柔性生產線PLC控制系統1任務1傳送單元的控制系統的設計uuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuun.2任務2機械手控制系統的設計uuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuuuunnuun.3任務3柔性制造系統的整體設計1.強化S7-200PLC編程的基本思路和方法。2.熟悉基本編程指令等常用指令的形式及作用。3.熟悉控制程序的結構。4.會利用基本指令對自動化柔性生產線編寫較簡單的程序。以PLC程序控制設計為載體，通過PLC基本操作與基本電路的編程、落料及傳送單元的控制模擬實訓等具體工作任務，講述S7-200系列PLC在應用中與具體工作相關的線路接線、編程、調試，加強理解能力和程序設計能力。本任務主要以自動化柔性生產線為載體，按照循序漸進的方式利用PLC基本指令的綜合運用，進行各種實訓動作控制。可自行靈活組合，實現更多的實訓動作控制。1.任務要求物料傳送主站的結構圖如圖所示。3.物料傳送的基本動作（1）單機動作。本站處于啟動原點狀態，按下啟動按鈕后，該單元傳送帶開始工作，運行指示燈點亮。（2）聯機動作。當系統位于原點狀態時，按下任何本站或總站的啟動按鈕，各單元的傳送帶開始轉動，本站和總站的運行指示燈點亮。（3）報警動作。若落料電機機M1啟動60s后，工件檢測傳感器2仍未檢測到工件，則該單元有報警情況發生。（4）復位動作。PLC內部清除當前工作狀態。4.根據物料傳送的基本動作編寫PLC程序物料傳送控制系統的梯形圖和語句表程序如圖所示。本任務重點講述了西門子S7-200PLC在柔性生產加工系統中的綜合應用，較詳細地說明了步進電動機、步進電動機驅動器、PLC的硬件連接，完成了步進電動機的定位和復位的程序設計，詳述了柔性生產加工系統傳送單元的綜合程序設計，講述了上料單元工作過程，設計了系統的硬件，并繪制了控制系統的梯形圖和語句表，進行了系統的綜合運行調試。1.強化S7-200PLC編程的基本思路和方法。2.熟悉基本編程指令等常用指令的形式及作用。3.了解氣動機械手的動作原理。4.能正確使用PLC典型指令控制自動化生產線上機械手。5.能熟練掌握機械手控制單元PLC的接線、編程和調試。以PLC程序控制設計為載體，通過PLC基本操作及編程、機械手動作控制單元的控制模擬實訓等具體工作任務，講述S7-200系列PLC在應用中與具體工作相關的線路連接、編程、調試，加強理解能力和程序設計能力。本任務主要以自動化柔性生產線為載體，以循序漸進的方式綜合利用PLC基本指令，進行各種實訓動作控制，也可自行靈活組合，實現更多的實訓動作控制。1.子程序調用指令和返回指令子程序調用指令CALL的功能是將程序執行轉移到編號為n的子程序。在梯形圖中，子程序調用指令以功能框形式編程，子程序返回指令以線圈形式編程。2.子程序調用過程的特點（1）在子程序（n）調用過程中，CPU把程序控制權交給子程序（n系統將當前邏輯堆棧的數據自動保存，并將棧頂置“1”，堆棧中的其他數據置“0”。（2）因為累加器可在調用程序和被調子程序之間自由傳遞數據，所以累加器的值在子程序調用開始時不需要另外保存，在子程序調用結束時也不用恢復。（3）允許子程序嵌套調用，嵌套深度最多為8重。（4）S7-200不禁止子程序遞歸調用（自己調用自己但使用時要慎重。（5）用Micro/Win32軟件編程時，編程人員不用手工輸入RET指令，而是由軟件自動加在每個子程序的結束處。。指令編程舉例：不帶參數子程序的調用。與此對應的梯形圖及指令表語句如圖所示。3.帶參數的子程序調用子程序在調用過程中，允許帶參數調用。（1）子程序參數。在帶參數調用子程序時，最多可以帶16個參數。每個參數包含變量名、變量類型和數據類型。變量名由不超過8個字符的字母和數字組成，但第一個字符必須是字母。（3）變量類型。在帶參數調用子程序時可以使用4種變量類型，根據數據傳遞的方向依次安排這些變量類型在局部變量表中的位置。1）IN類型（傳入子程序型）。2）IN/OUT類型（傳入／傳出子程序型）。3）OUT類型（傳出子程序型）。4）TEMP類型（暫時型）。（4）使用局部變量表。在局部變量表中，還要說明變量的數據類型，數據類型可以是能流型、布爾型、字節型、字型、雙字型、整數型、雙整數型和實數型。1）能流型：該數據類型僅對位輸入操作有效，它是位邏輯運算的結果。對能流輸入類型的數據，要排在局部變量表的最前面。2）布爾型：該數據類型用于單獨的位輸入和位輸出。3）字節型、字型、雙字型：該數據類型分別用于說明1字節、2字節和4字節的無符號的輸入參數或輸出參數。4）整數和雙整數型：該數據類型分別用于說明2字節和4字節的有符號的輸入參數或輸出參數。5）實數型：該數據類型用于說明IEEE標準的32位浮點輸入參數或輸出參數。指令編程舉例：帶參數的子程序調用如圖所示。1.機械手結構圖機械手結構圖和操作面板分別如圖所示。2.控制要求為了保證在緊急情況下(包括PLC發生故障時)能可靠地切斷PLC的負載電源，設置了交流接觸器KM，如圖所示。4.硬件設計依照PLC的I/O地址分配表，結合系統的控制要求，PLC控制I/O接線圖如圖所示。5.軟件設計（1）順序功能圖。如圖所示為機械手控制系統自動程序的順序功能圖。（2）程序的總體結構。如圖所示為主程序總體結構，SM0.0的常開觸點一直閉合，公共程序是無條件執行。（3）公用程序。公用程序的梯形圖及指令語句表如圖所示。如圖所示是用啟保停電路設計的自動控制程序(不包括自動返回原點程序)，M0.0和M2.0~M2.7用典型的啟保停電路控制。（5）輸出電路。如圖所示是自動控制程序的輸出電路，圖中I0.1~I0.4的常閉觸點是為單步工作方式設置的。如圖所示是自動回原點程序的順序功能圖。如圖所示是用啟保停電路設計的梯形圖和指令語句表。本任務重點講述了西門子S7-200PLC在柔性生產加工系統中的綜合應用，詳述了柔性生產加工系統機械手控制單元的綜合程序設計。介紹了機械手連續、單周期、單步和回原點4種工作方式的工作過程。系統的硬件通過設計，系統的軟件梯形圖繪制，進行了系統的綜合運行調試。通過機械手動作控制單元的模擬實訓任務，講述與具體工作相關的線路連接、編程、調試，加強學生的理解能力、程序設計能力和柔性加工系統的綜合運用能力。1.典型基本指令和功能指令的應用。2.了解PLC通過PROFIBUSDP總線實現主、從機之間通信的原理。3.能根據總控制屏的接線圖、電路圖，檢查電路連接是否正確。4.能進行各分站的總線通信地址的設置。5.能在前面各分站編程的基礎上，編寫整個生產線的程序。以PLC程序控制設計為載體，通過PLC基本操作與基本電路的編程，根據總控制屏的接線圖、電路圖進行各分站的總線通信地址的設置。在各分站編程的基礎上，編寫整個生產線的程序，從而能夠了解PLC通過PROFIBUSDP總線實現主機、從機之間通信的原理，并在此基礎上講述與具體工作相關的線路連接、編程、調試。1.數據通信的傳輸方式按傳輸數據的時空順序分類，數據通信的傳輸方式可分為并行傳輸和串行傳輸兩種。（1）異步傳輸。信息以字符為單位進行傳輸，當發送一個字符代碼時，字符前都有自己的一位起始位，極性為0。異步傳輸的優點：①收、發雙方不需要嚴格的位同步，“異步”是指字符與字符之間的異步，字符內部仍為同步;②電路比較簡單，鏈絡協議易實現，因此得到了廣泛的應用，其缺點在于通信效率比較低。PLC網絡多采用異步方式傳送數據。（2）同步傳輸。同步傳輸中，不僅字符內部為同步，字符與字符之間也要保持同步。同步傳輸的特點是可獲得較高的傳輸速度，但實現起來較復雜。2.信號的調制和解調串行通信通常傳輸的是數字量，遠距離傳輸時，傳輸線頻帶不夠寬，使信號嚴重失真、衰減，常采用的方法是調制解調技術。1）調制：將發送端的數字信號轉換成適合傳輸線傳送的模擬信號的設備稱為調制器。2）解調：將接收端收到的模擬信號還原為數字信號的設備稱為解調器。3.傳輸速率傳輸速率，是指單位時間內傳輸的信息量。它是衡量系統傳輸性能的主要指標，常用波特率(BaudRate)表示。波特率是指每秒傳輸二進制數據的位數，單位是bit/s。常用的波特率有19200bit/s、9600bit/s、4800bit/s、2400bit/s、1200bit/s等。例如，1200bit/s的傳輸速率，每個字符格式規定包含10個數據位（起始位、停止位、數據位信號每秒傳輸的數據為1200/10=120（字符/秒）。4.信息交互方式信息交互方式有單式通信方式、半雙工通信方式和雙工通信方式三種。（1）單工通信方式。單工通信是指信息的傳送始終保持同一個方向，而不能進行反向傳送，如圖所示。其中A端只能作為發送端，B端只能作為接收端。（2）半雙工通信方式。半雙工通信是指信息流可以在兩個方向上傳送，但同一時刻只限于一個方向傳送，如圖所示。（3）全雙工通信方式。全雙工通信能在兩個方向上同時發送和接收，如圖所示。串行通信的形式繁多。最簡單的通信只需3根引線（TXD、RXD、GND如圖所示。它可以實現全雙工異步串行通信。RS-232C使用單端驅動、單端接收電路，如圖所示。RS-232C接口規定了終端設備(DTE)和通信設備(DCE)之間信息交換的方式與功能。部分引腳功能見下表。如圖所示為RS-485的接口連接。RS-485在總線電纜的始端和終端都需并聯終端電阻，如圖所示。1.通信端口S7-200CPU上的RS-485串行接口外形如圖所示。2.PC/PPI電纜用計算機編程時，一般用PC/PPI（個人計算機/點對點接口）電纜連接計算機與PLC，這是一種低成本的通信方式。PC/PPI電纜外形如圖所示。PC/PPI電纜上的DIP開關選擇的波特率，見下表。3.網絡連接器利用西門子公司提供的兩種網絡連接器可以很容易地把多臺設備連到網絡中。通過網絡連接器上的選擇開關可以對網絡進行偏置和終端匹配。兩個連接器中的一個連接器只可以連接到CPU的接口，而另一個連接器增加了一個編程接口，如圖所示。當通信設備相距較遠時，可使用PROFIBUS電纜進行連接，表中列出了PROFIBUS網絡電纜的性能指標。PROFIBUS網絡的最大長度取決于波特率和所用電纜的類型。4.EM277PROFIBUS-DP模塊EM277PROFIBUS-DP模塊是專門用于PROFIBUS-DP協議通信的智能擴展模塊，它的外形如圖所示。DP模塊仍能作為一個MPI從站與同一網絡上的編程器如SIMATIC或CPU(S7-300/S7-400系列CPU)等其他主站進行通信，如圖所示。S7-200PLC的串行通信口可以由用戶程序來控制，這種由用戶程序控制的通信方式稱為“自由端口通信模式”。特殊存儲器字節SMB30和SMB130的具體內容見下表。1.任務要求CPU224在輸入信號I0.1的上升沿控制接收來自遠程CPU224的20個字符，接收完成后，又將信息發送到遠程PLC；在發送任務完成后，用本地CPU224的輸出信號Q0.1進行提示。設置通信參數SMB30=9端口通信模式，不設超時時間，即無奇偶檢驗、有效數據位8位、波特率為9600bit/s、自由接收和發送使用同一個數據緩沖區，首地址為VB200。2.通信軟件設計通信軟件設計編程對應的梯形圖程序如圖所示。本任務主要講述了S7-200PLC的通信協議及通信實現方法。網絡通信是S