送料小车自动往返的PLC控制

项目五送料小车自动往返的PLC控制CompanyLogo职业核心能力培养探索项目五送料小车自动往返的PLC控制小车往返运动控制广泛应用于工业生产设备中。下图是小车自动往复循环示意图和电路图，它利用行程开关实现往复运动控制的，通常叫做行程控制。项目描述5.1CompanyLogo利用可编程控制器对小车进行更优秀的控制。图5-2是用西门子S7-200PLC控制小车往返运动的电路图。通过本项目的实施，我们了解PLC的产生、结构、工作原理、编程语言，掌握PLC的结构、端口、工作原理、基本指令、控制程序设计调试方法等基本知识和技能。CompanyLogoCompanyLogo通用PLC识别5.2PLC基本组成2PLC概述31编程器4输入输出接口33CompanyLogo西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号。PLC概述31CompanyLogo可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成PLC基本组成2CPU存储器单元输入接口电路输出接口电路编程装置输出设备输入信号CompanyLogoCPU：它在系统监控程序的控制下工作，通过扫描方式，将外部输入信号的状态写入输入映象寄存区域，PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，按指令规定的任务进行数据的传送、逻辑运算、算术运算等，然后将结果送到输出映像寄存区域。存储器：由只读存储器ROM、随机存储器RAM和可电擦写的存储器EEPROM三大部分构成，主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。PLC基本组成2CompanyLogoI/O单元及I/O扩展接口外设接口电路：用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成PLC的控制网络。电源单元：把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工作电压。PLC基本组成2CompanyLogo输入接口电路由于生产过程中使用的各种开关、按钮、传感器等输入器件直接接到PLC输入接口电路上，为防止由于触点抖动或干扰脉冲引起错误的输入信号，输入接口电路必须有很强的抗干扰能力。光电耦合器提高抗干扰能力。光电耦合器工作原理是：发光二极管有驱动电流流过时，导通发光，光敏三极管接收到光线，由截止变为导通，将输入信号送入PLC内部。输入输出接口33CompanyLogo输入输出接口33I0.01MML+R15.6kR21kD2D1Q1S1DC24v内部电路CompanyLogo（1）小型继电器输出形式，这种输出形式既可驱动交流负载，又可驱动直流负载。它的优点是适用电压范围比较宽，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力强。缺点是动作速度较慢，动作次数（寿命）有一定的限制。建议在输出量变化不频繁时优先选用。输入输出接口33CompanyLogo输入输出接口33KR1R2UC1Kout内部电路Q0.01LAC220VCompanyLogo（2）大功率晶体管或场效应管输出形式，这种输出形式只可驱动直流负载。它的优点是可靠性强，执行速度快，寿命长。缺点是过载能力差。适合在直流供电、输出量变化快的场合选用。输入输出接口33CompanyLogo（3）双向晶闸管输出形式，适合驱动交流负载。由于双向可控硅和大功率晶体管同属于半导体材料元件，所以优缺点与大功率晶体管或场效应管输出形式的相似，适合在交流供电、输出量变化快的场合选用。编程器4CompanyLogoPLC工作过程5.3PLC的技术指标2PLC的工作过程31PLC分类、应用、发展33CompanyLogoPLC的工作过程31PLC循环工作扫描周期1.扫描输入端口2.执行用户程序3处理通信请求4.CPU自诊断5.写输出端口CompanyLogo1.输入/输出点数：可编程控制器的I/O点数指外部输入、输出端子数量的总和。2.存储容量：PLC的存储器由系统程序存储器，用户程序存储器和数据存储器三部分组成。PLC存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容量之和。3.扫描速度：可编程控制器采用循环扫描方式工作，完成1次扫描所需的时间叫做扫描周期。4.指令系统：指令系统是指PLC所有指令的总和。可编程控制器的编程指令越多，软件功能就越强。5.通信功能：通信有PLC之间的通信和PLC与其他设备之间的通信。通信主要涉及通信模块，通信接口，通信协议和通信指令等内容。PLC的技术指标2CompanyLogo小型PLC的I/O点数小于256点，以开关量控制为主，具有体积小、价格低的优点。可用于开关量的控制、定时/计数的控制、顺序控制及少量模拟量的控制场合，代替继电器-接触器控制在单机或小规模生产过程中使用。中型PLC的I/O点数在256～1024之间，功能比较丰富，兼有开关量和模拟量的控制能力，适用于较复杂系统的逻辑控制和闭环过程的控制。大型PLC的I/O点数在1024点以上。用于大规模过程控制，集散式控制和工厂自动化网络。PLC分类、应用、发展33CompanyLogo西门子S7-200PLC识别与检测5.4扩展功能模块2S7-200系列CPU型PLC的结构31CompanyLogoS7-200系列CPU型PLC的结构31CompanyLogo工作方式开关有3个挡位：STOP、TERM（Terminal）、RUN。1、把方式开关切到STOP位，可以停止程序的执行。2、把方式开关切到RUN位，可以起动程序的执行。3、把方式开切到TERM（暂态）或RUN位，允许STEP7-Micro/WIN32软件设置CPU工作状态。如果工作方式开关设为STOP或TERM，电源上电时，CPU自动进入STOP工作状态。设置为RUN时，电源上电时，CPU自动进入RUN工作状态。S7-200系列CPU型PLC的结构31CompanyLogo把方式开关切换到TERM（暂态），可以使用STEP7-Micro/WIN32编程软件设置工作方式。在程序中插入一个STOP指令，CPU可由RUN方式进入STOP工作方式。S7-200系列CPU型PLC的结构31CompanyLogoS7-200系列CPU型PLC的结构31CompanyLogo扩展功能模块21.数字量扩展模块S7-200PLC系列目前总共可以提供3大类共9种数字量输入输出扩展模块。2.模拟量扩展模块模拟量扩展模块提供了模拟量输入/输出的功能3.热电偶、热电阻扩展模块4.PROFIBUS-DP通信模块CompanyLogoS7-200PLC内部器件5.5编址方式2PLC数据类型31元件功能及地址分配4寻址方式33CompanyLogo最基本的存储单位是位(bit)，8位二进制数组成1个字节(Byte)，其中的第0位为最低位(LSB)，第7位为最高位(MSB)。两个字节（16位）组成1个字(Word)，两个字（32位）组成1个双字（Doubleword）。把位、字节、字和双字占用的连续位数称为长度。PLC的数据类型可以是字符串、布尔型（0或1）、整数型和实数型（浮点数）。布尔型数据指字节型无符号整数；整数型数包括16位符号整数（INT）和32位符号整数（DINT）。实数型数据采用32位单精度数来表示。常数：十进制：1234；十六进制：16#3AC6；二进制：2#1010000111100000；ASCII码：“Show”；实数（浮点数）：+1.175495E-38（正数），-1.175495E-38（负数）PLC数据类型31CompanyLogo编址方式2按位寻址V0.2低位高位V0.2位号字节号区域号07按字节寻址VB0高位低位VB0字节号字节寻址标志字母区域号按字寻址VW0VB0高位VB1低位07015VW0字节号字寻址标志字母区域号VD0字节号双字寻址标志字母区域号按双字寻址VD0VB0高位VB131VB2VB3低位0CompanyLogo1.直接寻址直接寻址是在指令中直接使用存储器或寄存器的元件名称（区域标志）和地址编号，直接到指定的区域读取或写入数据。有按位、字节、字、双字的寻址方式，如图2-8所示。2.间接寻址（1）创建指针。指针为双字，存放的是另一存储器的地址，只能用V、L或累加器AC作指针。（2）利用指针存取数据。操作数前加“*”号表示该操作数为地址指针。例如：MOVW*AC1AC0，指令将AC1中的内容为起始地址的一个字长的数据（即VB200，VB201内部数据）送入AC0内。寻址方式33CompanyLogo1.输入映像寄存器（输入继电器）（1）输入映像寄存器的工作原理输入继电器是PLC用来接收用户设备输入信号的接口。PLC中的“继电器”与继电器控制系统中的继电器有本质性的差别，是“软继电器”，它实质是存储单元。（2）输入映像寄存器的地址分配S7-200输入映像寄存器区域有IB0～IB15共16个字节的存储单元。系统对输入映像寄存器是以字节（8位）为单位进行地址分配的。元件功能及地址分配4CompanyLogo2.输出映像寄存器（输出继电器）（1）输出映像寄存器的工作原理,“输出继电器”是用来将输出信号传送到负载的接口，每一个“输出继电器”线圈都与相应的PLC输出相连，并有无数对常开和常闭触点供编程时使用。（2）输出映像寄存器的地址分配,S7-200输出映像寄存器区域有QB0～QB15共16个字节的存储单元。系统对输出映像寄存器也是以字节（8位）为单位进行地址分配的。元件功能及地址分配4CompanyLogo3.内部标志位存储器（中间继电器）M内部标志位存储器，用来保存控制继电器的中间操作状态，其作用相当于继电器控制中的中间继电器，内部标志位存储器在PLC中没有输入/输出端与之对应，其线圈的通断状态只能在程序内部用指令驱动，其触点不能直接驱动外部负载，只能在程序内部驱动输出继电器的线圈，再用输出继电器的触点去驱动外部负载元件功能及地址分配4CompanyLogo5.特殊标志位存储器SMPLC中还有若干特殊标志位存储器,特殊标志位存储器位提供大量的状态和控制功能，用来在CPU和用户程序之间交换信息，特殊标志位存储器能以位、字节、字或双字来存取，CPU224的SM的位地址编号范围为SM0.0~SM179.7共180个字节。其中SM0.0～SM29.7的30个字节为只读型区域。元件功能及地址分配4CompanyLogoSM0.0：运行监视。当PLC处于运行（RUN）状态时SM0.0始终为“1”状态。当PLC运行时可以利用其触点驱动输出继电器，在外部显示程序是否处于运行状态。SM0.1：初始化脉冲。每当PLC的程序开始运行时，SM0.1线圈接通一个扫描周期，因此SM0.1的触点常用于启动控制程序中只执行一次的初使化程序。SM0.3：开机进入RUN时，接通一个扫描周期，可用在启动操作之前，给设备提前预热。SM0.4：输出占空比为50%的时钟脉冲。当PLC处于运行状态时，产生周期为1min的时钟脉冲，若将时钟脉冲信号送入计数器作为计数信号，可起到定时器的作用。SM0.5：占空比为50%的时钟脉冲。当PLC处于运行状态时，产生周期为1s的时钟脉冲。元件功能及地址分配4CompanyLogo6.局部变量存储器L局部变量存储器L用来存放局部变量，局部变量存储器L和变量存储器V十分相似，主要区别在于全局变量是全局有效，即同一个变量可以被任何程序（主程序、子程序和中断程序）访问。而局部变量只是局部有效，即变量只和特定的程序相关联。元件功能及地址分配4CompanyLogoPLC程序设计语言5.6在可编程控制器中有多种程序设计语言,它们是梯形图、语句表、功能块图等。1.梯形图（LadderDiagram）程序设计语言用图形的方式进行逻辑运算、数据处理、数据的输入