1、PLC課程設計機械手的模擬控制2008年5月7日課程設計目的1、熟練掌握常用低壓電器、電氣控制基本線路和可編程序控制器的應用。2、掌握可編程序控制器操作使用方法。3、用PLC構成機械手控制系統。課程設計題目描述和要求機械手控制示意圖控制要求說明l按起動后，傳送帶A運行直到按一下光電開關才停止，同時機械手下降。l下降到位后機械手夾緊物體，2s后開始上升，而機械手保持夾緊。上升到位左轉，左轉到位下降，下降到位機械手松開，2s后機械手上升。l上升到位后，傳送帶B開始運行，同時機械手右轉，右轉到位，傳送帶B停止，此時傳送帶A運行直到按一下光電開關才停止循環 可編程控制器S7-200介紹l基本單元（ C

2、PU模塊）、擴展單元、個人計算機（PC）或編程器、STEP7-Micro/WIN32編程軟件、通信電纜等。基本組成 工作原理工作過程 uPLC的工作過程以循環掃描的方式進行，當的工作過程以循環掃描的方式進行，當PLC處于運行處于運行狀態時，它的運行周期可以劃分為狀態時，它的運行周期可以劃分為3個基本階段：個基本階段：輸入采樣階段；輸入采樣階段；PLCPLC逐個掃描每個輸入端口，將所有輸逐個掃描每個輸入端口，將所有輸入設備的當前狀態保存到相應的存儲區。入設備的當前狀態保存到相應的存儲區。程序執行階段；在系統程序的指示下，程序執行階段；在系統程序的指示下，CPUCPU從用戶程序從用戶程序存儲區逐條

3、讀取用戶指令，經解釋后執行相應動作，產存儲區逐條讀取用戶指令，經解釋后執行相應動作，產生相應結果，刷新相應的輸出映像寄存器，期間需要用生相應結果，刷新相應的輸出映像寄存器，期間需要用到輸入映像寄存器、輸出映像寄存器的相應狀態。到輸入映像寄存器、輸出映像寄存器的相應狀態。 輸出刷新階段。系統程序將輸出映像寄存器中的內容傳輸出刷新階段。系統程序將輸出映像寄存器中的內容傳送到輸出鎖存器中，經過輸出接口、輸出端子輸出，驅送到輸出鎖存器中，經過輸出接口、輸出端子輸出，驅動外部負載。動外部負載。 項項 目目CPU221CPU222CPU224CPU226本機數字本機數字量輸入量輸入地址分配地址分配6輸入輸

4、入I0.0I0.58輸入輸入I0.0I0.714輸入輸入I0.0I0.7I1.0I1.524輸入輸入I0.0I0.7I1.0I1.7I2.0I2.7本機數字本機數字量輸出量輸出地址分配地址分配4輸出輸出Q0.0Q0.36輸出輸出Q0.0Q0.510輸出輸出Q0.0Q0.7Q1.0Q1.116輸出輸出Q0.0Q0.7Q1.0Q1.7本機模擬本機模擬量量輸入輸入/輸出輸出無無無無無無無無擴展模塊擴展模塊數量數量無無2個模塊個模塊7個模塊個模塊7個模塊個模塊基本配置 指令系統 1. 梯形圖（LAD）編程語言梯形圖（LAD） 梯形圖（梯形圖（LAD）是與電氣控制電路相呼應的圖形語言，）是與電氣控制電路

5、相呼應的圖形語言，簡化了符號，增加了一些功能性的指令。簡化了符號，增加了一些功能性的指令。最左邊的豎線稱為起始母線也叫左母線，然后按一定的最左邊的豎線稱為起始母線也叫左母線，然后按一定的控制要求和規則連接各個接點，最后以繼電器線圈（或再控制要求和規則連接各個接點，最后以繼電器線圈（或再接右母線）結束，稱為一邏輯行或叫一接右母線）結束，稱為一邏輯行或叫一“梯級梯級”。右母線省略右母線省略2. 語句表（語句表（STL）編程語言）編程語言l 語句表（STL）是用助記符來表達PLC的各種控制功能的。l 類似于計算機的匯編語言，一般與梯形圖語言配合使用，互為補充。語句表（STL）l通常可方便地轉換（以網

6、絡為單位轉換）。存儲器區域 程序區程序區 用于存放用戶程序，存儲器為用于存放用戶程序，存儲器為EEPROMEEPROM。 系統區系統區 用于存放有關用于存放有關PLCPLC配置結構的參數，如配置結構的參數，如PLCPLC主機及主機及擴展模塊的擴展模塊的I/OI/O配置和編址、配置配置和編址、配置PLCPLC站地址，設置保護口令、站地址，設置保護口令、停電記憶保持區、軟件濾波功能等，存儲器為停電記憶保持區、軟件濾波功能等，存儲器為EEPROMEEPROM。 數據區數據區 S7-200 CPUS7-200 CPU提供的存儲器的特定區域。它包括輸提供的存儲器的特定區域。它包括輸入映象寄存器（入映象寄

7、存器（I I）、輸出映像寄存器（）、輸出映像寄存器（Q Q）、內部標志位存）、內部標志位存儲器（儲器（M M）、定時器存儲器（）、定時器存儲器（T T）等。）等。MSBMSB表示最高位表示最高位 LSBLSB表示最低位表示最低位位地址格式位地址格式 數據區存儲器區域的某一位的地址格式為：數據區存儲器區域的某一位的地址格式為：Ax.yAx.y。 (1) (1)輸入輸入/ /輸出映像寄存器（輸出映像寄存器（I/QI/Q） 輸入映像寄存器（輸入映像寄存器（I I） 每一個輸入端子與輸入映像寄存器（每一個輸入端子與輸入映像寄存器（I I）的相應位相對應。）的相應位相對應。 輸入點的狀態，在每次掃描周期

8、開始時進行采樣，并將采輸入點的狀態，在每次掃描周期開始時進行采樣，并將采樣值存于輸入映像寄存器，作為程序處理時輸入點狀態的依樣值存于輸入映像寄存器，作為程序處理時輸入點狀態的依據。據。 輸入映像寄存器的狀態只能由外部輸入信號驅動，而不輸入映像寄存器的狀態只能由外部輸入信號驅動，而不能在內部由程序指令來改變。能在內部由程序指令來改變。有效地址范圍為：有效地址范圍為：I I（0.00.0 15.715.7）位地址：位地址：II字節地址字節地址.位地址位地址 ，如，如I0.1I0.1。 輸出映像寄存器（輸出映像寄存器（Q Q） 每一個輸出模塊的端子與輸出映像寄存器的相應位相對應。每一個輸出模塊的端子

9、與輸出映像寄存器的相應位相對應。 CPUCPU將輸出判斷結果存放在輸出映像寄存器中，在掃描周期將輸出判斷結果存放在輸出映像寄存器中，在掃描周期的結尾，的結尾，CPUCPU以批處理方式將輸出映像寄存器的數值復制到相以批處理方式將輸出映像寄存器的數值復制到相應的輸出端子上。應的輸出端子上。 位地址：位地址：QQ字節地址字節地址.位地址位地址 ，如，如Q1.1Q1.1 有效地址范圍為：有效地址范圍為： Q Q（0.015.70.015.7）；。）；。 也稱內部線圈，是模擬繼電器控制系統中的中間繼電器，也稱內部線圈，是模擬繼電器控制系統中的中間繼電器，它存放中間操作狀態，或其他相關的數據。它存放中間操

10、作狀態，或其他相關的數據。 位地址格式：位地址格式：MM字節地址字節地址 . .位地址位地址 ，如，如M26.7M26.7。 有效地址范圍為：有效地址范圍為：M M（0.031.70.031.7）。）。 (2) (2)內部標志位存儲器（內部標志位存儲器（M M） (3) (3)定時器存儲器（定時器存儲器（T T） 模擬繼電器控制系統中的時間繼電器。模擬繼電器控制系統中的時間繼電器。S7-200 PLCS7-200 PLC定時器的定時器的時基有三種：時基有三種：1ms1ms、10ms10ms、100ms100ms。通常定時器的設定值由程序。通常定時器的設定值由程序賦予。賦予。 地址表示格式：地址

11、表示格式：TT定時器號定時器號 ，如，如T24T24。 有效地址范圍為：有效地址范圍為：T T（02550255）。）。 l 梯形圖中左、右垂直線稱為左、右母線。梯形圖中左、右垂直線稱為左、右母線。STEP7-Micro/WIN32梯形圖編輯器在繪圖時，通梯形圖編輯器在繪圖時，通常將右母線省略。在左、右母線之間是由觸點、常將右母線省略。在左、右母線之間是由觸點、線圈或功能框組合的有序排列。線圈或功能框組合的有序排列。l 在一個梯級中，左、右母線之間是一個完整的在一個梯級中，左、右母線之間是一個完整的“電路電路”，不允許，不允許“短路短路”、“開路開路”，也不允，也不允許許“能流能流”反向流動。

12、反向流動。l 功能塊圖中輸入總是在框圖的左邊，輸出總是功能塊圖中輸入總是在框圖的左邊，輸出總是在框圖的右邊。在框圖的右邊。 1. 標準觸點指令 標準觸點指令有LD、LDN、A、AN、O、ON、NOT、=指令（語句表）。基本邏輯指令 （1）裝入常開指令：LD 在梯形圖中，每個從左母線開始的單一邏輯行、每個程序在梯形圖中，每個從左母線開始的單一邏輯行、每個程序塊（邏輯梯級）的開始、指令盒的輸入端都必須使用塊（邏輯梯級）的開始、指令盒的輸入端都必須使用LDLD和和LDNLDN這兩條指令。以常開觸點開始時用這兩條指令。以常開觸點開始時用LDLD指令，以常閉觸點指令，以常閉觸點開始時則用開始時則用LDN

13、LDN指令。指令。指令格式：指令格式：LD bit； 例：例： LD I0.2（2）裝入常閉指令：）裝入常閉指令：LDN 每個以常閉觸點開始的邏輯行都使用這一指令，各類內部每個以常閉觸點開始的邏輯行都使用這一指令，各類內部編程元件的常閉觸點都適用。編程元件的常閉觸點都適用。指令格式：指令格式：LDN bit； 例：例： LDN I0.2 （3）與常開指令：）與常開指令：A 即串聯一個常開觸點。由于堆棧存儲器數量的限制，梯形即串聯一個常開觸點。由于堆棧存儲器數量的限制，梯形圖中，一次最多可以有七個常開觸點串聯。圖中，一次最多可以有七個常開觸點串聯。指令格式：指令格式：A bit； 例：例： A

14、M2.4 （4）與常閉指令：與常閉指令：AN 即在梯形圖中串聯一個常閉觸點。在一個邏輯行中，最多即在梯形圖中串聯一個常閉觸點。在一個邏輯行中，最多可以連用六次。可以連用六次。指令格式：指令格式：AN bit； 例：例： AN M2.4 （5）或常開指令：或常開指令：O 即并聯一個常開觸點。在梯形圖中，一次最多可以有七個即并聯一個常開觸點。在梯形圖中，一次最多可以有七個觸點相互并聯。觸點相互并聯。指令格式：指令格式：O bit； 例：例： O M2.6 （6）或常閉指令：ON 即并聯一個常閉觸點。在梯形圖中，一次最多可以連用六即并聯一個常閉觸點。在梯形圖中，一次最多可以連用六次。次。指令格式：指

15、令格式：ON bit； 例：例： ON M2.6 （7）輸出指令：輸出指令：= 將邏輯運算結果輸出到指定存儲器位或輸出繼電器對應的將邏輯運算結果輸出到指定存儲器位或輸出繼電器對應的映像寄存器位，以驅動本位線圈。映像寄存器位，以驅動本位線圈。指令格式：指令格式：= bit； 例：例： = Q2.6 LD I0.0 /裝入常開觸點O I0.1 /或常開觸點A I0.2 /與常開觸點= Q0.0 /輸出觸點， /如果本梯級中將I0.1的觸點改 /為Q0.0的常開觸點，則成為電 /機起動停止控制環節的梯形圖 l程序實例：LDN I0.0 /裝入常閉觸點ON I0.0 /或常閉觸點AN I0.2 /與常

16、閉觸點= Q0.1 /輸出觸點LD I0.0 /O I0.1 /A I0.2 /NOT /取非，即輸出反相= Q0.3 /2. 置位和復位指令 l置位即置1，復位即置0。置位和復位指令可以將位存儲區的某一位開始的一個或多個（最多可達255個）同類存儲器位置1或置0。這兩條指令在使用時需指明三點：操作性質、開始位和位的數量。（1）置位指令：）置位指令：S 將位存儲區的指定位（位將位存儲區的指定位（位bit）開始的）開始的N個同類存儲器位置個同類存儲器位置位。位。指令格式：指令格式： S bit， N； 例：例： S Q0.0， 1 （2）復位指令：）復位指令：R 將位存儲區的指定位（位將位存儲區

17、的指定位（位bit）開始的）開始的N個同類存儲器位復個同類存儲器位復位。位。如果是對定時器如果是對定時器T位或計數器位或計數器C位進行復位，則定時器或計位進行復位，則定時器或計數器位被復位，同時，定時器或計數器的當前值被清零。數器位被復位，同時，定時器或計數器的當前值被清零。指令格式：指令格式： R bit， N； 例：例： R Q0.2， 3 可見這兩條指令均有可見這兩條指令均有“記憶記憶”功能。功能。復雜邏輯指令 l復雜邏輯指令用來描述對觸點進行的復雜連接。復雜邏輯指令用來描述對觸點進行的復雜連接。l本類指令包括：本類指令包括：ALDALD、OLDOLD等。等。 1與塊與塊指令 ALD2或

18、塊或塊指令 OLD用于將串聯電路塊進行并聯連接。用于將串聯電路塊進行并聯連接。 用于將并聯電路塊進行串聯連接。用于將并聯電路塊進行串聯連接。LD I0.0 /裝入常開觸點O I2.2 /或常開觸點LD I0.1 /被串的塊開始LD I2.0 /被并路開始A I2.1 /與常開觸點OLD /棧裝載或，并路結束ALD /棧裝載與，串路結束= Q5.0 /輸出觸點定時器指令 定時器是由集成電路構成。定時器編程時提前輸入時間預定時器是由集成電路構成。定時器編程時提前輸入時間預設值，在運行時當定時器的輸入條件滿足時開始計時，當前設值，在運行時當定時器的輸入條件滿足時開始計時，當前值從值從0 0開始按一定

19、的時間單位增加，當定時器的當前值達到開始按一定的時間單位增加，當定時器的當前值達到預設值時，定時器發生動作，發出中斷請求，此時它對應的預設值時，定時器發生動作，發出中斷請求，此時它對應的常開觸點閉合，常閉觸點斷開。常開觸點閉合，常閉觸點斷開。S7-200S7-200定時器的分辨率（時間增量定時器的分辨率（時間增量/ /時間單位時間單位/ /分辨率）有分辨率）有3 3個等級：個等級：1ms1ms、10ms10ms和和100ms100ms，表5-11 定時器號和分辨率定時器類型分辯率/ms計時范圍/s定時器號TON 132.767T32，T9610327.67T33T36，T97T10010032

20、76.7T37T63，T101T255定時時間的計算：定時時間的計算：T=PTT=PTS S （T T為實際定時時間，為實際定時時間，PTPT為預設值，為預設值，S S為分辨率等級）為分辨率等級）例如：例如：TONTON指令用定時器指令用定時器T33T33，預設值為，預設值為125125，則實際定時時，則實際定時時間間 T=125 T=125 10=1250ms 10=1250ms 定時器指令操作數有定時器指令操作數有3 3個：編號、預設值和使能輸入。個：編號、預設值和使能輸入。1 1）編號：用定時器的名稱和它的常數編號（最大）編號：用定時器的名稱和它的常數編號（最大255255）來表）來表示

21、，即示，即TxxxTxxx，如：，如：T4T4。T4T4不僅僅是定時器的編號，它還包含兩方面的變量信息：定不僅僅是定時器的編號，它還包含兩方面的變量信息：定時器位和定時器當前值。時器位和定時器當前值。定時器位：定時器位與時間繼電器的輸出相似，當定時器的定時器位：定時器位與時間繼電器的輸出相似，當定時器的當前值達到預設值當前值達到預設值PTPT時，該位被置為時，該位被置為“1”1”。定時器當前值：存儲定時器當前所累計的時間，它用定時器當前值：存儲定時器當前所累計的時間，它用1616位符位符號整數來表示，故最大計數值為號整數來表示，故最大計數值為3276732767。接通延時定時器指令：TON 用

22、于單一間隔定時。上電周期或用于單一間隔定時。上電周期或首次掃描，定時器位首次掃描，定時器位OFFOFF，當前值為，當前值為0 0。使能輸入接通時，定時器位為。使能輸入接通時，定時器位為OFFOFF，當前值從，當前值從0 0開始計數時間，當開始計數時間，當前值達到預設值時，定時器位為前值達到預設值時，定時器位為ONON，當前值連續計數到當前值連續計數到3276732767。使能輸入。使能輸入斷開，定時器自動復位，即定時器斷開，定時器自動復位，即定時器位位OFFOFF，當前值為，當前值為0 0。 填填“計計定時器號定時器號”, ,如：如：T35T35填填“預設值預設值”，如：，如：100指令格式：

23、指令格式：TON TxxxTON Txxx，P P例：例： TON T120TON T120，8 8 LD I0.0 /使能輸入TON T35,+4 /通電延時定時器， 延時時間為40ms 應用舉例 ：T35T35為通電延時定時器為通電延時定時器 l 上述梯形圖程序中輸入輸出執行時序關系如圖5-22所示。 圖5-22 定時器時序 移位寄存器指令 SHRB，寄存器移位指令。，寄存器移位指令。有有3個數據輸入端：個數據輸入端：DATA為數值為數值輸入，將該位的值移入移位寄存輸入，將該位的值移入移位寄存器；器；S_BIT為移位寄存器的最低位為移位寄存器的最低位端；端；N指定移位寄存器的長度。每指定移

24、位寄存器的長度。每次使能輸入有效時，整個移位寄次使能輸入有效時，整個移位寄存器移動存器移動1位。位。 指令格式：指令格式： SHRB DATA， S BIT， N例：例： SHRB I0.5， M0.0， 5以本條指令為例，指令執行情況如表以本條指令為例，指令執行情況如表5-15所示。所示。 脈沖數脈沖數I0.5值值 M0內容內容 位位SM1.1說說 明明01101 10101X移位時，從移位時，從M0.0移入，從移入，從M0.4移出移出 11101 0101111 1移入移入SM1.1SM1.1，I0.5I0.5的脈沖前值進入右端的脈沖前值進入右端 21101 1011110 0移入移入SM

25、1.1SM1.1，I0.5I0.5的脈沖前值進入右端的脈沖前值進入右端 30101 0111001 1移入移入SM1.1SM1.1，I0.5I0.5的脈沖前值進入右端的脈沖前值進入右端 STEP7-Micro/WIN32編程軟件 uSTEP7-Micro/WIN32窗口組件窗口組件 結構與按鈕類似，但結構與按鈕類似，但其動作要由機械撞擊。其動作要由機械撞擊。常開觸點常開觸點常閉觸點常閉觸點行程開關I/O分配輸入 l起動按鈕： I0.0l停止按鈕： I0.5l上升限位SQ1： I0.1l下降限位SQ2： I0.2l左轉限位SQ3： I0.3l右轉限位SQ4： I0.4l光電開關PS: I0.6 輸出l上升YV1：Q0.1 l下降YV2：Q0.