电气控制与PLC技术（西门子S7-1200系列）（第2版）课件 项目二任务1 初识PLC控制系统

项目二物料分拣设备的PLC控制

系统安装与调试【项目介绍】1、物料分拣设备的功能物料分拣设备有机械手和传送带组成，用来分拣生产线上金属和塑料两种材质的物料。其中机械手把工件从工作台上某处抓起送到传送带上，然后由传送带把工件传送到适当的位置进行分拣。2、机械手和传送带的动作当设备上电时，进入初始待机状态(原位)。机械手的水平臂缩回在左极限位置，垂直臂缩回在上极限位置，手爪松开。此时红色指示灯EL1长亮，作为初始位置指示。传送带的拖动电动机不转动。只有上述部件在初始位置时，设备才能启动。若上述部件不在初始位置，红色指示灯EL1以亮0.2秒，灭0.2秒方式快速闪亮；按下复位按钮SB3，各部件回到初始位置后，红色指示灯EL1变为长亮。（1）机械手的动作按下启动按钮SB1，设备启动，红色指示灯EL1熄灭，绿色指示灯EL2亮，表示设备处于正常工作状态。一旦光电传感器1检测到工作台上有工件放入，机械手就从原位开始动作，将元件从工作台上抓起，放到传送带上位置1处，然后回到原位，其动作顺序如下：垂直臂下降→夹紧工件3秒→垂直臂上升→水平臂右转→垂直臂下降→松开工件2秒→垂直臂上升→水平臂左转，回到原位后，再次循环运行。如工作过程中按下停止按钮SB2，机械手把工件放到传送带后再返回初始位置停止。

（2）传送带的动作当工件放在位置1时，传感器2检测到传送带上有工件，电动机启动，传送带开始由左向右运行；无工件时，停止运行。如果工件到达位置2，被检测为金属件，将被分拣到第一个出料斜槽中；如果不是金属件，而是塑料件，将被传送到位置3，分拣到第二个出料斜槽中。如果分拣出的金属件达到6个，设备进行打包处理5秒，即所有传感器检测无效，不再进行分拣动作，之后自动进入下一个周期。

在分拣过程中，如检测到连续出现2个塑料件时，则系统停机报警--即设备停止工作，红色指示灯EL1闪烁，系统不能进行检测和分拣。此时按下停止按钮SB2，红色指示灯不再闪烁，系统回到初始上电待机状态。如果在分拣过程中按下停止按钮SB2，设备停止工作，恢复到上电待机状态，红灯EL1亮，绿灯EL2熄灭。3、项目任务分析机械手和传送带的动作，采用适当的PLC控制指令，设计物料分拣设备的PLC控制程序并安装调试。任务一初识PLC控制系统任务描述

物料分拣设备能够自动完成不同材质的物料的传送和分拣。该设备动作复杂，使用灵活，必须可根据需要随时修改其功能。用继电器-接触器控制系统很难完成上述复杂动作，固定接线不能满足灵活修改的要求。通过观察相应的机电设备找出PLC，认识其结构组成、工作原理和作用。根据提供的PLC控制程序，在网孔板上安装用PLC控制的三相交流异步电动机的正反转控制电路并调试运行。任务目标了解PLC的概念及组成；了解PLC的工作原理；了解PLC的外部结构及接线；了解PLC的编程语言；熟悉西门子S7－1200PLC的TIA博途编程软件。一、基础知识1.PLC的结构组成

硬件组成：CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、电源等。(1)中央处理器（CPU）

是PLC的控制中枢，它的作用是从存储器中读取指令、执行指令、取下一条指令、处理中断等。(2)存储器用于存放系统程序、用户程序和工作数据。常用的类型有RAM、ROM、EPROM、EEPROM等。(3)输入输出接口电路①输入接口电路用于接收外部各种控制信号，将其转换成CPU能够识别的信号，并存入输入映像寄存器。②输出接口电路PLC的输出接口电路用于将PLC处理后的输出信号转换成执行机构所需的控制信号，存放到输出映像寄存器中。

(4)I/O扩展接口电路用于连接I/O扩展单元，可以增加开关量I/O点数或模拟量I/O端子。扩展单元需和基本单元配合使用，不能单独使用。有的CPU可以扩展，有的不能。(5)电源PLC一般使用220V的交流电源或24V的直流电源作为工作电源。整体式小型PLC还提供24V直流电源，供外部输入元件使用。（6）外设通信接口电路通过通信接口可以与打印机、计算机、扫描仪、触摸屏等外部设备相连，也可以与其它PLC相连。(7)其他部件PLC还可以配存储器卡、电池卡等。2.PLC的工作原理及等效电路可将PLC外部接线及内部等效电路分成3部分：输入部分、内部控制电路和输出部分。3、PLC的工作过程

用户程序运行一次所需的时间叫做PLC的一个机器扫描周期。PLC的扫描工作过程可分为5个阶段：CPU自诊断、通信处理、输入处理、程序执行、输出处理。（1）CPU自诊断（2）通信处理（3）输入采样处理（4）程序执行（5）输出刷新处理PLC后三个阶段的扫描工作过程示意图4.PLC的分类（1）按结构形式分类整体式、模块式。（2）按I/O点数容量分类可分为小型机、中型机、大型机。小型PLC的点数为0～128点，大型PLC的点数在2048点以上。5.S7-1200系列PLC的外部结构和接线S7－1200系列PLC是德国西门子（SIEMENS）公司的一款紧凑型、模块化的PLC。（1）外部结构

PLC工作电源接口。存储卡插槽。可拆卸用户接线连接器（保护盖下面）。I/O状态LED指示灯。通信接口（CPU底部。①输入端接线输入端接入按钮、继电器触点、行程开关等无源触点（也称干接点）的元件及两线制传感器等元件。②输出端接线

PLC的输出端可以直接驱动接触器、继电器、电磁阀、指示灯等。6.S7-1200系列PLC的编程元件（1）输入继电器（I）（2）输出继电器（Q）（3）位存储器（M）（4）特殊标志位存储器（SM）（5）定时器（T）（6）计数器(C)7.PLC的编程语言S7-1200系列PLC支持SIMATIC和IEC61131-3两种类型的基本指令集，两种指令系统不兼容。SIMATIC指令集是西门子公司PLC专用的指令集，具有专用性强，执行速度快等优点，可提供梯形图、功能块图、顺序功能图、语句表和结构化控制语言（SCL）。S7-1500可以使用5种编程语言，S7-1200只能使用梯形图、功能块图、结构化控制语言这3种编程语言。1）梯形图语言（2）语句表（STL）（3）功能块图（FBD）（4）顺序功能图（SFC）（5）结构化控制语言8.PLC的编程软件TIA博途编程软件是西门子自动化的全新工程设计软件平台，STEP7Professional可用于S7-1200/1500/300/400和WinAC的组态和编程。STEP7Basic只能用于S7-1200的组态和编程。自从2009年发布第一款SIMATICSTEP7V10.5（STEP7Basic）以来，已经发布的版本有V10.5、V11、V11SP1、V11SP2、V12、SP3、V13、V14、V15。二、任务实施1.器材准备可编程控制器实训装置1台装有编程软件的计算机1台PC/PPI通讯电缆线1根导线若干2．实训内容（1）对照PLC实物，找出CPU、I/O电路等主要组成部分；（2）练习使用TIA博途编程软件输入电动机正反转电路的PLC程序，然后将程序下载至PLC，并进行程序的编辑、运行、及监视。3．实训记录（1）记录PLC主机外观各部分的名称及作用。（2）描述用PLC控制电动机正反转工作时的现象。（3）记录实验过程中出现的程序问题、接线问题及采取的处理方法。三、知识拓展