工業機械手順序控制系統目錄CONTENTS06項目評價與拓展02系統組成與原理07總結與思考03任務實施步驟04程序邏輯詳解01項目概述05調試與運行PART項目概述01剎車盤自動搬運生產線是汽車零部件制造的關鍵環節，傳統人工搬運效率低、易出錯，采用工業機械手順序控制系統可實現高效、精準搬運，提升生產自動化水平。該系統在汽車制造、電子生產等眾多行業具有廣泛應用前景，能夠顯著提高生產效率和產品質量，降低人力成本和勞動強度。01應用場景介紹提高生產效率，降低人力成本，增強企業競爭力，推動工業自動化發展，為智能制造提供技術支撐。該系統不僅提高了生產效率，還減少了人為失誤，提高了產品質量和一致性，有助于企業提升市場競爭力，推動整個行業的自動化進程。03項目意義分析通過PLC控制機械手完成物料搬運的自動/手動操作，滿足不同生產需求，系統需具備穩定性和靈活性，以適應復雜多變的生產環境。自動模式下，機械手能夠按照預設程序自動完成取料、搬運和放料任務；手動模式下，操作人員可通過控制面板靈活調整機械手的動作，便于調試和特殊操作。02核心任務闡述項目背景與意義能力目標能獨立完成PLC編程與外部接線，確保系統穩定運行，掌握觸摸屏與PLC通信技術，實現人機交互。通過實際操作和實踐，學習者將能夠熟練運用所學知識解決實際問題，提高動手能力和解決問題的能力。這些能力目標將使學習者在工業自動化領域具備較強的實踐能力和競爭力。知識目標掌握機械手順序控制原理，理解其在自動化生產中的應用，學會西門子200smartPLC運動向導配置，熟悉相關參數設置。熟悉運動指令（AXISx_CTRL、AXISx_GOTO等）應用，實現精確控制，為后續的PLC編程和系統調試打下堅實基礎。這些知識目標將幫助學習者深入了解工業自動化的核心技術，為從事相關工作或進一步學習提供有力支持。思政目標培養安全意識，確保設備和人員安全，強化團隊協作，提升項目實施效率。在項目實施過程中，安全意識至關重要，團隊協作則是提高工作效率和質量的關鍵因素。通過實現這些思政目標，學習者將具備良好的職業素養和社會責任感。學習目標圖中是剎車盤自動搬運生產線,整個生產線由三條輥道和一臺桁架機械手組成,機床生產的成品流入到A1和A2輥道中,后由桁架機械手分別從A1和A2輥道中搬運到A3輥道中去,再由A3輥道流到下道工序繼續加工。產線介紹控制要求如下:按下循環啟動按鈕后當上序成品零件到達A1輥道取料位置時,A1輥道感應開關亮起,機械手從A1輥道取料送至A3輥道放料;當上序成品零件到達A2輥道取料位置時,A2輥道感應開關亮起,機械手從A2輥道取料送至A3輥道放料。按下循環停止按鈕后機械手則結束本次循環到達初始位置后停止運行。控制要求任務要求PART系統組成與原理02伺服電機（X/Z軸）提供動力，驅動機械手精準運動，驅動器接收PLC脈沖信號，控制電機轉速和方向。伺服電機具有高精度、快速響應和高可靠性等特點，能夠滿足機械手對運動精度和速度的要求。驅動器作為電機的控制器，能夠精確地控制電機的運動狀態，確保機械手的穩定運行。伺服電機與驅動器PLC（S7-200SMART）作為控制核心，處理傳感器信號和執行控制指令，觸摸屏（威綸TK8071ip）實現人機交互，方便操作和監控。PLC具有強大的邏輯處理能力和可靠性，能夠穩定地控制整個系統，觸摸屏則為操作人員提供了直觀的操作界面。通過PLC和觸摸屏的配合，操作人員可以方便地監控和控制機械手的運行狀態，提高系統的易用性和可維護性。PLC與觸摸屏限位開關防止機械手超出運動范圍，保障設備安全，光電開關檢測物料位置，為PLC提供準確信號。傳感器在系統中起著重要的檢測和保護作用，能夠實時監測機械手和物料的狀態，確保系統的安全和穩定運行。通過合理布置和選用傳感器，可以提高系統的可靠性和自動化程度。傳感器020103硬件組成傳感器實時檢測機械手位置和物料狀態，將信號傳輸至PLC，為后續的邏輯處理提供準確的數據支持。傳感器的檢測精度和響應速度直接影響系統的控制效果，因此需要選擇合適的傳感器并進行精確的安裝和調試。在實際應用中，傳感器的信號處理和傳輸也需要考慮抗干擾等因素，以確保信號的穩定性和可靠性。信號檢測PLC根據預設程序對信號進行邏輯分析，生成控制指令，控制指令將決定機械手的下一步動作。PLC的程序設計是系統控制的核心，需要根據實際需求編寫合理的控制邏輯，以實現機械手的精確控制。在邏輯處理過程中，還需要考慮系統的安全性和容錯性，以防止出現意外情況導致系統故障。邏輯處理伺服電機接收到PLC指令后，驅動機械手完成相應動作，實現物料的搬運和加工任務。動作執行的精度和速度直接影響生產效率和產品質量，因此需要對伺服電機進行精確的控制和調整。在實際運行中，還需要對機械手的動作進行實時監測和反饋，以確保動作的準確性和穩定性。動作執行控制流程AXISx_CTRL指令用于初始化軸，確保機械手處于初始狀態，為后續的運動控制做好準備。軸初始化是系統啟動時的重要步驟，能夠確保機械手的各個軸處于安全和穩定的狀態。合理的軸初始化參數設置可以提高系統的穩定性和可靠性，減少啟動時的故障風險。軸初始化AXISx_GOTO指令實現機械手的絕對或相對位置移動，通過精確控制電機的脈沖數和方向，實現機械手的精確定位。位置移動是機械手完成任務的關鍵動作，需要根據實際需求設置合理的移動速度和加速度參數。在實際應用中，還需要考慮位置移動的精度和穩定性，以確保機械手能夠準確地到達目標位置。位置移動AXISx_RSEEK指令使機械手返回原點，為下一動作做準備，回原點操作是機械手運動控制中的一個重要環節。合理的回原點操作可以確保機械手在每次任務開始前都處于相同的位置，提高系統的穩定性和一致性。在實際應用中，還需要考慮回原點的速度和精度，以減少回原點時間，提高生產效率。回原點操作關鍵指令PART任務實施步驟03I/O分配制作詳細的I/O分配表，明確X/Z軸脈沖輸出、限位開關輸入等接口，為后續的接線和編程提供依據。I/O分配表是硬件配置的重要組成部分，需要根據系統的實際需求進行合理設計。在設計I/O分配表時，還需要考慮系統的擴展性和兼容性，以滿足未來可能的需求變化。01伺服系統接線圖根據接線圖完成伺服電機與驅動器的連接，確保線路正確無誤，避免因接線錯誤導致系統故障。伺服系統接線是硬件配置的關鍵步驟，需要嚴格按照接線圖進行操作。在接線過程中，還需要注意線路的布局和固定，以確保線路的安全和穩定。02硬件配置以太網配置界面功能設計配置PLC和觸摸屏的IP地址，確保兩者通信順暢，實現人機交互功能。以太網配置是觸摸屏通信的重要環節，需要根據實際需求進行合理設置。在配置過程中，還需要考慮系統的安全性和可靠性，以防止出現通信故障導致系統無法正常運行。設計觸摸屏界面，實現手動/自動切換、啟動/停止等功能，提高系統的易用性和可操作性。界面功能設計是觸摸屏通信的重要組成部分，需要根據實際需求進行合理設計。在設計界面功能時，還需要考慮操作的便捷性和直觀性，以提高系統的用戶體驗。觸摸屏通信在PLC中配置運動向導，設置軸0/軸1的參數，如速度、加速度等，為機械手的運動控制提供基礎參數。運動向導配置是PLC編程的重要環節，需要根據實際需求進行合理的參數設置。在配置過程中，還需要考慮系統的安全性和可靠性，以防止出現意外情況導致系統故障。01運動向導配置編寫點動和方向控制程序，實現手動模式下機械手的靈活操作，方便調試和特殊操作。手動控制程序是系統的重要組成部分，需要根據實際需求進行合理設計。在設計手動控制程序時，還需要考慮操作的便捷性和安全性，以提高系統的易用性和可靠性。02手動控制程序編寫順序邏輯和位置比較指令，實現自動模式下機械手的取放料流程，提高生產效率和自動化程度。自動控制程序是系統的核心部分，需要根據實際需求進行合理設計。在設計自動控制程序時，還需要考慮系統的穩定性和容錯性，以防止出現意外情況導致系統故障。03自動控制程序PLC編程PART程序邏輯詳解04通過觸摸屏按鈕控制X/Z軸點動，操作簡單直觀，方便調試和特殊操作。手動模式下，操作人員可以根據實際需求靈活調整機械手的動作，提高系統的靈活性和適應性。在實際應用中，手動模式還可以用于設備的維護和檢修，方便技術人員進行操作。PART01PART02PART03手動模式回原點順序Z軸優先回原點，然后X軸回原點，確保機械手處于初始位置，為后續的取放料操作做好準備。合理的回原點順序可以提高系統的穩定性和一致性，減少因位置偏差導致的故障風險。在實際應用中，還需要考慮回原點的速度和精度，以減少回原點時間，提高生產效率。啟動后按預設步驟執行取料、搬運、放料操作，實現物料的自動化搬運和加工。自動模式下的取放料流程是系統的核心功能，需要根據實際需求進行合理設計。在設計取放料流程時，還需要考慮物料的尺寸、重量和形狀等因素，以確保系統的穩定性和可靠性。取放料流程PLC根據傳感器信號和預設程序，控制機械手的運動順序，確保動作的準確性和一致性。順序邏輯是自動模式下的重要控制邏輯，需要根據實際需求進行合理設計。在設計順序邏輯時，還需要考慮系統的安全性和容錯性，以防止出現意外情況導致系統故障。順序邏輯自動模式急停按鈕可在緊急情況下立即停止機械手運動，確保設備和人員安全。急停按鈕是系統的重要安全保護裝置，需要確保其可靠性和有效性。在實際應用中，還需要對急停按鈕進行定期檢查和維護，以確保其在緊急情況下能夠正常工作。急停按鈕限位開關與PLC互鎖，防止機械手超出運動范圍，保障設備安全。限位開關互鎖是系統的重要安全保護措施，需要確保其可靠性和有效性。在實際應用中，還需要對限位開關進行定期檢查和維護，以確保其在運行過程中能夠正常工作。限位開關互鎖保護機制PART調試與運行05010203程序下載將PLC程序下載至PLC，確保程序正確加載，為后續的調試和運行做好準備。程序下載是調試過程中的重要步驟，需要確保程序的完整性和準確性。在下載程序時，還需要注意程序的版本和兼容性，以防止出現程序沖突或無法正常運行的情況。手動模式測試在手動模式下測試各軸運動，檢查電機響應和位置精度，確保機械手能夠正常工作。手動模式測試是調試過程中的重要環節，可以幫助技術人員快速定位和解決問題。在測試過程中，還需要注意電機的運行狀態和溫度，以確保電機的正常運行。自動模式驗證在自動模式下驗證取放料流程，確保系統穩定運行，滿足生產需求。自動模式驗證是調試過程中的重要環節，可以幫助技術人員驗證系統的穩定性和可靠性。在驗證過程中，還需要注意系統的運行狀態和報警信息，以及時發現和解決問題。調試步驟檢查脈沖信號與接線是否正常，確保信號傳輸無誤，電機能夠正常接收控制信號。伺服電機未響應是常見的故障之一，可能是由于接線錯誤、信號干擾或電機故障等原因導致。在處理該問題時，還需要檢查電機的電源和驅動器的狀態，以確保電機能夠正常工作。伺服電機未響應重新校準原點，調整PLC參數，確保機械手定位準確，提高生產效率和產品質量。位置偏差是常見的問題之一，可能是由于原點校準不準確、電機性能下降或傳感器故障等原因導致。在處理該問題時，還需要檢查傳感器的信號和電機的運行狀態，以確保機械手能夠準確地到達目標位置。位置偏差常見問題PART項目評價與拓展06評價接線是否規范、整齊，確保線路安全可靠，減少因接線問題導致的故障風險。接線工藝是項目評價的重要組成部分，需要根據實際需求進行合理評價。在評價過程中，還需要考慮線路的布局和固定，以確保線路的安全和穩定。程序功能檢查程序是否實現預期功能，運行是否穩定，滿足生產需求。程序功能是項目評價的核心部分，需要根據實際需求進行合理評價。在評價過程中，還需要考慮程序的穩定性和容錯性，以確保程序能夠正常運行。團隊協作評估團隊成員分工是否合理，協作是否高效，提高項目實施效率和質量。團隊協作是項目評價的重要組成部分，需要根據實際需求進行合理評價。在評價過程中，還需要考慮團隊成員的溝通和協調能力，以提高團隊的整體協作效率。接線工藝評價標準動態設定位置/速度多軸協同運動通過觸摸屏動態設定機械手的位置和速度，提高系統的靈活性和適應性。動態設定位置/速度是系統的拓展功能之一，可以根據實際需求進行合理設計。在設計動態設定功能時，還需要考慮系統的穩定性和可靠性，以確保功能能夠正常運行。探索多軸協同運動的實現方法，提升機械手的復雜操作能力，滿足更高生產需求。多軸協同運動是系統的拓展功能之一，可以根據實際需求進行合理設計。在設計多軸協同運動時，還需要考慮系統的穩定性和可靠性，以確保功能能夠正常運行。拓展任務PART總結與思考07伺服系統接線順序控制設計掌握伺服系統接線技巧，確保設備穩定運行，減少因接線問題導致的故障風險。伺服系統接線是關鍵技能之一，需要根據實際需求進行合理操作。在操作過程中，還需要注意線路的布局和固定，以確保線路的安全和穩定。學會設計順序控制程序，滿足復雜生產需求，提高系統的自動化程度和穩定性。順序控制設計是關鍵技能之一，需要根據實際需求進行合理設計。在設計順序控制程序時，還需要考慮系統的穩定性和容錯性，以確保程序能夠正常運行。熟練應用運動指令，實現機械手的精確控制，提高生產效率和產品質量。運動指令應用是關鍵技能之一，需要根據實際需求進行合理設計。在設計運動指令時，還需要考慮系統的穩定性和可靠性，以確保功能能夠正常運行。運動指令應用關鍵技能1.西門子S7-200SMARTPLC中的軸初始化指令是什么？如何使用？2.在工業機械手的程序設計中，伺服軸回零時需要注意哪些問題？思考題謝謝大家灌裝生產線控制系統灌裝生產線控制系統01任務要求02任務目標03知識準備04任務實施05任務評價06知識拓展CONTENTS項目內容07思考與練習08實踐中常見問題解析灌裝生產線控制系統是將液體產品裝入固體容器中，并在容器外貼上標簽，此系統需高速高精確的灌裝工藝、傳輸帶連續給料、高速準確貼標等性能，一般應用于各種液體、膏體、半流體等物料的清洗、灌裝、旋蓋、貼標、噴碼等01任務要求其工作流程為：將空瓶放置到第一級傳輸帶上的A點，傳輸帶使空瓶向前，到達灌裝機的位置時對空瓶進行飲料的灌裝；灌裝完成后傳輸帶繼續使瓶子向前，到達壓蓋機的位置時對瓶子進行壓蓋處理；壓蓋完成之后傳輸帶繼續使瓶子向前直至到達整理平臺；機械手將整理平臺上的瓶子抓放到第二級傳輸帶上，當瓶子到達貼標機的位置時，貼標機對瓶子進行貼標處理；貼標處理完成后傳輸帶繼續使瓶子向前直至到達裝箱點；一個箱子裝滿后進行包裝，包裝完成后可以進行下一個箱子的裝箱。01任務要求1.掌握常用傳感器的基本工作原理及接線方法；2.掌握遞增、遞減等指令的使用方法；3.能完成電氣接線、編寫PLC程序并調試。02任務目標1.遞增指令遞增指令是對輸入值IN加1并將結果輸入OUT中。根據數據對象的不同，200SMART中共有3種遞增指令，分別是字節型遞增INC_B、字型遞增INC_W和雙字型遞增INC_DW，如圖8-2所示。需要注意的是：字節遞增(INC_B)運算為無符號運算，其數據范圍為0到255；字遞增(INC_W)運算為有符號運算，其數據范圍為-32768到+32767；雙字遞增(INC_DW)運算為有符號運算，其數據范圍為-2147483648到+2147483647。03知識準備

一、遞增指令和遞減指令03知識準備

電路工作原理如下：2.遞減指令遞減指令是對輸入值IN減1并將結果輸入OUT中。根據數據對象的不同，200SMART中共有3種遞減指令，分別是字節型遞減DEC_B、字型遞減DEC_W和雙字型遞減DEC_DW，如圖8-4所示。和遞增指令一樣：字節遞減(DEC_B)運算為無符號運算，其數據范圍為0到255；字遞減(DEC_W)運算為有符號運算，其數據范圍為-32768到+32767；雙字遞減(DEC_DW)運算為有符號運算，其數據范圍為-2147483648到+2147483647。03知識準備

1.光電式傳感器的基本工作過程

其主要由光發射器和光接收器構成。如果光發射器發射的光線因檢測物體不同而被遮掩或反射，到達光接收器的量將會發生變化。光接收器的敏感元件將檢測出這種變化，并轉換為電氣信號，進行輸出。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍色來判斷顏色）和紅外光。按照接收器接收光的方式的不同，光電式接近開關可分為對射式、反射式和漫射式3種03知識準備

二、傳感器的基本工作過程和使用方法2.光電傳感器的接線方法

光電式傳感器是三線制傳感器，其接線方法采用漏型輸入。傳感器接線如圖所示，傳感器棕色線接DC2V電源的正極、藍色線接DC24V電源的負極、黑色線接PLC的輸入端。03知識準備

3.磁性開關的安裝及使用

磁性開關是用于檢測氣缸的活塞桿位置，磁性開關動作時，輸出信號“1”，LED亮；磁性開關不動作時，輸出信號“0”，LED不亮。磁性開關的安裝位置可以調整，調整方法是松開它的緊定螺栓，讓磁性開關順著氣缸滑動，到達指定位置后，再旋緊緊定螺栓。03知識準備

4.磁性開關的接線方法

磁性開關是二線制傳感器，其接線方法采用漏型輸入。傳感器接線如圖所示，傳感器棕色線接PLC輸入端、藍色線接PLC輸入的公共端（輸入DC24V電源負極）。03知識準備

1.任務分析（1）第一級傳輸帶傳輸帶由三相異步電動機來驅動，使瓶子由A點向B點方向輸送。傳輸帶的首端（A點）、灌裝點（B點）、壓蓋機的壓蓋點和傳輸帶末尾端各安裝了一只傳感器用于檢測瓶子的位置。（2）第二級傳輸帶傳輸帶由三相異步電動機來驅動，使瓶子由C點向D點方向輸送。傳輸帶的首端（C點）、貼標機的貼標點、末端（D點）各安裝了一只傳感器用于檢測瓶子的位置。（3）灌裝機飲料的灌裝由灌裝機完成，當空瓶到達灌裝點時，灌裝機的料閥打開將飲料灌裝到空瓶中，灌裝完成后料閥自動關閉。灌裝是由時間來控制的，通過調節料閥打開的時間來改變灌裝的量。04任務實施

（4）壓蓋機由壓蓋機完成瓶蓋的安裝，當瓶子到達壓蓋點時，壓蓋機伸出對瓶子進行壓蓋。壓蓋機是一個氣缸，伸出是向下壓蓋、縮回是返回。該氣缸的上、下位置各安裝了一個傳感器用于檢測氣缸的位置。（5）機械手機械手的任務是將整理平臺上的瓶子搬運到第二級傳輸帶上。它可以是工業機器人，本系統中只需要給它一個命令信號即可，具體運行過程不在本次任務之內。（6）貼標機由貼標完成瓶子標貼的貼標，當瓶子到達貼標點時，貼標機伸出對瓶子進行標貼的貼標。貼標機是一個氣缸，伸出是向下、縮回是返回。該氣缸的上、下位置各安裝了一個傳感器用于檢測氣缸的位置。04任務實施

2.準備元器件04任務實施

序號名稱型號規格數量1可編程控制器200SMARTSR301只2開關電源輸入AC220V，輸出DC24V1只3空氣開關DZ47-C32/2P20A1只4空氣開關DZ47-C32/3P32A1只5熔斷器RT18-32/201只6交流接觸器CJX2-09102只7中間繼電器線圈電壓DC24V2只8電磁閥線圈電壓DC24V4只9網孔板通用1塊10電工工具

1套11端子排TD20/153節3.輸入/輸出點分配04任務實施

輸入輸出PLC地址元器件符號功能說明PLC地址元器件符號功能說明I0.0S1一級傳輸帶A點光電傳感器Q0.0KM1一級傳輸帶運行I0.1S2一級傳輸帶B點光電傳感器Q0.1KM2二級傳輸帶運行I0.2S3壓蓋機壓蓋點光電傳感器Q0.2KA1灌裝機料閥打開I0.3S4二級傳輸帶C點光電傳感器Q0.3YV1壓蓋機氣缸伸出I0.4S5二級傳輸帶D點光電傳感器Q0.4YV2壓蓋機氣缸縮回I0.5S6貼標機貼標點光電傳感器Q0.5YV3貼標機氣缸伸出I0.6S7壓蓋機氣缸上限傳感器Q0.6YV4貼標機氣缸縮回I0.7S8壓蓋機氣缸下限傳感器Q0.7KA2機械手動作信號I1.0S9貼標機氣缸上限傳感器Q1.0

I1.1S10貼標機氣缸下限傳感器Q1.1

I1.2S11一級傳輸帶末端光電傳感器Q1.2

4.電氣原理圖04任務實施

4.電氣原理圖04任務實施

5.電氣線路的安裝與測量04任務實施

（1）安裝元器件的技術規范1).安裝前必須檢查元器件有無損壞。2).安裝要橫平豎直，各器件留有一定的間距。3).不同電壓等級的器件要分開安裝。4).PLC要原理干擾源。5).元器件的安裝要牢固可靠。

5.電氣線路的安裝與測量04任務實施

（2）電氣線路安裝的要求1）.布線橫平豎直、不凌亂、不架空，導線連接可靠、不松動；2）.導線顏色、線徑使用正確；3）.導線兩端均使用冷壓插針、不傷線芯、不破皮、不露銅；4）.連接的導線套有寫有編號的號碼管；5）.導線正確進線槽，線槽外過長的要使用纏繞管；6）.接地可靠、完整。

（3）測量電路測量電路正確性的目的是為通電調試做好準備，排除接線可能出現的錯誤，杜絕安全事故的發生。應測量的部位：電源部分、終端電路部分、輸入電路部分、輸出電路部分。6.組態觸摸屏04任務實施

6.組態觸摸屏04任務實施

序號控件名稱PLC地址數據類型1“啟動系統”按鈕M10.0位2“停止系統”按鈕M10.1位3“已灌裝瓶數”數據顯示VW112整型4“已壓蓋瓶數”數據顯示VW114整型5“已貼標瓶數”數據顯示VW116整型6“已裝箱瓶數”數據顯示VW108整型7“已裝箱箱數”數據顯示VW110整型8灌裝參數設置VW100整型7.PLC程序解析04任務實施

（1）圖8-11為系統啟動程序，M10.0是觸摸屏中“系統啟動”按鈕、M10.1是觸摸屏“系統停止”按鈕。圖8-11啟動控制程序7.PLC程序解析04任務實施

（2）圖8-12為一級傳輸帶和二級傳輸帶的驅動程序，系統啟動后Q0.0和Q0.1同時得電，一級傳輸帶和二級傳輸帶同時運行。當系統處于灌裝（M1.0得電）、壓蓋（M1.1得電）、貼標（M1.2得電）時，線圈斷電、傳輸帶停止。

圖8-12一級傳輸帶和二級傳輸帶的驅動程序7.PLC程序解析04任務實施

（3）圖8-13為統計一級傳輸帶上的瓶數，首端（A點）光電傳感器檢測到瓶放入后VW104加一、末端光電傳感器檢測到瓶到達整理平臺后VW104減一。

圖8-13統計一級傳輸帶上的瓶數程序7.PLC程序解析04任務實施

（4）圖8-14為灌裝程序，B點光電傳感器檢測到空瓶達到灌裝位置后，打開料閥進行灌裝，灌裝的容量由觸摸屏進行設置（VW100），用時間繼電器T37控制灌裝的時間，灌裝完成后VW112加一。

圖8-14灌裝控制程序7.PLC程序解析04任務實施

（5）圖8-15為壓蓋程序，壓蓋機壓蓋點傳感器檢測到瓶子后，驅動壓蓋機氣缸下降對瓶子進行壓蓋。壓蓋氣缸到達下限后，延時2秒再自動返回到上限，完成壓蓋工作。

7.PLC程序解析04任務實施

圖8-15壓蓋機壓蓋控制程序7.PLC程序解析04任務實施

（6）圖8-16為整理平臺的瓶數統計及機械手的控制程序。當整理平臺上的瓶數大于0且二級傳輸帶上的瓶數小于10時，機械手即動作開始搬運瓶子。Q0.7是送給工業機器人的控制信號，每3秒一個控制周期。

7.PLC程序解析04任務實施

圖8-16整理平臺的瓶數統計及機械手的控制程序7.PLC程序解析04任務實施

（7）圖8-17為統計二級傳輸帶上的瓶數，首端（C點）光電傳感器檢測到瓶放入后VW106加一、末端光電傳感器檢測到瓶到達整理平臺后VW106減一。

圖8-17整理平臺的瓶數統計及機械手的控制程序7.PLC程序解析04任務實施

（8）圖8-18為貼標程序，貼標機貼標點傳感器檢測到瓶子后，驅動貼標機氣缸下降對瓶子進行貼標。貼標氣缸到達下限后，延時2秒再自動返回到上限，完成貼標工作。

7.PLC程序解析04任務實施

圖8-18貼標程序7.PLC程序解析04任務實施

（9）圖8-19為裝箱數量監控程序，每6瓶裝1箱。

圖8-19裝箱數量監控程序1.檢查內容05任務評價

1)檢查選擇的元器件是否齊全，熟悉各元器件功能及作用。2)熟悉電氣控制原理圖，并列出PLC的I/O表。3)檢查電氣線路安裝是否合理及運行情況。06知識拓展1.我國灌裝生產線控制系統的發展歷程

我國灌裝生產線控制系統的發展歷程可以追溯到20世紀70年代，當時主要是引進和仿制國外先進的灌裝設備和技術。隨著技術的不斷發展，我國的灌裝生產線控制系統也逐漸向著自動化、智能化、高效化、綠色化的方向發展。目前，我國灌裝生產線控制系統已經取得了一些重要的發展成果，主要包括：1.自動化程度不斷提高。隨著我國工業技術的不斷進步，灌裝生產線控制系統也逐漸實現了自動化，提高了生產效率和產品質量。2.技術創新不斷涌現。隨著科技的不斷進步，灌裝生產線控制系統也在不斷進行技術創新，例如引入了物聯網技術、機器視覺技術等，提高了生產線的智能化水平。3.產業鏈逐步完善。我國灌裝生產線控制系統產業鏈已經逐步完善，包括傳感器、控制器、執行器等部件的制造和供應，以及系統的集成和調試等環節。06知識拓展2.灌裝生產線控制系統的典型應用領域1.飲料行業：飲料生產線控制系統是灌裝生產線控制系統的典型應用之一。在飲料生產過程中，灌裝生產線控制系統需要完成瓶子、罐子的輸送、清洗、消毒、灌裝、密封、檢驗等多個環節，確保生產效率和產品質量。2.制藥行業：藥品生產線控制系統也是灌裝生產線控制系統的應用之一。在藥品生產過程中，灌裝生產線控制系統需要完成藥品的配制、灌裝、密封、檢驗等多個環節，確保藥品質量和安全。3.化工行業：化工生產線控制系統同樣涉及到灌裝生產線控制系統的應用。在化工生產過程中，灌裝生產線控制系統需要完成化工產品的配制、灌裝、密封、檢驗等多個環節，確保產品質量和安全。4.食品行業：食品生產線控制系統也是灌裝生產線控制系統的應用之一。在食品生產過程中，灌裝生產線控制系統需要完成食品的加工、灌裝、密封、檢驗等多個環節，確保食品質量和安全。07思考與練習擴展練習現在要給系統增加一些功能：（1）觸摸屏上增加運行指示燈，系統在運行的時候該指示燈點亮、停止時熄滅。（2）觸摸屏上增加正在灌裝指示燈、正在壓蓋指示燈、正在貼標指示燈，系統在進行上述工作時對應的指示燈亮、否則熄滅。（3）系統增加計劃生產箱數功能，要求在觸摸屏上設置系統本次生產的箱數，達到規定的箱數后不能再放入空瓶進行灌裝生產。1.請按照新的要求修改觸摸屏組態界面達到相關要求。2.修改PLC控制程序達到上述要求。08實踐中常見問題解析常見問題解析在灌裝生產線控制系統的工程實踐中，可能會遇到以下一些常見問題：1.灌裝量不準確：灌裝量不穩定或不符合要求，可能是由于速度節流閥和灌裝間隔節流閥未封閉，快裝三通控制閥內存在異物，或者灌裝嘴閥芯存在卡塞表象或延遲打開等原因所致。2.原料桶液位穩定，但是灌裝生產線的量不準確：這可能是由于灌裝通道被異物堵塞，因此需要檢查進料罐入口或待檢查清洗的灌裝料口，清理堵塞的異物。3.灌裝關閉后泄漏：如果是加注口噴孔損壞，需要取出加注口，修理噴孔；如果是加注管中的球閥損壞，則需要更換球閥。感謝觀看《PLC技術應用》（三菱）第二版編寫組PLC技術應用（西門子）（第一版）9S7-200SMARTPLC以太網通信本控制系統主要是用于控制8盞霓虹燈按一定規律的亮滅。輸入程序后可以通過硬件進行燈的自動閃爍，使光效果的變化更為豐富多彩，達到吸引人們注意的目的，如圖1-3-1。

某企業車間自動化加工設備的兩個站組成一個PPI網絡，控制器為CPU226CN，其中，第一站的PLC為主站，第二站的PLC為從站。其工作任務是，當按下主站上的按鈕SB1時，從站上的電動機啟動運行，當按下主站上的按鈕SB2時，從站的電動機M2停止運行；當按下從站上的按鈕SF1時，主站上的電動機啟動運行，當按下從站上的按鈕SF2時，主站上的電動機M1停止運行。01項目引入02項目目標?知識目標掌握兩臺S7-200SMARTPLC以太網通信的硬件與軟件配置。掌握兩臺S7-200SMARTPLC以太網通信的硬件連接。掌握兩臺S7-200SMARTPLC以太網通信的通信區設置。?能力目標l能夠進行兩臺S7-200SMARTPLC以太網通信的GET/PUT向導設置。會進行兩臺S7-200SMARTPLC以太網通信的編程及調試。?職業能力l能夠在實際工程項目中應用S7-200SMARTPLC以太網通信，提高生產自動化水平

具備項目管理能力，能夠獨立或團隊合作完成S7-200SMARTPLC以太網通信的設計、

實施和調試

具備溝通和協調能力，能夠與其他部門（如生產、維護等）進行有效的溝通和協作

?思政目標倡導技術創新和工程實踐精神，培養學習和解決問題的能力培養培養學生安全操作，規范操作，文明生產的行為和團結協作的精神

對于由兩臺S7-200SMARTPLC組成的以太網通信，主站IP地址為192.168.0.5，從站IP地址為192.168.0.6，實現以下要求。（1）在主站按下點動按鈕SB，從站指示燈HL亮；松開點動按鈕SB，從站指示燈HL滅。（2）在從站按下點動按鈕SB，主站指示燈HL亮；松開點動按鈕SB，主站指示燈HL滅。03項目分析

04知識準備

（一）通信基本知識1.并行通信與串行通信若按照傳輸數據的時空順序分類，數據通信的傳輸方式可以分為并行傳輸和串行傳輸兩種。并行傳輸是指通信中同時傳送構成一個字或字節的多位二進制數據。而串行傳輸是指通信中構成一個字或字節的多位二進制數據是一位一位地被傳送的。2.異步傳輸與同步傳輸（1）異步傳輸。（2）同步傳輸。04知識準備

（一）通信基本知識3.數據通信方式在通信線路上，按照數據傳送的方向可將串行通信分為單工、半雙工和全雙工通信方式。單工通信是指數據的傳送始終保持同一方向，而不能進行反向傳送。常見的如無線電廣播、電視廣播等就屬于單工通信類型。半雙工通信是指在一條傳輸線上相互進行通信的兩臺設備，既可以作為發送設備，也可以作為接受設備。數據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。全雙工通信是指相互通信的兩臺設備雙方能夠同時進行數據的發送和接收，有兩條傳輸線。04知識準備

（一）通信基本知識4.串行通信接口在工業網絡中，設備或網絡之間大多采用串行通信方式傳送數據，常用RS-232、RS-485及RS-422標準的串行通信接口。RS-232接口是工控計算機普遍配備的接口，數據傳送速率低，抗干擾能力差。在通信距離近、傳送速率和環境要求不高的場合應用較廣泛。RS-422接口傳輸線采用差動接收和差動發送的方式傳送數據，具有較高的通信速率（波特率可達10Mbit/s以上）和較強的抗干擾能力，適合遠距離傳輸，工廠應用較多。RS-485接口采用二線差分平衡傳輸，有較高的通信速率和較強的抑制共模干擾能力，是工業設備的通信中應用最多的一種接口。RS-485接口是RS-422的變型，區別在于RS-485采用的是半雙工傳送方式、只用一對差分信號線，RS-422采用的是全雙工傳送方式、用兩對差分信號線。RS-485接口通常采用9針連接器。04知識準備

（一）通信基本知識5.數據傳輸介質通信接口主要靠介質實現相連，以此構成信道。常用的通信介質有：同軸電纜、屏蔽雙絞線、光纜。雙絞線是把一對相互絕緣的線螺旋形式絞合在一起就構成了雙絞線，兩根線螺旋排列的目的是為了減小外部電磁干擾。如果用金屬網加以屏蔽，抗干擾能力更強。雙絞線成本低，安裝簡單，多用于RS-485接口。同軸電纜是從內到外依次由內導體（芯線

）、絕緣線、屏蔽層銅線網及外保護層的結構制造的。由于從橫截面看這四層構成了4個同心圓，故而得名。同軸電纜外面加了一層屏蔽銅絲網，是為了防止外界的電磁干擾而設計的，因此它比雙絞線的抗外界電磁干擾能力要強。光纜（光纖）常應用在遠距離快速地傳輸大量信息中，它是由石英玻璃經特殊工藝拉成細絲來傳輸光信號的介質。光纖是以光脈沖的形式傳輸信號的，不會受電磁干擾，不怕雷擊，不易被竊聽。04知識準備

（一）通信基本知識6.串行通信接口標準RS-232C的標準接插件是25針的D型連接器，但實際應用中并未將25個引腳全部用滿，最簡單的通信只需3根引線（TXD、RXD、GND），它可以實現全雙工異步串行通信。RS-232C使用單端驅動

、單端接受電路。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。RS-422接口的傳輸線采用平衡驅動和差分接收的方法，電平變化范圍為（12±6）V，因而它能夠允許更高的數據傳輸速率，而且抗干擾性更高。它克服了RS-232接口容易產生共模干擾的缺點。RS-422接口屬于全雙工通信方式，在工業計算機上配備的較多。RS-485接口是RS-422接口的簡化，它屬于半雙工通信方式，依靠使能控制實現雙方的數據通信。只有一對平衡差分信號線，不能同時發送和接受數據。計算機一般不配RS-485接口，但工業計算機配備RS-485接口較多。PLC的不少通信模塊也配用RS-485接口，如西門子公司的S7系列CPU均配置了RS-485接口。04知識準備

（一）通信基本知識7.工業以太網簡介工業以太網（IndustrialEthernet）通俗地講就是應用于工業的以太網，它是為工業應用專門設計的，其在技術上與商用以太網（IEEE802.3標準）兼容，但材質的選用、產品的強度和適用性方面應能滿足工業現場的需要。工業以太網已經廣泛地應用于控制網絡的最高層，在工廠自動化系統網絡中屬于管理級和單元級，并且有向控制網絡的中間層和底層（即現場層）發展的趨勢。如Ethernet/IP、PROFINET、EtherCAT、MODBUS/TCP、POWERLINK等。04知識準備

（一）通信基本知識8.S7-200SMART支持的以太網協議S7-200SMARTCPU集成了以太網接口和強大的以太網通信功能。用普通的網線就可以實現程序的下載和監控。它所支持的以太網協議有S7協議、開放式以太網協議（TCP、UDP、ISO_ON_TCP、Modbus

TCP）和PROFINET協議。（1）S7協議。（2）TCP協議。（3）UDP協議。（4）ISO-on-TCP。（5）ModbusTCP協議。（6）PROFINET協議。04知識準備

（一）通信基本知識9.S7-200SMART的以太網功能S7-200SMART通過以太網接口可以實現以下以太網通信：（1）與上位機、HMI的設備通信。（2）SMART之間通過GET/PUT向導實現S7協議通信。（3）與其它西門子產品（S7-300、S7-1200等）通信。（4）和其它支持TCP/IP協議的產品進行開放以太網通信（V2.2及以上版本）。（5）和其它支持ModbusTCP協議的產品通信。（6）CPU與I/O設備或驅動器之間的PROFINET通信（V2.4及以上版本）SMARTCPU上的以太網接口不包含以太網交換設備。編程設備或HMI與CPU之間的直接連接不需要以太網交換機。但是，含有兩個以上的CPU或HMI設備的網絡則需要以太網交換機。可以使用安裝在機架上的CSM1277四端口以太網交換機來連接多個CPU和HMI設備。注意：必須為網絡上的每臺設備設定一個唯一的IP地址。04知識準備

（一）通信基本知識10.S7-200SMART的以太網網絡組態方法（1）用通信對話框組態IP信息單擊導航欄“通信”按鈕或雙擊項目樹中的“通信”圖標，打開“通信”對話框，如圖15-1所示。在“網絡接口卡”下拉列表選中使用的網卡，單擊“添加CPU”按鈕，可直接輸入位于本地網絡中的CPU的IP地址。也可單擊“查找CPU”按鈕，將會顯示出網絡上所有可訪問的設備的IP地址。通過“通信”對話框進行的IP信息更改立即生效，無需下載項目。04知識準備

（一）通信基本知識10.S7-200SMART的以太網網絡組態方法（2）用系統塊對話框組態IP信息雙擊項目樹或導航欄中的“系統塊”，打開“系統塊”對話框，自動選中模塊列表中的CPU和左邊窗口中的“通信”節點，在右邊窗口設置CPU的以太網端口和RS485端口的參數。如圖15-2所示，圖中是默認的以太網端口的參數，SMARTCPU出廠時默認的IP地址為192.168.2.1，默認的子網掩碼為255.255.255.0，也可以修改這些參數。04知識準備

（一）通信基本知識10.S7-200SMART的以太網網絡組態方法（3）在用戶程序中組態IP信息SIP_ADDR（設置IP地址）指令用參數ADDR、MASK和GATE分別設置CPU的IP地址、子網掩碼和網關。設置的IP地址信息存儲在CPU中的永久存儲器中。04知識準備

（一）通信基本知識11.GET/PUT指令（1）指令格式及功能S7-200SMARTCPU提供了GET和PUT指令，用于S7-200SMARTCPU之間的以太網通信。PUT/GET指令只需要在主動建立連接的CPU中調用執行，被動建立連接的CPU不需要進行通信編程。（2）指令使用說明程序中可以有任意數量的GET和PUT指令，但在同一時間最多只能激活共16個GET和PUT指令。例如，在給定的CPU中可以同時激活八個GET和八個PUT指令，或六個GET和十個PUT指令。04知識準備

（一）通信基本知識11.GET/PUT指令當執行GET或PUT指令時，CPU與輸入參數TABLE所定義的遠程IP地址建立以太網連接。該CPU可同時保持最多八個連接。連接建立后，該連接將一直保持到在CPU進入STOP模式為止。如果您嘗試創建第九個連接（第九個IP地址），CPU將在所有連接中搜索，查找處于未激活狀態時間最長的一個連接。CPU將斷開該連接，然后再與新的IP地址創建連接。針對所有與同一IP地址直接相連的GET/PUT指令，CPU采用單一連接。例如，遠程IP地址為192.168.2.10，如果同時啟用三個GET指令，則會在一個IP地址為192.168.2.10的以太網連接上按順序執行這些GET指令。（3）TABLE參數GET指令啟動以太網端口的通信操作，按TABLE參數的定義從遠程設備讀取最多222B的數據。PUT指令啟動以太網端口上的通信操作，按TABLE參數的定義將最多212B的數據寫入遠程設備。而S7-200CPU之間使用的網絡讀/寫指令，只能讀/寫MPI網絡上遠程站點最多16B的數據。04知識準備

（一）通信基本知識11.GET/PUT指令當執行GET或PUT指令時，CPU與輸入參數TABLE所定義的遠程IP地址建立以太網連接。該CPU可同時保持最多八個連接。連接建立后，該連接將一直保持到在CPU進入STOP模式為止。如果您嘗試創建第九個連接（第九個IP地址），CPU將在所有連接中搜索，查找處于未激活狀態時間最長的一個連接。CPU將斷開該連接，然后再與新的IP地址創建連接。針對所有與同一IP地址直接相連的GET/PUT指令，CPU采用單一連接。例如，遠程IP地址為192.168.2.10，如果同時啟用三個GET指令，則會在一個IP地址為192.168.2.10的以太網連接上按順序執行這些GET指令。（3）TABLE參數GET指令啟動以太網端口的通信操作，按TABLE參數的定義從遠程設備讀取最多222B的數據。PUT指令啟動以太網端口上的通信操作，按TABLE參數的定義將最多212B的數據寫入遠程設備。而S7-200CPU之間使用的網絡讀/寫指令，只能讀/寫MPI網絡上遠程站點最多16B的數據。05器材準備

符號名稱型號規格數量Ml~M3三相異步電動機Y132M-47.5kW、

380V、15A、▲聯結3QF低壓斷路器NXB-633PC25三極，額定電流25A1

FU1插入式熔斷器RT18-32/20500V、32A，熔體：20A3FU2插入式熔斷器RTl8-32/2500V、32A,熔體：2A1KM1?KM3交流接觸器CJX2S-25380V、25A3FR1~FR3熱繼電器JR36-20三極，整定電流20A3SB1、SB2SF1、SF2按鈕LA10-3H保護式、按鈕數34XT1、XT2端子排TD-20/l520A、

15節2PLC可編程序控制器S7-200SMARTSR20

2

以太網工業交換機

1

4芯雙絞線

3

網孔板通用650mmX500mmx50mm1

電工工具通用包含工具、螺釘旋具.剝線鉗等1步驟1．輸入和輸出信號器件分析。輸入：啟動按鈕SB1（常開觸點）、SF1（常開觸點），停止按鈕SB2（常開觸點）、SF2（常開觸點）。輸出：電動機接觸器KM1線圈，電動機接觸器KM2線圈。步驟２.確定I/O地址分配。06項目實施

主站輸入/輸出地址分配如表所示序號輸入信號器件編程元件地址序號輸出信號器件編程元件地址1點動按鈕SB1（常開觸點）I0.01指示燈HLQ0.0從站輸入/輸出地址分配如表所示序號輸入信號器件編程元件地址序號輸出信號器件編程元件地址1點動按鈕SB1（常開觸點）I0.01指示燈HLQ0.006項目實施步驟３．PLC接線圖。主站接線圖。06項目實施步驟３．PLC接線圖。從站接線圖。06項目實施步驟４.按照接線圖完成接線1.安裝元器件用PLC實現電動機啟停控制，在網孔板上將元器件按圖所示擺放，安裝前檢查元器件，再用螺釘進行固定。2.完成接線連接PLC的輸入、輸出端元器件，再連接電動機和按鈕，最后連上電源，注意不能帶電操作。實物接線圖如圖所示。步驟5．通信的硬件與軟件配置。硬件：（1）S7-200SMARTCPU2臺。（2）用于組網的帶金屬水晶頭的4芯雙絞線2根。（3）用于下載的帶水晶頭的4芯雙絞線1根。（4）安裝STEP7-Micro/WINSMART軟件的計算機1臺（也稱編程器）。（5）以太網工業交換機1臺。軟件：編程軟件STEP7-Micro/WINSMART。06項目實施步驟6．通信的硬件連接在斷電情況下，將2根帶金屬水晶頭的4芯雙絞線分別按照圖13-14插到PLC網口和以太網交換機網口，將帶水晶頭的4芯雙絞線的一端插到計算機網口，另一端插到交換機網口。06項目實施步驟7．通信區設置根據項目要求進行以太網通信區的設置。06項目實施步驟8．設置IP地址（1）為計算機（編程器）設置IP地址（安裝了PLC軟件的計算機稱為編程器）。打開“Internet協議版本4（TCP/IPv4）屬性”對話框，為計算機設置IP地址為192.168.1.20，輸入子網掩碼255.255.255.0。計算機設置IP地址06項目實施步驟8．設置IP地址（2）為主站CPU1設置IP地址。06項目實施步驟8．設置IP地址（3）為從站CPU2設置IP地址。06項目實施步驟9.用GET/PUT向導進行網絡參數設置。（1）主站打開網絡向導。在程序編輯界面，單擊項目指令樹的“向導”指令左邊的“+”。雙擊“GET/PUT”指令，在出現“GET/PUT”向導對話框，如圖所示。06項目實施步驟9.用GET/PUT向導進行網絡參數設置。（1）主站打開網絡向導。在程序編輯界面，單擊項目指令樹的“向導”指令左邊的“+”。雙擊“GET/PUT”指令，在出現“GET/PUT”向導對話框，如圖所示。06項目實施步驟10．建立符號表。主站符號表如圖所示。主站符號表從站符號表06項目實施步驟11．編寫控制程序。（1）主站程序。06項目實施步驟11．編寫控制程序。（1）從站程序。06項目實施步驟12．聯機調試。

在斷電情況下連線點動按鈕與指示燈。確保在連線正確的情況下通電，通過STEP7-Micro/WINSMART軟件，將主站

CPU1和從站CPU2的組態與程序分別下載到各自對應的PLC中。在主站按下按鈕SB，看到從站指示燈HL亮；松開按鈕SB，看到從站指示燈

HL滅。在從站按下按鈕SB，看到主站指示燈HL亮；松開按鈕SB，看到主站指示

燈HL滅。如果滿足上述要求，則調試成功；如果不滿足，則檢查原因，糾正問題，重新調試，直到滿足上述要求。07項目評價1）檢查選擇的元器件是否齊全，熟悉各元器件功能及作用。2）熟悉電氣控制原理圖，并列出PLC的I/O表。3）檢查電氣線路安裝是否合理及運行情況。1.檢查內容。07項目評價。2.評估策略。項目內容評估內容評估標準配分學生自評學生互評教師評價專業技能

知識掌握情況理解電路控制要求及原理10

元件選擇與檢測硬件元器件型號選擇正確、用萬用檢測質量合格5

I/O分配合理列出

I/O端口，畫出PLC控制I/O端口接線圖10

接線及布線工藝按照原理圖，正確、規范接線。10

梯形圖設計根據接線編寫梯形圖程序10

程序檢查與運行并將程序傳送、運行、監控25

方法

自主學習能力預習及做好上課準備5

理解、總結能力能正確理解任務，善于總結5

創新能力選用新方法、新工藝效果好5

素養

團隊協作能力積極參與、小組協作5

語言表達能力觀點表達清楚，展示效果好5

安全操作能力遵守安全操作規程5

合

計100

08項目小結

本項目以某企業車間自動化加工設備的兩個站組成一個PPI網絡為學習情景，學習S7-200SMARTPLC以太網通信的硬件連接和軟硬件配置、通信區設置、編程及調試，完成兩臺S7-200SMARTPLC以太網通信PLC控制系統的設計，使學生了解并完成以太網通信PLC控制系統任務的設計步驟，通過分析具體任務，學習相關PLC以太網通信軟硬件配置、編程及調試、，繪制電氣控制原理圖和程序下載調試，項目完成后使學生掌握下列技能：1．能進行兩臺S7-200SMARTPLC以太網通信的硬件連接和軟硬件配置。2．掌握兩臺S7-200SMARTPLC以太網通信的通信區設置。3．掌握兩臺S7-200SMARTPLC以太網通信的GET/PUT向導設置。4．掌握兩臺S7-200SMARTPLC以太網通信的編程及調試。09思考練習

帶式輸送機是礦井運輸系統中的關鍵設備，井下布置的帶式輸送機少則幾條，多則數十條，運輸距離總成達上萬米。某煤礦的帶式輸送機運輸能力為980t/h，運輸距離約4000m。系統整體由三部分膠帶機搭接而成，分別是1號、2號和3號帶式輸送機。采用PLC控制的集中控制系統，由地面控制中心、傳輸線路、井下分站、相關保護裝置等部分組成。本著“逆煤流開、順煤流停”的設計理念，在輸送機之間設置有聯鎖和單機啟動，同時安裝有膠帶機的保護裝置。系統中共有三條皮帶機，每條用一臺PLC進行控制，故采用三個小型PLC分別控制三條皮帶機。地面控制中心再用一臺PLC用于遠程控制，實現對三條皮帶機的協調控制。單臺皮帶機的PLC控制單元能夠完成該皮帶機的單機的啟動、停止以及故障急停等控制功能，并與控制中心的PLC控制單元進行以太網通訊，實現控制中心對皮帶機運行狀態的監控，可實現地面自動集中控制、地面遠程單機控制。畫出PLC電氣控制原理圖，并列出I/O分配表，編寫PLC控制程序。感謝觀看《PLC技術應用》（西門子）第一版恒液位控制系統的PID調節恒液位控制系統01任務要求02任務目標03知識準備04任務實施05任務評價06知識拓展CONTENTS項目內容07思考與練習08實踐中常見問題解析在工業生產過程中，有很多像蒸餾塔這樣大規模連續過程，溫度、壓力、流量和液位這四種是常見的過程變量。由于在控制過程中存在進料量和出料量的變化，從而導致液位波動。因此，高精度地進行液位控制是非常重要的一個課題。01任務要求1.掌握常用傳感器的基本工作原理及接線方法；2.掌握遞增、遞減等指令的使用方法；3.能完成電氣接線、編寫PLC程序并調試。02任務目標

在生產過程中，存在大量的物理量，如壓力、溫度、速度、旋轉速度、pH值、粘度等。這些物理量都是連續量，而且是非電量。為了實現自動控制，這些模擬信號都需要被PLC來處理，這就需要相應的轉換模塊來對信號進行轉換。

PLC的模擬量輸入一般包括信號為直流電壓信號DC0～10V、直流電流信號4～20mA兩種，對于不同的輸入，可以通過撥碼開關、參數設定或者接線方式的不同來進行區分。

如圖所示為一個典型的模擬量處理過程，壓力傳感器檢測的壓力值為模擬量，經過變送器將其變為直流電壓信號DC0～10V然后通過A/D（模數）轉換模塊變為數字量，將此數字量用于PLC的運算。03知識準備

一、PLC的模擬量控制簡介03知識準備

圖10-4為EMAE04模擬量輸入模塊的接線示意圖，該模擬量模塊共有4個模擬量輸入端口，每兩個為一組，可以選擇電壓輸入或電流輸入，其測量范圍為±10V、±5V、±2.5V或0到20mA，其滿量程范圍為-27,648到27,648。該模塊可以連接電流變送器送來的電流信號，有兩種接法，分別對應2線制傳感器和4線制傳感器，如圖10-5所示。該模塊的電壓測量范圍及數字量對照見表10-1、電流測量范圍及數字量對照見表10-2。03知識準備

二、模擬量輸入模塊EMAE04的使用方法03知識準備

圖10-4EMAE04模擬量輸入模塊的接線示意圖圖10-5EMAE04模擬量輸入模塊連接傳感器電流變送器示意圖

圖10-4為EMAE04模擬量輸入模塊的接線示意圖，該模擬量模塊共有4個模擬量輸入端口，每兩個為一組，可以選擇電壓輸入或電流輸入，其測量范圍為±10V、±5V、±2.5V或0到20mA，其滿量程范圍為-27,648到27,648。該模塊可以連接電流變送器送來的電流信號，有兩種接法，分別對應2線制傳感器和4線制傳感器，如圖10-5所示。03知識準備

3.模擬量輸出模塊EMAQ02的使用方法

圖為EMAQ02模擬量輸出模塊的接線示意圖，該模擬量模塊共有2個模擬量輸出端口，可以選擇電壓輸出或電流輸出，其輸出范圍為±10V或0到20mA，其滿量程范圍為-27,648到27,648。03知識準備

4.PID控制的基本工作過程03知識準備

4.PID控制的基本工作過程03知識準備

比例：來控制當前，誤差值和一個負常數Р(表示比例）相乘，然后和預定的值相加。P只是在控制器的輸出和系統的誤差成比例的時候成立。這種控制器輸出的變化與輸入控制器的偏差成比例關系。比如說，一個電熱器的控制器的比例尺范圍是10°C，它的預定值是20°C。那么它在10°C的時候會輸出100%，在15°C的時候會輸出50%，在19°C的時候輸出10%，注意在誤差是0的時候，控制器的輸出也是0。4.PID控制的基本工作過程03知識準備

積分：來控制過去，誤差值是過去一段時間的誤差和，然后乘以一個負常數I，然后和預定值相加。I從過去的平均誤差值來找到系統的輸出結果和預定值的平均誤差。一個簡單的比例系統會振蕩，會在預定值的附近來回變化，因為系統無法消除多余的糾正。通過加上一個負的平均誤差比例值，平均的系統誤差值就會總是減少。所以，最終這個PID回路系統會在預定值定下來。4.PID控制的基本工作過程03知識準備

微分：來控制將來，計算誤差的一階導，并和一個負常數D相乘，最后和預定值相加。這個導數的控制會對系統的改變作出反應。導數的結果越大，那么控制系統就對輸出結果作出更快速的反應。這個D參數也是PID被稱為可預測的控制器的原因。D參數對減少控制器短期的改變很有幫助。一些實際中的速度緩慢的系統可以不需要D參數。用更專業的話來講，一個PID控制器可以被稱作一個在頻域系統的濾波器。這一點在計算它是否會最終達到穩定結果時很有用。如果數值挑選不當，控制系統的輸入值會反復振蕩，這導致系統可能永遠無法達到預設值。1.任務分析

在本項目中，閥門控制器采用調節閥控制，其外觀如圖10-9（a）所示，該調節閥能夠接收DC0—10V信號來進行開度調節，其中10V代表100%開度，0V表示0%開度。PLC經過計算后，通過D/A轉換模塊將計算結果轉換為DC0—10V的電壓信號，用于調節閥的開度調節。04任務實施

（a）調節閥

（b）西門子EM231模擬量模塊

本項目中使用液位傳感器來檢測容器中的實時液位，并通過變送器將其轉換為DC0-10V的電壓量。PLC通過A/D轉換模塊將此電壓量轉換為數字量用于程序的運算，利用液位傳感器的變送器，將0~1000mm的液位值轉換為0~10V的電壓信號，送到擴展模塊EMAE04的模擬量輸入通道1，擴展模塊EMAE04將模擬量輸入0~10V電壓信號轉換為數字量，電壓信號與數字量值呈線性關系，對應數值范圍為0~27648，傳送到S7-200SMARTCPU中。04任務實施

（a）液位傳感器（b）數字量與液位變送器電壓值的關系2.準備元器件04任務實施

序號名稱型號規格數量1可編程控制器200SMARTSR301只2模擬量輸入模塊EMAE041只3模擬量輸出模塊EMAQ021只4開關電源輸入AC220V，輸出DC24V1只5空氣開關DZ47-C32/2P1只6熔斷器RT18-32/201只7調節閥DN20（控制信號DC0-10V）1只8液位傳感器SIN-MP-C1只9網孔板通用1塊10電工工具

1套11端子排TD20/153.電氣原理圖04任務實施

4.電氣線路的安裝與測量04任務實施

（1）安裝元器件的技術規范1).安裝前必須檢查元器件有無損壞。2).安裝要橫平豎直，各器件留有一定的間距。3).不同電壓等級的器件要分開安裝。4).PLC要原理干擾源。5).元器件的安裝要牢固可靠。

4.電氣線路的安裝與測量04任務實施

（2）電氣線路安裝的要求1）.布線橫平豎直、不凌亂、不架空，導線連接可靠、不松動；2）.導線顏色、線徑使用正確；3）.導線兩端均使用冷壓插針、不傷線芯、不破皮、不露銅；4）.連接的導線套有寫有編號的號碼管；5）.導線正確進線槽，線槽外過長的要使用纏繞管；6）.接地可靠、完整。

（3）測量電路測量電路正確性的目的是為通電調試做好準備，排除接線可能出現的錯誤，杜絕安全事故的發生。應測量的部位：電源部分、終端電路部分、輸入電路部分、輸出電路部分。5.PLC程序解析04任務實施

配置硬件組態及模擬量模塊通道設置

圖10-12系統塊配置5.PLC程序解析04任務實施

（1）在系統塊的“CPU”中更改CPU型號為“CPUST30（DC/DC/DC）”,“EM0”中添加擴展模塊“EMAE04（4AI）”，“EM1”中添加擴展模塊“EMAQ02（2AQ）”。

圖10-13配置EMAE04模塊5.PLC程序解析04任務實施

（2）鼠標點擊“EM0”的“EMAE04（4AI）”，彈出對話框如圖10-13所示，勾選“用戶電源”啟用報警。然后鼠標點擊左側“模擬量輸入”的“通道0”對此通道進行參數配置，配置的參數如圖10-14所示：通道類型選擇為“電壓”、范圍選擇為“+/-10V”、抑制選擇為“50Hz”、濾波選擇為“弱（4個周期）”、勾選“超出上限”和“超出下限”報警。圖10-14模擬量輸入通道0設置圖10-15模擬量輸出通道0設置5.PLC程序解析04任務實施

（3）鼠標點擊“EM1”的“EMAQ02（2AQ）”，同樣勾選“用戶電源”啟用報警。然后鼠標點擊左側“模擬量輸出”的“通道0”對此通道進行參數配置，配置的參數如圖10-15所示：通道類型選擇為“電壓”、范圍選擇為“+/-10V”、取消勾選“將輸出凍結在最后一個狀態”、勾選“超出上限”、“超出下限”和“短路”報警。設置結束之后鼠標點擊“確定”按鈕完成配置。5.PLC程序解析04任務實施

2.配置PID向導（1）在菜單欄“工具”向導中，點擊“PID”向導，在對話框中勾選“回路0（Loop0）”，如圖10-16所示

圖10-16配置PID向導5.PLC程序解析04任務實施

（2）鼠標單擊左側Loop0中的“參數”節點，向導對話框變為如圖10-17所示。其中“增益”為比例作業、“積分時間”為積分作用、“微分時間”為微分作用、“采樣時間”是PID控制器對反饋采樣以及對重新計算輸出值的時間間隔，此時我們先均采用默認值，后面在調試的過程中自整定。

圖10-17配置參數5.PLC程序解析04任務實施

（3）鼠標單擊左側Loop0中的“輸入”節點，向導對話框變為如圖10-18所示。在這個地方指定回路過程變量的標定方式，根據外界模擬量輸入的情況可以將其選擇為“單極”。在“標定”選項中設置過程變量為“0~27648”，由于我們液位傳感器的檢測范圍是0~1000mm，回路設置值可設置為“0~1000”，這樣計算過程中就可以認定其為工程量了。

圖10-18配置輸入5.PLC程序解析04任務實施

（4）鼠標單擊左側Loop0中的“輸出”節點，向導對話框變為如圖10-19所示。在這個地方指定回路輸出的標定方式，根據外界模擬量輸出的情況可以將其選擇為“單極”。范圍設置為“0~27648”。

圖10-19配置輸出5.PLC程序解析04任務實施

（5）鼠標單擊左側Loop0中的“報警”節點，向導對話框變為如圖10-20所示。勾選“啟動下限報警”、“啟動上限報警”和“啟用模擬量輸入錯誤”報警，報警值使用默認。

圖10-20配置報警5.PLC程序解析04任務實施

（6）鼠標單擊左側Loop0中的“代碼”節點，向導對話框變為如圖10-21所示。勾選“添加PID的手動控制”，這樣如果處于手動控制時就不執行PID運算，回路的輸出由程序控制。

圖10-21配置子程序5.PLC程序解析04任務實施

（7）鼠標單擊左側Loop0中的“存儲器分配”節點，向導對話框變為如圖10-22所示。PID向導為了完成PID運算需要120個字節的位存儲器，我們在編寫其他控制程序的時候一定要注意不再使用這些存儲器。

圖10-22配置存儲器分配5.PLC程序解析04任務實施

（8）鼠標單擊左側Loop0中的“組件”節點，向導對話框變為如圖10-23所示。向導列出了PID項目自動生成的組件。包括一個用于初始化PID的子程序、一個用于循環執行PID功能的中斷程序、一個120個字節的數據頁以及一個符號表。然后鼠標點擊“生成”按鈕，完成此PID的向導設置。

圖10-23該PID自動生成的組件5.PLC程序解析04任務實施

（9）生成PID組件后，可以在項目樹中展開“程序塊”下的“向導”文件夾中查看生成的PID初始化子程序“PID0_CTRL(SBR1)”及PID運行中斷程序“PID_EXE(INT1)”，可以雙擊打開程序說明。注意：這兩個程序是加密的，無法查看程序內容，僅可查看程序說明；中斷程序占用了“定時中斷0”，編程的時候不能重復使用。