PLC的工业编程应用.docx
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PLC的工业编程应用
项目四PLC工业编程应用一
本章导读
本章通过四个简单的任务介绍了PLC编程中的大体思想——“能流”,考虑到本书的读者群、突出重点,本章中仅利用梯形图编程(LAD),不介绍语句表。
本项目的四个任务如下
任务一小车手动装料自动卸料PLC操纵;任务二工业搅拌器PLC编程操纵;任务三自动分拣系统PLC编程;任务四信号灯自动操纵程序设计。
关于PLC编程人员,了解常见的PLC编程操纵方式,常见的编程思想这些重要的概念对往后的工作很有助益。
任务一小车手动装料自动卸料PLC操纵
知识目标
1.把握了解常见位逻辑指令的利用方式;
2.把握了解按时器的种类、利用方式;
3.把握了解STEP7编程软件的利用方式。
能力目标
1.能正确利用位逻辑指令;
2.会利用位逻辑指令实现电机的自锁;
3.会正确利用STEP7-MicroWIN软件输入程序;
4.会正确利用按时器进行时刻操纵。
情感目标
1.培育学生分析中小型PLC操纵程序的能力;
2.培育学生的自主性、研究性学习的方式与思想;
3.培育学生小组合作能力;
情景1如图4-1-1所示,广州丰田汽车凯美瑞生产线中有很多人工运输小车,其中部份执行固定程序的小车能够实现无人驾驶。
如此对企业而言在节约了大量的人力本钱同时还能够提高工作效率。
图4-1-1编程操纵的自动小车
情景2如图4-1-2所示,很多的大型企业里需要将大量的大型工件进行搬运,多数利用了一种“单轨悬挂自行小车输送线”,它能够依照程序指令将大量量的工件进行转移到指定位置,并将其放置。
若是利用传统的电气操纵电路实现,那么无疑电路很复杂而且改动保护的人力本钱和技术投入都超级大,且容易显现故障。
(见图4-1-2)
图4-1-2单轨悬挂自行小车输送线
情景3如图4-1-3所示,AGV小车是代表先进物料输送的典型高科技产品。
目前正慢慢在工业制造行业中开始利用。
那个地址的AGV小车采纳PLC操纵,学生可增强PLC应用的知识,通过自己编程了解AGV小车工作原理。
及工作程序编制的大体知识。
(见图4-1-3)
图4-1-3AGV小车
一.项目分析
1.工作任务
在工业现场中,依照生产需要,送货车需要将指定的货料A点送往B点,在抵达B点后停止10S(这一段时刻用来放下货料),放置完毕后,开往A点等待下一次任务。
工作示用意及现场图如图4-1-4所示:
图4-1-4自动来回送货小车模拟图
2.解决思路
如图4-1-4所示,小车自动来回定位加料由电动机M1,M2操纵,当按下启动开关SB1,电机M1启动,由A点驶向B点,抵达B点触发行程开关SQ1,小车停止,现在开始10S计时,10S后电动机M2启动,小车由B点返回A点,当再次抵达A点时,碰着行程开关SQ2,小车停止工作
图4-1-5小车自动来回操纵示用意
3.大体结构介绍
图4-1-5是一个小车自动来回系统,在实际的工业中有着普遍的应用,下面介绍其结构,小车由两台电动机操纵,当小车向B点行使时电动机正转,当小车由B点来回时另一个电动机启动反转。
4.工作进程分析
第一电动机M1启动,小车启动,抵达B点后触发光电开关SQ1,电动机停止,现在PLC内部的按时器启动,当按时器预设时刻10S到后,电动机M2启动,小车开始返程,当抵达A点停止。
其流程图如图4-1-6所示:
图4-1-6小车自动操纵流程图
5.PLC输入输出分派表
表5-1-1PLC输入输出分派表
输入信号
输出信号
名称
元件代号
输入点编号
输出信号
元件代号
输出点编号
启动按钮
SB1
线圈
KM1
停止按钮
SB2
线圈
KM2
光电开关
SQ1
光电开关
SQ2
热继电器
FR
6.硬件设备选型
在进行下面程序之前,先阅读一段材料并完成练习
以下信息是西门子中国网站上关于S7-200系列CPU有关功能的描述。
本机集成6输入/4输出共10个数字量I/O点。
无I/O扩展能力。
6K字节程序和数据存储空间。
4个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出。
1个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
非常适合于小点数控制的微型控制器。
本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点。
可连接2个扩展模块。
6K字节程序和数据存储空间。
4个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出。
1个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
非常适合于小点数控制的微型控制器。
本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。
可连接7个扩展模块,最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。
13K字节程序和数据存储空间。
6个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出,具有PID控制器。
1个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
I/O端子排可很容易地整体拆卸。
是具有较强控制能力的控制器。
本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点,2输入/1输出共3个模拟量I/O点,可连接7个扩展模块,最大扩展值至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。
20K字节程序和数据存储空间,6个独立的高速计数器(100KHz),2个100KHz的高速脉冲输出,2个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
本机还新增多种功能,如内置模拟量I/O,位控特性,自整定PID功能,线性斜坡脉冲指令,诊断LED,数据记录及配方功能等。
是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。
本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。
可连接7个扩展模块,最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。
13K字节程序和数据存储空间。
6个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出,具有PID控制器。
2个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
I/O端子排可很容易地整体拆卸。
用于较高要求的控制系统,具有更多的输入/输出点,更强的模块扩展能力,更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。
可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。
课外阅读:
输入输出点数:
PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部份(I/O)完成的。
I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。
输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。
I/O分为开关量输入(DI),开关量输出(DO),模拟量输入(AI),模拟量输出(AO)等模块。
经常使用的I/O分类如下:
开关量:
按电压水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔离方式分,有继电器隔离和晶体管隔离。
模拟量:
按信号类型分,有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。
除上述通用IO外,还有特殊IO模块,如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
按I/O点数确信模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其最大数受CPU所能治理的大体配置的能力,即受最大的底板或机架槽数限制。
结论:
通过度析咱们发觉实际需要的输入点数为5,输出点数为2,因此咱们选择CPU221。
学习本项目时,学生应先了解S7-200系列PLC的外部结构、工作原理及常见的性能参数;了解常见的光电传感器的作用。
二.硬件连接图
在选择完型号后,则需要进行PLC与外部开关的接线,PLC的几种常见的电源接线方式本书前面已经介绍在此再也不赘述。
那个地址关切各个输入输出点该如何与外部实际的元件相连。
通常利用接线图来表示(图4-1-7):
图4-1-7小车自动来回接线图
图4-1-7中SB1,SB2是常开的按钮,SQ1,SQ2是光电开关一样为常开状态,过载爱惜通过热继电器实现,也为常闭状态。
三.程序的编制
图4-1-8:
“能流”流动示用意
如图4-1-8所示,“能流”是如此抵达:
当按下启动开关时,“能流”从开始流出,由于、处于常闭状态,那么能流始终能够通过、,抵达;由于过载爱惜开关的外部开关在正常情形下始终处于闭合状态。
最终,“能流”能抵达。
则线圈最终得电输出。
与并联的有什么作用?
由于此处选择了按钮进行开关操纵,当按下后“能流”流动,但由于PLC内部处置时按扫描周期执行,由于按钮的弹起断开,在下一个扫描周期内“能流”就再也不流动,那么系统将会停机这很显然与咱们的要求不符。
因此把与并联,如此就能够够幸免如此的问题了。
这确实是后面要总结的“自锁”。
什么缘故要串联了和呢?
在程序要实现按下停止按钮或抵达指定位置后处于失电状态,那么需要将这两个操纵信号接入“能流”中。
由于外部开关是常开状态,因此那个地址要用闭合线圈来保证能流的通过。
图4-1-9T33按时器设计
当动身光电开关后按时器开始工作,时刻为1000*10ms。
图4-1-10自动来回电路设计
知识链接一常见指令
1.在本例中利用了逻辑取及线圈驱动指令LD(Load)、LDN(LoadNot)、=(Out)
(1)LD(Load):
装载指令,对应梯形图从左侧母线开始,连接动合触点。
(2)LDN(LoadNot)-装载指令,对应梯形图从左侧母线开始,连接动断触点。
(3)输出(=)指令将输出位的新数值写入进程映像寄放器。
在LAD(梯形图)中,当输出指令被执行时,S7-200将进程映像寄放器中的输出位打开或关闭。
关于LAD,指定的位被设为等于使能位。
图4-1-11逻辑取及线圈驱动指令
2.接通延时按时器TON:
接通延时按时器(TON)指令在启用输入为"打开"时,开始计时。
当前值(Txxx)大于或等于预设时刻(PT)时,按时器位为"打开"。
启用输入为"关闭"时,接通延时按时器当前值被清除。
达到预设值后,按时器仍继续计时,达到最大值32767时,停止计时。
TON、TONR和TOF按时器有三种分辨率。
分辨率由以下图所示的按时器号码决定。
每一个当前值都是时刻基准的倍数。
例如,10毫秒按时器中的计数50表示500毫秒。
图4-1-12按时器示用意
按时器有三种,咱们此刻仅介绍TON:
定时器类型
分辨率
最大值
定时器号码
TON、TOF
1毫秒
秒
T32,T96
10毫秒
秒
T33-T36,T97-T100
100毫秒
秒
T37-T63,T101-T255
知识链接二在梯形图当选择按时器
LAD按时器选择:
(1)点击按时器号码域,然后键入按时器号码。
(2)倘假设您键入的按时器号码无效,那么时刻基准值继续为"?
?
?
"。
(3)将光标放在按时器框内稍等片刻,即可看到按时器工具提示。
请查看此类按时器的有效号码列表。
(4)一旦键入有效按时器号码,时刻基准值就会在按时器框内显示,例如"10ms"。
注释:
TOF及TON不能共享相同的定时器号码。
例如,不能有TONT32和TOFT32。
您能够将TON用于单距离计时。
可用"恢复"(R)指令恢复任何按时器。
"恢复"指令执行以下操作:
按时器位=关闭,按时器当前值=0
知识拓展一编程思想:
STEP7为设计程序提供三种方式。
基于这些方式,能够选择最适合于你的应用的程序设计方式(如图4-1-13)。
图4-1-13线性化编程示用意
本例中利用了一种:
线性化编程:
所有的程序都在一个持续的指令块中。
这种结构和PLC所代替的固定接线的继电器线路类似。
系统依照顺序处置各个指令。
前面讲了很多知识,心动不如行动让咱们动手来编程!
项目工作练习一:
小车自锁的设计
1.工作任务
试设计一个电路,当按下启动开关后,小车能自动前行,直至按下停止开关;
2.确信外围I/O接口设备
3.编制PLC的输入/输出分派表
输入
输出
名称
代号
输出端子
名称
代号
输出端子
4.绘制PLC接线图
5.编程:
在以下区域绘制梯形图
项目工作练习二小车行驶距离操纵的设计
1.工作任务
已知一辆小车的行使速度是2m/s,此刻需要将一车货送至60m之外的工业现场,抵达后停止。
2.确信外围I/O接口设备
3.编制PLC的输入/输出分派表:
[如不够需自行添加表格内容]
输入
输出
名称
代号
输出端子
名称
代号
输出端子
4.绘制PLC接线图
5.编程:
在以下区域绘制梯形图
项目工作练习三小车延时系统的设计
1.工作任务
某小车上装有剧毒物质,为保障人身平安,要求该小车在取得启动信号后不立刻前行,而是等待人员散去后放开始前行。
已知人员平安撤离一样需要1分钟。
请设计程序完成这一功能。
2.确信外围I/O接口设备
3.编制PLC的输入/输出分派表[如不够需自行添加表格内容]
输入
输出
名称
代号
输出端子
名称
代号
输出端子
4.绘制PLC接线图
5.编程:
在以下区域绘制梯形图
技术拓展软件的安装
在完成程序的编制后咱们如何验证程序能够依照咱们需要的成效工作呢?
技术训练一安装STEP7编程软件:
知识预备:
S7-200可编程操纵器利用STEP7-Micro/WIN32编程软件进行编程。
STEP7-Micro/WIN32编程软件是基于Windows的应用软件,功能壮大,要紧用于开发程序,也可用于适时监控用户程序的执行状态。
可更改成中文状态,可在中文的界面下进行操作。
安装的系统要求:
●操作系统:
Windows95以上的操作系统。
●运算机配置:
IBM486以上兼容机,内存8MB以上,VGA显示器,至少50MB以上硬盘空间。
(目前所有的运算机大体上都能达到以上配置)
●通信电缆:
用一条PC/PPI电缆实现可编程操纵器与运算机的通信。
(模拟脱机仿真调试那么不需要)。
安装步骤:
第一安装英文版本的编程软件:
双击编程软件中的安装程序,依照安装提示完成安装,如图4-1-14示。
(一般是直接按下一步)。
图4-1-14Step7MicroWIN安装界面图
安装完毕后会有一个如以下图标
,点击此处即可进入编程环境,如图4-1-15所示:
图4-1-15Step7MicroWIN操作界面图
在安装完后显现的是英语操作界面,互联网上流传有个汉化程序,其实在西门子的软件中已存在。
只需进行如下操作即可:
依次点击菜单:
Tools》》Optons》》Genera》》Language》》Chinese,然后选择OK即可,重启后咱们就能够够看到熟悉的中文面板。
主界面一样能够分为以下几个部份:
菜单条、工具条、阅读条、指令树、用户窗口、输出窗口和状态条。
除菜单条外,用户能够依照需要通过检视菜单和窗口菜单决定其它窗口的取舍和样式的设置,如图4-1-16所示。
图4-1-16Step7MicroWIN界面图
本项目中涉及的常见指令能够通过该软件进行操作,例如输入输出指令能够在位逻辑中进行选择:
方式是:
点击位逻辑展开菜单,显现常见的位逻辑指令,本章中的LD、LDN、=就能够够在此通过双击指定项将其放置在梯形图编程区域。
按时器的放置方式遇上类似,点击按时器展开菜单,显现常见的按时器指令,本章中的TON、TOF、TONR指令就能够够在此通过双击指定项将其放置在梯形图编程区域。
通常输入程序由包括以下五步:
(1)输入指令
(2)上下线的操作(3)输入程序注释(4)程序的编辑(5)程序的编译。
技术实训二创建并编辑项目:
一、实训目的:
1.通过上机操作,熟悉西门子STEP7编程软件的结构。
2.把握创建编辑项目
二、基础知识
(一)启动STEP7
启动Windows以后,你就会发觉一个SIMATICManager(SIMATIC治理器)的图标,那个图标确实是启动STEP7的接口。
快速启动STEP7的方式:
将光标选中SIMATICManager那个图标,快速双击,打开SIMATIC治理器窗口。
从那个地址你能够访问你所安装的标准模块和选择模块的所有功能。
如图4-1-15所示,项目窗口分成二个部份,左半部显示项目的树状结构,右半部窗口以选中的显示方式(大符号,小符号,列表,或明细数据)显示左半窗口中打开的对象中所包括的各个对象。
在左半窗口点击“+”符号以显示项目的完整的树状结构。
最后的结构看起来就像上图一样。
在对象层次的顶层是对象“项目1”作为整个项目的图标。
它能够用来显示项目特性并以文件夹的形式效劳于网络(组态网络),站(组态硬件),和S7或M7程序(生成软件)。
被选中项目图标时,项目中的对象显示在项目窗口的右半部份,位于对象层次(库和项目)项部的对象在对话框中形成一个起始点用以选择对象。
技术训练三:
输入程序
您能够从"程序"工具条利用水平和垂直线,或按住键盘上的CTRL键并按左、右、上或下箭头键,必要时在网络和左侧电源杆元素之间划线,完成网络绘制从指令树拖放。
1.选择指令。
注释:
在IEC指令前的一个红点表示指令是标准IEC指令的非标准扩充,用于兼容目的,因为一个类似的指令是SIMATIC指令集的一部份。
2.将指令拖曳至所需的位置。
3.松开鼠标按钮,将指令放置在所需的位置。
注释:
光标会自动阻止您将指令放置在非法位置(例如,放置在网络题目或另一条指令的参数上)。
技术训练四:
利用工具条按钮或功能键
1.在程序编辑器窗口中将光标放在所需的位置。
一个选择方框在位置周围出现。
2.或者点击适当的工具条按钮。
或利用适当的功能键(F4=触点、F6=线圈、F9=方框)插入一个类属指令。
注释:
该类属指令不能编址,并会阻止编译程序;您必需按步骤3所示选择一个具体指令类型。
3.出现一个下拉列表。
滚动或键入开头的几个字母,浏览至所需的指令。
双击所需的指令或使用ENTER键插入该指令。
(如果此时您不选择具体的指令类型,则可返回网络,点击类属指令的助记符区域(该区域包含?
?
?
,而不是助记符),或者选择该指令并按ENTER键,将列表调回。
)
知识拓展二应用系统设计概述:
在了解了PLC的大体工作原理和指令系统以后,能够结合实际进行PLC的设计,PLC的设计包括硬件设计和软件设计两部份,PLC设计的大体原那么是:
1).充分发挥PLC的操纵功能,最大限度地知足被操纵的生产机械或生产进程的操纵要求。
2).在知足操纵要求的前提下,力求使操纵系统经济、简单,维修方便。
3).保证操纵系统平安靠得住。
4).考虑到生产进展和工艺的改良,选用PLC时,在I/O点数和内存容量上适当留有余地。
5).软件设计主若是指编写程序,要求程序结构清楚,可读性强,程序简短,占用内存少,扫描周期短。
知识拓展三可编程操纵器的编程规那么:
编程的八个步骤
1)决定系统所需的动作及顺序。
当利用可编程操纵器时,最重要的一环是决定系统所需的输入及输出,这要紧取决于系统所需的输入及输出接口分立元件。
决定操纵前后、各器件相应关系和作出何种反映。
2)第二步输入及输出要求:
确信输入及输出器件编号,每一输入和输出,包括按时器、计数器、内置继电器等都有一个唯一的对应编号,不能混用。
3)画出梯形图。
依照操纵系统的动作要求,画出梯形图。
梯形图设计规那么
.触点应画在水平线上,不能画在垂直分支上。
应依照自左至右、自上而下的原那么和对输出线圈的几种可能操纵途径来画。
.不包括触点的分支应放在垂直方向,不可放在水平位置,以便于识别触点的组合和对输出线圈的操纵途径。
.在有几个串联回路相并联时,应将触头多的那个串联回路放在梯形图的最上面。
在有几个并联回路相串联时,应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。
这种安排,所编制的程序简练明了,语句较少。
.不能将触点画在线圈的右边,只能在触点的右边接线圈。
4)将梯形图转化为程序
把继电器梯形图转变成可编程操纵器的编码,当完成梯形图以后,下一步是把它编码成可编程操纵器能识别的程序。
这种程序语言是由地址、操纵语句、数据组成。
地址是操纵语句及数据所存储或摆放的位置,操纵语句告知可编程操纵器如何利用数据作出相应的动作。
5)在编程方式下用键盘输入程序。
6)编程及设计操纵程序。
7)测试操纵程序的错误并修改。
8)保留完整的操纵程序。
实训项目总结
1.知识达标程度评判表:
写出你掌握的指令
说明该指令的用途
该指令使用中的疑惑
掌握程度
注:
通过本任务的训练,最低应把握3个新指令方为达标;
2.技术达标程度评判:
(在120分钟内完成一个任务方为达标)
任务
完成时间(分钟)
遇到何困难
如何解决
设计自动门禁系统
设计自动传送带系统
3.小组协作能力评判表:
(与四人以上就该问题进行讨论方达标)
请被帮助的同学签名
请帮助你的同学签名
4.文明操作评判:
按时到达
正确使用仪器
损坏仪器
清洁卫生
综合评价
5.创新评判:
找你的伙伴看他是如何编制上面两个工作练习的,有和不同的地方?
你的程序能够如何改良。
任务二工业搅拌器PLC编程操纵
知识目标:
1.进一步了解常见位逻辑指令的利用方式;
2.初步了解位存储区的利用方式及在系统操纵中的应用;
3.进一步了解STEP7编程软件的利用方式;
4.进一步把握传感器作为输入信号的利用方式
能力目标:
1.能设计依照不同的输入指令完成不同的操作的系统;
2.熟练利用位逻辑指令实现电机的自锁;
3.熟练利用STEP7-MicroWIN软件输入程序;
4.熟练利用按时器进行时刻操纵;
情感目标:
1.培育学生分析中小型PLC操纵程序的能力;
2.培育学生的自主性、研究性学习的方式与思想;
3.培育学生小组合作能力;
情景1:
大型高效搅拌槽反映器技术的工业应用推行
--2006年上海青年科技创新创业功效“最具技术交易潜力奖”
大型高效搅拌槽/反映器技术属化工环保科学技术领域,是国家“七五”、“八五”、“九五”攻关项目和国家“863”项目。
搅拌槽/反映器是进程工业超级重要的单元生产设备,普遍应用于化工、冶金、石油、制药、环保等行业,我国学术界和工业界对其虽有研究,但在深度和广度上远不能知足实际需求,致使长期以来我国国民经救急需的关键大型搅拌槽/反映器一直依托入口,其关键技术和产品被几家国际闻名专业公司垄断,价钱居高不下,严峻制约了我国相关行业产品的规模化生产及国际竞争力。
所谓工业搅拌器是将两种原料或多种原料按必然比例混合,并进行
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