自动生产线安装与调试（第2版） 课件 单元5 可编程序控制器技术在自动生产线中的应用

自动生产线与调试单元5可编程序控制器技术在自动生产线中的应用自动生产线安装与调试教材配套课件全国高职高专院校规划教材·精品与示范系列6.1S7-200编程方法6.1.1基本指令一、基本位操作指令(一)基本位操作指令介绍1．触点装载（LD/LDN）及线圈驱动（=）指令2．触点串联指令A(And)、AN(Andnot)3．触点并联指令：O（Or）/ON（Ornot）4．并联电路块的串联指令ALD5．串联电路块的并联指令OLD6．置位/复位指令（S/R）7．立即I/O指令8．逻辑堆栈操作指令，逻辑堆栈指令主要有：逻辑入栈LPS指令、逻辑读栈LRD指令和逻辑出栈LPP指令。9．边沿触发（脉冲生成）指令EU/ED10．取非和空操作指令NOT/NOP（二）基本位操作指令应用举例1．起动、保持、停止电路

起保停电路梯形图

起保停电路外部接线图和梯形图

S/R指令实现的起保停电路 时序分析图 I0.0 I0.1 Q0.0 起保停电路接线图

2．互锁电路

LDI0.0OM0.0ANM0.1=M0.0LDI0.1OM0.1ANM0.0=M0.1LDM0.0=Q0.0LDM0.1=Q0.13．分频电路LDI0.0EU=M0.0LDM0.0AQ0.0=M0.1LDM0.0OQ0.0ANM0.1=Q0.0二、数据传送指令梯形图语句表描述MOV-BMOVBIN，OUT传送字节MOV-WMOVWIN，OUT传送字MOV-DWMOVDIN，OUT传送双字MOV-RMOVRIN，OUT传送实数MOV-BIRBIRIN，OUT字节立即读MOV-BIWBIWIN，OUT字节立即写BLKMOV-BBMBIN，OUT，N传送字节块BLKMOV-WBMWIN，OUT，N传送字块BLKMOV-DBMDIN，OUT，N传送双字块SWAPSWAPIN字节交换6.1.2S7-200的定时器指令S7-200PLC为相应用户提供了3种类型的定时器：接通延时定时器指令为TON）、保留性接通延时定时器（指令为TONR）和断开延时定时器（指令为TOF）共256个（号码为T01~T255）。S7-200PLC定时器的分辨率有3种等级：1ms、10ms和100ms，分辨率等级和定时器号码对应关系如表所示。虽然接通延时定时器与断开延时定时器的编号范围相同，但是不能共享相同的定时器号。例如，在对同一个PLC进行编程时，不能既有TON37，又有TOF37。定时时间为:PT=PxS(T为定时时间，PT为设定值，S为分辨率等级)定时器的设定值的数据类型均为INT（整数），除常数外，还可以用VW、IW等作为它们的设定值。定时器类型分辩率定时范围定时器号码接通延时定时器（TON）断开延时定时器（TOF）1ms32．767sT32，T9610ms327．67sT33~T36，T97~T100100ms327．67sT37~T63，T101~T255保留性接通延时定时器（TONR）1ms32．767sT0，T6410ms327．67sT1~T4，T65~T68100ms327．67sT5~T31，T69~T95定时器的分类定时器指令的有效操作数输入/输出数据类型操作数TONTOFTONRWORD常数（T0到T255）INBOOLI、Q、V、M、SM、S、T、C、L、能流PTINTIW、QW、VW、MW、SMW、SW、LW、T、C、AC、AIW、*VD、*LD、*AC、常数1．接通延时定时器2.保留性接通延时定时器指令3.断开延时定时器指令4.分辨率对定时器的影响对于1ms分辨率的定时器来说，定时器位和当前值的更新不与扫描周期同步。对于大于1ms的程序扫描周期，定时器位和当前值在一次扫描内刷新多次。对于10ms分辨率的定时器来说，定时器位病和当前值在每个程序扫描周期的开始刷新。定时器位和当前值在整个扫描周期过程中为常数。在每个扫描周期的开始会将一个扫描累计的时间间隔加到定时器当前值上。对于100ms分辨率的定时器来说，定时器位和当前值在指令执行时刷新。因此，为了使定时器保持正确的定时值，要确保在一个程序扫描周期中，只执行一次100ms定时器指令。5.定时器组成的振荡电路6.1.3S7-200的计数器指令S7-2OOPLC计数器有3种类型:增计数器(指令为CTU)、减计数器(指令为CTD)和增减计数器(指令为CTUD)，共256个(号码为CO～C255)。在一个程序中，同一个计数器号码只能使用一次，计数脉冲输入和复位信号输入同时有效时，优先执行复位操作。用语句表表示时，各计数器一定要按梯形图所示的各个输入端顺序输入，不能颠倒。输入/输出数据类型操作数CXXWORD常数（（C0到C255）CU、CD、LD、RBOOLI、Q、V、M、SM、S、T、C、L、能流PV

INTIW、QW、VW、MW、SMW、SW、LW、T、C、AC、AIW、*VD、*LD、*AC、常数、计数器指令的有效操作数减计数器应用举例计数器组成的二分频电路6.1.4S7-200的顺序控制指令所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。使用顺序控制设计法时首先根据系统的工艺过程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图设计出梯形图。顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）组成。S7-300/400的S7Graph是典型的顺序功能图语言。S7-200没有配备顺序功能图语言，但是可以用顺序功能图来描述系统的功能，根据它来设计梯形图程序。S7-200中的顺序控制继电器（SCR）专门用于编制顺序控制程序。顺序控制程序被划分LCR与SCRE指令之间的若干个SCR段，一个SCR段对应于顺序功能图中的一步。顺序控制继电器指令梯形图语句表描述SCRLSCRS-bitSCR程序段开始SCRTSCRTS-bitSCR转换SCRECSCRESCR程序段条件结束SCRESCRESCR程序段结束例：设小车在初始位置时停在左边，限位开关I0.2为1。按下起动按钮I0.0后，小车向右运动（简称右行），碰到限位开关I0.1后，停在该处，3s后开始左行，碰到I0.2后返回初始步，停止运动。根据QO.0和Q0.1状态的变化，显然一个工作周期可以分为左行、暂停和右行3步，另外还应设置等待起动的初始步，分别用S0.0—S0.3来代表这4步。起动按钮I0.0和限位开关的常开触点、T37延时接通的常开触点是各步之间的转换条件。6.1.5S7-200移位和循环移位指令

移位操作指令包括移位指令、循环移位指令和寄存器移位指令，执行时只需考虑被移位存储单元的每一位数字状态，而不用考虑数据值的大小。该类指令在一个数字量输出端子对应多个相对固定状态的情况下有广泛的应用。1.移位指令移位指令有右移和左移两种，根据所移位数的长度分别又可分为字节型、字型和双字型。输入、输出数据类型操作数寻址范围INBYTEIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*LD、*AC、常数WORDIW、QW、VW、MW、SMW、SW、LW、T、C、AC、AIW、*VD、*LD、*AC、常数DWORDID、QD、VD、MD、SMD、SD、LD、AC、HC、*VD、*LD、*AC、常数OUTBYTEIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*LD、*ACWORDIW、QW、VW、MW、SMW、SW、T、C、LW、AC、*VD、*LD、*ACDWORDID、QD、VD、MD、SMD、SD、LD、AC、*VD、*LD、*ACNBYTEB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*LD、*AC、常数移位指令中各有效操作数2.循环移位指令循环移位指令与普通移位指令类似，有循环右移和循环左移两种，根据所移位数的长度分别又可分为字节型、字型和双字型。移位和循环指令举例3.寄存器移位指令移位寄存器指令将一个数值移入移位寄存器中。移位寄存器指令提供了一种排列和控制产品流或者数据的简单方法。使用该指令，每个扫描周期，整个移位寄存器移动一位。输入/输出数据类型操作数DATA、S_BITBOOLI、Q、V、M、SM、S、T、C、LNBYTEIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*LD、*AC、常数移位寄存器指令的有效操作数移位寄存器移位过程移位寄存器指令举例例：彩灯循环点亮控制电路。设计一个黄、绿、红三组彩灯循环点亮的控制系统。其控制要求如下：3组彩灯按黄、绿、红的顺序间隔1s依次点亮，如此循环往复，要求有启动和停止信号。输入点输出点启动I0.0黄灯Q0.0停止I0.1绿灯Q0.1红灯Q0.2输入/输出分配表彩灯循环点亮参考程序6.1.6S7-200高速计数器指令编程方法

高速计数器可以对普通计数器无能为力的事件进行计数，S7-200有6个高速计数器HSC0~HSC5，可以设置多达12种不同的操作模式。高速计数器的编程方法有两种，一是采用梯形图或语句表进行正常编程，二是通过STEP7-Micro/WIN编程软件进行向导编程。

S7-200集成有6点的高速计数器，编号为HSC0～HSC5，每一编号的计数器均分配有固定地址的输入端。同时，高速计数器可以被配置为12种模式中的任意一种。模式中断描述输入点HSC0I0.0I0.1I0.2HSC1I0.6I0.7I1.0I1.1HSC2I1.2I1.3I1.4I1.5HSC3I0.1HSC4I0.3I0.4I0.5HSC5I0.40带有内部方向控制的单相计数器时钟1时钟复位2时钟复位启动3带有外部方向控制的单相计数器时钟方向4时钟方向复位5时钟方向复位启动6带有增减计数时钟的双相计数器增时钟减时钟7增时钟减时钟复位8增时钟减时钟复位启动9A/B相正交计数器时钟A时钟B10时钟A时钟B复位11时钟A时钟B复位启动S7-200PLC的HSC0～HSC5输入地址和计数模式使用向导编程，自动生成符号地址为“HSC_INIT”的高速计数子程序的步骤：生成的程序清单在主程序块中使用SM0.1（上电首次扫描ON）调用此子程序6.1.7S7-200位置控制高速脉冲输出与开环控制一、高速脉冲输出S7-200有两个内置PTO/PWM发生器，用以建立高速脉冲串（PTO）或脉宽调节（PWM）信号波形。一个发生器指定给数字输出点Q0.0，另一个发生器指定给数字输出点Q0.1。当组态一个输出为PTO操作时，生成一个50%占空比脉冲串用于步进电机或伺服电机的速度和位置的开环控制。内置PTO功能提供了脉冲串输出，脉冲周期和数量可由用户控制。但应用程序必须通过PLC内置I/O提供方向和限位控制。脉宽调制是为用户提供连续、周期与脉冲宽度可调的输出。二、开环位置控制的一些基本概念1．最大速度（MAX_SPEED）和启动/停止速度（SS_SPEED）MAX_SPEED是允许的操作速度的最大值，它应在电机力矩能力的范围内。SS_SPEED的数值应满足电机在低速时驱动负载的能力，通常，SS_SPEED值是MAX_SPEED值的5%至15%。2．加速和减速时间加速时间ACCEL_TIME：电机从SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的时间。减速时间DECEL_TIME：电机从MAX_SPEED速度减速到SS_SPEED速度所需要的时间。一个包络是一个预先定义的移动描述，它包括一个或多个速度，影响着从起点到终点的移动。一个包络由多段组成，每段包含一个达到目标速度的加速/减速过程和以目标速度匀速运行的一串固定数量的脉冲。3．移动包络定义一个包络，包括如下几点：⑴选择包络的操作模式PTO支持相对位置和单一速度的连续转动两种模式，相对位置模式指的是运动的终点位置是从起点侧开始计算的脉冲数量。单速连续转动则不需要提供终点位置，PTO一直持续输出脉冲，直至有其他命令发出，例如到达原点要求停发脉冲。⑵为包络的各步定义指标每一步包括目标速度和结束位置或脉冲数目等几个指标。（3）为包络定义一个符号名。三、使用位控向导编程步骤伺服电机运行的运动包络运动包络位置位移脉冲量目标速度移动方向1位置1→位置285600900002位置2→位置352000600003位置3→高速回零前168000570004低速回零单速返回20000DIR实现下表中伺服电机运行所需的运动包络。1．PTOx_CTRL子程序：（控制）启用和初始化PTO输出。请在用户程序中只使用一次，并且请确定在每次扫描时得到执行。即始终使用SM0.0作为EN的输入，①输入参数：■I_STOP（立即停止）输入（BOOL型）：当此输入为低时，PTO功能会正常工作。当此输入变为高时，PTO立即终止脉冲的发出。■D_STOP（减速停止）输入（BOOL型）：当此输入为低时，PTO功能会正常工作。当此输入变为高时，PTO会产生将电机减速至停止的脉冲串。②输出参数■Done(“完成”)输出（BOOL型）：当“完成”位被设置为高时，它表明上一个指令也已执行。■Error（错误）参数（BYTE型）：包含本子程序的结果。当“完成”位为高时，错误字节会报告无错误或有错误代码的正常完成。■C_Pos（DWORD型）：如果PTO向导的HSC计数器功能已启用，此参数包含以脉冲数表示的模块当前位置。否则，当前位置将一直为0。2．PTOx_RUN子程序（运行包络）：命令PLC执行存储于配置／包络表的指定包络运动操作。①输入参数：■EN位：子程序的使能位。在“完成”（Done）位发出子程序执行已经完成的信号前，应使EN位保持开启。■START参数（BOOL型）：包络的执行的启动信号。对于在START参数已开启，且PTO当前不活动时的每次扫描，此子程序会激活PTO。为了确保仅发送一个命令，一般用上升沿以脉冲方式开启START参数。■Abort（终止）命令（BOOL型）：命令为ON时位控模块停止当前包络，并减速至电机停止。■Profile（包络）（BYTE型）：输入为此运动包络指定的编号或符号名。

②输出参数■Done（完成）（BOOL型）：本子程序执行完成时。输出ON。■Error（错误）（BYTE型）：输出本子程序执行的结果的错误信息。无错误时输出0。■C_Profile（BYTE型）：输出位控模块当前执行的包络。■C_Step（BYTE型）：输出目前正在执行的包络步骤。■C_Pos（DINT型）：如果PTO向导的HSC计数器功能已启用，则此参数包含以脉冲数作为模块的当前位置。否则，当前位置将一直为0。3．PTOx_LDPOS指令（装载位置）：改变PTO脉冲计数器的当前位置值为一个新值。可用该指令为任何一个运动命令建立一个新的零位置。（1）输入参数：■EN位：子程序的使能位。在“完成”（Done）位发出子程序执行已经完成的信号前，应使EN位保持开启。■START（BOOL型）：装载启动。接通此参数，以装载一个新的位置值到PTO脉冲计数器。在每一循环周期，只要START参数接通且PTO当前不忙，该指令装载一个新的位置给PTO脉冲计数器。若要保证该命令只发一次，使用边沿检测指令以脉冲触发START参数接通。■New_Pos参数（DINT型）：输入一个新的值替代C_Pos报告的当前位置值。位置值用脉冲数表示。（2）输出参数■Done（完成）（BOOL型）：模块完成该指令时，参数DoneON。■Error（错误）（BYTE型）：输出本子程序执行的结果的错误信息。无错误时输出0。■C_Pos（DINT型）：此参数包含以脉冲数作为模块的当前位置。4．PTOx_MAN子程序（手动模式）：将PTO输出置于手动模式。执行这一子程序允许电机启动、停止和按不同的速度运行。但当PTOx_MAN子程序已启用时，除PTOX-CTRL外任何其他PTO子程序都无法执行。RUN（运行/停止）参数：命令PTO加速至指定速度（Speed（速度）参数）。从而允许在电机运行中更改Speed参数的数值。停用RUN参数命令PTO减速至电机停止。当RUN已启用时，Speed参数确定着速度。速度是一个用每秒脉冲数计算的DINT（双整数）值。可以在电机运行中更改此参数。Error（错误）参数：输出本子程序的执行结果的错误信息，见错误时输出0。如果PTO向导的HSC计数器功能已启用，C_Pos参数包含用脉冲数目表示的模块；否则此数值始终为零。6.1.8S7-200脉冲输出指令库MAP位置控制编程方法一、MAP库的基本描述该库的功能块可驱动线性轴。为了很好的应用该库，需要在运动轨迹上添加三个限位开关。一个参考点接近开关（home)，用于定义绝对位置C-Pos的零点。两个边界限位开关，一个是正向限位开关（Fwd_Limit)，一个是反向限位开关(ReV-Limit）。MAPSERVQ0.X各块的功能MAP库预先定义的输入输出点MAP库库存储区的设置MAP库所用到的最重要的一些变量二、功能块1．QO.xCTRL该块用于传递全局参数，每个扫描周期都需要被调用。QO.xCTRL功能块功能描述2．Scale_EU_Pulse该块用于将一个位置量转化成一个脉冲量,因此它可将一段位移转化成脉冲数,或将一个速度转化成脉冲频率.Scale_EU_Pulse功能描述3.Scale_Pulse_EU该块用于将一个脉冲量转化成一个位置量,因此它可将一段脉冲数转化成位移数,或将一个脉冲频率转化成速度.Scale_Pulse_EU功能描述4.Q0_X_Home

该功能块用于寻找参考点,在寻找过程的起始,电机先以Start_Dir的方向,Homing_Fast_Spd速度开始寻找，在碰到Limit_Switch(FWD_Limit或REV_Limit)后减速至停止,然后开始相反方向的寻找,当碰到参考点开关的上升沿时始减速至Homing_Slow_Spd,如果此时的方向与Final_Dir相同则在碰到参考点开关的下降沿时停止运动,并将HCO的计数值设为Position所定义的值.Q0_X_Home功能描述寻找参考点的过程可以通过全局变量Homing_State来监测Homing_State含义5.Q0_x_MoveRelative该功能块用于让轴按照指定的方向，以指定的速度，运动指定的相对位移。Q0_x_MoveRelative功能描述6.Q0_x_MoveAbsolute该功能块用于让轴以指定的速度，运动到指定的绝对位置。Q0_x_MoveAbsolute功能描述7.Q0_x_MoveVelocity该功能块用于让轴按照指定的方向和频率运动，在运动过程中可对频率进行更改。注意：Q0_x_MoveVelocity功能块只能通过Q0_x_Stopblock功能块来停止轴的运动。Q0_x_MoveVelocity功能描述8.Q0_x_Stop该功能块用于使轴减速直至停止。Q0_x_St