課題授課教案一、教案頭序號：本次課題項目四任務6傳送分揀系統控制授課教師審閱授課時間課時授課班級知識目標1.學會高速計數器功能及使用方法；2.掌握傳送分揀設備的程序控制能力目標1.能夠根據任務要求制定任務計劃、合理高效的實施任務；2.能夠借助網絡媒體查閱資料，理解新知，獨立解決任務中的問題；情感目標1.培養善于獨立思考、交流溝通的協作能力；2.培養學習興趣，樹立積極樂觀的學習態度；3.樹立自信心，增強克服困難的意志，養成和諧和健康向上的品格。教學重點、難點重點1.高速計數器功能及使用方法難點1.傳送分揀設備的程序控制教學準備1、西門子S7-1200可編程控制器實訓裝置，主機模塊2、電腦一臺（具有PROTALV13軟件平臺）3、24V直流電源、交流220V電源各一處4、實訓連接導線若干5、Profilnet通訊電纜一根二、教學設計步驟教學內容教師活動學生活動課前檢查1、檢查學生的勞保服裝。2、檢查學生的出勤情況并做好記錄。3、強調實習安全。督導檢查做好記錄學生自檢互檢情景引入傳送分揀控制系統是工業自動化生產中常用到的電氣設備，它結合了PLC、變頻器、電動機、傳感器、傳送裝置等設備，能夠實現物料的傳送和分揀。而傳送分揀系統在實際應用中還需要精確的控制傳送的速度、距離等參數，這就用到了PLC的高速計數器功能。引導學生掃碼學習掃碼看視頻任務資訊知識1：高速計數器指令1.高速計數器的功能在測量如電機的轉速等高頻率的輸入信號時，用普通的計數器指令難以滿足要求，因為它們屬于軟件計數器，其最大計數速率受到它所在的OB的執行速率的限制。如果需要速率更高的計數器，可以使用CPU內置的高速計數器。S7-1200CPU提供了最多6個（1214C）高速計數器,高速計數器獨立于CPU的掃描周期進行計數。可測量的單相脈沖頻率最高為100KHz，雙相或A/B相最高為30KHz，除用來計數外還可用來進行頻率測量，高速計數器可用于連接增量型旋轉編碼器，用戶通過對硬件組態和調用相關指令塊來使用此功能。2.高速計數器的工作模式高速計數器定義為5種工作模式（1）計數器，外部方向控制。（2）單相計數器，內部方向控制。（3）雙相增/減計數器，雙脈沖輸入。（4）A/B相正交脈沖輸入。（5）監控PTO輸出。每種高速計數器有兩種工作狀態（1）外部復位，無啟動輸入。（2）內部復位，無啟動輸入。所有的計數器無需啟動條件設置，在硬件向導中設置完成后下載到CPU中即可啟動高速計數器，在A/B相正交模式下可選擇1X(1倍)和4X(4倍)模式，高速計數功能所能支持的輸入電壓為24VDC,目前不支持5VDC的脈沖輸入，下表4-6-1列出了高速計數器的硬件輸入定義和工作模式。表4-6-1硬件輸入定義和工作模式由于不同計數器在不同的模式下，同一個物理點會有不同的定義，在使用多個計數器時需要注意不是所有計數器可以同時定義為任意工作模式。高速計數器的輸入使用與普通數字量輸入相同的地址，當某個輸入點已定義為高速計數器的輸入點時，就不能再應用于其它功能，但在某個模式下，沒有用到的輸入點還可以用于其它功能的輸入。監控PTO的模式只有HSC1和HSC2支持，使用此模式時，不需要外部接線，CPU在內部已作了硬件連接，可直接檢測通過PTO功能所發脈沖。3.高速計數器指令塊高速計數器指令塊，需要使用指定背景數據塊用于存儲參數。下圖所示為高速計數器指令塊。圖4-6-1高速計數器指令塊下表4-6-2為高速計數器指令塊參數說明表4-6-2高速計數器指令塊參數說明端口名稱參數說明HSC(HW_HSC)高速計數器硬件識別號DIR(BOOL)TRUE=使能新方向CV(BOOL)TRUE=使能新初始值RV(BOOL)TRUE=使能新參考值PERIODE(BOOL)TRUE=使能新頻率測量周期NEW_DIR(INT)方向選擇1=正向0=反向NEW_CV(DINT)新初始值NEW_RV(DINT)新參考值NEW_PERIODE(INT)新頻率測量周期知識點2：高速計數器的應用為了便于理解怎樣使用高速計數功能，通過以下例子來學習高速計數器的組態及應用。小任務：假設在旋轉的三相異步電動機軸上機械上有一個AB相旋轉編碼器作為反饋，接入到S7-1200CPU,要求在計數25個脈沖時，計數器復位，并重新開始計數，周而復始執行此功能。任務分析：針對任務，選擇CPU1214C，高速計數器為:HSC1。模式為:單相計數，內部方向控制，無外部復位。據此，脈沖輸入應接入I0.0和I0.1，使用HSC1的預置值中斷(CV=RV)功能來實現任務要求。組態步驟:1.先在設備與組態中，選擇CPU，單擊屬性，激活高速計數器，并設置相關參數。此步驟必須先執行，1200的高速計數器功能必須要先在硬件組態中激活，才能進行后面的步驟；2.添加硬件中斷塊，關聯相對應的高速計數器所產生的預置值中斷；3.在中斷塊中添加高速計數器指令塊，編寫修改預置值程序，設置復位計數器等參數；4.將程序下載，執行功能。硬件組態：在“設備和組態”中選中項目中的CPU如下圖4-6-2圖4-6-2選中項目中的CPU選擇屬性打開組態界面，找到高速計數器設置選項圖4-6-3高速計數器設置選項激活高速計數功能圖4-6-4激活高速計數功能計數類型，計數方向組態如下圖4-6-5所示圖4-6-5計數方向組態1：此處計數類型分為3種，Axisofmotion(運動軸)，Frequency(頻率測量)，Counting(計數)，這里選擇Counting(計數)。2：模式分為4種:Singlephase(單相),Twophase(雙相),ABQuadrature1X(A/B相正交1倍速),ABQuadrature4X(A/B相正交4倍速)。這里擇Singlephase(單相)3：輸入源，這里使用的為CPU集成輸入點。4：計數方向選擇，這里選用Userprogram(internaldirectioncontrol)(內部方向控制)5：初始計數方向。這里選擇Countup(向上計數)初始值及復位組態如下圖4-6-6所示圖4-6-6初始值及復位組態預置值中斷組態如下圖4-6-7所示圖4-6-7預置值中斷組態添加硬件中斷圖4-6-8添加硬件中斷組態添加的硬件中斷圖4-6-9組態添加的硬件中斷地址分配與硬件識別號如圖4-6-10圖4-6-10地址分配與硬件識別號至此硬件組態部分已經完成，下面進行程序編寫。（1）將高速計數指令塊添加到硬件中斷中圖4-6-11將高速計數指令塊添加到硬件中斷中（2）將高速計數指令塊添加到硬件中斷中圖4-6-12將高速計數指令塊添加到硬件中斷中程序視圖如圖4-6-13所示圖4-6-13高速計數器程序段1:這里就是系統指定的高速計數器硬件識別號，這里填12:“1”為使能更新初值3:“0”新初始值為0至此程序編制部分完成，將完成的組態與程序下載到CPU后即可執行，當前的計數值可在ID1000中讀出，關于高速計數器指令塊，若不需要修改硬件組態中的參數，可不需要調用，系統仍然可以計數。講解講解引導學生與輸入繼電器作比較講解講解聆聽對比理解記憶聆聽觀察聆聽理解

任務實施任務布置物料傳送、分揀裝置見實物，由一臺三相異步電動機（UN=380VIN=0.9APN=200WnN=1500r/min，帶減速裝置）、一個光電開關、一個電感傳感器、一個色標傳感器、一個旋轉編碼器（每個脈沖傳送距離為0.05cm）、皮帶、齒輪等傳動裝置構成。每個工位另有金屬、白塑料、黑塑料三種材質物料塊各一個。控制要求：1.傳送分揀裝置描述：物料傳送、分揀裝置見實物，由一臺三相異步電動機（UN=380VIN=0.9APN=200WnN=1500r/min，帶減速裝置）、一個光電開關、一個電感傳感器、一個色標傳感器、一個旋轉編碼器（每個脈沖傳送距離為0.05cm）、皮帶、齒輪等傳動裝置構成。每個工位另有金屬、白塑料、黑塑料三種材質物料塊各一個。2.控制要求：使用S7-1200PLC、TP700觸摸屏和G120變頻器完成物料傳送分揀系統的控制，實現自動工作模式和手動工作模式的控制要求。觸摸屏參考畫面如下圖4-6-14：圖4-6-14觸摸屏參考畫面手動模式工作過程如下：首先將觸摸屏上手動/自動轉換開關打到“手動”模式，觸摸屏上手動運行指示燈點亮,此時手動功能有效,自動功能失效。由裁判在觸摸屏上的“設定傳送距離”I/O域中輸入設定的行走距離（單位為cm）,再點擊觸摸屏上的“啟動”按鈕，傳送帶開始運行，傳送至設定距離后自動停止。要求距離誤差小于±1cm。在傳送帶運行過程中隨時按下觸摸屏上的“停止”，可以立即停止傳送帶運行。傳送帶能通過觸摸屏上的滑塊實現0～1500r/min的平滑調速。自動模式工作過程如下：首先將觸摸屏上手動/自動轉換開關打到“自動”模式，觸摸屏上自動運行指示燈點亮,此時自動功能有效,手動功能失效。由裁判隨機選取物料放置在傳送帶的光電開關處，當光電開關檢測到有物料時，傳送帶以恒定速度自動運行，將物料送至傳送帶末端并停止（要求傳送帶停止時物料不能掉落），至此完成一個物料的檢測流程。只有前一個物料傳送、分揀完畢后，才能開始傳送下一個物料。由裁判隨即放入多個物料，完成多次自動檢測流程。觸摸屏上三個物料I/O域能夠正確顯示每種物料的數量。觸摸屏上的當前傳送距離I/O域能夠正確顯示當前傳送帶的行走距離。按下觸摸屏的“復位”按鈕，“當前傳送距離”I/O域和物料種類I/O域中的數值全部清零。任務實施（1）I/O地址分配表該系統共有個輸入，個輸出，資源分配如下表4-6-3。表4-6-3I/O地址分配表按照I/O分配表設置PLC變量，在PortalV13軟件中設置PLC變量表如下圖4-98所示圖4-6-15PLC變量表按照任務控制要求和I/O地址分配表畫出硬件接線圖并插接導線。（2）梯形圖程序（5）任務驗收各組學生在教師監督指導下進行互評，并由組長填寫驗收記錄單。布置任務巡回指導記錄分析小組討論任務實施巡回指導在學生操作過程中，教師檢查學生實習位置、操作姿勢、操作方法、安全文明生產和元器件質量、數量等是否正確，如有不正確應及時糾正。認真做好個別指導、集體指導，同時做好過程評價。指導評價任務實施總結評價1、對當次實習操作的具體情況進行總結，對任務過程中學生普遍出現的問題進行講解答疑。2、實習結束時，檢查學