工业数据采集与标识解析 课件 项目3生产管理数据采集

项目3生产管理数据采集任务3.1称重数据采集本任务要求利用称重传感器，实现生产过程中料盒、料芯等物体重量的精确测量与记录，为生产分析和成本控制提供准确数据。3.1.1任务要求1.任务要求称重传感器是一种能够将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。这种传感器有多种样式，如S型、悬臂型、轮辐式、板环式、膜盒式、桥式、柱筒式等，本项目采用如图3-1（a）所示圆柱形称重传感器。1.称重传感器3.1.2知识准备（a）称重传感器外形

（b）测量电路如图3-1（b），称重传感器通常采用应变片原理，使用所示四臂全桥电路转化后输入与输出的关系为：1.称重传感器3.1.2知识准备其中，Ui为输入电压，四个桥臂为应变片，且R1=R2=R3=R4，Uo为输出电压。Uo通过后续的仪器仪表进行放大、处理后，进行显示或执行。3.1.2知识准备如图所示，XMT-808-Q型智能显示控制仪是一种功能强大的仪表设备，集成了变送、采样、显示、报警输出、模拟量输出和485通讯接口等功能。在本项目中，该仪表用于称重数据的转换、显示、控制和通讯。2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用3.1.2知识准备①测量值显示窗口:显示实时测量值或正的峰值；②设定值显示区域:当测量方式为连续检测时，显示L,当测量方式为峰值检测时，PV窗口显示正的峰值，SV窗口显示负的峰值；③报警指示区域:当ALM1-ALM2继电器动作时，对应的指示灯亮；④按键区:Set设置键；△增加键；▽减少键；○移位/清零键；（1）面板及按键操作说明1）面板说明2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用3.1.2知识准备2）按键操作说明名称内容操作键设置键在测量状态下，按设置键后输入对应的密码进入相关的参数设置，

再按该键可进入下一项参数设置，完成相关的组别参数设置后按该键返回移位清零键在测量状态下，按该键实现清零操作；在设置状态下，按该键可实现闪烁位移位增加键在设置状态下，按增加键可实现数字增加，长按该键可实现数字快速增加减少键在设置状态下，按减少键可实现数字减少，长按该键可实现数字快速减少2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用3.1.2知识准备如图3-3所示，接线端子说明：S+：传感器信号正，S-：传感器信号负，E+：传感器电源正，E-：传感器电源负，L：220VAC电源L相或24VDC电源正，N：220VAC电源N相或24VDC电源负。（2）安装与接线

2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用3.1.2知识准备（3）主要参数及设置1）第1组参数---报警参数（菜单：ALrn(_)；密码：10）名称内容取值范围及功能说明ALP1第1点报警方式n:不报警；L:下限报警；H:上限报警；n(_):上下限区间报

ALP2第2点报警方式n:不报警；L:下限报警；H:上限报警；n(_):上下限区间报

FAL报警回差0~9999

AL1-L第1报警点下限值0~9999

AL1-H第1报警点上限值0~9999

AL2-L第2报警点下限值0~9999

AL2-H第2报警点上限值0~99992.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用3.1.2知识准备①报警方式ALP1-2：报警点1-2为互为独立的报警点，在需要组合报警的场合下，可以将两个报警点设为需要的报警方式实现，其取值范围为：n-表示无报警；L-表示当测量值低于某点的报警下限值时，对应的报警点动作；H-表示当测量值高于某点的报警上限值时，对应的报警点动作；n(_)-表示当测量值介于某点的报警上限值和下限值之间时，对应的报警点动作；2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用3.1.2知识准备②报警回差FAL：为防止报警输出继电器在报警点附近频繁动作，可根据实际情况设置合适的报警回差值。当报警方式设置为下限报警时的报警继电器常开触点的动作，如图3-4（a）所示，当报警值由低上升，测量值超过上限值时，常开触点由ON跳变为OFF。如图3-4（b）所示，当报警值由高下降，测量值低于下限值时，常开触点由OFF跳变为ON。其中上限值和下限值之间的差值称为回差。2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用3.1.2知识准备2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用当如图3-5（a）上限报警状态图所示，当测量值超过上限时报警输出为ON，否则报警输出为OFF。如图3-5（b）下限报警状态图所示，当测量值低于下限时报警输出为ON，否则报警输出为OFF。其中NO表示继电器常开触点，ON表示常开点闭合，OFF表示常开点断开。3.1.2知识准备2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用③报警值AL*-L,AL*-H：

AL*-L：对应报警点的报警下限值；AH*-H：对应报警点的报警上限值；④参数设置第一点报警方式ALP1设置：在测量状态下，按SET键，SV窗口显示Loc，PV窗口后两位显示密码。按△和▽键，将后两位设置为第一组参数的密码：10，进入报警参数设置界面，按SET键进入第一点报警方式ALP1设置，按△和▽键选择需要的报警方式后按SET进入下一项参数设置，其他的报警方式设置类似；报警回差值FAL设置：

设置完报警方式后，按SET键，SV窗口显示FAL后，PV窗口显示原来的FAL值并且最后一位闪烁，闪烁位的值可通过△和▽键修改，按○键可改变闪烁位位置。第一点报警下限报警值AL1-L设置：

设置完报警回差后，按SET键，SV窗口显示AL1-L后，PV窗口显示原来的AL1-L值并且最后一位闪烁，闪烁位的值可通过△和▽键修改，按○键可改变闪烁位位置，设置好AL1-L后，按SET键进入下一项报警参数设置；其他的报警值设置类似；设置完第一组报警参数后按SET键保存第一组参数并返回到正常测量状态。3.1.2知识准备2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用2）第2组参数-通信参数设置（菜单：uArt；密码：12.默认无）名称内容取值范围及功能说明RS通讯方式no：通信关闭；td：连续发送；rdtd：接收应答方式

Addr仪表通讯地址0~99

baud通讯波特率2400，4800，9600，19200，38400

Prot通讯协议Jn金诺协议;n(_)buS：Modbus协议通信参数说明通信方式RS：本仪表支持全双工RS232或半双工RS485串口通信，根据实际情况选择合适的通信方式。no表示通信功能关闭；td表示仪表连续发送数据，此时工作在非应答方式，适用于点对点通信；rdtd表示仪表接收命令后发送数据，此时工作在应答方式，适用于点对多点通信。通信协议Prot：本仪表支持两种通信协议：金诺协议（Jn）和Modbus协议。3.1.2知识准备2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用3）第2组参数-通信参数设置（菜单：uArt；密码：12.默认无）名称内容取值范围及功能说明Cut开机清零off：开机清零关闭；on：开机清零

打开

DIP小数点位置0-4.

rESo.显示分度值1；2；5；10；20；50

brgt.显示亮度1～4：显示亮度依次变高.

dsPd.显示速度1-3:值越大，显示速度越快

voic.报警音选择off：报警音关闭；

on：报警音打

开（默认无）

SJ输入信号极性dbl：双极性；

sgl：单极性

gain.输入信号增益1；2；64；1284.3.1.

CySP.采样速率LS:10次/秒；HS:40次/秒L（更高速率请订货时说明）

FiLT.数字滤波系数0～4：0-无滤波；4-滤波系数最高，

显示越缓慢

CPST.折线修正功能off：折线修正关闭；

on：折线修正

打开

Z-Ft.零点跟踪时间0秒；5秒；10秒；15秒；20秒

Z-FM.零点跟踪范围0，5，10，20，30，40，50，60，70，80，90，100

TyPE.检测类型L：连续检测模式；

F：峰值检测模式3.1.2知识准备2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用4）第4组参数-模拟量输出参数（菜单：Aout；密码：16）名称内容取值范围及功能说明AotP模拟量输出类型4-20:4～20mA；12≡8：12±8mA；1-Su：1-5V;

AotF模拟量输出满度值0~9999

c-oL模拟量输出低位校准0~999

c-oH模拟量输出满度校准0~9993.1.2知识准备2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用（4）仪表清零在测量状态下，按○键可实现仪表显示清零。（此操作断电不保存）

（5）仪表串口通信1）仪表通信接口仪表支持RS232或RS485通信，订货时确定采用何种通信接口。

2）通信协议

仪表支持两种通信协议：金诺协议和Modbus-RTU协议，用户可在使用时选择其中的一种通信协议。

①金诺协议仪表提供两种通信方式：连续方式（td）和主从方式（rdtd）；

当选择主从方式时，仪表接收上位机命令后应答；

3.1.2知识准备2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用(a)连续方式（td）

此通信方式下，无须上位机发送数据，仪表直接从串口连续不断向外发送数据;数据格式：1位起始位+8位数据位+1位停止位(无校验位);波特率：可设(2400—38400)，建议9600及以上的波特率（默认9600）；

串口设置举例（如波特率为9600）：9600,8,N,1；异或校验为前面所有字节的异或运算结果；

数据帧格式，如表3-6所示：帧头地址域命令域数据(短整型有符号)（2字节:高字节在前，低字节在后）小数点备用

异或

校验0xBB0xBB0xBB0x**0xA10x**0x**0x**0xff0x**3.1.2知识准备2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用(b)主从方式（rdtd）此通信方式下，属于应答模式，支持三种命令：0xA1上传数据、0xA2清零操作、0xA3零点校准;数据格式：1位起始位+8位数据位+1位停止位(无校验位);波特率：可设(2400—38400)，建议9600及以上的波特率（默认9600）;串口设置举例（如波特率为9600）：9600,8,N,1;异或校验：为前面所有字节的异或运算结果；数据帧格式，如表3-7~表3-12所示：3.1.2知识准备2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用表3-8仪表接收读数据命令后应答帧头地址域命令域数据域（以零补齐）小数点备用

异或校验0xBB0xBB0xBB0x**0xA10x**0x**0x**0xff0x**表3-9主机向仪表发送清零指令帧头地址域命令域数据域（以零补齐）异或校验0xAA0xAA0xAA0x**0xA20x000x000x**表3-10仪表接收清零命令后应答帧头地址域命令域数据域（以零补齐）小数点备用

异或校验0xBB0xBB0xBB0x**0xA20x000x000x**0xff0x**表3-11主机向仪表发送送零点校准指令帧头地址域命令域数据域（以零补齐）异或校验0xAA0xAA0xAA0x**0xA30x000x000x**表3-12仪表接收零点校准命令后应答帧头地址域命令域数据域（以零补齐）小数点备用

异或校验0xBB0xBB0xBB0x**0xA30x000x000x**0xff0x**表3-7主机向仪表发送读数据指令帧头地址域命令域数据域（以零补齐）异或校验0xAA0xAA0xAA0x**0xA10x000x000x**3.1.2知识准备2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用②

Modbus-RTU协议提供连续方式（td）和主从方式（rdtd）两种通信方式，当需要使用标准的Modbus-RTU模式时，通信方式设为主从方式（rdtd）；(a)连续方式（td）

此通信方式下，无须上位机发送数据，仪表直接从串口连续不断向外发送数据;数据格式：1位起始位+8位数据位+1位停止位(无校验位);波特率：可设(2400—38400)，建议9600及以上的波特率（默认9600）；

串口设置举例（如波特率为9600）：9600,8,N,1数据帧格式，如表3-13所示：地址功能码数据长度仪表显示数据（短整型有符号）小数点位置CRC校验仪表地址0x030x04Byte1（高）Byte2（低）小数点位置高小数点位置低CRC高8位CRC低8位3.1.2知识准备2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用(b)主从方式（rdtd）此通信方式下，属于标准的Modbus-RTU模式;数据格式：1位起始位+8位数据位+1位停止位(无校验位);波特率：可设(2400—38400)，建议9600及以上的波特率（默认9600）；串口设置举例（如波特率为9600）：9600,8,N,1；数据帧格式，如表3-14~表3-15所示：地址功能码寄存器地址高8位寄存器地址低8位数据长度高8位数据长度低8位CRC校验仪表地址0x0300000002CRC低8位CRC高8位地址功能码数据长度仪表显示数据（短整型有符号）小数点位置CRC校验仪表地址0x030x04Byte1（高）Byte2（低）小数点位置（高）小数点位置（低）CRC高8位CRC低8位表3-14主机向从机发送读数据命令表3-15从机向主机返回读数据指令数据3.1.2知识准备2.XMT-808-Q型智能显示控制仪的使用（6）XMT-808-Q型智能显示控制仪密码一览，如表3-16所示：序号设置项SV窗口PV窗口密码显示含义默认含义1第一组参数（报警）LocLoc0000102第二组参数（通信）LocLoc0000123第三组参数（显示与测量）LocLoc0000144第四组参数（模拟量输出）LocLoc0000165折线点参数设定LocLoc0000186全部参数默认（所有参数）LocLoc0000687第一组参数（报警）默认LocLoc0000408第二组参数（通信）默认LocLoc0000429第三组参数（显示与测量）默认LocLoc00004410第四组参数（模拟量输出）默认LocLoc00004611折线点参数默认LocLoc00004812校准参数默认LocLoc00005813仪表校准密码LocLoc0000283.1.3任务实施（1）硬件准备1.任务准备序号名称型号数量备注1称重传感器

ZNLBM-IIX-5G12PLCS712001

3智能显示控制仪MT-808-Q型1（2）软件准备序号名称型号数量备注1博途V1613.1.3任务实施2.系统安装（1）确定安装位置：选择平整、清洁、无油膜、胶膜等杂质的安装面。同时，确保安装底座有足够的强度和刚性，通常要求高于称重传感器本身的强度和刚度。（2）安装传感器：将一端通过螺纹孔固定在设备上，另一端用来受力。（3）XMT-808-Q通信参数设置（菜单：uArt；密码：12.默认无）：参考表3-3，设置仪表通讯方式为连续发送，通讯协议为Modbus，通讯地址为6，波特率设为9600。3.1.3任务实施3.系统编程新建工程，选择1214PLC，并且在设备组态的时候，添加PLC的通讯模块CB1241（RS485）3.1.3任务实施3.系统编程新建称重数据（DB1）块，然后如在称重数据（DB1）中，新建两个整形变量“称重数据”和“称重小数点”。在称重数据（DB1）块的属性栏中，将“优化的块访问”前面的勾选去掉。3.1.3任务实施3.系统编程称重程序3.1.3任务实施4.系统调试（1）编译和下载，并将程序转至在线状态；（2）监视称重数据（DB1）块的状态，如图3-13所示，如果称重数据得监视值与XMT-808-Q仪表上显示一致，且称重小数点监视值为1，那么表示称重程序运行正常。3.1.3任务实施4.系统调试（2）在线监控数据3.1.3任务实施4.系统调试（3）常见异常及解决办法：①检查485总线，是否连接正常，AB线是否接错，如有错误，及时纠正；②如图3-11程序中DB3块的MB_ADDR是否与仪表设置的Modbus地址一致，如果不同，改变其中一方地址，使双方地址相同;③485总线上挂载的设备地址是否有冲突，如有冲突，应当重新设置XMT-808-Q仪表的地址和程序地址。3.1.3任务实施5.验收优化本任务是采集称重数据；XMT-808-Q型智能显示控制仪将称重传感器的信号进行转换、显示，并通过485总线和Modbus-rtu方式与PLC通讯。PLC程序中设置好站号、波特率、数

据位、校验、停止位、寄存器地址等参数，才能建立与仪表之间的通讯，完成称重数据的采集。3.1.4

拓展任务称重传感器在进行测量时，常常需要将杂质、容器、物品盘等物体的重量减去，以便获得准确的测量值，这个操作就是称作去皮功能。1.称重去皮功能的原理在传感器上放置一个空的料盒，记录下料盒的重量，然后将要测量的物品放入料盒中，测量结果为料盒+物品的总重量。最后将料盒的重量从总重量中减去即可得到物品的净重。2.去皮功能的实现3.1.4

拓展任务（1）编程3.1.4

拓展任务（1）编程3.1.4

拓展任务（2）调试1）将空瓶放在称重工位，点击触摸屏“瓶重”按钮，记录空瓶的重量；2）往空瓶中放入钢珠若干，点击触摸屏“去皮”按钮，钢珠的重量就被保存到“称重数据”.净重变量中，完成去皮过程。3.1.5课后习题1.填空题（1）XMT-808-Q型控制仪，通讯参数设置中把RS设置为td，那么仪表的通讯方式是_______，如果要把通讯方式设置为主从方式，应该把RS设置为_______。（2）XMT-808-Q型控制仪，要进入通信方式设置，应当在测量状态下，按_______键，SV窗口显示Loc，PV窗口后两位显示密码。按______和______键将PV窗口后两位设置为第二组参数通信参数的密码______，进入通信参数设置界面。2.编程题请参考3.1.3，编写程序，实现称重数据的采集。谢

谢

！项目3生产管理数据采集任务3.2工件材质及颜色数据采集本任务要求利用材质传感器和颜色传感器，实现生产过程中物料和工件材质和颜色的精确检测，并根据检测结果进行自动分拣。可广泛应用于生产线上的物料分类、质量控制和产品筛选等环节，提高生产效率，减少人工错误，并降低生产成本。3.2.1任务要求1.任务要求本任务主要讨论是金属和非金属两种材质的检测与判断，通常采用电感式传感器，其外形及结构如图所示。1.工件材质的采集3.2.2知识准备（a）外形

（b）结构如图3-16所示，是一种颜色传感器，用于检测盒子、工件的颜色。颜色传感器是一种能够识别不同颜色的传感器，它的工作基于对物体反射、透射的光线进行测量。颜色传感器使用一组光电二极管和一系列滤光片，依据物体反射的颜色，识别和测量光线的光强度和颜色分布，通过信号处理技术将这些信息转化为输出信号。颜色传感器能够检测的颜色种类取决于所使用的滤光片类型和光电二极管响应波长范围。2.工件颜色数据采集3.2.2知识准备3.2.2知识准备（1）颜色传感器的设置方式1）长按按键进入配置模式，显示数码管闪烁；2）短按按键进行菜单切换，菜单依次循环为00-01-02-03-04-EE-FF；3）00界面配置当前检测环境光照，长按按键00停止闪烁，即为配置成功；4）01-02-03-04界面，为四种颜色的配置界面，长按按键进行学习，停止闪烁即为配置成功；5）EE为复位界面，长按进行传感器复位，停止闪烁即为配置成功；6）FF为模式切换界面，长按进入检测模式，停止闪烁即为配置成功。2.工件颜色数据采集3.2.2知识准备（1）颜色传感器的设置方式1）长按按键进入配置模式，显示数码管闪烁；2）短按按键进行菜单切换，菜单依次循环为00-01-02-03-04-EE-FF；3）00界面配置当前检测环境光照，长按按键00停止闪烁，即为配置成功；4）01-02-03-04界面，为四种颜色的配置界面，长按按键进行学习，停止闪烁即为配置成功；5）EE为复位界面，长按进行传感器复位，停止闪烁即为配置成功；6）FF为模式切换界面，长按进入检测模式，停止闪烁即为配置成功。2.工件颜色数据采集3.2.2知识准备（1）颜色传感器的设置方式1）长按按键进入配置模式，显示数码管闪烁；2）短按按键进行菜单切换，菜单依次循环为00-01-02-03-04-EE-FF；3）00界面配置当前检测环境光照，长按按键00停止闪烁，即为配置成功；4）01-02-03-04界面，为四种颜色的配置界面，长按按键进行学习，停止闪烁即为配置成功；5）EE为复位界面，长按进行传感器复位，停止闪烁即为配置成功；6）FF为模式切换界面，长按进入检测模式，停止闪烁即为配置成功。2.工件颜色数据采集3.2.3任务实施（1）硬件准备1.任务准备序号名称型号数量备注1电感传感器

PRL30-15DP12颜色传感器Dolang牌3PLCS712001

（2）软件准备序号名称型号数量备注1博途V1613.2.3任务实施2.系统安装（1）电感式传感器的安装1）硬件安装，如图3-17所示位置，在分拣装置的侧边，将传感器探头的端面垂直于传动面，固定在安装支架上；3.2.3任务实施2.系统安装2）接线该传感器是PNP型三线式，因此跟西门子1200PLC之间用漏极接法，如图3-18所示，将棕色的电缆连接电源正极，蓝色线接电源负极同时并接到PLC公共端1M，黑色线连接到PLC的远程IO口I7.0。（1）电感式传感器的安装3.2.3任务实施2.系统安装（2）颜色传感器的安装1）在分拣装置的始端，将带光电二极管一面垂直于传输面，固定在安装支架上；2）将电源线分别接在24V电源上，将网线接在与PLC连接的同一个交换机上。3.2.3任务实施3.系统编程变量设置3.2.3任务实施3.系统编程材质与颜色检测程序3.2.3任务实施4.系统调试（1）编译和下载，并将程序转至在线状态；（2）材质传感器调试步骤：在材质检测工位放置一个金属盒，材质检测启动，观察“材质”变量的值，如果该值“1”，说明传感器能正常识别金属材质；在材质检测工位放置一个非金属盒，材质检测启动，观察“材质”变量的值，如果该值“0”，说明传感器能正常识别非金属材质；如果任意一个不能正常识别，检查接线是否按照图3-18连接，信号输出线（黑色）是否接在I7.0口。3.2.3任务实施4.系统调试（3）颜色传感器调试步骤：在颜色检测工位放置一个红色，颜色检测启动，观察“颜色”变量的值，如果该值为“1”，说明传感器能正常识别红色；在颜色检测工位放置一个绿色，颜色检测启动，观察“颜色”变量的值，如果该值“2”，说明传感器能正常识别红色；在颜色检测工位放置一个蓝色，颜色检测启动，观察“颜色”变量的值，如果该值为“3”，说明传感器能正常识别红色；如果~都识别不到，首先检查传感器网线是否正确连接，然后检查程序模块MB_Client参数是否正确；如果~都数值不对，可以按照3.2.2小节“颜色传感器的设置方式”，

分别在“01”、“02”和“03”界面设置，重新学习红色、绿色和蓝色。3.2.3任务实施5.验收优化本任务是PLC采集材质数据和颜色数据。材质传感器采用电感式传感器，PNP输出，输出信号接在远程IO口，PLC可以直接读取传感器状态数据，完成材质数据的采集。颜色传感器通过网线与PLC连接，采用Modbus-TCP协议通讯。颜色传感器作为服务器，PLC作为客户端，设置好相应的IP地址、寄存器地址、数据长度、数据保存地址，建立起双方的通讯，完成颜色数据的采集。3.2.4

拓展任务1.红外感应漫反射传感器工作原理如图所示，漫反射光电传感器是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电传感器发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电传感器就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电传感器是首选的检测模式。在本项目中，利用BR100-DDT-P红外感应漫反射传感器，可以用来判断黑白料芯。（a）外形

（b）检测示意图3.2.4

拓展任务2.红外感应漫反射传感器的使用（1）接线BR100-DDT-P红外感应漫反射传感器,是一种PNP输出型传感器，有棕、蓝、白、黑四根引线，其引线的含义如图3-22所示。在本项目中，白色线接到0V，设置输出为光亮输出（LightOn），棕、蓝、黑三线按照图右图进行接线，其中黑色输出线接在I7.1接口上。当检测工位有白色或者高反光物料时，I7.1会得到高电平信号，否则会得到低电平信号。3.2.4

拓展任务2.红外感应漫反射传感器的使用（2）编程BR100-DDT-P红外感应漫反射传感器主要用于判断黑白料芯，其编程方法与材质传感器的编程方法类似，可以参考3.2.3节中图3-20所示的“材质传感器”程序段进行编程。3.2.5课后习题1.填空题1）要设置颜色传感器把红、绿、蓝三种颜色分别识别为1、2、3，设置过程如下：___________进入设置模式；00界面配置当前检测环境光照，长按按键________停止闪烁，即为配置成功；将红色料盒放在检测位置，在_______界面，长按按键进行学习，停止闪烁即为配置成功；将绿色料盒放在检测位置，在_______界面，长按按键进行学习，停止闪烁即为配置成功；将蓝色料盒放在检测位置，在_______界面，长按按键进行学习，停止闪烁即为配置成功；___________界面，长按进入检测模式，停止闪烁即为配置成功。3.2.5课后习题2.编程题1）编程完成颜色检测功能在颜色检测工位放入一个红色、绿色或蓝色的料盒，点击触摸屏“颜色检测”按钮，完成颜色检测，触摸屏显示相应的颜色。2）编程完成材质检测功能在材质检测工位放入一个金属或塑料的料盒，点击触摸屏“材质检测”按钮，完成材质检测，触摸屏显示相应的材质。谢

谢

！项目3生产管理数据采集任务3.3V20变频速度数据采集应用西门子1200PLC、按钮或触摸屏、变频器V20、编码器、传送带等硬件资源，通过系统搭建、程序编写、调试优化，实现对传送带单向运行控制及速度调节，并利用编码器实现对传送带速度检测并在触摸屏上显示传送带实时速度值。具体控制要求：1.工作台设置手自动按钮、启动按钮、停止按钮。其中手自动按钮切换到手动模式下，系统启停控制由工作台按钮控制；当切换到自动模式下，系统启停控制由触摸屏进行控制。在任意模式下，频率给定由触摸屏上进行设置。2.在手动模式下，按下启动按钮，变频器带动传动带向右运行，运行频率在触摸屏上进行设置。一旦按下停止按钮，传送带停止。（设置变频器上升和下降时间分别为3s和2s）。3.在自动模式下，通过触摸屏画面实现对传送带的控制，包括启停控制、显示运行状态、频率设置、显示运行频率和传送带速度检测等。3.3.1任务要求1.任务要求SINAMICSV20是西门子基本型变频器，为用户提供了简易、经济的驱动解决方案。SINAMICSV20具有调试过程快捷、易于操作、稳定可靠以及经济高效的特点。有七种尺寸可供选择，输出功率覆盖0.12kW～30kW。主要应用在泵、风机、压缩机、输送机、传动带以及加工制造业中驱动设备、商业电气设备和机械联动轴设备等。如需远距离控制，可以选用V20BOP、BOP接口等选件。1.变频器V20外观及接线3.3.2知识准备

变频器V20、基本操作面板BOP和BOP接口3.3.2知识准备1.变频器V20外观及接线控制电路包括数字量输入、模拟量输入、数字量输出、模拟量输出和通讯端口。V20端子接线原理图3.3.2知识准备1.变频器V20外观及接线控制电路包括数字量输入、模拟量输入、数字量输出、模拟量输出和通讯端口。V20端子接口功能说明3.3.2知识准备

2.变频器V20调试

变频器V20内置BOP主要包括LCD显示屏、状态LED、按键组成。LCD显示屏可显示当前运行状态，状态图标包括

故障、报警、运行、反转、运行模式等。按钮包括停止、运行、功能、确认、向上、向下等。（1）内置基本操作面板（BOP）3.3.2知识准备

（2）BOP菜单结构V20上电后或工厂复位后，显示频率选择菜单。按上下键选定频率后，如按下OK键进入设置菜单，如按下M键进入显示菜单。设置菜单和显示菜单之间通过M键（>2s）进行切换。在显示菜单状态下，如果按下M键（>2s）则切换至参数菜单。在参数菜单状态下，如果按下M键（<2s）则切换至显示菜单。2.变频器V20调试3.3.2知识准备（3）参数设置1）上电前检查。2）设置50/60Hz频率选择菜单。3）电机试运行4）快速调试：1.设置电机数据，2.设置连接宏，3.设置应用宏，4.设置常用参数2.变频器V20调试3.3.2知识准备编码器是一种光电式旋转测量装置，它将被测的角位移直接转换成数字信号（高速脉冲信号）。编码器（Encoder）为传感器（Sensor）类的一种，主要用来检测机械运动的速度、位置、角度、距离或计数，是一种集光、机、电为一体的数字化检测装置，它具有分辨率高、精度高、结构简单、体积小、使用可靠、易于维护、性价比高等优点。已经发展为一种成熟的多规格、高性能的系列工业化产品，在数控机床、工业机器人、雷达、光电经纬仪、地面指挥仪、高精度闭环调速系统、伺服系统等诸多领域中得到广泛的应用。3.认识编码器3.3.2知识准备（1）增量式编码器增量式光电编码器主要由光源、光栅板（码盘）、挡光板、光敏管（光电检测器件）和转换电路组成。3.认识编码器1—转轴；2—LED光源；3—挡光板；4—零位标记槽；5—光电管；6--A、B相缝隙；7—信号线输出口；3.3.2知识准备（1）增量式编码器3.认识编码器

码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期；检测光栅上刻有A、B两组与码盘相对应的透光缝隙，用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线。它们的节距和码盘上的节距相等，并且两组透光缝隙错开1/4节距，使得光电检测器件输出的信号在相位上相差90°电度角。3.3.2知识准备当码盘随着被测转轴转动时，检测光栅不动，光线透过码盘和检测光栅上的透过缝隙照射到光电检测器件上，光电检测器件就输出两组相位相差90°电度角的近似于正弦波的电信号，电信号经过转换电路的信号处理，就可以得到矩形波。当电机正转时，脉冲信号A的相位超前脉冲信号B相位90°；当电机反转时，脉冲信号A的相位之后脉冲信号B的相位90°。根据超前和滞后的关系可以确定电机的转向。3.认识编码器3.3.2知识准备（2）编码器接线3.认识编码器

编码器的电源可以是外接电源，也可使用PLCDC24V电源。电源“-”端要与编码器的COM端连接，“+”与编码器的电源端连接。A、B两相脉冲信号线直接与PLC的输入端连接。根据编码器内部电路结构决定PLC输入信号公共端接VCC还是GND。如果是NPN类型，公共端接VCC；如果是PNP类型，公共端接GND。旋转编码器还有一条屏蔽线，使用时要将屏蔽线接地，提高抗干扰性。3.3.2知识准备S7-1200V4.0及以上版本CPU最多可组态6个任意CPU内置或信号板输入的高速计数器，其独立于CPU的扫描周期进行计数。S7-1200V4.0及以上版本CPU可测量到的单相脉冲频率最高100kHz，A/B相最高为80kHz。如果使用信号板可测量单相脉冲频率高达200kHz信号，A/B相最高为160kHz。另外，1217C可测量差分输入信号频率最高为1MHz。S7-1200CPU高速计数器有四种基本类型：（1）单相计数器，外部方向控制；（2）单相计数器，内部方向控制；（3）双相增/减计数器，双脉冲输入；（4）A/B相正交脉冲输入。CPU集成点输入最大频率和信号板输入最大频率。4.高速计数器使用（1）S7-1200PLC高速计数器3.3.2知识准备（2）高速计数器组态方法①启用高速计数器4.高速计数器使用3.3.2知识准备（2）高速计数器组态方法②设置功能4.高速计数器使用3.3.2知识准备（2）高速计数器组态方法③设置初始值4.高速计数器使用3.3.2知识准备（2）高速计数器组态方法④设置中断4.高速计数器使用3.3.2知识准备（2）高速计数器组态方法⑤设置脉冲输入端4.高速计数器使用3.3.2知识准备（2）高速计数器组态方法⑥设置I/0地址4.高速计数器使用3.3.2知识准备（2）高速计数器组态方法⑦设置数字量输入的输入滤波器的滤波时间4.高速计数器使用3.3.2知识准备（3）高速计数器指令工艺指令CTRL_HSC_EXT允许用户程序以编程的方式控制HSC。CTRL_HSC_EXT更新HSC参数并在执行后返回最近更新值。当HSC处于“计数”(DB)、“周期”(DB)、“频率”(DB)模式时，可以使用CTRL_HSC_EXT指令。4.高速计数器使用3.3.2知识准备5.S7-1200PLC与V20之间Modbus-RTU通讯

Modbus是一种串行通信协议，是Modicon公司（现施耐德电气SchneiderElectric（法国））于1979年为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而发表。Modbus协议是一个master/slave架构的协议。Modbus通讯的底层为RS485信号，采用双绞线进行联接，因此传输距离较远，可达1000米，抗干扰性能比较好且成本低，在工业控制设备的通讯中被广泛使用。

Modbus具有两种串行传输模式：ModbusASCII和ModbusRTU。Modbus是一种单主站的主从通信模式，Modbus网络上只能有一个主站存在，主站在Modbus网络上没有地址，每个从站必须有唯一的地址，从站的地址范围为0～247。ModbusRTU通信以主从的方式进行数据传输，在传输的过程中ModbusRTU主站是主动方，即主站发送数据请求报文到从站，ModbusRTU从站返回响应报文。3.3.2知识准备5.S7-1200PLC与V20之间Modbus-RTU通讯

S7-1200系列模块中通信模块CM1241RS232和CM1241RS422/485和通信板CB1241RS485支持ModbusRTU通信。使用通信模块CM1241RS232作为ModbusRTU主站时，只能与一个从站通讯。使用通信模块CM1241RS422/485作为ModbusRTU主站时，则允许建立最多与32个从站的通讯。使用通信板CB1241RS485时，CPU固件必须为V2.0或更高版本，且使用软件必须为TIAPortalV11及以上更高版本。在本设备中，采用通信板CB1241RS485进行ModbusRTU通信。3.3.3任务实施（1）硬件准备1.任务准备（2）软件准备序号名称型号数量备注1PLCCPU1214CDC/DC/DC1

2通信板CB1241RS4851

3变频器V201

4触摸屏KTP700basicPN1

5编码器S3806G2-1024BM-P5261

6电机41K25GN-S1

7交换机8口交换机1配网线8工具包电工工具、万用表、网线制作工具等1

9导线1平方3米序号名称型号数量备注1博途V1613.3.3任务实施（1）整个设备系统

2.系统安装3.3.3任务实施（2）系统电气原理图2.系统安装3.3.3任务实施（2）变频器电气原理图2.系统安装3.3.3任务实施（2）系统电气原理图2.系统安装V20与通讯板之间ModbusRTU通讯连接图3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（1）V20参数设置ModbusRTU通讯参数设置变频器参数设置3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（2）项目组态与程序设计1）新建项目，添加PLC和通信板CB1241。2）双击通信板CB1241，进入属性设置窗口，修改相关通讯参数。3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（2）项目组态与程序设计3）添加变量。3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程4）编写变频器电机控制程序3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程5）S7-1200ModbusRTU指令程序设计

TIAPortalV13SP1版本开始软件中提供了两个版本的ModbusRTU指令集：早期版本的ModbusRTU指令集（MODBUSv2.2）仅可通过主机架CM1241通信模块或CB1241通信板进行ModbusRTU通信。可主要用于早期项目和V4.0之前版本的CPU。新版本的ModbusRTU指令集（MODBUS（RTU）v3.0）除了支持主机架CM1241通信模块、CB1241通信板，还支持PROFINET或PROFIBUS分布式I/O机架上的点对点通信模块实现ModbusRTU通信。3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程5）S7-1200ModbusRTU指令程序设计①添加Modbus_Comm_Load指令：

在右侧指令中找到“通信”—“MODBUSRTU”指令，将Modbus_Comm_Load指令拖放到编程窗口，系统自动弹出“生成背景数据块”对话框，点击确定。3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程5）S7-1200ModbusRTU指令程序设计

①添加Modbus_Comm_Load指令：

在OB1中调用；输入位“REQ”采用“FirstScan”系统存储器位；

背景数据块中的静态变量“MODE”修改为4；3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程5）S7-1200ModbusRTU指令程序设计

①添加Modbus_Comm_Load指令：

启用“系统存储器字节”和“时钟存储器字节”；

3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程在程序块编程中选择通讯端口（PORT）。

波特率、奇偶校验位等参数跟变频器设置一致。①添加Modbus_Comm_Load指令：5）S7-1200ModbusRTU指令程序设计3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程

②

添加主站功能块Modbus_Master3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程Modbus_Comm_Load指令的“MB_DB”端添加Modbus_Master背景数据块中的MB_DB。

②

添加主站功能块Modbus_Master3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程写操作（控制字和主设定值），地址分别是40100和40101。读操作（状态字和速度实际值），地址分别是40110和40111。所有功能块的背景数据块使用同一背景数据块DB2。③添加主站指令3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（3）高速计数组态与编程启用高速计数器设置计数类型（单相、加计数）设置计数器初始值、参考值及上下限（采用默认值）3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（3）高速计数组态与编程

设置硬件输入端，编码器的单相脉冲输入接到PLC的I0.0端；高速计数器的输入地址默认1000，即ID1000；3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（3）高速计数组态与编程修改数字量输入滤波器时间为3.2µs添加高速计数器指令。选择高速计数器1--HSC13.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（3）高速计数组态与编程新建全局数据块，添加HSC_Count变量，需将“传送带计数”中EnHSC置位。完成“CTRL_HSC_EXT”指令编写。3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（3）高速计数组态与编程添加一个新OB块，选择周期中断。默认为OB30，循环时间为100ms3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（3）高速计数组态与编程编写周期中断服务程序进行数据计算处理3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（4）触摸屏画面制作。

添加一个新设备（HMI），选择型号和订货号。双击“设备和网络”，选择“网络视图”，选择“连接”—“HMI连接”，此时PLC和HMI之间未建立连接。使用鼠标将两个设备进行连接，建立“HMI连接”，点击“显示地址”按钮，可以显示两个设备的IP地址。3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（4）触摸屏画面制作。在“连接”中查看设备连接情况。双击打开“画面1”，进行画面设计。3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（4）触摸屏画面制作。

在画面中添加一个文本，根据系统控制要求进行命名，在属性对话框中修改文本的字体和大小。添加启动按钮，进行按下设置。3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（4）触摸屏画面制作。

进行变量连接，添加置位变量

进行释放设置，选择复位位和复位变量4.1.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（4）触摸屏画面制作。添加“停止按钮”，并进行变量连接。添加指示灯和文本注释。指示灯动画设置4.1.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（4）触摸屏画面制作。指示灯变量连接

4.1.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（4）触摸屏画面制作。设置指示灯显示状态，0显示红色，1显示绿色4.1.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（4）触摸屏画面制作。添加通讯控制按钮4.1.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（4）触摸屏画面制作。组态按钮按下和释放状态4.1.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（4）触摸屏画面制作。添加“I/O域”，设置属性3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（4）触摸屏画面制作。在程序中进行公式换算。进行变量连接和参数设置3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（4）触摸屏画面制作。设置读状态字IO域3.3.3任务实施3.系统组态、参数设置及编程（4）触摸屏画面制作。频率采集数据转换及IO