它时不会执行子程序中的指令，因此使用子程序可以减少扫描时间。 子程序在结构化程序设计中是一种方便、有效的工具。 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r前导知识前导知识1.1.子程序调用与子程序标号、子程序返回指令子程序调用与子程序标号、子程序返回指令 在程序中使用子程序时，需要进行的操作有建立子程序、调用子程序和子程序返回。 1）建立子程序 在STEP7-Micro/WIN编程软件中可以采用多种方法建立子程序。注意，此时仅仅是建立了子程序的标号，子程序的具体功能，需要在当前子程序的程序编辑器中进行程序编辑

5、。 2）子程序调用及子程序返回 子程序编辑好后，返回主调程序的程序编辑器页面，将光标定在需要调用子程序处，双击指令树中对应的子程序或直接用鼠标将将子程序拖到需要调用子程序处。 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r前导知识前导知识1.1.子程序调用与子程序标号、子程序返回指令子程序调用与子程序标号、子程序返回指令 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r前导知识前导知识1.1.子程序调用与子程序标号、子程序返回指令子程序调用与子程序标号、子程序返回指令说明：说明：（1 1）子程序调用指令编写在主程序中）子程序调用指令编写在主程序中, ,子程序返回指令编写在子程序中；子程序返回

6、指令编写在子程序中；（2 2）子程序标号）子程序标号n n的范围的范围:CPU221:CPU221、222222、224224为为0 063,CPU224XP63,CPU224XP、226226为为0 0127127；（3 3）子程序可以不带参数调用，也可以带参数调用。带参数调用的子程序必须事）子程序可以不带参数调用，也可以带参数调用。带参数调用的子程序必须事先在局部变量表里对参数进行定义，最多可以传递先在局部变量表里对参数进行定义，最多可以传递1616个参数，参数的变量名最多个参数，参数的变量名最多为为2323个字符。传递的参数有个字符。传递的参数有ININ、IN_OUTIN_OUT、OUT

7、OUT三类，三类，ININ（输入）是传入子程序的输（输入）是传入子程序的输入参数；入参数；IN_OUTIN_OUT（输入（输入/ /输出）将参数的初始值传给子程序，并将子程序的执行结输出）将参数的初始值传给子程序，并将子程序的执行结果返回给同一地址；果返回给同一地址；OUTOUT（输出）是子程序的执行结果，它被返回给调用它的程序。（输出）是子程序的执行结果，它被返回给调用它的程序。被传递参数的数据类型有被传递参数的数据类型有BOOLBOOL、BYTEBYTE、WORDWORD、INTINT、DWORDDWORD、DINTDINT、REALREAL、STRINGLSTRINGL八种。八种。（4

8、4）在现行的编程软件中，无条件子程序返回指令（）在现行的编程软件中，无条件子程序返回指令（RETRET）为自动默认，不需要）为自动默认，不需要在子程序结束时输入任何代码。执行完子程序以后，控制程序回到子程序调用前在子程序结束时输入任何代码。执行完子程序以后，控制程序回到子程序调用前的下一条指令。子程序可嵌套，嵌套深度最多为的下一条指令。子程序可嵌套，嵌套深度最多为8 8层。层。（5 5）当有一个子程序被调用时，系统会保存当前的逻辑堆栈，并将栈顶值置）当有一个子程序被调用时，系统会保存当前的逻辑堆栈，并将栈顶值置1 1，堆栈的其他值为堆栈的其他值为0 0，把控制权交给被调用的子程序；当子程序完成

9、后，恢复逻辑堆，把控制权交给被调用的子程序；当子程序完成后，恢复逻辑堆栈，将控制权交还给调用程序。栈，将控制权交还给调用程序。 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r前导知识前导知识2.2.子程序调用指令应用子程序调用指令应用实例4.6 不带参数子程序的调用。 电动机点动/连续运转控制的点动部分及连续运转部分可分别作为子程序编写，在主程序中根据需要调用，这样也可以很好地完成控制任务。与此对应的梯形图程序如图4-46所示。(a) 主程序(b) 子程序0(c) 子程序1图图4-46 4-46 不带参数子程序调用指令应用举例不带参数子程序调用指令应用举例 任务任务4-5 4-5 机械手控制

10、机械手控制 r前导知识前导知识2.2.子程序调用指令应用子程序调用指令应用实例4.7 带参数子程序的调用。图图4-47 4-47 连续运转控制子程序局部变量表及程序连续运转控制子程序局部变量表及程序图图4-48 4-48 点动控制子程序局部变量表及程序点动控制子程序局部变量表及程序 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r前导知识前导知识2.2.子程序调用指令应用子程序调用指令应用 在主程序编辑页面，分别调用以上两个子程序。电动机点动/连续运转控制主程序如图4-49所示。图图4-49 4-49 电动机点动电动机点动/ /连续运转控制的主程序连续运转控制的主程序 任务任务4-5 4-5

11、机械手控制机械手控制 r任务内容任务内容 如图4-50所示为某物料搬运工作示意图：由传送带A将物料运至机械手处，机械手将物料搬至传送带B，由传送带B将物料运走。图图4-50 4-50 某物料搬运工作示意图某物料搬运工作示意图 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r任务内容任务内容控制要求控制要求 机械手按照要求按一定的顺序动作，其动作流程图如图4-51所示。 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r制定计划制定计划工作计划工作计划: : 在实际行动之前，预先对目标和行动方案作出选择和具体安排，计划是预测与构想，即预先进行行动安排；围绕预期的目标，采取具体行动措施的工作过程，随

12、着目标的调整进行行动的调整。 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r任务实施任务实施1 1分析控制要求，确定输入分析控制要求，确定输入/ /输出设备输出设备 通过对控制要求的分析，可知系统为开关量顺序控制系统。可以归纳出： 15个输入设备：启动按钮、停止按钮、复位按钮、下降按钮、上升按钮、左转按钮、右转按钮、夹紧按钮、放松按钮、下限位开关、上限位开关、左限位开关、右限位开关、光电开关和模式选择开关（4档位转换开关）； 8个输出设备：下降电磁阀、上升电磁阀、左转电磁阀、右转电磁阀、夹紧/放松电磁阀、原点显示指示灯、传送带A电动机和传送带B电动机。 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械

13、手控制 r任务实施任务实施2 2对输入对输入/ /输出设备进行输出设备进行I/OI/O地址分配地址分配输入设备输入设备输出设备输出设备名称名称符号符号地址地址名称名称符号符号地址地址启动按钮启动按钮SB1SB1I0.0I0.0下降电磁阀下降电磁阀YV1YV1Q0.1Q0.1停止按钮停止按钮SB2SB2I0.6I0.6上升电磁阀上升电磁阀YV2YV2Q0.2Q0.2复位按钮复位按钮SB3SB3I0.7I0.7右移电磁阀右移电磁阀YV3YV3Q0.3Q0.3下限位开关下限位开关SQ1SQ1I0.1I0.1左移电磁阀左移电磁阀YV4YV4Q0.4Q0.4上限位开关上限位开关SQ2SQ2I0.2I0.

14、2放松放松/ /夹紧电磁阀夹紧电磁阀YV5YV5Q0.5Q0.5左限位开关左限位开关SQ3SQ3I0.3I0.3原点显示原点显示HLHLQ0.0Q0.0右限位开关右限位开关SQ4SQ4I0.4I0.4传送带传送带A A电机电机KM1KM1Q0.6Q0.6光电开关光电开关SPSPI0.5I0.5传送带传送带B B电机电机KM2KM2Q0.7Q0.7下降按钮下降按钮SB4SB4I1.0I1.0上升按钮上升按钮SB5SB5I1.1I1.1左转按钮左转按钮SB6SB6I1.2I1.2右转按钮右转按钮SB7SB7I1.3I1.3放松按钮放松按钮SB8SB8I1.4I1.4夹紧按钮夹紧按钮SB9SB9I1

15、.5I1.5转转换换开开关关手动手动SASAI2.0I2.0单步单步I2.1I2.1单周期单周期I2.2I2.2连续周期连续周期I2.3I2.3 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r任务实施任务实施3 3绘制绘制PLCPLC外部接线图外部接线图图图4-52 4-52 机械手的机械手的PLCPLC外部接线图外部接线图 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r任务实施任务实施4 4PLCPLC程序设计程序设计1）主程序设计图图4-53 4-53 主程序梯形图主程序梯形图 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r任务实施任务实施4 4PLCPLC程序设计程序设计2）手动程

16、序设计 图图4-54 4-54 手动操作控制程序的梯形图（子程序手动操作控制程序的梯形图（子程序0 0） 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r任务实施任务实施4 4PLCPLC程序设计程序设计3）自动操作程序 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r任务实施任务实施4 4PLCPLC程序设计程序设计3）自动操作程序 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r任务实施任务实施4 4PLCPLC程序设计程序设计3）自动操作程序 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r任务实施任务实施4 4PLCPLC程序设计程序设计3）自动操作程序 任务任务4-5 4-5 机械手

17、控制机械手控制 r任务实施任务实施5 5安装配线安装配线 按照按照PLCPLC外部接线图进行配线，安装方法及要求与继电器控制外部接线图进行配线，安装方法及要求与继电器控制电路相同。电路相同。 6 6运行调试运行调试 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r检查评价检查评价r成果展示成果展示 进行按任务检查与评价标准进行。进行按任务检查与评价标准进行。r成果展示、分组交流成果展示、分组交流 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r相关知识相关知识1.1.高速脉冲指令高速脉冲指令 高速脉冲输出功能在S7-200系列PLC的Q0.0或Q0.1输出端产生高速脉冲，用来驱动诸如步进电动机

18、一类的负载，实现速度和位置控制。n高速脉冲输出方式 高速脉冲输出有脉冲串输出PTO和脉宽调制输出PWM两种形式。每个CPU有两个PTO/PWM发生器，一个发生器分配给输出端Q0.0，另一个分配给Q0.1。当Q0.0或Q0.1设定为PTO或PWM功能时，其他操作（如强制、立即输出等）均失效。当不使用PTO/PWM发生器时，Q0.0或Q0.1作为普通输出端子使用，输出端的波形由输出映像寄存器来控制。通常在启动PTO或PWM操作之前，用复位R指令将Q0.0或Q0.1清0。 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r相关知识相关知识1.1.高速脉冲指令高速脉冲指令n高速脉冲输出指令 说明： （1

19、）高速脉冲串输出PTO和脉宽调制输出PWM都由PLS指令来激活；（2）操作数X指定脉冲输出端子，0为Q0.0输出，1为Q0.1输出；（3）高速脉冲串输出PTO可采用中断方式进行控制，而脉宽调制输出PWM只能由指令PLS来激活。 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r相关知识相关知识1.1.高速脉冲指令高速脉冲指令n高速脉冲输出指令应用 图图4-56 4-56 高速脉冲指令应用梯形图高速脉冲指令应用梯形图 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r相关知识相关知识1.1.高速脉冲指令高速脉冲指令n高速脉冲输出指令应用 图图4-56 4-56 高速脉冲指令应用梯形图高速脉冲指令应用

20、梯形图 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r相关知识相关知识2.PLC2.PLC控制系统设计步骤控制系统设计步骤 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r相关知识相关知识3.PLC3.PLC的选型与硬件配置的选型与硬件配置 PLC的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选择PLC，对于提高PLC控制系统技术、经济指标有着重要意义。 1）PLC的机型选择 机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。 2）PLC的容量选择 PLC的容量包括I/O点数和用户程序存储容量两个方

21、面。 3）I/O模块的选择 一般I/O模块的价格占PLC价格的一半以上。不同的I/O模块，其电路及功能也不同，直接影响PLC的应用范围和价格。 4）电源模块及其他外设的选择 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r任务训练任务训练 如图4-58所示为洗车控制系统布置图，系统设置有“自动”和“手动”两种控制方式，能够实现对汽车自动或手动清洗。图图4-58 4-58 洗车控制系统洗车控制系统 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r任务训练任务训练 洗车过程包含3道工序：泡沫清洗、清水冲洗和风干。 若选择开关SA置于“手动”方式，按启动按钮SB1，则执行泡沫清洗；按冲洗按钮SB2，

22、则执行清水冲洗；按风干按钮SB3，则执行风干；按结束按钮SB4，则结束洗车作业； 若选择方式开关SA置于“自动”方式，按启动按钮，则自动执行洗车流程（泡沫清洗20s清水冲洗30s风干15s结束回到待洗状态）。 洗车过程结束需响铃提示，任何时候按下停止按钮SB5，则立即停止洗车作业 。 任务要求如下： （1）确定PLC的输入/输出设备，并进行I/O地址分配。 （2）编写PLC控制程序，要求采用子程序结构。 （3）进行PLC接线并联机调试。 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r小结小结(1)子程序在结构化程序设计中是一种方便、有效的工具。(2)在程序中使用子程序时，需要进行的操作有建立

23、子程序、调用子程序和子程序返回。(3)带参数的子程序调用更符合结构化程序设计的思想。(4) S7-200系列PLC有六个高速计数器HSC0、HSC1、HSC2 、HSC3、HSC4、和HSC5。可以处理比PLC扫描周期更短的高速事件，通过中断服务程序实现对控制目标的控制。(5)高速脉冲输出有脉冲串输出PTO和脉宽调制输入PWM两种形式。高速脉冲输出功能在PLC的Q0.0或Q0.1输出端产生高速脉冲，每个CPU有两个PTO/PWM发生器，一个发生器分配给输出端Q0.0，另一个分配给Q0.1。(6)PWM可输出周期一定占空比可调的高速脉冲串，PTO功能可输出一定脉冲个数和占空比为50%的方波脉冲，高速输出功能通过对PTO/PWM寄存器的不同设置来实现，由PLS指令来激活PTO和PWM。(7)在进行 PLC控制系统设计时，需要需要选择合适的PLC型号及配置。 任务任务4-5 4-5 机械手控制机械手控制 r思考练习思考练习 1哪些情况下需要使用子程序？2每个扫描周期都会执行子程序吗？3同一编程元件是否可以出现在不同的子程序中。4在S7-200系列PLC中如何实现子程序的无条件调用？5S7-200系列PLC怎样实现子程序