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项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试工作任务1机械手的PLC控制工作任务2自动售货机的PLC控制项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试工作任务1机械手的PLC控制在机电一体化控制系统中很多工作要用到机械手，机械手动作一般采用气动方式进行，动作的顺序用PLC控制，机械手工作示意图如图4-1所示。项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试图4-1机械手工作示意图项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试1.控制要求(1)工作方式可设置为自动/手动、连续/单周期、回原点；(2)(3)自动循环时应按上述顺序动作。2.工作内容(1)初始状态。机械手在原点位置时，压左限位为ON，压上限位为ON，机械手松开。(2)启动运行。按下启动按钮，机械手按照下降→夹紧(延时1.5s)→上升→右移→下降→松开(延时1.5s)→上升→左移的顺序依次从左到右转送工件。下降/上升、左移/右移、夹紧/松开使用电磁阀控制。项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试(3)停止操作。按下停止按钮，机械手完成当前工作过程，停在原点位置。根据控制要求，按照工作方式可将控制程序分为三部分：第一部分为自动程序，包括连续和单周期两种控制方式；第二部分为手动程序；第三部分为自动回原点程序。机械手控制系统设有手动、单周期、连续和回原点四种工作方式，机械手在最上面和最左边松开时，系统处于原点状态(或称初始状态)。1．I/O分配I/O分配情况如表4-1所示。项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试表4-1I/O分配表项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试2．PLC硬件接线PLC硬件接线图如图4-2所示。图4-2PLC硬件接线图项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试3.设计梯形图程序在进行程序设计之前，要根据控制要求先画出机械手的动作流程图，如图4-3所示。在流程图中，能清楚地看到机械手每一步的动作内容及每步间的转换关系。再根据流程图设计出程序的总体方案，如图4-4所示。可以看出，图中把整个程序分为手动和自动两部分。手动控制机械手的升/降、左/右行、工件的夹紧/放松操作，是通过开关、启动和停止按钮的配合来完成的。根据要求设计的手动控制梯形图程序如图4-5所示。项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试图4-3机械手运行流程图项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试图4-4程序总体方案项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试图4-5手动控制程序项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试机械手的自动控制需要工作在连续运行方式。连续运行方式的启动必须从原位开始，如果机械手未停在原位，则要用手动操作让机械手返回原位，当机械手返回原位时，原位指示灯亮。根据控制要求设计的自动控制梯形图程序如图4-6所示。项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试图4-6自动控制程序(1)项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试图4-6自动控制程序(2)项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试4.系统运行调试(1)根据PLC的I/O硬件接线图完成接线安装，并检查确(2)输入并下载运行程序，监控程序运行状态，分析程(3)针对程序运行情况，进行系统调试，直到符合系统项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试一、跳转指令(JMP/JME)1.跳转指令格式JMPNJMENJMP和JME指令的梯形图符号如图4-7所示。JMP表示开始跳转的地方，JME表示跳转指令的目的地。其中，操作数N表示跳转编号，编号范围为00～49。图4-7JMP和JME指令的梯形图符号项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试2.跳转指令的功能当JMP(004)的执行条件为OFF时，程序执行直接跳转至与JMP(004)指令相同编号的第一个JME(005)指令，跳过JMP和JME之间的程序段，转去执行JME后面的程序；当JMP(004)的执行条件为ON时，JMP和JME之间的程序段将被执行，程序如同没有跳转指令一样执行，如图4-8所示。JMP(004)和JME(005)通常成对使用。图4-8JMP和JME指令的功能项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试3.说明(1)JMP和JME指令用于控制程序流向。(2)多个JMP可以共用一个JME。(3)JMP和JME跳转指令可以嵌套使用，但必须是不同跳转号的嵌套。项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试在编程时，有的程序段可能要多次重复使用，这样的程序段可以作为一个子程序，在满足一定条件时，中断主程序而转去执行子程序，子程序执行完毕，再返回断点处继续执行主程序。另外，有的程序段不仅要多次使用，而且要求程序段的结构不变，只是改变输入和输出的操作数。这样的程序可以作为子程序，在满足执行条件时，中断主程序的执行而转去执行子程序，并且每次调用时赋予该子程序不同的输入和输出操作数，子程序执行完毕再返回断点处继续执行主程序。项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试调用子程序和跳转指令都能改变程序的流向，利用这类指令可以实现某些特殊的控制，并具有简化编程、减少程序扫描时间的作用。OMRONCP1E系列PLC中子程序控制指令有子程序调用指令SBS(91)、子程序定义指令SBN(92)、子程序返回指令RET(93)。程序中需要多次执行的程序段可以编成一个子程序，主程序可以重复调用子程序。在主程序调用子程序时，CPU中断主程序的执行转去执行子程序中的指令，子程序执行完毕后，从调用子程序指令的下一条指令开始执行。项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试1.子程序调用指令(SBS)(1)SBSNSBS指令的梯形图符号如图4-9所示。其中，操作数N表示子程序的编号，编号范围为00～49。图4-9SBS指令的梯形图符号项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试(2)功能：SBS指令可在主程序中调用子程序。当执行条件为ON时，SBS调用编号为N的子程序。在非微分形式下，若执行条件一直为ON，则每次扫描都要调用一次子程序N。如果要求执行条件由OFF变为ON时，只调用一次子程序N，则可以使用微分形式SBSN指令。SBS指令的功能如图4-10所示。在主程序中将SBS放在要求执行子程序的地方。执行该指令时，便会调用编号为N的子程序，即SBN和RET指令之间的程序，执行完毕后返回到SBS指令的下一条指令，继续执行主程序。项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试图4-10SBS指令的功能项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试主程序可以无限次调用子程序。子程序可以嵌套调用，但不能超过16级。(3)说明：有下列情况之一时出错标志位25503为ON，此时该指令不执行。①被调用的子程序不存在。②子程序自调用。③嵌套调用超过16级。项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试2.子程序定义和子程序返回指令(SBN/RET)(1)SBNNRETSBN和RET指令的梯形图符号如图4-11所示。其中，操作数N表示子程序的编号，编号范围为00～49，RET指令无操作数。图4-11SBN和RET指令的梯形图符号项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试(2)功能：SBN表示指定子程序号的子程序的开始，RET表示子程序结束，这两个指令是子程序定义指令和子程序返回指令。SBN和RET指令一起使用，SBN用于每段子程序的开始，定义子程序的编号为N。RET用于每段子程序的结尾，表示子程序的结束。两条指令都不需要执行条件，直接与母线连接。SBN和RET指令的功能如图4-12所示。所有的子程序都必须放在主程序之后、END之前。END必须放置于最后一个子程序的后面，即最后一个RET之后。如果错误地将SBN放在主程序中，它将屏蔽此点，即当遇到SBN指令时，程序项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试图4-12SBN和RET指令的功能项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试SBS是子程序调用指令，SBN和RET是子程序开始指令和子程序返回指令。所编写的子程序应该在指令SBN和RET之间。主程序中，在需要调用子程序的地方安排SBS指令。若使用非微分指令SBS，则在执行条件满足时，每个扫描周期都调用一次子程序；若使用微分形式，则只在执行条件由OFF变ON时调用一次子程序。特别要注意，在编写程序时，所有子程序必须放在主程序之后END之前，否则，当CPU扫描程序时，只要见到SBN指令就会认为主程序结束。子程序调用过程如图4-13所示。项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试图4-13子程序调用过程项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试例4-1子程序调用举例如图4-14所示，试分析程序功能。功能分析：PLC上电后经过4s，CNT000ON一个扫描周期，使100.00ON(ON2s)并第一次调用编号为002的子程序。子程序002的功能：首先将W10的内容加#2，然后将W10的内容与#10进行比较，若等于#10，则向W10传送#4。每当计数器CNT000ON时，其设定值就加#2。所以，100.00ON的时间总是2s，而OFF的时间依次增加2s，当第4次调用子程序时，CNT000的设定值又变为#4，且重复前面程序的执行过程。项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试图4-14子程序调用示例项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试步进指令STEP和SNXT总是一起使用，以便在一个大型程序中的程序段之间设置断点。每个程序段称为一步，是作为一个整体执行的，一个程序段通常对应实际应用中的一个过程。用步进指令可以按照指定的顺序执行各个程序段，上一程序段执行完以后再执行下一段。在下一段程序段执行之前，CPU将通过断点复位上一段使用的定时器和数据区，在步程序段里可以重复使用PLC的内部资源。项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试1.步进指令的格式STEPBSNXTBSTEP指令定义步的开始时，指定控制位。定义步的末尾时，不指定控制位。STEP指令的梯形图符号如图4-15所示。图4-15TEP指令的梯形图符号项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试其中，操作数B为控制位号，是一个位地址号，表示步序号。SNXT指令用来启动步号为B的程序段。SNXT指令的梯形图符号如图4-16所示。图4-16NXT指令的梯形图符号项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试2.功能STEP指令用来定义一个程序段的开始，它无需执行条件，其执行与否是由控制位来决定的。SNXT指令用来启动步号为B的程序段，SNXT指令必须写进程序中，并置于STEP之前的位置。(1)STEP(008)指令列以下2种方式的作用,这取决于它的位置和控制位是否被指定。①开始一个指定的步。②结束该步程序区(例如步执行)。项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试(2)SNXT(009)指令用于下列三种情况：①开始步程序执行。②继续到下一个步的控制位。③结束步程序执行。3.说明(1)B的取值必须在同一个字中，并且要连续。(2)如果控制位B在HR或AR区中，则可以进行掉电保护。(3)步程序段的内部编程同普通程序一样，但指令END、IL/ILC、JMP/JME、SBN不能用在步程序段中。项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试本项工作任务的评分标准如表4-2所示。表4-2评分标准项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试1.控制要求某台设备具有自动和手动两种操作方式，SB3是操作方式选择开关，当SB3处于断开状态时，选择手动方式；当SB3处于接通状态时，选择自动方式。不同操作方式的进程(1)手动方式：按下启动按钮SB2，电动机运转