课程教学内容

项目八 LZ- Me101生产线安装与调试项目二供料工作单元调试项目四装配工作单元调试项目六输送工作单元调试项目一 YL-335自动生产线的操作项目三加工工作单元调试项目五分拣工作单元调试项目七自动线的总调试课程教学内容

项目五分拣工作单元调试 了解分拣工作单元的基本结构、工艺流程、传感器的工作原理，电气以及气动回路的连接，对特定的模块进行PLC编程，系统纠错，掌握分拣工作单元调试技能。

分拣单元的基本结构功能 包括皮带输送线和成品分拣装置，配置有直线皮带输送线、气缸、三相异步电动机、变频器、光电传感器、光纤传感器等。基本功能：把已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流。

一、项目任务 任务一认识分拣单元 1 任务二分拣单元安装 2 任务三编制分拣单元PLC控制程序 3 任务四分拣单元运行调试 4

二、项目分析

三、相关知识点 • 压力控制阀与真空元件 • 西门子MM420变频器 • 西门子S7-200常用基本功能指令聪明在于勤奋，天才在于积累。

压力控制阀与真空元件 直流减压阀的结构及实物图减压阀的作用是降低由空气压缩机来的压力，以适于每台气动设备的需要，并使这一部分压力保持稳定。（a）结构图1 （b）结构图2 （c）实物

溢流阀的工作原理图 溢流阀的作用是当系统压力超过调定值时，便自动排气，使系统的压力下降，以保证系统安全，故也称安全阀。

真空元件 真空吸附和气缸的动作原理基本上一样的。即为利用压力差来进行工作的。

应用案例

真空发生器 原理真空发生器是由先收缩后扩张的拉瓦尔喷管、负压腔和接受管等组成。当压缩空气从供气口１流向排气口３时，在真空口上产生真空，吸盘与真空口相接，靠真空压力吸起物体。如果切断供气口的压缩空气，则抽空过程就会结束。图5-3 真空发生器的结构原理（ａ）结构原理　（ｂ）符号１—拉瓦尔喷管　２—负压腔　３—接收管　４—真空腔

真空吸盘 原理真空吸盘是利用吸盘内形成负压（真空）而把工件吸附住的元件，是真空系统中的执行元件。它适用于抓取薄片状的工件，如塑料板、矽钢片、纸张及易碎的玻璃器皿等，要求工件表面平整光滑，无孔无油。图5-4　几种常用的真空吸盘（ａ）外形　（ｂ）符号

西门子MM420变频器 西门子MM420是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列，该系列有多种型号。从单相电源电压额定功率120W到三相电源电压额定功率11KW可供用户选用。 MM420变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。 MM420具有缺省的工厂设置参数，它是给数量众多的简单的电动机控制系统供电的理想变频驱动装置。由于MM420具有全面而完善的控制功能，在设置相关参数以后，它也可用于更高级的电动机控制系统。

交流异步电动机 三相交流电动机工作原理图（a）实物图（b）外形图（c）接线图三相交流减速电动机

变频器与电动机的安装接线

通用变频器的工作原理 变频器控制输出正弦波的驱动电源是以恒电压频率比（U/f）保持磁通不变为基础的，在经过正弦波脉宽调制（SPWM）驱动主电路，以产生U、V、W 三相交流电驱动三相交流异步电动机。 SPWM 交– 直– 交变压变频器的原理框图

SPWM 变频器工作原理及电气简图 a）控制信号正弦波和载波（b）SPWM 变频器主电路图

MM420 变频器的参数分级 MM420 变频器是一个智能化的数字式变频器，在基本操作板上可以进行参数设置。参数分为4 个级别： • 标准级：可以访问最经常使用的参数。 • 扩展级：允许扩展访问参数的范围，例如变频器的I/O 功能。 • 专家级：只供专家使用。 • 维修级：只供授权的维修人员使用，具有密码保护。

MM420 变频器框图

西门子MM420变频器的BOP操作面板 西门子MM420变频器的BOP操作面板图如图5-5所示，BOP具有7段显示的五位数字，可以显示参数的序号和数值，报警和故障信息，以及设定值和实际值。参数的信息不能用BOP存储。基本操作面板上的按钮以及其功能说明如表5-2所示。图5-5 变频器的基本操作面板

表5-2 BOP 上的按钮及其功能

BOP 上的按钮及其功能

MM420变频器的参数设置

参数P0004 的设定值

实例：参数设置 • 要求电动机能实现高、中、低3种转速调整，高、中、低速运行频率分别为40Hz,25Hz, 15Hz，变频器由外部数字量控制，具有反转控制功能。（1）分析:变频器的控制点数为3个，PLC需重新组态，更变PLC输出端子的接线，Q0.4, Q0.5分配给分拣推料气缸，Q0.0, Q0.1 Q0.2分配给变频器的5 (DIN1)、6（DIN2）、7 (DIN3)号控制端子用，变频器数字输入点高低电平值作用表见表5-3。表5-3 变频器数字输入点高低电平值作用表表5-4 变频器的相关参数设置值（2）变频器相关参数设置见表5-4。

西门子S7-200常用基本功能指令 知识点1：数据传送指令单个数据传送指令每次传送1个数据，传送数据的类型分为：字节传送、字传送、双字传送和实数传送。功能：使能输入端EN有效时，把一个输入IN单字节无符号数、单字长或双字长符号数送到OUT指定的存储器单元输出。传送指令格式

例：将变量存储器VW100中内容送到VW200中，其程序如图所示。

西门子S7-200常用基本功能指令 知识点2：移位指令移位指令是对无符号数进行的处理，执行时只要考虑要移位的存储单元的每一位数字状态，而不管数据的值的大小。移位指令分为左、右移位和循环左、右移位及寄存器移位指令三大类。前两类移位指令按移位数据的长度又分字节型、字型、双字型３种。

1、左移位指令(SHL) 使能输入有效时，将输入的字节、字或双字IN由低位向高位左移N位后(右端最低位LSB补0)，将结果输出到OUT所指定的存储单元中，最后一次移出位保存在SM1.1。梯形图示意图

2、右移位指令(SHR) 使能输入有效时，将输入的字节、字或双字IN由高位向低位右移N位后(左端最高位MSB补0)，将结果输出到OUT所指定的存储单元中，最后一次移出位保存在SM1.1。梯形图示意图

3、循环左移位指令(ROL) 使能输入有效时，字节、字或双字IN数据循环左移N位后，将结果输出到OUT所指定的存储单元中，并将最后一次移出位送SM1.1。梯形图示意图

4、循环右移位指令(ROR) 使能输入有效时，字节、字或双字IN数据循环右移N位后，将结果输出到OUT所指定的存储单元中，并将最后一次移出位送SM1.1。梯形图示意图

西门子S7-200常用基本功能指令 知识点3：比较指令比较指令为上、下限控制提供了方便，比较指令实际上是一个比较触点，用于两个相同数据类型的有符号数或无符号数IN1和IN2的比较判断操作。比较运算符有：等于（＝）、大于等于（＞＝）、小于等于（＜＝）、大于（＞）、小于（＜）、不等于（＜＞）。在梯形图中，比较指令是以动合触点的形式编程的，在动合触点的中间注明比较参数和比较运算符，当比较的结果为真时，该动合触点闭合。在功能块图中，比较指令以功能框的形式编程，当比较结果为真时，输出接通。在语句表中，比较指令与基本逻辑指令LD，A和O进行组合后编程，当比较结果为真时，PLC将栈顶置1。

1、数据类型 比较运算符：=、<=、>=、<、>、<> 操作数类型：字节比较B(Byte)；(无符号整数) 整数比较I(Int)／W(Word)；(有符号整数) 双字比较DW(Double Int／Word)；(有符号整数) 实数比较R(Real)；(有符号双字浮点数) 2、应用示例 [1] 整数比较装入 [2]串联实数比较 [3]并联字节比较

某轧钢厂的成品库可存放钢卷2000个，因为不断有钢卷进库、出库，需要对库存的钢卷数进行统计。当库存数低于下限150时，指示灯HL1亮；当库存数大于1900时，指示灯HL2亮；当达到库存上限2000时，报警器Ha响，停止进库。分析：需要检测钢卷的进库、出库情况，可用增、减计数器进行统计。I1.0作为进库检测，I1.1作为出库检测，I1.2作为复位信号，设定值为2000。用Q0.0控制指示灯 HL1，Q0.1控制指示灯HL2，Q0.2控制报警器HA。

西门子S7-200常用基本功能指令 知识点4：递增、递减指令递增、递减指令用于对输入无符号数字节、符号数字、符号数双字进行加１或减１的操作。表5-9 递增、递减指令

西门子S7-200常用基本功能指令 知识点5：顺序控制（SCR）指令在PLC的程序设计中，经常采用顺序控制继电器来完成顺序控制和步进控制，因此顺序控制继电器指令也常常称为步进控制指令。顺序控制（SCR）指令包括LSCR（程序段的开始）、SCRT（程序段的转换）、SCRE（程序段的结束）指令，从LSCR开始到SCRE结束的所有指令组成一个SCR程序段。一个SCR程序段对应顺序功能图中的一个顺序步，简称步。每个SCR都是一个相对稳定的状态，都有段开始、段结束和段转移。在S7-200中，有３条简单的SCR指令与之对应。

(a) (b) 1、功能图又称为功能流程图或状态转移图，它是一种描述顺序控制系统的图形表示方法。（1）状态（步）:状态是控制系统中一个相对不变的性质，对应于一个稳定的情形。状态包括：初始状态和工作状态。初始状态:控制系统的初始状态是功能图运行的起点,一个控制系统至少有一个初始状态,初始状态用双线的矩形框表示,如图(a)。工作状态:指控制系统正常运行的状态。工作状态又分动状态和静状态,动状态是指当前正在运行的状态；静状态是当前没有运行的状态,图(b)表示工作状态。 2、功能图的组成：主要由“状态或称步”、“转移”、动作组成。

（2）转移 转移是由有向线段状态与转移条件组成。有向线段：表示状态转移的方向。当状态从上到下进行转移时,有向线段的箭头不画。转移条件：当转移条件成立且当前一状态为动状态,控制系统就从当前状态转移到下一个相邻的状态。如图(a)所示。转移条件转移条件 (a) （3）动作控制过程中的每一个状态，它可以对应一个或多个动作。可以在状态右边用简明的文字说明该状态所对应的动作，如图(b)所示。 (b)

3、编制功能图的方法: • 1)分析控制系统的工作原理; • 2)按照设备的工作顺序,找出设备的各个工作状态及相应的动作; • 3)找出相邻状态之间的转移条件。

4、功能图的构成规则 （1）状态与状态不能直接相连，必须用转移分开；（2）转移与转移不能直接相连，必须用状态分开；（3）状态与转移、转移与状态之间的连线采用有向线段，画功能图的顺序一般是从上向下或从左到右，正常顺序时可以省略箭头，否则必须加箭头。（4）一个功能图至少应有一个初始状态。如果没有初始步，无法表示初始状态，系统也无法返回等待其动作的停止状态。（5）功能图一般来说是由状态和有向线段组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返回到初始步，系统停在初始状态，在连续循环工作方式时，应从最后一步返回下一工作周期开始运行的第一步。

顺序控制指令LSCR、SCRT、SCRE 说明：（1）状态继电器是S7-200系列PLC的一个存储区，用“S”表示，共256个，采用8进制（S0.0~S0.7，…，S31.0~S31.7）。（2）顺序控制开始指令LSCR用来表示一个状态继电器的开始，顺序控制结束指令SCRE用来表示一个状态继电器的结束。（3）顺序控制转移指令SCRT用来表示活动状态的转移。

顺序控制继电器段的功能： （1）驱动处理即在该段状态器有效时，要做什么工作，有时也可能不做任何工作；（2）指定转移条件和目标即满足什么条件后状态转移到何处；（3）转移源自动复位功能状态发生转移后，置位下一个状态的同时，自动复位原状态。

段的开始 SCR程序段段的转换段的结束

使用SCR指令的限制 • 同一地址的S位不可用于不同的程序分区 • 在SCR段中不能使用的指令：跳转指令JMP、LBL；循环指令FOR、NEXT；有条件结束指令END。 • 段外可使用跳转指令JMP、LBL；循环指令FOR、NEXT指令。

多问、多想、多练，一定能学会！ “工欲善其事，必先利其器”。终于可以小试身手啦！

任务训练1：运料小车往返运行 控制要求：据小车运动的示意图，设小车在初始位置时停在左边，限位开关I0.2为1状态。按下启动按钮I0.0后，小车向右运动（简称右行），碰到限位开关I0.1后，停在该处，3S后开始左行，碰到I0.2后返回初始步，停止运动。

分析：根据 Q0.0和 Q0.1状态的变化，显然一个工作周期可以分为左行、暂停和右行三步，另外还应设置等待启动的初始步，并分别用S0.0～S0.3来代表这四步。启动按钮I0.0和限位开关的常开触点、T37延时接通的常开触点是各步之间的转换条件。其控制结构图、控制梯形图如图所示。

任务训练2：三色灯控制 控制要求：红灯先亮，3S后绿灯亮，再过5S后黄灯亮。当红、绿、黄灯全亮2min后，全部熄灭。试用SCR指令设计其控制程序。

西门子S7-200常用基本功能指令 知识点6：中断指令（一）中断源 1．中断源（1）通信中断 PLC的自由通信模式下,通信口的状态可由程序来控制（2）I/O中断 I/O中断包括外部输入中断、高速计数器中断和脉冲串输出中断。（3）时间中断时间中断包括定时中断和定时器中断。

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