第四單元:典型工業控制系統分析學習要點：

掌握S7-200傳送類指令和算術運算指令；掌握S7-200中斷指令和子程序指令；掌握S7-200高速計數器與高速脈沖輸出指令；能夠應用S7-200功能指令設計或開發典型工業控制系統。第四單元:典型工業控制系統分析學習要點：1

在工業控制系統中常常需要控制機械手執行一些搬運動作，采集設備的運行信息如（溫度、壓力等），通過變頻器驅動電動機無級變速運動或驅動步進電機執行進給運動等等，這些工業控制系統一般可通過PLC的功能指令來實現。西門子S7-200除了具有豐富的邏輯指令，還有豐富的功能指令。功能指令通常是PLC廠家為滿足用戶不斷提出的一些特殊控制要求而開發的一些指令。功能指令的主要作用是：完成更為復雜的控制程序的設計，完成特殊工業控制環節的任務或者是使用程序設計更加優化和方便。第四單元:典型工業控制系統分析在工業控制系統中常常需要控制機械手執行一些搬運動2課題1:機械手控制系統分析

課題2:冷藏保鮮柜控制系統分析

課題3:PLC改造傳統刨床控制系統分析

第四單元:典型工業控制系統分析課題1:機械手控制系統分析課題2:冷藏保鮮柜控制系統分析3課題目標課題分析課題實施知識擴展課題1:機械手控制系統分析課題目標課題分析課題實施知識擴展課題1:機械手控制系統分析4課題目標1）掌握S7-200數據傳送指令的功能；2）掌握S7-200數據移位指令的功能；3）能使用數據傳送指令和數據移位實現機械手的控制。課題1:機械手控制系統分析課題目標1）掌握S7-200數據傳送指令的功能；課題1:機械5機械手的初始位置是在參考點原位，按下啟動按鈕后，機械手將依次完成：下行→夾緊→上行→右移→下行→放松→上行→左移八個動作，實現一個周期的自動循環工作。課題分析課題1:機械手控制系統分析機械手的初始位置是在參考點原位，按下啟動按鈕后6相關知識一、數據傳送指令

1、單一數據傳送指令單一數據傳送指令每次傳送一個數據，按傳送數據的類型分為：字節傳送、字傳送、雙字傳送和實數傳送。

項目字節傳送字傳送雙字傳送實數傳送梯形圖指令表MOVBIN,OUTMOVWIN,OUTMOVDIN,OUTMOVRIN,OUT含義使能輸入EN有效時，將輸入數據IN送入存儲單元OUT中。相關知識一、數據傳送指令1、單一數據傳送指令項目字節傳7相關知識對數據傳送指令說明

1）數據傳送指令的梯形圖使用指令盒表示：傳送指令由操作碼MOV，數據類型（B/W/DW/R），使能輸入端EN，使能輸出端ENO，輸入操作數IN和輸出操作數OUT構成。指令盒的輸出操作數OUT不能為常數。

2）ENO可作為下一個指令盒EN的輸入，即幾個指令盒可以串聯在一行，只有前一個指令盒被正確執行時，后一個指令才能執行。

3）數據傳送指令的原理：當EN=1時，執行數據傳送指令。其功能是把輸入操作數IN傳送到輸出操作數OUT中。數據傳送指令執行后，輸入操作數的數據不變，輸出操作數的數據被刷新，相關知識對數據傳送指令說明1）數據傳送指令的梯8相關知識

例4-1：如圖4-2所示的控制電路圖，有8盞指示燈L1-L7，要求當SB1接通時，全部點亮；當SB2接通時，奇數燈亮；當SB3接通時，偶數燈點；當SB4接通時，全部燈滅。試用數據傳送指令編寫程序。一、數據傳送指令

相關知識例4-1：如圖4-2所示的控制電路圖，有9相關知識一、數據傳送指令

---舉例1

根據控制電路圖可知，燈亮燈滅分別表示了PLC該位輸出口電平的高低，因此可以用十六進制數據來表示輸出繼電器字節QB0的狀態。控制要求輸出繼電器位輸出繼電器字節QB0Q0.7Q0.6Q0.5Q0.4Q0.3Q0.2Q0.1Q0.0全亮1111111116#FF奇數亮0101010116#55偶數亮1010101016#AA全滅0000000016#00相關知識一、數據傳送指令---舉例1根據控制10相關知識一、數據傳送指令

---舉例1數據傳送指令不僅可以給變量賦值，而且也可以實行批量輸出。對于PLC輸出口輸出位較多且有一定規律的輸出，采用數據傳送指令要比基本邏輯控制指令編程方便得多。相關知識一、數據傳送指令---舉例1數據傳送112、塊傳送指令塊傳送指令可以用來一次傳送多個數據，最多可將255個數據組成一個數據塊，按傳送數據的類型分為：字節塊傳送、字塊傳送、雙字塊傳送。相關知識一、數據傳送指令

項目字節塊傳送字塊傳送雙字塊傳送梯形圖指令表BMBIN,OUT,NBMWIN,OUT,NBMDIN,OUT,N含義使能輸入EN有效時，將輸入數據IN開始的N個字節（字或雙字）傳送到OUT開始的N個字節（字或雙字）中。2、塊傳送指令相關知識一、數據傳送指令項目字節塊傳送字12例4-2：利用字節塊、字塊和雙字塊傳送指令，將VB100開始的存儲單元內容傳送到VB200開始的存儲單元中。每個傳送指令僅用一次，每次傳送2個單元（字節塊、字塊、雙字塊）。相關知識一、數據傳送指令

---舉例2例4-2：利用字節塊、字塊和雙字塊傳送指令，將13相關知識一、數據傳送指令

---舉例2

塊傳送指令主要用于PLC存儲器之間以及存儲單元內部數據的批量傳送，一般不會與輸出口發生直接關系。相關知識一、數據傳送指令---舉例2塊傳送指14相關知識二、移位指令

該類指令包括左移和右移、左循環和右循環。在該類指令中，LAD與STL指令格式中的縮寫表示是不同的。移位指令和循環指令可以用于順序動作的控制。1、左移和右移指令項目字節移位指令字移位指令雙字移位指令指令盒指令SLBOUT,NSRBOUT,NSLWOUT,NSRWOUT,NSLDOUT,NSRDOUT,N含義使能輸入EN有效時，將輸入數據IN左移或右移N位后，把結果送到OUT中。相關知識二、移位指令該類指令包括左移和右移、15相關知識二、移位指令

移位指令使用時應注意：1）被移位的數據是無符號的；2）在移位時，存放被移位數據的編程元件的移出端與特殊繼電器SM1.1相連，移出位送SM1.1，另一端補0；3）移位次數N與移位數據的長度有關，如N小于實際的數據長度，則執行N次移位，如N大于數據長度，則執行移位的次數等于實際數據長度的位數；4）移位次數N為字節型數據。相關知識二、移位指令移位指令使用時應注意：16相關知識二、移位指令

---舉例3例4-3：左移右移指令應用示例。相關知識二、移位指令---舉例3例4-3：左移右移指令應用17相關知識二、移位指令

---舉例3移位指令在使用梯形圖編程時，OUT可以是和IN不同的存儲單元，但在使用STL編程時，因為只寫一個操作數，OUT就是移位后的IN。如果在使用STL編程時，需要使用不同的地址，可以先使用傳送指令，然后再用移位指令。相關知識二、移位指令---舉例3移位指令在使182、循環左移和循環右移指令相關知識二、移位指令項目字節循環移位指令字循環移位指令雙字循環移位指令指令盒指令RLBOUT,NRRBOUT,NRLWOUT,NRRWOUT,NRLDOUT,NRRDOUT,N含義

使能輸入EN有效時，將輸入數據IN循環移位N位后，把結果送到OUT指定的存儲單元中。2、循環左移和循環右移指令相關知識二、移位指令項目字節循環移19例4-4：循環移位指令舉例

相關知識二、移位指令----舉例4例4-4：循環移位指令舉例相關知識二、移位指令----舉例20相關知識二、移位指令----舉例4

循環移位指令執行時，循環數據存儲單元的移出端與另一端相連，同時又與SM1.1（溢出）相連，所以最后被移出的位移到另一端的同時，也被存放到SM1.1中。另外，移位次數與被移位數據的長度有關，如果移位次數N大于被移位數據的位數，則在執行循環移位之前，系統先對N取以8（16或32）為底的模，用小于數據長度的結果作為實際循環移位的次數。相關知識二、移位指令----舉例4循環移位指令213、移位寄存器指令相關知識二、移位指令其中：DATA為移位寄存器數據輸入端；S_BIT為移位寄存器的最低位；N為移位寄存器的長度。3、移位寄存器指令相關知識二、移位指令其中：DATA為移位寄22指令特點：

1、移位寄存器的數據類型無字節型、字型、雙字型之分，移位寄存器的長度N（N≤64），由程序指定。

2、移位寄存器的最低位為S_BIT；最高位地址的計算方法為MSB=（|N|-1+（S_BIT的位號））/8；最高位的字節號為：MSB的商+S_BIT的字節號；最高位的位號為：MSB的余數。3、N>0時，為正向移位，移位寄存器從最低位向最高位移位；4、N<0時，為負向移位，移位寄存器從最高位向最低位移位；5、移位寄存器的移出端與SM1.1相連接。相關知識二、移位指令指令特點：相關知識二、移位指令23例4-5：移位寄存器指令應用示例相關知識二、移位指令---舉例5例4-5：移位寄存器指令應用示例相關知識二、移位指令---24相關知識二、移位指令---舉例5相關知識二、移位指令---舉例525實施步驟1、控制方案的確定機械手的上升/下降和左移/右移的執行，分別用雙線圈二位電磁閥推動氣缸完成。YV3/YV1控制機械手上升/下降，YV5/YV4控制機械手左移/右移，當某個電磁閥線圈通電，就一直保持現有的機械動作。另外，夾緊/放松由單線圈二位電磁閥YV2推動氣缸完成，線圈通電執行夾緊動作，線圈斷電時執行放松動作。實施步驟1、控制方案的確定機械手的上升/下降和26實施步驟1、控制方案的確定

機械手各動作的轉換用限位開關來控制，限位開關SQ1、SQ2、SQ3、SQ4分別對機械手進行下降、上升、右移、左移動作的限位，并給出了動作到位的信號。而夾緊、放松動作的轉換由時間繼電器來控制。另外，還安裝了光電開關SP，負責監測工作臺B上的工件是否已移走，從而產生工作臺無工件可以存放的信號，為下一個工件的移動做好準備。另外為了監控機械手的全部工作過程，每一流程運行情況均用指示燈表示。實施步驟1、控制方案的確定機械手各動作的轉換用27實施步驟2、PLC選型

基于上述分析，行程開關輸入量4個，光電開關輸入量1個，加上系統必需的啟動與停止輸入，輸入接口至少需要7個節點。輸出口需驅動線圈5個（YV1-YV5），機械手流程監控指標燈8個，另外為顯示機械手的初始位置，還需設置參考點指示燈，因此輸出接口至少應有14個節點。參考西門子S7-200產品目錄及市場實際價格，可以采用兩種方案：一種是直接選用CPU226PLC（24輸入/16輸出）方案，但輸入口浪費較大，價格稍貴；二是選用CPU222PLC（8輸入/6輸出），外接輸出擴展模塊EM222（8節點數字輸出），可正好滿足本方案要求，這樣的配置最經濟，因此本系統選用CPU222PLC+EM222組建控制系統。實施步驟2、PLC選型基于上述分析，行程開關輸283、I/O口分配與外圍控制電路設計實施步驟序號符號功能描述序號符號功能符號序號符號功能符號1I0.0啟動8Q1.0A位下行指示15Q1.7B位左移指示2I0.1下限9Q1.1A位夾緊指示16Q0.0參考點指示3I0.2上限10Q1.2A位上行指示17Q0.1執行下行4I0.3右限11Q1.3A位右移指示18Q0.2執行夾緊5I0.4左限12Q1.4B位下行指示19Q0.3執行上行6I0.5工件檢測13Q1.5B位放松指示20Q0.4執行右移7I0.6停止14Q1.6B位上行指示21Q0.5執行左移3、I/O口分配與外圍控制電路設計實施步驟序號符號功能描述序293、I/O口分配與外圍控制電路設計實施步驟3、I/O口分配與外圍控制電路設計實施步驟30實施步驟4、設計系統流程圖，編程控制程序

實施步驟4、設計系統流程圖，編程控制程序31單元4典型工業控制系統的分析ppt課件32

在機械手處于原位時，上限開關I0.2和左限開關I0.4接通，移位寄存器數據輸入端M1.0接通，參考點指示燈亮。當按下啟動按鈕，I0.0接通，產生移位信號，M1.0的接通狀態轉移至M2.0，電磁閥YV1接通，機械手A位下行。由于上限開關I0.2斷開，M1.0斷開，當機械手下降到位時下限開關SQ1接通，產生移位信號，M2.0的接通狀態轉移至M2.1，電磁閥YV1斷開，YV2接通，機械手A位夾緊工件，同時啟動定時器T37。當T37延時接通，產生移位信號，M2.1接通狀態轉移至M2.2，電磁閥YV3接通，機械手A位上行。以此類推完成“A位下行→A位夾緊→A位上行→A位右移→B位下行→B位放松→B位上行→B位左移”的工作循環。

實施步驟4、設計系統流程圖，編程控制程序

在機械手處于原位時，上限開關I0.2和左限開關33實施步驟5、調試

由于前述仿真軟件不支持移位指令的仿真，因此需聯機調試才能判別所設計程序的正確性。調試時，斷開主電路，只對控制電路進行調試。將編制好的程序下載到控制PLC中，借助于PLC輸入輸出口的指示燈，觀察PLC的輸出邏輯是否正確，如果有錯誤則修改后反復調試，直至完全正確。最后，才可接通主電路，試運行。實施步驟5、調試由于前述仿真軟件不支持移位指令34

系統完成后一定要及時整理技術材料并存檔，以便日后使用。[思考]：以上程序按下啟動按鈕后，機械手完一個循環周期就停止，如果要程序連續執行應如何修改？如果要增加停止按鈕應放在何處？機械手沒有回到參考點就停下來，下次如何再次啟動執行？實施步驟6、整理技術文件，填寫工作頁系統完成后一定要及時整理技術材料并存檔，