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1、项目八 广告牌循环彩灯PLC控制系统,一、项目导入,其控制要求为：第1根亮第2根亮第3根亮第8根亮，即每隔1s依次点亮，全亮后，闪烁1次（灭1s亮1s），再反过来按87654321反序熄灭，时间间隔仍为1s。全灭后，停1s，再从第1根灯管点亮，开始循环。,图8-1 某广告牌霓虹灯,PLC的应用指令也称为功能指令，是指在完成基本逻辑控制、定时控制、顺序控制的基础上，PLC制造商为满足用户不断提出的一些特殊控制要求而开发的指令。PLC的应用指令越多，其功能就越强。一条功能指令相当于一段程序。,（一）功能指令概述,二、相关知识,（二）功能指令的形式,二、相关知识,图8-2 功能指令的形式,S7-20
2、0 CPU的控制程序由主程序OB1、子程序和中断程序组成。,（三）S7-200 CPU控制程序的构成,二、相关知识,1子程序,（1）子程序的作用。子程序常用于需要多次反复执行相同任务的地方，只需要写一次子程序，其他程序在需要的时候调用，而无需重写该程序。子程序的调用是有条件的，未调用时不会执行子程序中的指令，因此使用子程序可以减少扫描时间。,（三）S7-200 CPU控制程序的构成,二、相关知识,1子程序,（2）子程序的创建。,在“编辑”菜单中选择“插入”“子程序”命令，或在程序编辑器视窗中单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择“插入”“子程序”命令，程序编辑器将从原来的POU显示进入新的子程序。用
3、鼠标右键单击指令树中的子程序或中断程序的图标，在弹出的菜单中选择“重新命名”命令，可以修改名称。,（三）S7-200 CPU控制程序的构成,二、相关知识,1子程序,（3）子程序的调用。子程序可以在主程序、其他子程序或中断程序中调用，调用子程序时将执行子程序的全部指令，直至子程序结束，然后返回调用它的程序中调用该子程序的下一条指令处。,（4）子程序的有条件返回。,（三）S7-200 CPU控制程序的构成,二、相关知识,1子程序,图8-5 子程序返回指令,二、相关知识,子程序调用举例,（三）S7-200 CPU控制程序的构成,1子程序,二、相关知识,中断程序不由程序调用，而是在中断事件发生时由操作
4、系统调用。在中断程序中可以调用一级子程序。,（三）S7-200 CPU控制程序的构成,2中断程序,二、相关知识,（三）S7-200 CPU控制程序的构成,2中断程序,（1）中断程序的创建。,可以采用下列方法创建中断程序：在“编辑”菜单中选择“插入”“中断”命令；或在程序编辑器视窗中单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择“插入”“中断”命令；或用鼠标右键单击指令树上的“程序块”图标，并从弹出的菜单中选择“插入”“中断”命令。创建成功后程序编辑器将显示新的中断程序，程序编辑器底部出现标有新的中断程序的标签，可以对新的中断程序编程。,二、相关知识,（三）S7-200 CPU控制程序的构成,2中断程序,（2
5、）中断事件与中断指令。中断事件。,二、相关知识,（三）S7-200 CPU控制程序的构成,2中断程序,（2）中断事件与中断指令。中断事件。,二、相关知识,（三）S7-200 CPU控制程序的构成,2中断程序,（2）中断事件与中断指令。中断事件。,（三）S7-200 CPU控制程序的构成,2中断程序,（2）中断事件与中断指令。中断事件。,二、相关知识,（三）S7-200 CPU控制程序的构成,2中断程序,（2）中断事件与中断指令。中断指令,二、相关知识,3根据I/O分配画出PLC接线图,（二）顺序控制功能图在自动送料装车系统中的应用,三、应用举例,（三）S7-200 CPU控制程序的构成,2中断
6、程序,（2）中断事件与中断指令。中断指令,二、相关知识,图8-7 各中断指令在梯形图中的形式,（三）S7-200 CPU控制程序的构成,2中断程序,（2）中断事件与中断指令。中断指令,二、相关知识,图8-8 I/O中断应用举例,图7-12 重新启动的解决办法,（四）S7-200的程序控制指令,程序控制指令,二、相关知识,END指令和STOP指令的使用,（四）S7-200的程序控制指令,1条件结束指令END与暂停指令STOP,二、相关知识,（四）S7-200的程序控制指令,2监控定时器复位指令,二、相关知识,监控定时器又称为看门狗（Watchdog），定时时间为500ms，每次扫描时都被自动复位
7、一次，正常工作时扫描周期小于500ms，它不起作用。,WDR指令的使用,（四）S7-200的程序控制指令,3循环指令,二、相关知识,FOR指令必须与NEXT指令配套使用。允许循环嵌套，即FOR/NEXT循环在另一个FOR/NEXT循环之中，最多可以嵌套8层。,（四）S7-200的程序控制指令,4跳转与标号指令,二、相关知识,跳转指令的使用,条件满足时，跳转指令JMP（Jump）使程序流程转到对应的标号LBL（Label）处，标号指令用来指示跳转指令的目的位置。,（四）S7-200的程序控制指令,5诊断LED指令,二、相关知识,S7-200检测到致命错误时，SF/DIAG（故障诊断）LED发出红
8、光。,（五）数据处理指令,1传送指令（1）数据传送指令,二、相关知识,数据传送指令的表示符号,（五）数据处理指令,1传送指令（2）数据块传送指令,二、相关知识,字节块、字块、双字块传送指令的表示符号,（五）数据处理指令,2字节交换指令,二、相关知识,字节交换指令的表示符号,（五）数据处理指令,2字节交换指令,二、相关知识,字节交换指令和传送指令的应用,（五）数据处理指令,3移位指令（1）左移位指令。,二、相关知识,左移位指令的表示符号,（五）数据处理指令,3移位指令（2）右移位指令,二、相关知识,右移位指令的表示符号,（五）数据处理指令,3移位指令 左移位和右移位指令的使用,二、相关知识,（五
9、）数据处理指令,3移位指令（3）循环左移位指令,二、相关知识,循环左移位指令的表示符号,（五）数据处理指令,3移位指令（4）循环右移位指令,二、相关知识,循环右移位指令的表示符号,（五）数据处理指令,3移位指令（5）移位寄存器指令SHRB,二、相关知识,移位寄存器的使用说明,（五）数据处理指令,4填充指令FILL,二、相关知识,填充指令FILL用于处理字型数据，指令功能是将字型输入数据IN填充到从OUT开始的N个字存储单元。N为字节型数据。,（六）高速计数器与高速脉冲输出指令,二、相关知识,PLC的普通计数器的计数过程与扫描工作方式有关，CPU通过每一扫描周期读取一次被测信号的方法来捕捉被测信
10、号的上升沿，被测信号的频率较高时，会丢失计数脉冲，因为普通计数器的工作频率很低，一般仅有几十赫兹。高速计数器可以对普通计数器无能为力的事件进行计数，S7-200有6个高速计数器HSC0HSC5，可以设置多达12种不同的操作模式。,（六）高速计数器与高速脉冲输出指令,二、相关知识,1高速计数器的工作模式与外部输入信号（1）高速计数器的工作模式 无外部方向输入信号的单相加/减计数器（模式02）有外部方向输入信号的单相加/减计数器（模式35）有加计数时钟脉冲和减计数时钟脉冲输入的双相计数器（模式68）A/B相正交计数器（模式911）,（六）高速计数器与高速脉冲输出指令,二、相关知识,1高速计数器的工
11、作模式与外部输入信号（1）高速计数器的工作模式,正交4X模式操作举例,正交1X模式操作举例,（六）高速计数器与高速脉冲输出指令,二、相关知识,1高速计数器的工作模式与外部输入信号（2）高速计数器的输入信号,（六）高速计数器与高速脉冲输出指令,二、相关知识,（六）高速计数器与高速脉冲输出指令,二、相关知识,2高速计数器指令与有关的特殊存储器（1）高速计数器指令。,（六）高速计数器与高速脉冲输出指令,二、相关知识,2高速计数器指令与有关的特殊存储器（2）高速计数器的状态字节。,（六）高速计数器与高速脉冲输出指令,二、相关知识,高速计数器的控制字节,（六）高速计数器与高速脉冲输出指令,二、相关知识,
12、2高速计数器指令与有关的特殊存储器（4）预置值和当前值的设置,（六）高速计数器与高速脉冲输出指令,二、相关知识,2高速计数器指令与有关的特殊存储器,高速计数器初始化程序举例,（六）高速计数器与高速脉冲输出指令,二、相关知识,3高速脉冲输出（1）高速脉冲输出,每个CPU有两个PTO/PWM（脉冲列/脉冲宽度调制器）发生器，分别通过数字量输出点Q0.0或Q0.1输出高速脉冲列或脉冲宽度可调的波形。脉冲输出指令（PLS，见图8-32）检查为脉冲输出（Q0.0或Q0.1）设置的特殊存储器位（SM），然后启动由特殊存储器位定义的脉冲操作。指令的操作数Q=0或1，用于指定是Q0.0或Q0.1输出。,（六）
13、高速计数器与高速脉冲输出指令,二、相关知识,3高速脉冲输出（1）高速脉冲输出,脉冲输出指令的形式,（六）高速计数器与高速脉冲输出指令,二、相关知识,3高速脉冲输出（2）脉宽调制（PWM）。,PWM功能提供可变占空比的脉冲输出，时间基准可以为s或ms，周期的变化范围为1065535s或265535ms，脉冲宽度的变化范围为065535s或065535ms。,（六）高速计数器与高速脉冲输出指令,二、相关知识,3高速脉冲输出 与PTO/PWM有关的特殊存储器,（六）高速计数器与高速脉冲输出指令,二、相关知识,3高速脉冲输出 与PTO/PWM有关的特殊存储器,（七）PID回路控制指令,二、相关知识,1
14、PID算法,Mn=Kc（SPnPVn）+KcTS/TI（SPnPVn）+MX+KcTD/TS（PVn1PVn）,典型的PID算法一般包括比例项、积分项、微分项。,转化为在计算机中实际使用的公式：,（七）PID回路控制指令,二、相关知识,2PID参数表及初始化,（七）PID回路控制指令,二、相关知识,2PID参数表及初始化,PID参数表初始化子程序：参数表的首地址为VD100，Mn为0.6，Kc为0.5，TS为1s，TI为10min，TD为5min，,（七）PID回路控制指令,二、相关知识,3PID指令功能,PID指令的表示符号,在S7-200的应用程序中，最多可以使用8条PID指令，即在一个应
15、用程序中，最多可以使用8个PID控制回路，一个PID控制回路只能使用1条PID指令，每个PID控制回路必须使用不同的回路号。,（七）PID回路控制指令,二、相关知识,4PID的组合选择,（1）不需要积分运算。此时，关闭积分控制回路，将积分时间常数设置为无穷大，虽然有初始值MX使积分项不为0，但是其作用可忽略。（2）不需要微分运算。此时，将微分时间常数设置为0，即可关闭微分控制回路。（3）不需要比例运算。此时，将回路增益Kc设置为0，即可关闭比例控制回路，但是积分项和微分项与Kc有关系，因此，约定此时用于积分项和微分项的增益为1。,（七）PID回路控制指令,二、相关知识,5输入模拟量的转换及标准
16、化,（1）将工程实际值由16位整数转换为浮点数，即实数形式。（2）将实数形式的工程实际值转换为0.0，1）区间的无量纲相对值，即标准化值，又称为归一化值，转换公式为：RNorm=RRaW/Span+Offset（8-3）式中：RNorm为工程实际值的标准化值；RRaW为工程实际值的实数形式值：Span为最大允许值减去最小允许值，通常取32000（单极性）或64000（双极性）；Offset取0（单极性）或0.5（双极性）。,（七）PID回路控制指令,二、相关知识,6输出模拟量转换为工程实际值,（1）将标准化值转换为按工程量标定的工程实际值的实数格式。这一步实质上是式（8-3）的逆运算，将式（8
17、-3）赋以实际意义，并作整理，得到：Rsca1=（MnOffset）Span（8-4）式中：Rsca1为按工程量标定的过程变量的实数格式；Mn为过程变量的标准化值。（2）将已标定的工程实际值的实数格式转换为16位整数格式。,（七）PID回路控制指令,二、相关知识,6输出模拟量转换为工程实际值,MOVR VD108,AC0/将输出结果存放AC0R0.5,AC0/对于双极性的场合（单极性时无此条语句）R64000.0,AC0/将AC0中的值按工程量标定TRUNC AC0,AC0/将实数转换为32位整数MOVW AC0,AQW0/将16位整数值输出到模拟量模板,PID控制回路输出转换为按工程量标定的
18、整数值。,（七）PID回路控制指令,二、相关知识,7PID指令的控制方式,在程序运行过程中，如果PID指令的EN输入有效，即进行手动/自动控制切换，为了保证在切换过程中无扰动、无冲击，在手动控制过程中，就要将设定的输出值作为PID指令的一个输入（作为Mn参数写到PID参数表中），使PID指令根据参数表的值进行下列操作。（1）使SPn（设定值）=PVn（过程变量）。（2）使PVn1（前一次过程变量）=PVn。（3）使MX（积分值）=Mn（输出值）。一旦EN输入有效（从0到1的跳变），就从手动方式切换到自动方式。,（一）广告牌循环彩灯的PLC控制,三、应用举例,1系统I/O分配,（一）广告牌循环彩
19、灯的PLC控制,三、应用举例,2PLC电气接线图,（一）广告牌循环彩灯的PLC控制,三、应用举例,3控制程序,（二）运料小车多种工作方式的控制,三、应用举例,运料小车工作示意图,（二）运料小车多种工作方式的控制,三、应用举例,1某小车控制系统控制要求,小车的初始位置在最左端A处，小车能在任意位置启动和停止。按下启动按钮，漏斗打开，小车装料，装料10s后，漏斗关闭，小车开始前进。到达卸料B处，小车自动停止，打开底门，卸料，经过卸料所需设定时间15s延时后，小车自动返回装料A处。然后再装料，如此自动循环。,（二）运料小车多种工作方式的控制,三、应用举例,1某小车控制系统控制要求,（1）手动工作方式
20、下有以下两点要求。单一操作，即可用相应按钮来接通或断开各负载。在这种工作方式下，选择开关置于手动挡。返回原位。按下返回原位按钮，小车自动返回初始位置。在这种工作方式下，选择开关置于返回原位挡。（2）自动工作方式下的控制要求如下。连续。小车处于原位，按下启动按钮，小车按前述工作过程连续循环工作。按下停止按钮，小车返回原位后，停止工作。在这种工作方式下，选择开关置于连续操作挡。单周期。小车处于原位，按下启动按钮后，小车系统开始工作，工作一个周期后，小车回到初始位置停止。,（二）运料小车多种工作方式的控制,三、应用举例,2小车控制系统设计,（1）I/O分配,（二）运料小车多种工作方式的控制,三、应用
21、举例,2小车控制系统设计,（2）程序设计,在子程序中编写各功能块的小车控制程序,（二）运料小车多种工作方式的控制,三、应用举例,2小车控制系统设计,（2）程序设计,用跳转指令选择执行功能块的小车控制程序,（三）三相异步电动机Y-D降压启动控制,三、应用举例,1系统I/O分配,（三）三相异步电动机Y-D降压启动控制,三、应用举例,2程序设计,使用向输出口送数的方式实现控制的程序,（四）包装生产线产品累计和包装的PLC控制,三、应用举例,1控制要求,某产品包装生产线应用高速计数器对产品进行累计和包装，要求每检测到1000个产品时，自动启动包装机进行包装，计数方向由外部信号控制。,（四）包装生产线产品累计和包装的PLC控制,三、应用举例,2.设计方案：,选择高速计数器HC0，因为计数方向可由外部信号控制，并且不要求复位信号输入，确定工作模式为3。采用当前值等于设定值时执行中断事件，中断事件号为12，当12号事件发生时，启动包装机工作子程序SBR_2。高速计数器的初始化采用子程序SBR_1。调用高速计数器初始化子程序的条件采用SM0.1初始脉冲信号。HC0的当前值存入SMD38，设定值1000写入SMD42。,（四）包装生产线产品累计和包装的PLC控制,三、应用举例,3.程序：,
