《机器人技术应用项目教程》（第二版）课件 2-2任务一 PLC控制气缸的伸出与缩回;任务二 PLC控制PCB产品的检测

第二篇

起步

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编：蒋正炎项目一

工业机器人的基础操作项目二西门子PLC编程与调试项目三威纶触摸屏的组态设计项目四视觉系统应用第二篇

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思政小故事——大国工匠类

全国劳动模范——张永忠

张永忠，党的十九大代表，长安汽车一级技能师，获得过全国技术能手、全国劳动模范“中华技能大奖”等荣誉。1983年，张永忠从部队退役后来到重庆长安汽车（集团）有限责任公司，并被分配到当时的31车间从事木工工作。在这个全新的领域里，他为长安汽车第一台“江陵”发动机的点火成功付出了无数的心血和汗水。项目二西门子PLC编程与调试

【项目描述】

异形芯片检测单元采用的是西门子公司S7-200SMART系列小型PLC，通过对S7-200SMART系列PLC编程与外部设备及机器人控制器连接，实现对外部检测设备的控制，以及与机器人控制器的信号互通，从而实现外部检测设备与机器人工作站设备的高效协同工作。本项目主要讲述S7-200SMART系列PLC的使用，以及如何完成控制外部设备，并进行检测工作。任务一PLC控制气缸的伸出与缩回

【任务要求】

S7-200SMART系列PLC是工作站外部设备的控制核心，本任务要求能够写出PLC的I/O地址分配表、硬件接线图，并能编程实现单个气缸的伸出与缩回动作。

【任务目标】

1.能够写出PLC的I/O地址分配表。

2.能够画出PLC硬件接线图。

3.能够编程实现单个气缸的伸出与缩回动作。任务一PLC控制气缸的伸出与缩回

任务准备：

1.知识点准备

（1）I/O地址分配S7-200SMART系列PLC的CPU有一定数量的I/O点，本机I/O点有固定的地址。可以用扩展信号模块和信号板来增加PLC的I/O点数，信号模块最多可以扩展6块。信号模块安装在CPU模块的右边，紧靠CPU的信号模块为0号模块。信号板安装在CPU模块上。CPU分配给数字信号模块的地址以字节为单位，1个字节由8点数字量信号组成。某些CPU和信号板的数字量信号点如果不是8的整数倍，最后一个字节中未用的位不会分配给后续模块。在每次更新输入时，输入模块的输入字节中未用的位被清零。在用系统组态硬件时，STEP7-Micro/WINSMART会自动地分配各模块和信号板的地址。任务一PLC控制气缸的伸出与缩回

任务准备：

（2）梯形图元件及其工作原理梯形图（LAD）是一种与电气图相似的图形语言。在梯形图中编写程序时，使用图形组件，并将其排列以形成逻辑程序段。在创建程序时可以使用梯形图符号，触点表示能流可以通过的开关；能流仅在触点闭合时通过动合触点（逻辑值为1）；仅在触点断开时通过动断触点或取反触点（逻辑值为0）。线圈表示能流激励的继电器或输出。方框表示在能流到达该框时执行的一项功能（例如定时器、计数器或数学运算指令）。梯形图的程序段由这些元件组成，它能代表一个完整的电路。能流从左侧电源线（在程序编辑器中由窗口左侧的一条垂直线表示）流过闭合触点，以激励线圈或方框。符号名称含义

触点表示逻辑输入条件，用于模拟开关、按钮、内部条件等

线圈通常表示逻辑输出结果，用于模拟灯、电动机启动器、干预继电器、内部输出条件及其他输出

方框表示附加指令，例如定时器、计数器或数学运算指令任务一PLC控制气缸的伸出与缩回

任务准备：（3）新建梯形图程序当STEP7-Micro/WINSMART已经运行时，打开新项目，可使用以下任何一种方法创建和打开新项目。①单击“文件”菜单中“操作”区域的“新建”按钮。②在快速访问工具栏中，单击“新建”按钮。③按快捷键<Ctrl>+<N>。注意：在创建和打开新项目前应先保存当前项目。（4）置位、复位指令置位和复位指令用于置位（接通）或复位（断开）从指定地址（位）开始的一组位。该指令可以置位或复位1至255个位。如果复位指令指定定时器位（T地址）或计数器位（C地址），则该指令将对定时器位或计数器位进行复位并清零定时器或计数器的当前值。任务一PLC控制气缸的伸出与缩回

任务准备：

2.技能点准备能够熟悉使用PLC编程软件，编写简单的程序。

3.设备准备（1）PLC与计算机连接完毕。（2）工作站准备就绪。【任务实施】通过PLC检测工作台控制系统，与实际应用相结合。通过西门子S7-200SMART系列PLC完成对机器人工作台的控制。检测工作台主要分为4个单元，每个单元都有一组推动气缸和升降气缸。需要通过PLC编程完成1~4号推动气缸的伸出或缩回，以及1~4号升降气缸的上升或下降。具体功能要求包括：1.工作台分为手动和自动控制。2.手动控制时，可以通过触摸屏来实现推动气缸的伸出或缩回。3.自动控制下，要求在气缸缩回到位状态下，按下气缸伸出按钮则执行气缸伸出动作；在气缸伸出到位状态下，按下气缸缩回按钮则执行气缸缩回动作。（注：推动气缸处于缩回状态下，若同时处于检测阶段，则检测指示灯亮。）任务一PLC控制气缸的伸出与缩回

【任务实施】一、PLC的I/O地址分配表PLC的I/O地址分配表是本任务得以完成的必要前提，只有具备完整的I/O地址分配表，才能更好地完成气缸是伸出与缩回动作任务一PLC控制气缸的伸出与缩回

地址注释地址注释地址注释I0.0急停I2.0推动气缸1伸出到位Q0.0升降气缸1I0.1手动/自动I2.1推动气缸1缩回到位Q0.1升降气缸2I0.2启动I2.2推动气缸2伸出到位Q0.4推动气缸1I0.3停止I2.3推动气缸2缩回到位Q0.5推动气缸2I1.0升降气缸1上限

Q1.0检测指示灯1I1.1升降气缸1下限

Q1.1检测指示灯2I1.2升降气缸2上限

Q2.4启动指示灯I1.3升降气缸2下限

Q12.7PLC检测结果【任务实施】二、编程实现气缸伸出和缩回动作给出示例程序，按下启动按钮I0.2，Q0.4线圈得电，则推动气缸1执行气缸伸出动作。按下停止按钮I0.3，Q0.4线圈失电，则推动气缸1执行气缸缩回动作。1.采用置位、复位指令实现推动气缸伸出和缩回动作置位指令实现气缸伸出和缩回动作的示例程序如图复位指令实现气缸伸出和缩回动作的示例程序如图2.使用输出线圈实现推动气缸伸出和缩回动作输出线圈实现推动气缸伸出和缩回动作的示例程序如图任务一PLC控制气缸的伸出与缩回

【思考与练习】1.编写程序，实现推动气缸2的伸出与缩回动作。2.编写程序，实现推动气缸1缩回时，升降气缸1下降，同时检测指示灯1点亮。任务一PLC控制气缸的伸出与缩回

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编：蒋正炎副主编：张

俊、嵇朋朋、舒晓春2024年9月项目一

工业机器人的基础操作项目二西门子PLC编程与调试项目三威纶触摸屏的组态设计项目四视觉系统应用第二篇

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思政小故事——大国工匠类

全国劳动模范——张永忠

张永忠，党的十九大代表，长安汽车一级技能师，获得过全国技术能手、全国劳动模范“中华技能大奖”等荣誉。1983年，张永忠从部队退役后来到重庆长安汽车（集团）有限责任公司，并被分配到当时的31车间从事木工工作。在这个全新的领域里，他为长安汽车第一台“江陵”发动机的点火成功付出了无数的心血和汗水。项目二西门子PLC编程与调试

【项目描述】

异形芯片检测单元采用的是西门子公司S7-200SMART系列小型PLC，通过对S7-200SMART系列PLC编程与外部设备及机器人控制器连接，实现对外部检测设备的控制，以及与机器人控制器的信号互通，从而实现外部检测设备与机器人工作站设备的高效协同工作。本项目主要讲述S7-200SMART系列PLC的使用，以及如何完成控制外部设备，并进行检测工作。任务二PLC控制PCB产品的检测

【任务要求】

PLC控制PCB产品的检测的任务，主要是通过PLC线圈的得电与否驱动外部设备的动作与否（比如推动气缸的伸出或缩回动作等），来实现单个产品的检测。重复多次即可实现PCB产品的多次检测。

【任务目标】

1.熟悉使用PLC线圈驱动外部设备的方法。

2.能够编程实现单个产品的检测。

3.能够编程实现多次检测动作。任务二PLC控制PCB产品的检测

任务准备：

一、知识点准备1.定时器指令常用的定时器指令有TON、TONR、TOF。TON、TONR和TOF定时器提供三种分辨率。分辨率由定时器编号确定，定时器的预设时间等于预设值与分辨率的乘积，例如使用10ms定时器时，计数50表示经过的时间为500ms。定时器编号决定定时器的分辨率。分配有效的定时器编号后，分辨率会显示在梯形图的功能框中。注意：使用时避免定时器编号冲突，同一个定时器编号不能同时用于TON和TOF定时器。例如，不能同时使用TONT32和TOFT32。LAD/FBDSTL说明

TONTxxx，PT接通延时定时器TON，用于定时单个时间间隔。

TONRTxxx，PT保持型接通延时定时器TONR，用于累积多个定时时间间隔的时间值。

TOFTxxx，PT断开延时定时器TOF，用于在OFF（或FALSE）条件之后延长一定时间间隔，例如冷却电动机的延时。定时器类型分辨率最大值定时器编号TON、TOF1ms10ms100ms32.767s327.67s3276.7sT32、T96T33~T36，T79~T100T37~T63，T101~T255TONR1ms10ms100ms32.767s327.67s3276.7sT0、T64T1~T4，T65~T68T5~T31，T69~T95任务二PLC控制PCB产品的检测

任务准备：

一、知识点准备2.计数器常用的计数器指令CTU、CTD和CTUD见下表，由于每个计数器都有一个当前值，因此请勿将同一计数器编号分配给多个计数器（编号相同的加计数器、加/减计数器和减计数器会访问相同的当前值）。使用复位指令复位计数器时，计数器位会复位，并且计数器当前值会设为零。LAD/FBD说明

加计数输入端CU每次从关断转换为接通时，加计数指令CTU就会从当前值开始加计数。计数器的当前值大于或等于预设值PV时，计数器位Cxxx接通。当复位输入R接通或对Cxxx地址执行复位指令时，当前计数值会复位。达到最大值32767时，计数器停止计数。

每次减计数输入端CD从关断转换为接通时，减计数指令CTD就会从计数器的当前值开始减计数。当前值等于0时，计数器位Cxxx打开。装载输入端LD接通时，计数器复位计数器位Cxxx并用预设值PV装载当前值。达到0后，计数器停止计数，计数器位Cxxx接通。

每次加计数输入端CU从关断转换为接通时，加/减计数指令CTUD就会加计数，每次减计数输入端CD从关断转换为接通时，该指令就会减计数。计数器的当前值保持当前计数值。每次执行计数器指令时，都会将PV预设值与当前值进行比较。达到最大值32767时，加计数输入端的下一上升沿导致当前计数值变为最小值-32768。达到最小值-32768时，减计数输入端的下一上升沿导致当前计数值变为最大值32767。当前值大于或等于PV预设值时，计数器位Cxxx接通。否则，计数器位关断。当R复位输入接通或对Cxxx地址执行复位指令时，计数器复位。任务二PLC控制PCB产品的检测

任务准备：

一、知识点准备3.比较指令数值比较指令可以对两个数据类型相同的数值进行比较，可以比较的对象有字节、整数、双整数和实数。对于梯形图和功能块，比较结果为“TRUE”时，比较指令将接通触点（梯形图）或输出（功能块）。对于语句表，比较结果为“TRUE”时，比较指令输出为1，将1与逻辑栈顶中的值进行与运算或者或运算。S7-200SMART系列PLC有6种比较指令可用，选择的数据类型决定了需要为IN1和IN2使用的类型。比较指令输出仅在以下条件下为“TRUE”==IN1等于IN2<>IN1不等于IN2>=IN1大于或等于IN2<=IN1小于或等于IN2>IN1大于IN2<IN1小于IN2数据类型标识符所需IN1、IN2的数据类型数据类型标识符所需IN1、IN2的数据类型B无符号字节D有符号双字整数W有符号字整数R有符号实数任务二PLC控制PCB产品的检测

任务准备：

一、知识点准备比较字符串指令可比较两个ASCII字符串。对于梯形图和功能块，比较结果为“TRUE”时，比较指令将接通触点（梯形图）或输出（功能块）。对于语句表，比较结果为“TRUE”时，比较指令输出为1，将1与逻辑栈顶中的值进行与运算或者或运算。比较字符串指令可以在两个变量或一个常数和一个变量之间进行比较。如果比较中使用了常数，则它必须为顶部参数（梯形图触点/功能块功能框）或第一参数（语句表）。在程序编辑器中，常数字符串参数赋值必须以双引号字符开始和结束。常数字符串的最大长度是126个字符（字节）。相反，变量字符串由初始长度字节的字节地址引用，字符字节存储在下一个字节地址处。变量字符串的最大长度为254个字符（字节），并且可在数据块编辑器中进行初始化（前后带双引号字符）。LAD触点说明

比较两个STRING数据类型的字符串：如果字符串IN1等于字符串IN2，则结果为TRUE

比较两个STRING数据类型的字符串：如果字符串IN1不等于字符串IN2，则结果为TRUE任务二PLC控制PCB产品的检测

任务准备：

二、技能点准备能够熟悉使用PLC编程软件，编写简单的输入输出程序。

1.设备准备（1）PLC与计算机连接完毕。（2）工作站准备就绪。【任务实施】在初始状态下要求按下启动按钮后推动气缸缩回，推动气缸缩回后升降气缸下降，检测LED灯闪烁3秒，周期为1秒。检测结束后升降气缸升起、推动气缸伸出。检测结束后，检测结果用指示灯表示，红色指示灯亮表示产品为废品，即“NG”，绿色指示灯亮表示产品为成品，即“OK”。多次检测即为让产品多次重复实现上述检测动作。一、PLC的I/O地址分配表分析控制要求，通过STEP7-Micro/WINSMART软件，使PLC实现PCB异形插件工作站的产品检测功能。初始状态为推动气缸处于伸出位、升降气缸处于上升位。任务二PLC控制PCB产品的检测

输入地址注释输出地址注释I0.