《西门子S7-300400-PLC项目教程》课件-09机械手控制设计与调试

1西门子S7-300/400PLC项目教程项目九机械手控制设计与调试任务1顺序控制设计法顺序控制与顺序功能图1234单序列顺序控制方式及编程选择序列顺序控制方式及编程并行序列顺序控制方式及编程顺序控制与顺序功能图11.经验设计法 PLC发展的初期，沿用了设计继电器电路图的方法来设计比较简单的PLC的梯形图，梯形图的经验设计法是目前使用比较广泛的一种设计方法，该方法的核心是输出线圈，其基本步骤如下：（1）分解控制功能，画输出线圈梯形图。 （2）建立中间继电器，建立输出线圈的得电和失电条件。（3）画出互锁条件和保护条件。2.顺序控制设计法所谓顺序控制，就是按照生产工艺的预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部的状态和时间顺序，在生产过程中各个执行机构自动有序的运行。顺序控制有单序列、选择序列和并行序列三种方式，这三种顺序控制既可以用置位、复位指令编程，也可以使用S7Graph工具编程。2单序列顺序控制方式及编程

单序列顺序控制的工序图单序列顺序控制的顺序功能图3选择序列顺序控制方式及编程

选择序列顺序控制的工序图选择序列顺序控制的顺序功能图4并行序列顺序控制方式及编程

选并行序列顺序控制的工序图并行序列顺序控制的顺序功能图12西门子S7-300/400PLC项目教程项目九机械手控制设计与调试任务2S7-Graph和S7-SCL编程语言的使用S7-Graph是创建顺序控制系统的图形编程语言。使用顺控程序，可以更为快速便捷和直观地对顺序进行编程。通过将过程分解为多个步，而且每个步都有明确的功能范围，然后再将这些步并组织到顺控程序中。在各个步中定义待执行的动作，以及步与步之间的转换条件。这些转换条件包括切换到下一步的条件。S7-SCL（StructuredControlLanguage，结构化控制语言）是一种基于PASCAL的高级编程语言。这种语言基于标准DINEN61131-3（国际标准为IEC1131-3）。S7-Graph编程语言概述1234顺序功能图设置与调试S7-SCL编程语言概述S7-SCL编程语言的使用S7-Graph编程语言概述1在GRAPH函数块中，可以按照顺控程序的格式编写程序。在顺序控制系统中，至少包含三个块：1．GRAPH函数块在GRAPH函数块中，可以定义一个或多个顺控程序中的单个步和顺序控制系统的转换条件。2．背景数据块背景数据块中包含顺序控制系统的数据和参数。可以将背景数据块分配给GRAPH函数块，并由系统自动生成。3．调用代码块要在循环中执行GRAPH函数块，则必须从较高级的代码块中调用该函数块。该块可以是一个组织块(OB)、函数(FC)或其它函数块(FB)。通常将GRAPH函数块调用为一个单背景。S7Graph中包含了顺序器（S7Graph程序）的创建、每个“步”的内容、跳转和转移的规范。同时S7Graph还表示了顺序的结构，以方便进行编程、调试和查找故障。 1.步 一个顺序控制过程可分为若干阶段，这些阶段称为步（Step）或状态。 2．有向连线 在顺序功能图中，随着时间的推移和转换条件的实现，将会发生步的活动状态的进展，这种进展按有向连线规定的路线和方向进行。 3．转换条件 转换条件是由被激活的活动步进入到下一步转换的条件。 4．动作 动作命令放在步框的右边，表示与当前步有关的指令，一般用输出类指令(如输出、置位、复位等)。 在S7-Graph环境下，一个完整的顺序控制系统包括四个部分：方式选择、顺控器、命令输出、故障信号和状态信号。 1.方式选择 在方式选择部分主要处理各种运行方式的条件和封锁信号。 2.顺控器 顺控器是顺序控制系统的核心，是实现按时间、顺序控制工业生产过程的一个控制装置。 3.命令输出 命令输出部分主要实现控制系统各控制步的具体功能，如驱动执行机构。 4.故障信号和状态信号 故障信号和状态信号部分主要处理控制系统运行过程中的故障及状态信号，如当前系统工作于哪种方式，已经执行到哪一步，工作是否正常等。2顺序功能图设置与调试1.S7-Graph具有以下特点： （1）适用于顺序控制程序。 （2）符合国际标准IEC61131-3。 （3）PLCopen基础级认证。 （4）适用于SIMATICS7-300(推荐CPU314以上)、S7-400、S7-1500、C7andWinAC （5）S7-Graph针对顺序控制程序做了优化处理。2.S7-Graph编辑器 在S7文件点击“插入”→“功能块”，在弹出的功能块中，创建语言选择为“GRAPH”。双击该功能块，进入S7-Graph编辑器界面。3S7-SCL编程语言概述1.S7-SCL表达式表达式将在程序运行期间进行运算，然后返回一个值。一个表达式由操作数（如常数、变量或函数调用）和与之搭配的操作符（如*、/、+或-）组成，通过运算符可以将表达式连接在一起或相互嵌套。2．算术表达式算术表达式既可以是一个数字值，也可以是由带有算术运算符的两个值或表达式组合而成。算术运算符可以处理当前CPU所支持的各种数据类型。3．关系表达式关系表达式将两个操作数的值或数据类型进行比较，然后得到一个布尔值。如果比较结果为真，则结果为TRUE，否则为FALSE。4.S7-SCL的控制语句（1）赋值语句，（2）IF条件执行，（3）CASE创建多路分支（4）FOR在计数循环中执行，（5）WHILE满足条件时执行（6）REPEAT不满足条件时执行，（7）CONTINUE复查循环条件（8）EXIT：立即退出循环，（9）GOTO跳转（10）RETURN退出块4S7-SCL编程语言的使用1.电机启动保持停止控制2.电机点动运行控制3.电机顺序启动控制程序26西门子S7-300/400PLC项目教程项目九机械手控制设计与调试任务3机械手控制设计与调试当完成一个周期后，等待两秒，系统重新开始运行。当按下停止按钮SB2后，系统运行本次周期结束后停止，再次按下启动按钮SB1，系统重新开始运行。IO地址分配123硬件设计软件程序设计IO地址分配1输入信号输出信号序号信号名称地址序号信号名称地址1启动按钮SB1I0.01上升电磁阀YV1Q0.02停止按钮SB2I0.12下降电磁阀YV2Q0.13上限位SQ1I0.23左行电磁阀YV3Q0.24下限位SQ2I0.34右行电磁阀YV4Q0.35左限位SQ3I0.45手抓抓紧电磁阀YV5Q0.46右限位SQ4I0.5

2硬件设计3软件程序设计在程序块选项中，点击添加程序块，添加OB100、FC1、FC2和FC3；点击FC3，进入函数FC3，编写复位程序。进入OB100，调用函数FC3复位程序。进入OB1，调用函数FC1，函数FC1的程序主要是整个过程的步。调用函数FC2，函数FC2的程序主要是所有线圈的输出。进入函数FC1，编写控制程序。按下启动按钮时，下降电磁阀通电，机械手开始下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，停止下降；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。夹紧后，上升电磁阀开始通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，停止上升；同时接通右移电磁阀，机械手右移。右移到位时，碰到右移限位开关，右移电磁阀断电，停止右移。然后下降电磁阀接通，机械手下降。下降到底时碰到下限位开关，下降电磁阀断电，停止下降；然后夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，上升电磁阀通电，机械手上升