项目二任务1认识PLC 电子课件 中职电气控制与PLC技术(西门子S7-200系列).ppt
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1、项目二任务1 认识PLC 电子课件 中职 高教版 电气控制与PLC 技术(西门子S7-200 系列)项目二 物料分拣设备的PLC 控制系统安装与调试【项目介绍】n n 1、物料分拣设备的功能n n 物料分拣设备有机械手和传送带组成,用来分拣生产线上金属和塑料两种材质的物料。其中机械手把工件从工作台上某处抓起送到传送带上,然后由传送带把工件传送到适当的位置进行分拣。n n22、机械手和传送带的动作、机械手和传送带的动作n n当设备上电时,进入初始待机状态当设备上电时,进入初始待机状态(原位原位)。机械。机械手的水平臂缩回在左极限位置,垂直臂缩回在上手的水平臂缩回在左极限位置,垂直臂缩回在上极限位
2、置,手爪松开。此时红色指示灯极限位置,手爪松开。此时红色指示灯EL1EL1长亮,长亮,作为初始位置指示。传送带的拖动电动机不转动。作为初始位置指示。传送带的拖动电动机不转动。只有上述部件在初始位置时,设备才能启动。若只有上述部件在初始位置时,设备才能启动。若上述部件不在初始位置,红色指示灯上述部件不在初始位置,红色指示灯EL1EL1以亮以亮0.2 0.2 秒,灭秒,灭0.2 0.2 秒方式快速闪亮;按下复位按钮秒方式快速闪亮;按下复位按钮SB3SB3,各部件回到初始位置后,红色指示灯各部件回到初始位置后,红色指示灯EL1EL1变为长亮。变为长亮。n n(1 1)机械手的动作)机械手的动作n n
3、 按下启动按钮 按下启动按钮SB1 SB1,设备启动,红色指示灯,设备启动,红色指示灯EL1 EL1 熄灭,绿色 熄灭,绿色指示灯 指示灯EL2 EL2 亮,表示设备处于正常工作状态。一旦光电传 亮,表示设备处于正常工作状态。一旦光电传感器 感器1 1 检测到工作台上有工件放入,机械手就从原位开始 检测到工作台上有工件放入,机械手就从原位开始动作,将元件从工作台上抓起,放到传送带上位置 动作,将元件从工作台上抓起,放到传送带上位置1 1 处,处,然后回到原位,其动作顺序如下:然后回到原位,其动作顺序如下:n n 垂直臂下降 垂直臂下降 夹紧工件 夹紧工件3 3 秒 秒 垂直臂上升 垂直臂上升
4、水平臂右转 水平臂右转 垂直臂下降 垂直臂下降 松开工件 松开工件2 2 秒 秒 垂直臂上升 垂直臂上升 水平臂左转,水平臂左转,回到原位后,再次循环运行。如工作过程中按下停止按钮 回到原位后,再次循环运行。如工作过程中按下停止按钮SB2 SB2,机械手把工件放到传送带后再返回初始位置停止。,机械手把工件放到传送带后再返回初始位置停止。n n 机械手各方向的极限位置分别用磁性位置开关来检测,下 机械手各方向的极限位置分别用磁性位置开关来检测,下极限位置 极限位置SQ1 SQ1、上极限位置、上极限位置SQ2 SQ2、右极限位置、右极限位置SQ3 SQ3、左极、左极限位置 限位置SQ4 SQ4,手
5、爪夹紧开关为,手爪夹紧开关为SQ5 SQ5(手爪夹紧其触点接通、(手爪夹紧其触点接通、手爪松开其触点断开)。手爪松开其触点断开)。n n(2 2)传送带的动作)传送带的动作n n 传送带上设置 传送带上设置3 3 个传感器,用来检测工件。传感器 个传感器,用来检测工件。传感器2 2 为光电 为光电传感器,用来检测传送带上有无工件;传感器 传感器,用来检测传送带上有无工件;传感器3 3 为电感式 为电感式传感器,用来检测金属工件;传感器 传感器,用来检测金属工件;传感器4 4 为电容式传感器,为电容式传感器,用来检测塑料工件。用来检测塑料工件。n n 当工件放在位置 当工件放在位置1 1 时,传
6、感器 时,传感器2 2 检测到传送带上有工件,电 检测到传送带上有工件,电动机启动,传送带开始由左向右运行;无工件时,停止运 动机启动,传送带开始由左向右运行;无工件时,停止运行。行。n n 如果工件到达位置 如果工件到达位置2 2,被检测为金属件,将被分拣到第一,被检测为金属件,将被分拣到第一个出料斜槽中;如果不是金属件,而是塑料件,将被传送 个出料斜槽中;如果不是金属件,而是塑料件,将被传送到位置 到位置3 3,分拣到第二个出料斜槽中。,分拣到第二个出料斜槽中。n n如果分拣出的金属件达到如果分拣出的金属件达到66个,设备进行打包处理个,设备进行打包处理55秒,即所有传感器检测无效,不再进
7、行分拣动作,秒,即所有传感器检测无效,不再进行分拣动作,之后自动进入下一个周期。之后自动进入下一个周期。n n在分拣过程中,如检测到连续出现在分拣过程中,如检测到连续出现22个塑料件时,个塑料件时,则系统停机报警则系统停机报警-即设备停止工作,红色指示灯即设备停止工作,红色指示灯EL1EL1闪烁,系统不能进行检测和分拣。此时按下停闪烁,系统不能进行检测和分拣。此时按下停止按钮止按钮SB2SB2,红色指示灯不再闪烁,系统回到初,红色指示灯不再闪烁,系统回到初始上电待机状态。始上电待机状态。n n如果在分拣过程中按下停止按钮如果在分拣过程中按下停止按钮SB2SB2,设备停止工,设备停止工作,恢复到
8、上电待机状态,红灯作,恢复到上电待机状态,红灯EL1EL1亮,绿灯亮,绿灯EL2EL2熄灭。熄灭。n n 3、项目任务n n 分析机械手和传送带的动作,采用适当的PLC 控制指令,设计物料分拣设备的PLC 控制程序并安装调试。任务一 初步认识PLC任务描述n n 物料分拣设备能够自动完成不同材质的物料的传送和分拣。物料分拣设备能够自动完成不同材质的物料的传送和分拣。该设备动作复杂,使用灵活,必须可根据需要随时修改其 该设备动作复杂,使用灵活,必须可根据需要随时修改其功能。用继电器 功能。用继电器-接触器控制系统很难完成上述复杂动作,接触器控制系统很难完成上述复杂动作,固定接线不能满足灵活修改的
9、要求。固定接线不能满足灵活修改的要求。n n 可编程控制器(可编程控制器(PLC PLC)是)是20 20 世纪 世纪60 60 年代末出现的一种以微 年代末出现的一种以微处理器为核心、用软件实现各种控制功能的新型工业控制 处理器为核心、用软件实现各种控制功能的新型工业控制器,它克服了继电器接触器控制系统占地面积大、能耗大、器,它克服了继电器接触器控制系统占地面积大、能耗大、可靠性差、灵活性差等缺点,可通过编制程序实现工业控 可靠性差、灵活性差等缺点,可通过编制程序实现工业控制,且具有简单易学、通用性强、程序可变、可靠性高、制,且具有简单易学、通用性强、程序可变、可靠性高、使用维护方便等优点。
10、自可编程控制器出现后,其使用日 使用维护方便等优点。自可编程控制器出现后,其使用日益广泛,目前很多场合已逐渐取代了继电器接触器控制系 益广泛,目前很多场合已逐渐取代了继电器接触器控制系统。统。n n 通过观察相应的机电设备找出 通过观察相应的机电设备找出PLC PLC,认识其结构组成、工,认识其结构组成、工作原理和作用。根据提供的 作原理和作用。根据提供的PLC PLC 控制程序,在网孔板上安 控制程序,在网孔板上安装用 装用PLC PLC 控制的三相交流异步电动机的正反转控制电路并 控制的三相交流异步电动机的正反转控制电路并调试运行。调试运行。任务目标n n 了解PLC 的概念及组成;n n
11、 了解PLC 的工作原理;n n 了解PLC 的外部结构及接线;n n 了解PLC 的编程语言;n n 熟悉西门子S7-200 PLC 的STEP7-Micro/WIN32编程软件。一、基础知识n n 1.PLC 的结构组成n n PLC 的硬件电路由CPU、存储器、基本I/O 接口电路、外设接口、电源等组成。n n(1)(1)中央处理器(中央处理器(CPUCPU):是是PLCPLC的控制中枢,它的的控制中枢,它的作用是从存储器中读取指令、执行指令、取下一条作用是从存储器中读取指令、执行指令、取下一条指令、处理中断等。指令、处理中断等。n n(2)(2)存储器存储器:存储器主要用于存放系统程序
12、、用户程存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作数据。常用的类型有序和工作数据。常用的类型有RAMRAM、ROMROM、EPROMEPROM、EEPROMEEPROM等。等。n n(3)(3)输入输出接口电路输入输出接口电路n n输入接口电路输入接口电路n n用于接收外部各种控制信号,将其转换成用于接收外部各种控制信号,将其转换成CPUCPU能够能够识别的信号,并存入输入映像寄存器。识别的信号,并存入输入映像寄存器。n n输出接口电路输出接口电路n nPLCPLC的输出接口电路用于将的输出接口电路用于将PLCPLC处理后的输出信号处理后的输出信号转换成执行机构所需的控制信号,存放到输出映像转
13、换成执行机构所需的控制信号,存放到输出映像寄存器中。寄存器中。n nn n(4)I/O(4)I/O扩展接口电路扩展接口电路:用于连接用于连接I/OI/O扩展单元,可以扩展单元,可以增加开关量增加开关量I/OI/O点数或模拟量点数或模拟量I/OI/O端子。扩展单元需端子。扩展单元需和基本单元配合使用,不能单独使用。有的和基本单元配合使用,不能单独使用。有的CPUCPU可可以扩展,有的不能。以扩展,有的不能。n n(5)(5)电源电源:PLC:PLC一般使用一般使用220V220V的交流电源或的交流电源或24V24V的直的直流电源作为工作电源。整体式小型流电源作为工作电源。整体式小型PLCPLC还
14、提供还提供24V24V直流电源,供外部输入元件使用。(直流电源,供外部输入元件使用。(66)外设通信)外设通信接口电路接口电路n n(6)PLC(6)PLC通过通信接口可以与打印机、计算机、扫描通过通信接口可以与打印机、计算机、扫描仪、触摸屏等外部设备相连,也可以与其它仪、触摸屏等外部设备相连,也可以与其它PLCPLC相相连。连。n n(7)(7)其他部件其他部件n nPLCPLC还可以配存储器卡、电池卡等。还可以配存储器卡、电池卡等。n n 2.PLC 的工作原理及等效电路n n PLC 内部的继电器实际上是指存储器中的存储单元,称为软继电器。当输入到存储单元的逻辑状态为1 时,则表示相应继
15、电器的线圈通电,其常开触点闭合,常闭触点断开;而当输入到存储单元的逻辑状态为0 时,则表示相应继电器的线圈断电,其常开触点断开,常闭触点闭合。n n可可将将PLCPLC外外部部接接线线及及内内部部等等效效电电路路分分成成33部部分分:输输入入部分、内部控制电路和输出部分。部分、内部控制电路和输出部分。n n输入部分:由输入接线端与等效输入继电器组成。输入部分:由输入接线端与等效输入继电器组成。输入继电器由接入输入端点的外部信号来驱动,其输入继电器由接入输入端点的外部信号来驱动,其作用是收集被控制设备的各种信息或操作命令。作用是收集被控制设备的各种信息或操作命令。n n内部控制电路:由大规模集成
16、电路构成的微处理器内部控制电路:由大规模集成电路构成的微处理器和存储器组成,经过和存储器组成,经过PLCPLC制造厂家的开发,为用户制造厂家的开发,为用户提供部件。提供部件。n n输出部分:对应每一条输出电路,相当有一个输出输出部分:对应每一条输出电路,相当有一个输出继电器,此输出继电器有一个对外常开触点与输出继电器,此输出继电器有一个对外常开触点与输出端相连,其余均为供端相连,其余均为供PLCPLC内部使用的常开触点和常内部使用的常开触点和常闭触点。当输出继电器接通时,对外常开触点闭合,闭触点。当输出继电器接通时,对外常开触点闭合,外部执行元件可以通电动作。外部执行元件可以通电动作。直接启动
17、的控制电路 PLC的接线图及等效电路n n33、PLCPLC的工作过程的工作过程n nPLCPLC的的CPUCPU连续执行用户程序的循环工作过程称为循连续执行用户程序的循环工作过程称为循环扫描。用户程序运行一次所需的时间叫做环扫描。用户程序运行一次所需的时间叫做PLCPLC的的一个机器扫描周期。一个机器扫描周期。n nPLCPLC的扫描工作过程可分为的扫描工作过程可分为55个阶段:个阶段:CPUCPU自诊断、自诊断、通信处理、输入处理、程序执行、输出处理。通信处理、输入处理、程序执行、输出处理。n n(11)CPUCPU自诊断自诊断n nCPUCPU检查硬件,用户程序存储器和所有的检查硬件,用
18、户程序存储器和所有的I/OI/O模块状模块状态,如果发现异常,则停机并显示报警信息。态,如果发现异常,则停机并显示报警信息。n n(22)通信处理)通信处理n nCPUCPU处理从通信端口接收到的信息。处理从通信端口接收到的信息。PLC 后三个阶段的扫描工作过程示意图n n(33)输入采样处理)输入采样处理n nCPUCPU在每个扫描周期的开始扫描输入模块的信号,在每个扫描周期的开始扫描输入模块的信号,将其状态送入输入映像寄存器区域,即输入映像将其状态送入输入映像寄存器区域,即输入映像寄存器被刷新。在程序执行阶段,输入映像寄存寄存器被刷新。在程序执行阶段,输入映像寄存器与外界隔离,即使输入端信
19、号发生改变,其映器与外界隔离,即使输入端信号发生改变,其映像寄存器的内容保持改变。像寄存器的内容保持改变。n n(44)程序执行)程序执行n nPLCPLC按照梯形图的顺序,先左后右,自上而下逐行按照梯形图的顺序,先左后右,自上而下逐行扫描,执行用户程序。扫描,执行用户程序。n n(55)输出刷新处理)输出刷新处理n n程序执行完毕后,所有输出映像寄存器的状态,程序执行完毕后,所有输出映像寄存器的状态,在输出刷新阶段存储到输出锁存器中,最后集中在输出刷新阶段存储到输出锁存器中,最后集中输出,通过隔离电路驱动功率放大电路,使输出输出,通过隔离电路驱动功率放大电路,使输出端子向外界输出控制信号,驱
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