项目机械手步进电动机的PLC控制

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Company,Logo,*,Click to edit Master title style,项目七,机械手步进电动机的,PLC,控制,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,工程七 机械手步进电动机的PLC控制,电气控制与,PLC,技术应用,职业核心能力培养探索,工程六 工业机械手运动的PLC控制,71工程描述,步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移的电动机，每当一个电脉冲加到步进电动机的控制绕组上时，它的轴就转动一定的角度，角位移量与电脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比，故又称为脉冲电动机。在数字控制系统中，步进电动机常用作执行元件，其应用十分广泛，如机械加工、绘图机、机器人、计算机的外部设备、自动记录仪表等。它主要用于工作难度大、要求的速度快、精度高等场合。 。,步进电动机,在机械手的控制中，为提高系统精度，机械臂的旋转、上下移动，机械手的左右移动等都可以由步进电动机来驱动，而移动的距离或角度那么通过步进电动机所接收的脉冲数量来严格控制。,由于步进电动机控制的特殊性，采用PLC控制时，必须选用能发出高速脉冲的晶体管输出类型。,采用,S7-200 PLC,编写的一段控制程序，实现机械手在,X,轴方向的复位。,机械手,X,轴复位控制程序,机械手,X,轴复位控制程序,7,2,相关知识,7,2,1 S7-200 CPU,控制程序的构成,S7-200 CPU,的控制程序由主程序,OB1,、子程序和中断程序组成。,STEP 7-Micro,WIN,在,程序编辑器窗口里为每个,POU(,程序组织单元,),提供了一个独立的页。主程序总是在第,1,页，后面是子程序或中断程序。每个程序只能有一个主程序，但可以有多个子程序和中断程序。,1子程序,1子程序的作用,子程序常用于需要屡次反复执行相同任务的地方，相同任务只需要写一次子程序，别的程序在需要的时候调用它。子程序的调用是有条件的，未调用它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。,使用子程序可以将程序分成容易管理的小块，使程序结构简单清晰，易于查错和维护。,2子程序的创立,可以采用以下方法创立子程序：在“编辑菜单中执行命令“插入“子程序,或在程序编辑器视窗中点击鼠标右键，从弹出的菜单中执行命令“插入“子程序，程序编辑器将从原来的POU显示进入新的子程序。用鼠标右键点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，可以修改它们的名称。,子程序及局部变量,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之处。,按下停止按钮时，使机械手朝,X,方向移动，同时调用,SBR_0,用于复位的子程序。,一个工程中最多可以创立64个子程序。子程序可以嵌套调用(在子程序中调用别的子程序)，最大嵌套深度为8。在中断程序中调用的子程序不能再调用别的子程序。不禁止递归调用(子程序调用自己)，但是使用时应慎重。,创立子程序后，STEP 7-MicroWIN在指令树最下面的“调用子例行程序文件夹下面,自动生成刚创立的子程序图标,子程序调用指令的格式为：,CALL,子程序号，参数,1,，参数,2,，,参数,n,n,从,1,16,。,4子程序的有条件返回,在子程序中用条件控制CRET(从子程序有条件返回)指令，条件满足，子程序被终止。程序返回至原调用指令后。编程软件自动地为子程序添加无条件返回指令。如下图为动作时，中止子程序，返回原调用位置。,2中断程序,中断程序不是由程序调用，而是在中断事件发生时由操作系统调用。在中断程序中可以调用一级子程序。,1中断程序的创立,可以采用以下方法创立中断程序：在“编辑菜单中执行命令“插入“中断；或在程序编辑器视窗中点击鼠标右键，从弹出的菜单中执行命令“插入 “中断；或用鼠标右键点击指令树上的“程序块图标，并从弹出的菜单中执行命令“插入“中断。,2中断事件与中断指令,1)中断事件,中断号,中断描述,优先级分组,按组排列的优先级,8,端口,0,：接收字符,通讯（最高）,0,9,端口,0,：传输完成,0,23,端口,0,：接收信息完成,0,24,端口,1,：接收信息完成,1,25,端口,1,：接收字符,1,26,端口,1,：传输完成,1,2),中断指令,梯形图,语句表,描述,RETI,CRETI,从中断程序有条件返回,ENI,ENI,允许中断,DISI,DISI,禁止中断,ATCH,ATCH INT,EVNT,连接中断事件和中断程序,DTCH,DTCH EVNT,断开中断事件和中断程序的连接,CLR_EVNT,CEVNT EVNT,清除中断事件,各中断指令在梯形图中的形式,INT_0,：,INT_1,：,I/O,中断应用举例,中断连接及中断程序的含义为,PTO脉冲输出完成时中断输出脉冲列,指定由输出脉冲列,如果机械手还未移动到复位位置左限位那么继续调用子程序，继续发出脉冲列，机械手继续前进。,如果机械手移动到复位位置左限位那么不再调用子程序，系统返回主程序，且动作。,中断应用及程序解释,7,2,2,S7-200,的程序控制指令,梯形图,语句表,描述,END,END,程序的条件结束,STOP,STOP,切换到,STOP,模式,WDR,WDR,看门狗复位,JMP,LBL,JMP n,LBL n,跳到定义的标号,定义一个跳转的标号,-,RET,CALL n,CRET,调用子程序,从子程序条件返回,FOR,NEXT,FOR INDX,INIT,FINAL,NEXT,循环,循环结束,DIAG_LED,DLED,诊断,LED,1,条件结束指令,END,与暂停指令,STOP,条件结束指令END根据前面的逻辑关系终止当前的扫描周期。只能在主程序中使用条件结束指令。,暂停指令STOP使PLC从运行(RUN)模式进入停止(STOP)模式，立即终止程序的执行。如果在中断程序中执行停止指令，中断程序立即终止，并忽略全部等待执行的中断，继续执行,主程序的剩余局部，并在主程序的结束处，完成从运行方式至停止方式的转换。,当动作时，输出，当前扫描周期终止；动作时，,PLC,进入,STOP,模式，立即停止程序,2,监控定时器复位指令,监控定时器又称看门狗,(Watchdog),，它的定时时间为,500ms,，每次扫描它都被自动复位,一次，正常工作时扫描周期小于,500ms,，它不起作用。,当扫描周期大于,500ms,时，监控定时器会停止执行用户程序，为了防止在正常情况下监控定时器动作，可以将监控定时器复位,(WDR),指令插入到程序中适当的地方，使监控定时器复位。,如果程序的执行时间太长，在终止本次扫描之前，以下操作将被禁止：,1)通信(自由口模式除外)。,2)IO更新(立即IO除外)。,3)强制更新。,4)SM位更新(不能更新SM0和SM5SM29)。,5)运行时间诊断。,6)在中断程序中的STOP指令。,WDR,指令的使用,3循环指令,在控制系统中经常遇到需要重复执行假设干次同样的任务的情况，这时可以使用循环指令。,I2,1,和,I2,2,同时接通时，每执行一次外层循环，执行,2,次标有,2,的内层循环。,FOR/NEXT,循环指令使用说明,4,跳转与标号指令,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。,JMP,与,LBL,指令中的操作数,n,为常数,0,255,，,JMP,和对应的,LBL,指令必须在同一程序块中。图,7-13,中,I0,0,的常开触点闭合时，程序流程将跳到标号,LBL4,处。,跳转指令的使用,5诊断LED指令,S7-200检测到致命错误时，SFDIAG(故障诊断)LED发出红光。在V40版编程软件,的系统块的“配置LED选项卡中，如果选择了有变量被强制或是有IO错误时LED亮，出现上述诊断事件时LED将发黄光。如果两个选项都没有被选择，SFDIAGLED发黄光只受,DIAG-LED指令的控制。如果此时指令的输入参数IN为0，诊断LED不亮。如果IN大于,0，诊断LED发黄光。图7-14的VBl0中如果有非零的错误代码，将使诊断LED亮。,诊断,LED,指令的使用说明,723S7-200的数据处理指令,在工程程序图7-2中使用了数据传送指令MOV设置了脉冲的数量、周期及脉冲输出对应特殊存储器的控制字节。数据处理指令主要包括传送、移位、交换、填充等。,1传送类指令,1数据传送指令MOVB，MOVW，MOVD，MOVR,数据传送指令的表示符号,将16进制的85送至特殊存储器，指定脉冲列的输出方式每一位的含义详见PLS指令的说明。,将输出脉冲的周期为10us送至SMW68 SMW68用于存放输出脉冲的周期 。,将每次输出脉冲的个数为30送至SMD72SMD72用于存放每次输出脉冲的个数。,2数据块传送指令BMB，BMW，BMD,块传送指令用来一次传送最多可达255个数据组成的1个数据块。数据块的类型可以是字节块、字块和双字块。梯形图形式如图7-17所示。,字节块、字块、双字块传送指令的表示符号,2,字节交换指令,SWAP,字节交换指令,SWAP,，专用于对,1,个字长的字型数据进行处理，指令功能是将字型输入数据,IN,的高,8,位与低,8,位进行交换，因此又可称为半字交换指令。字节交换指令在梯形图中的表示符号如图,7-18,所示。,字节交换指令的表示符号,字节交换指令和传送指令的应用,3移位指令,移位指令在PLC控制中是比较常用的，根据移位的数据长度可分为字节型移位，字型移位和双字型移位：根据移位的方向可分为左移和右移，还可进行循环移位。,1左移位指令,左移位指令的表示符号,2右移位指令,左移指令的功能是将输入数据IN右移N位后，把结果送到OUT。,右移位指令也分字节右移位指令SRB、字右移位指令SRW和双字右移位指令SRD，其表示符号如图7-21所示。,右移位指令的表示符号,左移位和右移位指令的使用说明,3循环左移位指令,循环左移位指令是将输入端IN指定的数据循环左移n位，结果存入输出OUT中。循环左移位也分为字节循环左移位指令RLB、字循环左移位RLW、双字循环左移位RLD指令。它们在梯形图中的表示形式如图,循环左移位指令的梯形图表示符号,4循环右移位指令,循环右移位指令是将输入端IN指定的数据循环右移n位，结果存入输出OUT中。循环右移位也分为字节循环右移位指令RRB、字循环右移位RRW、双字循环右移位RRD指令。它们在梯形图中的表示形式如图7-25所示,循环右移指令的梯形图表示符号,循环移位指令的使用说明,5移位存放器指令SHRB(ShiftRegisterBit),移位存放器指令的表示符号,假设和为1，每隔1S从依次点亮8盏灯的程序如图,移位存放器的使用说明,4填充指令FILL,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。以下图是填充指令的梯形图表示符号。,5比较指令,比较指令应用对象,起始触点比较,并联触点比较,串联触点比较,比较条件,字节比较,LDBx IN1,IN2,OBx IN1,IN2,ABx IN1,IN2,（,=,）（,）,（,=,）（,=,）,字比较,LDWx IN1,IN2,OWx IN1,IN2,AWx IN1,IN2,双字比较,LDDx IN1,IN2,ODx IN1,IN2,ADx IN1,IN2,实数比较,LDRx IN1,IN2,ORx IN1,IN2,ARx IN1,IN2,当计数器计数次数大于等于5时，输出Q0.0,计数次数到达10时，输出。,724高速脉冲输出指令与高速计数器,1高速脉冲输出,1高速脉冲输出指令,指令的操作数,Q=0,或,1,，用于指定是,Q0,0,或,Q0,1,输出。,PTOPWM发生器与输出映像存放器共同使用Q00及Q01,2与PTOPWM有关的特殊存储器,Q0.0,Q0.1,描述,控制字节,SM67.0,SM77.0,PTO/PWM,更新周期值,0 =,无更新；,1=,更新周期,SM67.1,SM77.1,PWM,更新脉宽时间值,0 =,无更新；,1 =,更新脉宽,SM67.2,SM77.2,PTO,更新脉冲值,0 =,无更新；,1 =,更新脉冲计数,SM67.3,SM77.3,PTO/PWM,选择,0 = 1 us,；,1 = 1ms,SM67.4,SM77.4,PWM,更新方法：,0 =,异步更新；,1 =,同步更新,SM67.5,SM77.5,PTO,操作：,0 =,单段操作；,1 =,多段操作,SM67.6,SM77.6,PTO/PWM,模式选择,0 =,选择,PTO,；,1 =,选择,PWM,SM67.7,SM77.7,PTO/PWM,启用,0 =,禁用,PTO/PWM,；,1 =,启用,PTO/PWM,其它,PTO/PWM,寄存器,SMW68,SMW78,PTO/PWM,周期值（范围：,2,至,65535,）,SMW70,SMW80,PWM,脉宽值（范围：,0,至,65535,）,SMD72,SMD82,PTO,脉冲计值（范围：,1,至,4294967295,）,SMB166,SMB176,运行中的段数（仅用于多段,PTO,操作）,SMW168,SMW178,轮廓表起始位置，用从,V0,开始的字节偏移量表示（仅用于多段,PTO,操作）,SMB170,SMB180,线性轮廓状态字节,SMB171,SMB181,线性轮廓结果寄存器,SMD172,SMD182,手动模式频率寄存器,2PTO工作模式PTO分为单段管线和多段管线两种工作模式。,字节偏移量,包络段数,描述,VBn,包络表中的段数,1,255,（,0,作为脉冲的段数表示不参数,PTO,输出）,VBn+1,段,1,初始周期（,2,65536,时间基准单位）,VBn+3,每个脉冲的周期增量（有符号值,-32768,32767,，单位,us,或,ms,）,正值表示增加周期，负值表示减小周期，,0,表示不变。,VBn+5,脉冲数（,1,4294967295,）,VBn+9,段,2,初始周期（,2,65536,时间基准单位）,VBn+11,每个脉冲的周期增量（有符号值,-32768,32767,，单位,us,或,ms,）,VBn+13,脉冲数（,1,4294967295,）,VBn+17,段,3,初始周期（,2,65536,时间基准单位）,VBn+19,每个脉冲的周期增量（有符号值,-32768,32767,，单位,us,或,ms,）,VBn+21,脉冲数（,1,4294967295,）,开始运行时，去除映像区，调用初始化子程序SBR_0。,接通时，调用子程序,SBR_1,。,单段管线编程举例,将脉冲输出控制字节,16#8D(10001101),写入,SMB67,。,设定周期值为,250ms,。,设定脉冲个数为,8,。,设定输出脉冲列。,将脉冲输出控制字节16#89(10001001)写入SMB67不更新脉冲值。,单段管线编程举例,将当前周期值,250MS,改为,1000ms,。发出脉冲串，确认更改生效，并从子程序返回。,将当前周期值,1000ms,改为,250ms,，发出脉冲串。,单段管线编程举例,程序运行结果得到各,8,个，周期交替为,250ms,和,1000ms,的脉冲串,多段管线编程举例：,步进电动机的加速和减速控制。,字节偏移量,包络段数,参数值,描述,VB300,3,包络表共,3,段,VW301,段,1,1000us,段,1,初始周期,VW303,-8us,段,1,脉冲周期增量,VD305,100,段,1,脉冲数,VW309,段,2,200 us,段,2,初始周期,VW311,0,段,2,脉冲周期增量,VD313,800,段,2,脉冲数,VW317,段,3,200,段,3,初始周期,VW319,8 us,段,3,脉冲周期增量,VD321,100,段,3,脉冲数,步进电动机控制包络表,步进电动机多段速控制程序,2,高速计数器的,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,HSC0,HSC5,，可以设置多达,12,种不同的操作模式。,1高速计数器的工作模式,1),无外部方向输入信号的单相加,/,减计数器,(,模式,0,2),2),有外部方向输入信号的单相加,/,减计数器,(,模式,3,5),3),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,6,8),4)A,B,相正交计数器,(,模式,9,11),1高速计数器的工作模式,正交,1x,模式操作举例,正交,4x,模式操作举例,2高速计数器的外部输入信号,2高速计数器的外部输入信号,3高速计数器指令与有关的特殊存储器,1高速计数器指令,2高速计数器的状态字节,HSC0,HSC1,HSC2,HSC3,HSC4,HSC5,描述,SM36.5,SM46.5,SM56.5,SM136.5,SM146.5,SM156.5,计数方向：,0=,减计数；,1=,加计数,SM36.6,SM46.6,SM56.6,SM136.6,SM146.6,SM156.6,0=,当前值不等于预置值；,1=,等于,SM36.7,SM46.7,SM56.7,SM136.7,SM146.7,SM156.7,0=,当前值小于预置值；,1=,大于,3高速计数器的控制字节,只有定义了高速计数器和它的计数模式，才能对高速计数器的动态参数进行编程,HSC0,HSC1,HSC2,HSC3,HSC4,HSC5,描述,SM37.0,SM47.0,SM57.0,SM147.0,0=,复位信号高电平有效,1=,低电平有效,SM47.1,SM57.1,0=,启动信号高电平有效,1=,低电平有效,SM37.2,SM47.2,SM57.2,SM147.2,0=4,倍频模式,1=1,倍频模式,SM37.3,SM47.3,SM57.3,SM137.3,SM147.3,SM157.3,0=,减计数,1=,加计数,SM37.4,SM47.4,SM57.4,SM137.4,SM147.4,SM157.4,写入计数方向,0=,不更新,1=,更新,SM37.5,SM47.5,SM57.5,SM137.5,SM147.5,SM157.5,写入预置值,0=,不更新,1=,更新,SM37.6,SM47.6,SM57.6,SM137.6,SM147.6,SM157.6,写入当前值,0=,不更新,1=,更新,SM37.7,SM47.7,SM57.7,SM137.7,SM147.7,SM157.7,HSC,允许,0=,禁止,1=,允许,4预置值和当前值的设置,各高速计数器均有一个,32,位的预置值和一个,32,位的当前值，预置值和当前值均为有符,号双字整数。为了向高速计数器写入新的预置值和当前值，必须先设置控制字节，令其第,5,位和第,6,位为,1,，允许更新预置值和当前值，并将预置值和当前值存入下表所示的特殊存储器中，然后执行,HSC,指令，从而将新的值送给高速计数器,高速计数器,HSC0,HSC1,HSC2,HSC3,HSC4,HSC5,新的当前值,SMD38,SMD48,SMD58,SMD138,SMD148,SMD158,新的预置值,SMD42,SMD52,SMD62,SMD142,SMD152,SMD162,设定高速计数器,HSC1,允许计数、允许更新当前值、更新预置值、更新计数方向、选择,4,倍速计数、低电平起动有效、复位电平为低电平。,选择,HSC1,高速计数器，,A/B,双相正交计数方式。,设置计数器的初始值为,0,。,设置计数器的预置值为,52,。,执行,HSC,指令，,HSC1,开始计数。,高速计数器初始化程序举例,高速计数器应用举例：,某传输带的旋转轴上连接了一个A/B两相正交脉冲的旋转编码器。计数脉冲的个数代表旋转轴的位置，即加工器件的传送位移量。旋转编码器旋转一圈产生10个A/B相脉冲和1个复位脉冲，需要在第5个和第8个脉冲所代表的位置之间翻开电磁阀将其进行清洗，其余位置不对加工器件进行清洗。,分析：设电磁阀的翻开、关闭由进行控制，A相接，B相接，复位脉冲接，利用HSC0的CV=PV进行中断，程序如下：,高速计数器应用举例,高速计数器应用举例续,73工程实施：机械手步进电动机的PLC控制,731系统控制要求、工艺过程分析,1机械手由步进电动机驱动在X轴方向移动。,2要求机械手移动到限位开关位置自动停止。,由步进电动机的工作原理知，必须给步进电动机提供脉冲信号。可由PLC脉冲输出端输出高速脉冲，并通过主程序、子程序、中断程序设置脉冲输出程序。,732 PLC选型和资源配置,为系统启动提供一个输入信号，输出采用，仅仅考虑本工程要求的实现，那么I/O要求较少，可以选用各种型号的PLC，在本例中以西门子S7-200/CPU226为例，I/O分配如下表所示。,输入信号,输入信号,名称,功能,输入继电器编号,名称,功能,输出继电器编号,SQ,左限位,I0.0,方向控制信号,+,步进电动机方向,Q0.2,SB,复位启动,I0.1,步进驱动器,+,输出脉冲列,Q0.0,YKA2608,步进电动机驱动器,示意图,的输出脉冲必须送入步进电机驱动器以研控YKA2608为例,YKA2608,驱动器接线端示意图,PLC,接线图,7,3,3 PLC,程序设计,使机械手在,X,轴方向复位的参考程序,734 系统安装与调试,1程序输入及调试,1按程序在编程软件上输入梯形图；,2将程序下载至PLC；,3按图接入输入信号，用按钮代替机械手控制系统上的复位启动按钮，用行程开关代替机械手控制系统上的限位开关。按控制要求，按下复位启动按钮，观察是否有输出。增加输出脉冲的周期，观察到闪烁，那么脉冲输出程序调试完毕，将周期值改回原值。按下复位启动按钮，发出脉冲，操作限位开关，模拟机械手运动到复位位置，脉冲输出停止，那么程序调试完成。,2系统安装、调试,按图进行系统的安装、接线系统安装和软件设计、调试可以同时进行。将调试正确的程序下载至PLC，根据系统控制要求，按下复位启动按钮，观察步进电动机是否工作，机械手按规定方向移动，当机械手移动到左限位时，自动停止。如按下复位按钮，机械手不能正常动作或不能在规定位置停止，查找线路故障和机械故障并排除。,74知识拓展,741其它常用高级指令,1算术运算与逻辑运算指令,1算术运算指令,输入,/,输出,起始触点比较,操作数,IN1,、,IN2,INT,IW,、,QW,、,VW,、,MW,、,SMW,、,SW,、,T,、,C,、,LW,、,AC,、,AIW,、*,VD,、*,AC,、*,LD,、常数,DINT,ID,、,QD,、,VD,、,MD,、,SMD,、,SD,、,LD,、,AC,、,HC,、*,VD,、*,AC,、*,LD,、常数,REAL,ID,、,QD,、,VD,、,MD,、,SMD,、,SD,、,LD,、,AC,、*,VD,、*,AC,、*,LD,、常数,OUT,IW,、,QW,、,VW,、,MW,、,SMW,、,SW,、,T,、,C,、,LW,、,AC,、*,VD,、*,AC,、*,LD,ID,、,QD,、,VD,、,MD,、,SMD,、,SD,、,LD,、,AC,、*,VD,、*,AC,、*,LD,ID,、,QD,、,VD,、,MD,、,SMD,、,SD,、,LD,、,AC,、*,VD,、*,AC,、*,LD,1加法、减法、乘法、除法指令,加、减法指令应用举例,2增1/减1指令,增,1/,减,1,指令应用举例,运行结果：当每接通1次，VB100字节中的数据加1，VW10字中的数据减1。,3常用数学函数指令,常用数学函数指令包括平方根SQRT、自然对数LN、自然指数EXP、正弦SIN、余弦COS、正切TAN等，这些常用的数学函数指令实质是浮点数函数指令,利用自然对数和自然指数实现,2,的,3,次方的运算程序,2逻辑运算指令,逻辑运算指令是对无符号数按位进行逻辑“取反INV、“与WAND、“或WOR、“异或WXOR,将,VW100,与,VW102,中的内容相与，运算结果存于,VW102,中,2,PID(Proportional Integral Derivative),回路控制指令,在过程控制中，经常涉及到模拟量的控制，构成闭环控制系统。而对于模拟量的处理，除了要对模拟量进行采样检测外，一般还要对采样值进行,PID (,比例,+,积分,+,微分,),运算，根据运算结果，完成对模拟量的控制作用。,1PID算法,典型的PID算法一般包括比例项、积分项、微分项。设偏差(E)为系统给定值(SP)与过程变量(PV)之差，即回路偏差，那么输出M(t)与比例项、积分项和微分项的运算关系为：,M(t)=,K,Ce+,KC,d,t,+ M0+,KC,d,e,d,t,为了便于计算机处理，需要将连续函数通过周期性采样的方式离散化,Mn= KcSPn-PVn+ KcTS/TI SPn-PVn+,MX+ KcTD/TS(PVn-1- PVn),2PID参数表及初始化,地址偏移量,参数,数据格式,参数类型,说明,0,PV,n,实数,输入,过程变量,0.0,1.0,之间,4,SP,n,实数,输入,给定值,0.0,1.0,之间,8,M,n,实数,输入,/,输出,输出值,0.0,1.0,之间,12,K,C,实数,输入,增益，比例常数，可正可负,16,T,S,实数,输入,采样时间单位为,s,， 正数,20,T,I,实数,输入,积分时间单位为,min,，正数,24,T,D,实数,输入,微分时间单位为,min,，正数,28,MX,实数,输入,/,输出,积分项前项，,0.0,1.0,之间,32,PV,n-1,实数,输入,/,输出,最近一次,PID,运算的过程变量,36,76,保留给自整定变量,实数,输入,/,输出,例：设PID参数表的首地址为VDl00，Mn为，Kc为05，,Ts为1s，TI为10min，TD为5min，那么PID参数表的初始化程序,如下图,PID,参数表初始化子程序,3PID回路控制指令,PID,指令的功能是进行,PID,运算,PID,指令的表示符号,TBL是参数表的首地址，是由变量存放器VB指定的字节型数据；LOOP是回路号，是07的常数。当允许输入EN有效时，根据PID参数表中的输入信息和组态信息，进行PID运算。在S7-200的应用程序中，最多可以使用8条PID指令,4PID的组合选择,PID,运算是比例,+,积分,+,微分运算的组合，在很多控制场合，往往只需要,PID,中的,1,种或,2,种运算,(,如,PI,运算,),，不同运算功能的组合选择可以通过设定不同的参数来实现。,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。,5输入模拟量的转换及标准化,将工程实际值由,16,位整数转换为浮点数，即实数形式。,将实数形式的工程实际值转换为，,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 (7-3),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,),。,一个双极性的输入模拟量的转换的标准化程序,6输出模拟量转换为工程实际值,在对模拟量进行PID运算后，对输出产生的控制作用是在1范围的标准化值，为了能够驱动实际的驱动装置，必须将其转换成工程实际值。,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,Rscal= (,M,n-Offset) Span,Rscal,为按工程量标定的过程变量的实数格式；,M,n,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,下面的程序段为,PID,控制回路输出转换为按工程量标定的整数值。,MOVR VDl08,，,AC0,将输出结果存放,AC0,，,AC0,对于双极性的场合,(,单极性时无此条语句,),，,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,7PID指令的控制方式,在,S7-200,中，,PID,指令没有考虑手动自动控制的切换方式，所谓自动方式是指，只要,PID,功能框的允许输入,EN,有效时，将周期性地执行,PID,运算指令。而手动方式是指,PID,功能框的允许输入,EN,无效时，不执行,PID,运算指令。,使,SPn(,设定值,)=,PV,n (,过程变量,),。,使,PV,n-1(,前一次过程变量,) =,PV,n,。,使,MX,(,积分值,)=,M,n(,输出值,),。,一旦,EN,输入有效,(,从,0,到,1,的跳变,),，就从手动方式无扰切换到自动方式。,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以下操作。,7,4,2,高级指令应用举例,1,运料小车多种工作方式的控制,1某小车控制系统控制要求,图7-50是某送料小车工作示意图。小车由电动机拖动，电动机正转时小车前进；而电动机反转时小车后退。对送料小车控制的要求如下：,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，漏斗翻开，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，翻开底门，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。,1手开工作方式,单一操作。即可用相应按钮来接通或断开各负载。这种工作方式下，选择开关置于手动档。,返回原位。按下返回原位按钮，小车自动返回初始位置。这种工作方式下，选择开关置于返回原位档。,2自开工作方式,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。这种工作方式下，选择开关置于连续操作档。,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。,小车工作示意图,2小车控制系统设计,1I/O分配,输入信号,输出信号,名称,功能,编号,名称,功能,编号,SB1,自动方式启动,I0.0,KM1,电动机正转,Q0.0,SB2,自动方式停止,I0.1,KM2,电动机反转,Q0.1,SA1-1,连续模式选择,I0.2,YV1,开漏斗,Q0.2,SA1-2,单周期模式选择,I0.3,YV2,开翻斗,Q0.3,SA1-3,点动模式选择,I0.4,SA1-4,回原位选择,I0.5,SB3,点动前进,I0.6,SB4,点动后退,I0.7,SB5,点动开漏斗,I1.0,SB6,点动开翻斗,I1.1,2程序设计,采用子程序实现,各功能模块的组织,用跳转指令选择执行功能块的小车控制程序,2,广告牌循环彩灯的,PLC,控制,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顺序依次点亮，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。,1系统I/O分配,输入信号,输出信号,名称,功能,编号,名称,功能,编号,SB1,启动,I0.0,KA1,KA8,控制,8,根霓虹灯管,0.0,0.7,SB2,停止,I0.1,2PLC电气接线图,3控制程序,3,三相异步电动机,Y-D,降压起动控制,1系统I/O分配,输入信号,输出信号,名称,功能,编号,名称,功能,编号,SB1,启动,I0.0,KM1,电源接触器,Q0.0,SB2,停止,I0.1,KM2,Y,形接触器,Q0.1,FR,过载,I0.2,KM3,D,形接触器,Q0.2,2程序设计,4,包装生产线产品累计和包装的,PLC,控制,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。,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，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初始脉冲信号。,HC0,的当前值存入,SMD38,，设定值,1000,写入,SMD42,。,自动包装机控制程序,