1.8 案例4 電動(dòng)機(jī)循環(huán)起停的PLC控制

1.8.1 目的

1）掌握計(jì)數(shù)器指令的應(yīng)用。

2）掌握直流輸出型CPU驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載的方法。

3）掌握系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié)的使用。

4）掌握使用監(jiān)控表監(jiān)控和調(diào)試程序的方法。

1.8.2 任務(wù)

使用S7-1200 PLC實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的循環(huán)起停控制，即按下起動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)并正向運(yùn)轉(zhuǎn)5s，停止3s，再反向運(yùn)轉(zhuǎn)5s，停止3s，然后再正向運(yùn)轉(zhuǎn)，如此循環(huán)5次后停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)循環(huán)結(jié)束指示燈以頻率1Hz閃爍，直至按下停止按鈕；若按下的停止按鈕松開時(shí)，電動(dòng)機(jī)才停止運(yùn)行。該電路必須具有必要的短路保護(hù)、過載保護(hù)等功能。

1.8.3 步驟

1.I/O分配

根據(jù)PLC輸入/輸出點(diǎn)分配原則及本案例控制要求，進(jìn)行I/O地址分配，如表1-6所示。

2.I/O接線圖

電動(dòng)機(jī)的循環(huán)起停控制主電路如圖1-47所示。根據(jù)控制要求及表1-6的I/O分配表，電動(dòng)機(jī)的循環(huán)起停控制I/O接線圖如圖1-48所示。

3.創(chuàng)建工程項(xiàng)目

雙擊桌面上的圖標(biāo)，打開TIA博途編程軟件，在Portal視圖中選擇“創(chuàng)建新項(xiàng)目”，輸入項(xiàng)目名稱“M_xunhuan”，選擇項(xiàng)目保存路徑，然后單擊“創(chuàng)建”按鈕，創(chuàng)建項(xiàng)目完成。

4.編輯變量表

本案例要求電動(dòng)機(jī)起停循環(huán)結(jié)束后指示燈以頻率1Hz閃爍（秒級(jí)閃爍），如果使用定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)則需要兩個(gè)定時(shí)器，如果采用CPU集成的時(shí)鐘存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)則會(huì)方便許多。同時(shí)，CPU還可集成為多個(gè)特殊位寄存器，在PLC的編程中作用重大，故在此加以介紹。

S7-1200 PLC通過CPU模塊的參數(shù)設(shè)置來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)常用的某些特殊位，如首次掃描接通一次特殊位、始終為1（高電平）特殊位等。

（1）系統(tǒng)存儲(chǔ)器字節(jié)設(shè)置

雙擊項(xiàng)目樹某個(gè)PLC文件夾中的“設(shè)備組態(tài)”，打開該P(yáng)LC的設(shè)備視圖。選中CPU后，再選中巡視窗口中“屬性”下的“常規(guī)”選項(xiàng)，打開位于“脈沖發(fā)生器”文件夾下的“系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器”選項(xiàng)，便可對(duì)它們進(jìn)行設(shè)置。單擊右邊窗口的復(fù)選框“允許使用系統(tǒng)存儲(chǔ)器字節(jié)”，采用默認(rèn)的MB1作為系統(tǒng)存儲(chǔ)字節(jié)，如圖1-49所示。可以修改系統(tǒng)存儲(chǔ)器字節(jié)的地址。

將MB1設(shè)置為系統(tǒng)存儲(chǔ)器字節(jié)后，該字節(jié)的M1.0～M1.3的意義如下。

1）M1.0（首次循環(huán)）：僅在進(jìn)入RUN模式的首次掃描時(shí)為“1”狀態(tài)，以后為“0”狀態(tài)。

2）M1.1（診斷圖形已更改）：CPU登錄了診斷事件時(shí)，在一個(gè)掃描周期內(nèi)為“1”狀態(tài)。

3）M1.2（始終為1）：總是為“1”狀態(tài)，其常開觸點(diǎn)總是閉合的。

4）M1.3（始終為0）：總是為“0”狀態(tài)，其常閉觸點(diǎn)總是閉合的。

（2）時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié)設(shè)置

單擊右邊窗口的復(fù)選框“啟用時(shí)鐘存儲(chǔ)字節(jié)”，采用默認(rèn)的MB0作為時(shí)鐘存儲(chǔ)字節(jié)，如圖1-49所示。可以修改時(shí)鐘存儲(chǔ)字節(jié)的地址。

時(shí)鐘脈沖是一個(gè)周期內(nèi)“0”狀態(tài)和“1”狀態(tài)所占的時(shí)間各為50%的方波信號(hào)，時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié)每一位對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘脈沖的周期與頻率見表1-7。CPU在掃描循環(huán)開始時(shí)會(huì)初始化這些位。

本案例變量表如圖1-50所示。

5.梯形圖程序

根據(jù)要求，使用起保停方法編寫的梯形圖如圖1-51所示。

6.調(diào)試程序

使用監(jiān)控表可以在工作區(qū)同時(shí)監(jiān)控、修改和強(qiáng)制用戶感興趣的全部變量。一個(gè)項(xiàng)目可以生成多個(gè)監(jiān)控表，以滿足不同的調(diào)試要求。

（1）用監(jiān)控表監(jiān)控和修改變量的基本步驟

1）生成新的監(jiān)控表或打開已有的監(jiān)控表，生成要監(jiān)視的變量，編輯和檢查監(jiān)控表的內(nèi)容。

2）建立計(jì)算機(jī)與CPU之間的硬件連接，將用戶程序下載到PLC。

3）將PLC由STOP模式切換到RUN模式。

4）用監(jiān)控表監(jiān)視、修改和強(qiáng)制變量。

（2）生成監(jiān)控表

打開項(xiàng)目樹中PLC的“監(jiān)視與強(qiáng)制表”文件夾，雙擊其中的“添加新監(jiān)控表”（見圖1-52），生成一個(gè)新的監(jiān)控表，并在工作區(qū)自動(dòng)打開它。根據(jù)需要，可以為一臺(tái)PLC生成多個(gè)監(jiān)控表。應(yīng)將有關(guān)聯(lián)的變量放在同一個(gè)監(jiān)控表內(nèi)。

（3）在監(jiān)控表中輸入變量

在監(jiān)控表的“名稱”列輸入PLC變量表中定義過的變量的符號(hào)地址，“地址”列將會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)該變量的地址。而在“地址”列輸入PLC變量表中定義過的地址，“名稱”列將會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)它的名稱。

如果輸入了錯(cuò)誤的變量名稱或地址，將在出錯(cuò)的單元下面出現(xiàn)紅色背景的錯(cuò)誤提示方框。

可以使用監(jiān)控表的“顯示格式”列默認(rèn)的顯示格式，也可以右擊該列的某個(gè)單元，在彈出的快捷菜單中選中需要的顯示格式。在圖1-53中，監(jiān)控表用二進(jìn)制模式顯示MW4，可以同時(shí)顯示和分別修改M4.0～M5.7這16個(gè)位變量。這種更改位變量顯示格式的方法可用于I、Q和M，可以用字節(jié)（8位）、字（16位）或雙字（32位）來監(jiān)控和修改位變量。

（4）監(jiān)視變量

可以用監(jiān)控表的工具欄上的按鈕來執(zhí)行各種功能。與CPU建立在線連接后，單擊工具欄上的按鈕，啟動(dòng)“全部監(jiān)視”功能，將在“監(jiān)視值”列連續(xù)顯示變量的動(dòng)態(tài)實(shí)際值。再次單擊該按鈕，將關(guān)閉監(jiān)視功能。單擊工具欄上的按鈕，可以對(duì)所選變量的數(shù)值進(jìn)行一次立即更新，該功能主要用于STOP模式下的監(jiān)視和修改。

位變量為TRUE（“1”狀態(tài)）時(shí)，監(jiān)視值列的方形指示燈為綠色。位變量為FALSE（“0”狀態(tài)）時(shí)，監(jiān)視值列的方形指示燈為灰色。

圖1-53的MW4為已循環(huán)次數(shù)，在電動(dòng)機(jī)工作循環(huán)過程中，MW4的值會(huì)不斷增大。

（5）修改變量

按鈕用于顯示或隱藏“修改值”列，在待修改變量的“修改值”列中輸入新的變量值。輸入Bool型變量的修改值“0”或“1”后，單擊監(jiān)控表其他地方，它們將變?yōu)椤癋ALSE”（假）或“TRUE”（真）。

單擊工具欄上的“立即一次性修改所有選定值”按鈕或右擊變量，執(zhí)行出現(xiàn)的快捷菜單中的“立即修改”命令，將修改值立即送入CPU。

右擊某個(gè)位變量，執(zhí)行出現(xiàn)的快捷菜單中的“修改為0”或“修改為1”命令，可以將選中的變量修改為“0”或“1”。

單擊工具欄上的按鈕，或執(zhí)行出現(xiàn)的快捷菜單中的“使用觸發(fā)器修改”命令，在定義的用戶程序的觸發(fā)點(diǎn)，修改所有選中的變量。

如果沒有啟動(dòng)監(jiān)視功能，執(zhí)行快捷菜單中的“立即監(jiān)視”命令，將讀取一次監(jiān)視值。

在RUN模式下修改變量時(shí)，各變量會(huì)同時(shí)受到用戶程序的控制。假設(shè)用戶程序運(yùn)行的結(jié)果使Q0.0的線圈得電，用監(jiān)控表不可能將Q0.0修改或保持為“1”狀態(tài)。在RUN模式下不能改變I區(qū)分配給硬件的數(shù)字量輸入點(diǎn)的狀態(tài)，因?yàn)樗鼈兊臓顟B(tài)取決于外部輸入電路的通和斷狀態(tài)。

在程序運(yùn)行時(shí)如果修改變量值出錯(cuò)，可能導(dǎo)致人身或財(cái)產(chǎn)的損害。執(zhí)行修改功能之前，應(yīng)確認(rèn)不會(huì)有危險(xiǎn)情況出現(xiàn)。

將調(diào)試好的用戶程序和設(shè)備組態(tài)一起下載到CPU中（注意：由于本案例設(shè)置了CPU的系統(tǒng)存儲(chǔ)器字節(jié)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié)，它們屬于“設(shè)備組態(tài)”，因此必須選中PLC文件夾將設(shè)備組態(tài)和程序塊一起下載到CPU中，否則設(shè)備組態(tài)的內(nèi)容將不會(huì)起效。后續(xù)項(xiàng)目若有設(shè)備組態(tài)項(xiàng)，下載項(xiàng)目同本案例），并連接好線路。按下電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按鈕SB2，觀察電動(dòng)機(jī)是否起動(dòng)并正向運(yùn)行，5s后是否停止運(yùn)行，停止3s后是否反向運(yùn)行，反向運(yùn)行5s再停止3s后是否再次正向運(yùn)行，如此循環(huán)是否為5次。循環(huán)結(jié)束后指示燈是否以秒級(jí)閃爍，無論何時(shí)按下電動(dòng)機(jī)停止按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)是否立即停止，且循環(huán)結(jié)束指示燈熄滅。若上述調(diào)試現(xiàn)象與控制要求一致，則說明本案例任務(wù)實(shí)現(xiàn)。

1.8.4 訓(xùn)練

1）訓(xùn)練1：用PLC實(shí)現(xiàn)組合吊燈三檔亮度控制，即按下第1次按鈕只有1盞燈點(diǎn)亮，按下第2次按鈕第1、2盞燈點(diǎn)亮，按下第3次按鈕3盞燈全部點(diǎn)亮，按下第4次按鈕3盞燈全部熄滅。

2）訓(xùn)練2：用PLC實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)延時(shí)停止控制，要求使用計(jì)數(shù)器和定時(shí)器實(shí)現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)按下停止按鈕5s后電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。

3）訓(xùn)練3：用PLC實(shí)現(xiàn)地下車庫有無空余車位提示控制，設(shè)地下車庫共有100個(gè)停車位。要求有車輛入庫時(shí)，空余車位數(shù)減1，有車輛出庫時(shí)，空余車位數(shù)加1，當(dāng)有空余車位時(shí)綠燈亮，無空余車位時(shí)紅燈亮并以秒級(jí)閃爍，以提示車庫已無空余車位。