1.8 案例4 電動機循環起停的PLC控制

1.8.1 目的

1）掌握計數器指令的應用。

2）掌握直流輸出型CPU驅動交流負載的方法。

3）掌握系統和時鐘存儲器字節的使用。

4）掌握使用監控表監控和調試程序的方法。

1.8.2 任務

使用S7-1200 PLC實現電動機的循環起停控制，即按下起動按鈕，電動機起動并正向運轉5s，停止3s，再反向運轉5s，停止3s，然后再正向運轉，如此循環5次后停止運轉，同時循環結束指示燈以頻率1Hz閃爍，直至按下停止按鈕；若按下的停止按鈕松開時，電動機才停止運行。該電路必須具有必要的短路保護、過載保護等功能。

1.8.3 步驟

1.I/O分配

根據PLC輸入/輸出點分配原則及本案例控制要求，進行I/O地址分配，如表1-6所示。

2.I/O接線圖

電動機的循環起停控制主電路如圖1-47所示。根據控制要求及表1-6的I/O分配表，電動機的循環起停控制I/O接線圖如圖1-48所示。

3.創建工程項目

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

4.編輯變量表

本案例要求電動機起停循環結束后指示燈以頻率1Hz閃爍（秒級閃爍），如果使用定時器來實現則需要兩個定時器，如果采用CPU集成的時鐘存儲器來實現則會方便許多。同時，CPU還可集成為多個特殊位寄存器，在PLC的編程中作用重大，故在此加以介紹。

S7-1200 PLC通過CPU模塊的參數設置來實現系統常用的某些特殊位，如首次掃描接通一次特殊位、始終為1（高電平）特殊位等。

（1）系統存儲器字節設置

雙擊項目樹某個PLC文件夾中的“設備組態”，打開該PLC的設備視圖。選中CPU后，再選中巡視窗口中“屬性”下的“常規”選項，打開位于“脈沖發生器”文件夾下的“系統和時鐘存儲器”選項，便可對它們進行設置。單擊右邊窗口的復選框“允許使用系統存儲器字節”，采用默認的MB1作為系統存儲字節，如圖1-49所示。可以修改系統存儲器字節的地址。

將MB1設置為系統存儲器字節后，該字節的M1.0～M1.3的意義如下。

1）M1.0（首次循環）：僅在進入RUN模式的首次掃描時為“1”狀態，以后為“0”狀態。

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

3）M1.2（始終為1）：總是為“1”狀態，其常開觸點總是閉合的。

4）M1.3（始終為0）：總是為“0”狀態，其常閉觸點總是閉合的。

（2）時鐘存儲器字節設置

單擊右邊窗口的復選框“啟用時鐘存儲字節”，采用默認的MB0作為時鐘存儲字節，如圖1-49所示。可以修改時鐘存儲字節的地址。

時鐘脈沖是一個周期內“0”狀態和“1”狀態所占的時間各為50%的方波信號，時鐘存儲器字節每一位對應的時鐘脈沖的周期與頻率見表1-7。CPU在掃描循環開始時會初始化這些位。

本案例變量表如圖1-50所示。

5.梯形圖程序

根據要求，使用起保停方法編寫的梯形圖如圖1-51所示。

6.調試程序

使用監控表可以在工作區同時監控、修改和強制用戶感興趣的全部變量。一個項目可以生成多個監控表，以滿足不同的調試要求。

（1）用監控表監控和修改變量的基本步驟

1）生成新的監控表或打開已有的監控表，生成要監視的變量，編輯和檢查監控表的內容。

2）建立計算機與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）用監控表監視、修改和強制變量。

（2）生成監控表

打開項目樹中PLC的“監視與強制表”文件夾，雙擊其中的“添加新監控表”（見圖1-52），生成一個新的監控表，并在工作區自動打開它。根據需要，可以為一臺PLC生成多個監控表。應將有關聯的變量放在同一個監控表內。

（3）在監控表中輸入變量

在監控表的“名稱”列輸入PLC變量表中定義過的變量的符號地址，“地址”列將會自動出現該變量的地址。而在“地址”列輸入PLC變量表中定義過的地址，“名稱”列將會自動出現它的名稱。

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

可以使用監控表的“顯示格式”列默認的顯示格式，也可以右擊該列的某個單元，在彈出的快捷菜單中選中需要的顯示格式。在圖1-53中，監控表用二進制模式顯示MW4，可以同時顯示和分別修改M4.0～M5.7這16個位變量。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（8位）、字（16位）或雙字（32位）來監控和修改位變量。

（4）監視變量

可以用監控表的工具欄上的按鈕來執行各種功能。與CPU建立在線連接后，單擊工具欄上的按鈕，啟動“全部監視”功能，將在“監視值”列連續顯示變量的動態實際值。再次單擊該按鈕，將關閉監視功能。單擊工具欄上的按鈕，可以對所選變量的數值進行一次立即更新，該功能主要用于STOP模式下的監視和修改。

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

圖1-53的MW4為已循環次數，在電動機工作循環過程中，MW4的值會不斷增大。

（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，單擊監控表其他地方，它們將變為“FALSE”（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，執行出現的快捷菜單中的“立即修改”命令，將修改值立即送入CPU。

右擊某個位變量，執行出現的快捷菜單中的“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，或執行出現的快捷菜單中的“使用觸發器修改”命令，在定義的用戶程序的觸發點，修改所有選中的變量。

如果沒有啟動監視功能，執行快捷菜單中的“立即監視”命令，將讀取一次監視值。

在RUN模式下修改變量時，各變量會同時受到用戶程序的控制。假設用戶程序運行的結果使Q0.0的線圈得電，用監控表不可能將Q0.0修改或保持為“1”狀態。在RUN模式下不能改變I區分配給硬件的數字量輸入點的狀態，因為它們的狀態取決于外部輸入電路的通和斷狀態。

在程序運行時如果修改變量值出錯，可能導致人身或財產的損害。執行修改功能之前，應確認不會有危險情況出現。

將調試好的用戶程序和設備組態一起下載到CPU中（注意：由于本案例設置了CPU的系統存儲器字節和時鐘存儲器字節，它們屬于“設備組態”，因此必須選中PLC文件夾將設備組態和程序塊一起下載到CPU中，否則設備組態的內容將不會起效。后續項目若有設備組態項，下載項目同本案例），并連接好線路。按下電動機起動按鈕SB2，觀察電動機是否起動并正向運行，5s后是否停止運行，停止3s后是否反向運行，反向運行5s再停止3s后是否再次正向運行，如此循環是否為5次。循環結束后指示燈是否以秒級閃爍，無論何時按下電動機停止按鈕SB1，電動機是否立即停止，且循環結束指示燈熄滅。若上述調試現象與控制要求一致，則說明本案例任務實現。

1.8.4 訓練

1）訓練1：用PLC實現組合吊燈三檔亮度控制，即按下第1次按鈕只有1盞燈點亮，按下第2次按鈕第1、2盞燈點亮，按下第3次按鈕3盞燈全部點亮，按下第4次按鈕3盞燈全部熄滅。

2）訓練2：用PLC實現電動機延時停止控制，要求使用計數器和定時器實現在電動機運行時按下停止按鈕5s后電動機停止運行。

3）訓練3：用PLC實現地下車庫有無空余車位提示控制，設地下車庫共有100個停車位。要求有車輛入庫時，空余車位數減1，有車輛出庫時，空余車位數加1，當有空余車位時綠燈亮，無空余車位時紅燈亮并以秒級閃爍，以提示車庫已無空余車位。