項(xiàng)目八廣告牌循環(huán)彩燈PLC控制系統(tǒng).ppt

項(xiàng)目八 廣告牌循環(huán)彩燈PLC控制系統(tǒng),一、項(xiàng)目導(dǎo)入,其控制要求為：第1根亮第2根亮第3根亮第8根亮，即每隔1 s依次點(diǎn)亮，全亮后，閃爍1次（滅1 s亮1 s），再反過來按87654321反序熄滅，時(shí)間間隔仍為1 s。全滅后，停1 s，再從第1根燈管點(diǎn)亮，開始循環(huán)。,圖8-1 某廣告牌霓虹燈,PLC的應(yīng)用指令也稱為功能指令，是指在完成基本邏輯控制、定時(shí)控制、順序控制的基礎(chǔ)上，PLC制造商為滿足用戶不斷提出的一些特殊控制要求而開發(fā)的指令。PLC的應(yīng)用指令越多，其功能就越強(qiáng)。一條功能指令相當(dāng)于一段程序。,（一）功能指令概述,二、相關(guān)知識,（二）功能指令的形式,二、相關(guān)知識,圖8-2 功能指令的形式,S7-200 CPU的控制程序由主程序OB1、子程序和中斷程序組成。,（三）S7-200 CPU控制程序的構(gòu)成,二、相關(guān)知識,1子程序,（1）子程序的作用。子程序常用于需要多次反復(fù)執(zhí)行相同任務(wù)的地方，只需要寫一次子程序，其他程序在需要的時(shí)候調(diào)用，而無需重寫該程序。子程序的調(diào)用是有條件的，未調(diào)用時(shí)不會執(zhí)行子程序中的指令，因此使用子程序可以減少掃描時(shí)間。,（三）S7-200 CPU控制程序的構(gòu)成,二、相關(guān)知識,1子程序,（2）子程序的創(chuàng)建。,在“編輯”菜單中選擇“插入”“子程序”命令，或在程序編輯器視窗中單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的菜單中選擇“插入”“子程序”命令，程序編輯器將從原來的POU顯示進(jìn)入新的子程序。用鼠標(biāo)右鍵單擊指令樹中的子程序或中斷程序的圖標(biāo)，在彈出的菜單中選擇“重新命名”命令，可以修改名稱。,（三）S7-200 CPU控制程序的構(gòu)成,二、相關(guān)知識,1子程序,（3）子程序的調(diào)用。子程序可以在主程序、其他子程序或中斷程序中調(diào)用，調(diào)用子程序時(shí)將執(zhí)行子程序的全部指令，直至子程序結(jié)束，然后返回調(diào)用它的程序中調(diào)用該子程序的下一條指令處。,（4）子程序的有條件返回。,（三）S7-200 CPU控制程序的構(gòu)成,二、相關(guān)知識,1子程序,圖8-5 子程序返回指令,二、相關(guān)知識,子程序調(diào)用舉例,（三）S7-200 CPU控制程序的構(gòu)成,1子程序,二、相關(guān)知識,中斷程序不由程序調(diào)用，而是在中斷事件發(fā)生時(shí)由操作系統(tǒng)調(diào)用。在中斷程序中可以調(diào)用一級子程序。,（三）S7-200 CPU控制程序的構(gòu)成,2中斷程序,二、相關(guān)知識,（三）S7-200 CPU控制程序的構(gòu)成,2中斷程序,（1）中斷程序的創(chuàng)建。,可以采用下列方法創(chuàng)建中斷程序：在“編輯”菜單中選擇“插入”“中斷”命令；或在程序編輯器視窗中單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的菜單中選擇“插入”“中斷”命令；或用鼠標(biāo)右鍵單擊指令樹上的“程序塊”圖標(biāo)，并從彈出的菜單中選擇“插入”“中斷”命令。創(chuàng)建成功后程序編輯器將顯示新的中斷程序，程序編輯器底部出現(xiàn)標(biāo)有新的中斷程序的標(biāo)簽，可以對新的中斷程序編程。,二、相關(guān)知識,（三）S7-200 CPU控制程序的構(gòu)成,2中斷程序,（2）中斷事件與中斷指令。 中斷事件。,二、相關(guān)知識,（三）S7-200 CPU控制程序的構(gòu)成,2中斷程序,（2）中斷事件與中斷指令。 中斷事件。,二、相關(guān)知識,（三）S7-200 CPU控制程序的構(gòu)成,2中斷程序,（2）中斷事件與中斷指令。 中斷事件。,（三）S7-200 CPU控制程序的構(gòu)成,2中斷程序,（2）中斷事件與中斷指令。 中斷事件。,二、相關(guān)知識,（三）S7-200 CPU控制程序的構(gòu)成,2中斷程序,（2）中斷事件與中斷指令。 中斷指令,二、相關(guān)知識,3根據(jù)I/O分配畫出PLC接線圖,（二）順序控制功能圖在自動送料裝車系統(tǒng)中 的應(yīng)用,三、應(yīng)用舉例,（三）S7-200 CPU控制程序的構(gòu)成,2中斷程序,（2）中斷事件與中斷指令。 中斷指令,二、相關(guān)知識,圖8-7 各中斷指令在梯形圖中的形式,（三）S7-200 CPU控制程序的構(gòu)成,2中斷程序,（2）中斷事件與中斷指令。 中斷指令,二、相關(guān)知識,圖8-8 I/O中斷應(yīng)用舉例,圖7-12 重新啟動的解決辦法,（四）S7-200的程序控制指令,程序控制指令,二、相關(guān)知識,END指令和STOP指令的使用,（四）S7-200的程序控制指令,1條件結(jié)束指令END與暫停指令STOP,二、相關(guān)知識,（四）S7-200的程序控制指令,2監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位指令,二、相關(guān)知識,監(jiān)控定時(shí)器又稱為看門狗（Watchdog），定時(shí)時(shí)間為500 ms，每次掃描時(shí)都被自動復(fù)位一次，正常工作時(shí)掃描周期小于500 ms，它不起作用。,WDR指令的使用,（四）S7-200的程序控制指令,3循環(huán)指令,二、相關(guān)知識,FOR指令必須與NEXT指令配套使用。允許循環(huán)嵌套，即FOR/NEXT循環(huán)在另一個(gè)FOR/NEXT循環(huán)之中，最多可以嵌套8層。,（四）S7-200的程序控制指令,4跳轉(zhuǎn)與標(biāo)號指令,二、相關(guān)知識,跳轉(zhuǎn)指令的使用,條件滿足時(shí)，跳轉(zhuǎn)指令JMP（Jump）使程序流程轉(zhuǎn)到對應(yīng)的標(biāo)號LBL（Label）處，標(biāo)號指令用來指示跳轉(zhuǎn)指令的目的位置。,（四）S7-200的程序控制指令,5診斷LED指令,二、相關(guān)知識,S7-200檢測到致命錯(cuò)誤時(shí)，SF/DIAG（故障診斷）LED發(fā)出紅光。,（五）數(shù)據(jù)處理指令,1傳送指令 （1）數(shù)據(jù)傳送指令,二、相關(guān)知識,數(shù)據(jù)傳送指令的表示符號,（五）數(shù)據(jù)處理指令,1傳送指令 （2）數(shù)據(jù)塊傳送指令,二、相關(guān)知識,字節(jié)塊、字塊、雙字塊傳送指令的表示符號,（五）數(shù)據(jù)處理指令,2字節(jié)交換指令,二、相關(guān)知識,字節(jié)交換指令的表示符號,（五）數(shù)據(jù)處理指令,2字節(jié)交換指令,二、相關(guān)知識,字節(jié)交換指令和傳送指令的應(yīng)用,（五）數(shù)據(jù)處理指令,3移位指令（1）左移位指令。,二、相關(guān)知識,左移位指令的表示符號,（五）數(shù)據(jù)處理指令,3移位指令（2）右移位指令,二、相關(guān)知識,右移位指令的表示符號,（五）數(shù)據(jù)處理指令,3移位指令 左移位和右移位指令的使用,二、相關(guān)知識,（五）數(shù)據(jù)處理指令,3移位指令 （3）循環(huán)左移位指令,二、相關(guān)知識,循環(huán)左移位指令的表示符號,（五）數(shù)據(jù)處理指令,3移位指令 （4）循環(huán)右移位指令,二、相關(guān)知識,循環(huán)右移位指令的表示符號,（五）數(shù)據(jù)處理指令,3移位指令 （5）移位寄存器指令SHRB,二、相關(guān)知識,移位寄存器的使用說明,（五）數(shù)據(jù)處理指令,4填充指令FILL,二、相關(guān)知識,填充指令FILL用于處理字型數(shù)據(jù)，指令功能是將字型輸入數(shù)據(jù)IN填充到從OUT開始的N個(gè)字存儲單元。N為字節(jié)型數(shù)據(jù)。,（六）高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令,二、相關(guān)知識,PLC的普通計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)過程與掃描工作方式有關(guān)，CPU通過每一掃描周期讀取一次被測信號的方法來捕捉被測信號的上升沿，被測信號的頻率較高時(shí)，會丟失計(jì)數(shù)脈沖，因?yàn)槠胀ㄓ?jì)數(shù)器的工作頻率很低，一般僅有幾十赫茲。高速計(jì)數(shù)器可以對普通計(jì)數(shù)器無能為力的事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，S7-200有6個(gè)高速計(jì)數(shù)器HSC0HSC5，可以設(shè)置多達(dá)12種不同的操作模式。,（六）高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令,二、相關(guān)知識,1高速計(jì)數(shù)器的工作模式與外部輸入信號 （1）高速計(jì)數(shù)器的工作模式 無外部方向輸入信號的單相加/減計(jì)數(shù)器（模式02） 有外部方向輸入信號的單相加/減計(jì)數(shù)器（模式35） 有加計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖和減計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖輸入的雙相計(jì)數(shù)器 （模式68） A/B相正交計(jì)數(shù)器（模式911）,（六）高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令,二、相關(guān)知識,1高速計(jì)數(shù)器的工作模式與外部輸入信號 （1）高速計(jì)數(shù)器的工作模式,正交4X模式操作舉例,正交1X模式操作舉例,（六）高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令,二、相關(guān)知識,1高速計(jì)數(shù)器的工作模式與外部輸入信號 （2）高速計(jì)數(shù)器的輸入信號,（六）高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令,二、相關(guān)知識,（六）高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令,二、相關(guān)知識,2高速計(jì)數(shù)器指令與有關(guān)的特殊存儲器 （1）高速計(jì)數(shù)器指令。,（六）高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令,二、相關(guān)知識,2高速計(jì)數(shù)器指令與有關(guān)的特殊存儲器 （2）高速計(jì)數(shù)器的狀態(tài)字節(jié)。,（六）高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令,二、相關(guān)知識,高速計(jì)數(shù)器的控制字節(jié),（六）高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令,二、相關(guān)知識,2高速計(jì)數(shù)器指令與有關(guān)的特殊存儲器 （4）預(yù)置值和當(dāng)前值的設(shè)置,（六）高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令,二、相關(guān)知識,2高速計(jì)數(shù)器指令與有關(guān)的特殊存儲器,高速計(jì)數(shù)器初始化程序舉例,（六）高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令,二、相關(guān)知識,3高速脈沖輸出（1）高速脈沖輸出,每個(gè)CPU有兩個(gè)PTO/PWM（脈沖列/脈沖寬度調(diào)制器）發(fā)生器，分別通過數(shù)字量輸出點(diǎn)Q0.0或Q0.1輸出高速脈沖列或脈沖寬度可調(diào)的波形。脈沖輸出指令（PLS，見圖8-32）檢查為脈沖輸出（Q0.0或Q0.1）設(shè)置的特殊存儲器位（SM），然后啟動由特殊存儲器位定義的脈沖操作。指令的操作數(shù)Q=0或1，用于指定是Q0.0或Q0.1輸出。,（六）高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令,二、相關(guān)知識,3高速脈沖輸出（1）高速脈沖輸出,脈沖輸出指令的形式,（六）高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令,二、相關(guān)知識,3高速脈沖輸出（2）脈寬調(diào)制（PWM）。,PWM功能提供可變占空比的脈沖輸出，時(shí)間基準(zhǔn)可以為s或ms，周期的變化范圍為1065 535 s或265 535 ms，脈沖寬度的變化范圍為065 535 s或065 535 ms。,（六）高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令,二、相關(guān)知識,3高速脈沖輸出 與PTO/PWM有關(guān)的特殊存儲器,（六）高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出指令,二、相關(guān)知識,3高速脈沖輸出 與PTO/PWM有關(guān)的特殊存儲器,（七）PID回路控制指令,二、相關(guān)知識,1PID算法,Mn=Kc（SPnPVn）+KcTS/TI（SPnPVn） +MX+KcTD/TS（PVn1PVn）,典型的PID算法一般包括比例項(xiàng)、積分項(xiàng)、微分項(xiàng)。,轉(zhuǎn)化為在計(jì)算機(jī)中實(shí)際使用的公式：,（七）PID回路控制指令,二、相關(guān)知識,2PID參數(shù)表及初始化,（七）PID回路控制指令,二、相關(guān)知識,2PID參數(shù)表及初始化,PID參數(shù)表初始化子程序： 參數(shù)表的首地址為VD100，Mn為0.6，Kc為0.5，TS為1 s，TI為10 min，TD為5 min，,（七）PID回路控制指令,二、相關(guān)知識,3PID指令功能,PID指令的表示符號,在S7-200的應(yīng)用程序中，最多可以使用8條PID指令，即在一個(gè)應(yīng)用程序中，最多可以使用8個(gè)PID控制回路，一個(gè)PID控制回路只能使用1條PID指令，每個(gè)PID控制回路必須使用不同的回路號。,（七）PID回路控制指令,二、相關(guān)知識,4PID的組合選擇,（1）不需要積分運(yùn)算。此時(shí)，關(guān)閉積分控制回路，將積分時(shí)間常數(shù)設(shè)置為無窮大，雖然有初始值MX使積分項(xiàng)不為0，但是其作用可忽略。 （2）不需要微分運(yùn)算。此時(shí)，將微分時(shí)間常數(shù)設(shè)置為0，即可關(guān)閉微分控制回路。 （3）不需要比例運(yùn)算。此時(shí)，將回路增益Kc設(shè)置為0，即可關(guān)閉比例控制回路，但是積分項(xiàng)和微分項(xiàng)與Kc有關(guān)系，因此，約定此時(shí)用于積分項(xiàng)和微分項(xiàng)的增益為1。,（七）PID回路控制指令,二、相關(guān)知識,5輸入模擬量的轉(zhuǎn)換及標(biāo)準(zhǔn)化,（1）將工程實(shí)際值由16位整數(shù)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)，即實(shí)數(shù)形式。 （2）將實(shí)數(shù)形式的工程實(shí)際值轉(zhuǎn)換為0.0，1）區(qū)間的無量綱相對值，即標(biāo)準(zhǔn)化值，又稱為歸一化值，轉(zhuǎn)換公式為： RNorm=RRaW/Span+Offset （8-3） 式中：RNorm為工程實(shí)際值的標(biāo)準(zhǔn)化值；RRaW為工程實(shí)際值的實(shí)數(shù)形式值：Span為最大允許值減去最小允許值，通常取32 000（單極性）或64 000（雙極性）；Offset取0（單極性）或0.5（雙極性）。,（七）PID回路控制指令,二、相關(guān)知識,6輸出模擬量轉(zhuǎn)換為工程實(shí)際值,（1）將標(biāo)準(zhǔn)化值轉(zhuǎn)換為按工程量標(biāo)定的工程實(shí)際值的實(shí)數(shù)格式。這一步實(shí)質(zhì)上是式（8-3）的逆運(yùn)算，將式（8-3）賦以實(shí)際意義，并作整理，得到： Rsca1=（MnOffset） Span （8-4） 式中：Rsca1為按工程量標(biāo)定的過程變量的實(shí)數(shù)格式；Mn為過程變量的標(biāo)準(zhǔn)化值。 （2）將已標(biāo)定的工程實(shí)際值的實(shí)數(shù)格式轉(zhuǎn)換為16位整數(shù)格式。,（七）PID回路控制指令,二、相關(guān)知識,6輸出模擬量轉(zhuǎn)換為工程實(shí)際值,MOVR VD108,AC0 /將輸出結(jié)果存放AC0 R0.5,AC0 /對于雙極性的場合（單極性時(shí)無此條語句） R64000.0,AC0 /將AC0中的值按工程量標(biāo)定 TRUNC AC0,AC0 /將實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換為32位整數(shù) MOVW AC0,AQW0 /將16位整數(shù)值輸出到模擬量模板,PID控制回路輸出轉(zhuǎn)換為按工程量標(biāo)定的整數(shù)值。,（七）PID回路控制指令,二、相關(guān)知識,7PID指令的控制方式,在程序運(yùn)行過程中，如果PID指令的EN輸入有效，即進(jìn)行手動/自動控制切換，為了保證在切換過程中無擾動、無沖擊，在手動控制過程中，就要將設(shè)定的輸出值作為PID指令的一個(gè)輸入（作為Mn參數(shù)寫到PID參數(shù)表中），使PID指令根據(jù)參數(shù)表的值進(jìn)行下列操作。 （1）使SPn（設(shè)定值）=PVn（過程變量）。 （2）使PVn1（前一次過程變量）=PVn。 （3）使MX（積分值）=Mn（輸出值）。 一旦EN輸入有效（從0到1的跳變），就從手動方式切換到自動方式。,（一）廣告牌循環(huán)彩燈的PLC控制,三、應(yīng)用舉例,1系統(tǒng)I/O分配,（一）廣告牌循環(huán)彩燈的PLC控制,三、應(yīng)用舉例,2PLC電氣接線圖,（一）廣告牌循環(huán)彩燈的PLC控制,三、應(yīng)用舉例,3控制程序,（二）運(yùn)料小車多種工作方式的控制,三、應(yīng)用舉例,運(yùn)料小車工作示意圖,（二）運(yùn)料小車多種工作方式的控制,三、應(yīng)用舉例,1某小車控制系統(tǒng)控制要求,小車的初始位置在最左端A處，小車能在任意位置啟動和停止。 按下啟動按鈕，漏斗打開，小車裝料，裝料10 s后，漏斗關(guān)閉，小車開始前進(jìn)。到達(dá)卸料B處，小車自動停止，打開底門，卸料，經(jīng)過卸料所需設(shè)定時(shí)間15 s延時(shí)后，小車自動返回裝料A處。然后再裝料，如此自動循環(huán)。,（二）運(yùn)料小車多種工作方式的控制,三、應(yīng)用舉例,1某小車控制系統(tǒng)控制要求,（1）手動工作方式下有以下兩點(diǎn)要求。 單一操作，即可用相應(yīng)按鈕來接通或斷開各負(fù)載。在這種工作方式下，選擇開關(guān)置于手動擋。 返回原位。按下返回原位按鈕，小車自動返回初始位置。在這種工作方式下，選擇開關(guān)置于返回原位擋。 （2）自動工作方式下的控制要求如下。 連續(xù)。小車處于原位，按下啟動按鈕，小車按前述工作過程連續(xù)循環(huán)工作。按下停止按鈕，小車返回原位后，停止工作。在這種工作方式下，選擇開關(guān)置于連續(xù)操作擋。 單周