項目13：傳送帶PLC控制系統的設計與仿真調試PLC部分國內市場琳瑯滿目的輸送帶國內市場琳瑯滿目的輸送帶物料輸送分揀裝置知識回顧學習掌握計數器指令、傳送指令、移位指令、循環指令等指令的使用方法；能夠采用計數器指令、移位與循環指令編寫流水燈程序。

控制要求：按下起動按鈕SB1，傳送帶電動機M轉動，工件向右運動，當到達光電傳感器所在的位置時，光電傳感器對工件進行檢測計數。當計件數量小于5時，指示燈HL點亮；當計件數量等于或大于5時，指示燈閃爍；當計件數量大于等于10時，10s后傳送帶停止運行，同時指示燈熄滅。當按下停止按鈕SB2時，傳送帶立即停止，指示燈滅。傳送帶示意圖項目引入

知識目標掌握計數器指令、數學運算指令等指令的用法。掌握PLC模塊化與結構化程序設計方法。掌握傳送帶PLC控制梯形圖的設計方法。項目預期學習目標

技能目標能夠綜合應用PLC基本指令設計傳送帶的PLC控制梯形圖。能夠使用西門子軟件編程和仿真調試輸送線的PLC程序。

素質目標具備文明、守時、衛生、創新意識，做到團結互助、精益求精。任務1：項目所用數學運算指令認知任務2：傳送帶PLC控制系統設計與仿真調試任務3：PLC模塊化與結構化程序設計方法任務4：課內外程序設計調試作業任務1：項目所用數學運算指令認知（1）四則運算指令ADDSUBMULDIV

（1）四則運算指令CALCULATEINCDEC

多個輸入數據點擊星號加：IN1+IN2=OUT減：IN1-IN2=OUT乘：IN1*IN2=OUT除：IN1/IN2=OUT指令格式

上圖中，當檢測到I0.0的上升沿時，將MW10和MW12數據相加并存放在MW14，然后將MW14與MW16數據相乘，存放在MW18中。如果MW10=25、MW12=55、MW16=100，則運算后MW14=80，MW18=8000。

注意：整數相乘時，容易出現乘積結果超過整數所能表示的最大范圍，導致運算結果不正確的情況。為了防止該問題，可以結合轉換指令將操作數轉換為浮點數再相乘。

13加減乘除指令使用案例計算器指令使用案例

上圖中是用計數器指令來實現前面示例的功能，I0.0閉合后，將MW10和MW12數據相加并存放在MW14，然后將MW14與MW16數據相乘，存放在MW18中。如果MW10=25、MW12=55、MW16=100，則運算后MW14=80，MW18=8000。

遞增遞減指令使用案例四則運算指令使用說明：四則運算指令默認包含2個輸入操作數，其中加法和乘法可以擴展輸入個數。

同一運算指令的所有輸入IN和輸出OUT的數據類型應相同，可選數據類型有SInt、Int、DInt、USInt、UInt、UDInt、Real、LReal；輸入IN可以是變量，也可以是常數。整數除法指令在計算時，只保留商，余數將丟失。

16工作臺向右運動：電動機單向運轉控制傳感器檢測計數：計數器指令或加法指令工件數量控制指示燈：比較指令指示燈閃爍：用系統時鐘存儲器1.分析工作任務,明確控制要求任務2：傳送帶PLC控制系統設計與仿真調試控制要求：按下起動按鈕SB1，傳送帶電動機M轉動，工件向右運動，當到達光電傳感器所在的位置時，光電傳感器對工件進行檢測計數。當計件數量小于5時，指示燈HL點亮；當計件數量等于或大于5時，指示燈閃爍；當計件數量大于等于10時，10s后傳送帶停止運行，同時指示燈熄滅。當按下停止按鈕SB2時，傳送帶立即停止，指示燈滅。2.確定PLC的輸入輸出（I/O）信號輸入輸出輸入元件輸入信號作用輸出元件輸出信號作用光電傳感器I0.0工件檢測接觸器KMQ0.1電動機M控制按鈕SB1I0.1起動按鈕HLQ0.2指示燈按鈕SB2I0.2停止按鈕3.畫出系統硬件接線圖電感式接近開關接線圖此處負載一般為PLC

4.傳送帶PLC控制程序設計任務解決思路編程要點：初始化用系統存儲器M1.0。涉及到數學運算，存儲器MW10先清0；系統設置有起動和停止按鈕，長動環節要加自鎖。

控制要求：按下起動按鈕SB1，傳送帶電動機M轉動，工件向右運動，當到達光電傳感器所在的位置時，光電傳感器對工件進行檢測計數。當計件數量小于5時，指示燈HL點亮；當計件數量等于或大于5時，指示燈閃爍；當計件數量大于等于10時，10s后傳送帶停止運行，同時指示燈熄滅。當按下停止按鈕SB2時，傳送帶立即停止，指示燈滅。編程要點：涉及到數學運算，為了保證計數時，當傳感器信號有效時只執行一次運算，務必加用上升沿脈沖指令P。要不然如果沒有P指令，則程序每循環掃描一次MW10的值就增1。沒有特殊要求的閃爍，可用系統時鐘存儲器M2.5（秒脈沖存儲器）實現。仿真調試舉一反三練習——PLC程序設計訓練

設計一臺三相交流異步電動機PLC控制系統。當啟動按鈕按下后，電動機先正轉，5分鐘后開始反轉，反轉3分鐘后又開始正轉，如此反復運行五次后，電動機自動停止。要求對控制系統進行I/O口分配，畫出主電路和PLC硬件控制原理圖，編寫PLC梯形圖，并進行仿真調試。任務3PLC模塊化與結構化編程方法C語言中求最大值的兩種編程方法：線性化與結構化。1.S7-1200程序架構。與S7-300/400相似，S7-1200在編程時采用“塊”（類似于子程序塊）的概念。將整個程序分解為相互獨立的各個子塊。對于復雜控制系統，利用各種塊對整個復雜系統進行分解簡化，有利于程序的設計和理解；也可以將類似的功能設計成標準的程序塊進行重復調用，達到簡化程序、方便修改等目的。S7-1200PLC軟件支持4種類型的塊結構。TIA軟件中添加塊結構的方式2.組織塊組織塊（Organizationblock，OB）是操作系統和用戶程序之間的接口，由操作系統自動調用，用于控制循環掃描和中斷程序的執行，以及處理PLC的啟動和錯誤等。用組織塊可以創建在特定時間執行的程序，以及響應特定事件的程序。用戶可通過對組織塊編程來控制PLC的動作。S7-1200支持七種類型的組織塊：程序循環組織塊（ProgramCycle）、啟動組織塊(Startup)、延時中斷組織塊(Timedelayinterrupt)、循環中斷組織塊(Cyclicinterrupt)、硬件中斷組織塊(Hardwareinterrupt)、時間錯誤中斷組織塊(Timeerrorinterrupt)、診斷錯誤中斷組織塊(Diagnosticerrorinterrupt)。3.函數和函數塊函數（Function，FC）和函數塊（Functionblock，FB）是用戶編寫的程序塊，作為子程序被OB或其他FC、FB進行調用。在被調用的FC（或FB）的塊接口中定義輸入/輸出等參數，即可實現與調用它的塊之間的數據傳遞。FB具有自己的存儲區域（背景數據塊），在調用FB時必須為其指定至少一個背景數據塊，用以存放FB中的輸入/輸出參數、靜態變量等數據，但不會保存局部變量（存放在臨時數據存儲區中）。4.數據塊數據塊（Datablock，DB）是用于存放執行程序時所需數據以及程序執行結果的數據存儲區。與代碼塊不同，數據塊不含指令，數據塊中變量的地址由軟件按照變量生成先后順序自動分配。按照變量使用范圍及用途不同，S7-1200的數據塊可分為全局數據塊和背景數據塊。全局數據塊用以存儲全局數據，所有代碼塊（OB、FB、FC）都可訪問全局數據塊；背景數據塊用以存儲只在某個FB中需要存儲的數據，是直接分配給特定FB的局部存儲區，僅限特定的FB訪問。S7-1200中，除了一般FB使用的背景數據塊外，還有專為定時器、計數器指令使用的背景數據塊。5.S7-1200三種程序設計方法。線性化編程、模塊化編程和結構化編程。

線性化編程是將整個用戶程序連續放置在一個循環組織塊（OB1）中，操作系統按照從上向下、從左至右的順序周期性循環執行循環組織塊中的所有程序，這種結構和繼電器接觸器控制系統類似。優缺點：線性化編程結構簡單，所有程序均存放于主程序中，不需要進行功能塊、功能和數據塊的調用，比較適合初學者。缺點：對于某些具有前提條件的指令，在條件不滿足時可不必執行，但循環掃描方式決定了所有指令在每個掃描周期都將執行一次，增加了CPU的負擔；另外，系統中若存在相同或相似的控制工藝，線性化編程需要重復編寫相同或類似的控制程序，增加了程序的復雜性和修改難度。所以，雖然線性化編程可實現所有控制要求，但一般僅用于簡單的系統中。

模塊化編程是將復雜系統的控制要求分解為若干個子要求，對每個子要求編寫獨立的塊程序（FC/FB），并在主程序OB1中根據條件對獨立的程序塊進行調用。被調用的程序塊執行結束后，返回到OB1中的調用點，繼續執行后續程序或調用其他程序塊。模塊化編程中OB1起著主程序的作用，FC/FB控制著不同的子要求，相當于主程序中調用的子程序。模塊化編程中被調用塊不向調用塊返回數據。優點：模塊化編程中，主程序和各個被調用的子程序間沒有參數的直接傳遞，可單獨編寫各子程序塊，程序結構直觀性強，且方便調試、修改及查找故障；另外，在主程序中調用子程序時，只需執行滿足條件的程序塊，提高了CPU的利用效率。模塊化編程案例三臺電動機按條件進行起保?？刂?。其控制要求為：第一臺和第二臺電動機需要滿足某項條件后才能進行啟停控制。即當選擇開關SA1合上時，按相應的啟停按鈕對第一臺電動機進行控制；當選擇開關SA1斷開時，按相應的啟停按鈕可對第二臺電動機進行控制；第三臺電動機沒有啟動條件，可自行按相應的啟停按鈕進行啟?？刂?。解：（1）為系統配置I/O分配表（2）選擇PLC型號，繪制PLC電氣原理圖（此處略）（3）編寫PLC梯形圖（線性化編程）（3）編寫PLC梯形圖（模塊化編程）電動機控制主程序Main[OB1]電動機1控制子程序FC電動機2控制子程序FC電動機3控制子程序FC

結構化編程是在將復雜系統任務分解的基礎上，進一步對過程要求類似或相關的任務歸類，在函數或函數塊中編程，形成通用解決方案。通過不同的參數調用相同的函數或通過不同的背景數據塊調用相同的函數塊。結構化編程必須對系統功能進行合理分析、分解和綜合，同時需要對數據進行管理，對設計人員的水平要求較高。優點：結構化編程的特點是分析出類似或相同的控制要求，根據控制要求編寫統一的結構化程序塊。其優點：1）結構化程序塊只需生成一次，顯著減少了編程時間。2）結構化程序塊只在用戶存儲區中保存一次，顯著降低了存儲區用量。3）結構化程序塊可被程序多次調用，該程序塊采用形參（IN、OUT或IN/OUT參數）編程，當用戶程序調用該塊時，要用實際地址（實參）給這些參數賦值。結構化編程案例三臺電動機按條件進行起保?？刂?。其控制要求為：第一臺和第二臺電動機需要滿足某項條件后才能進行啟?？刂?。即當選擇開關SA1合上時，按相應的啟停按鈕對第一臺電動機進行控制；當選擇開關SA1斷開時，按相應的啟停按鈕可對第二臺電動機進行控制；第三臺電動機沒有啟動條件，可自行按相應的啟停按鈕進行啟?？刂啤Ｔ囉媒Y構化編程方法實現PLC程序。解：采用FC的結構化編程，搭建結構