项目五 皮带传输机的自动控制
学习目标 理解S7-200系列PLC内部辅助寄存器的功能及应用 理解S7-200系列PLC特殊标志寄存器的功能及应用 掌握S7-200系列PLC定时器/计数器指令的功能及应用 掌握S7-200系列PLC比较指令的功能及应用
掌握S7-200系列PLC梯形图程序调试的步骤及方法
相关知识 一、内部辅助寄存器
内部辅助寄存器可以按位使用，用来存储中间操作状态或其它控制信息，也可按字节、字或双字来存取存储区的数据，编址范围是M0.0～M31.7。
二、特殊标志寄存器
特殊标志寄存器用于CPU与用户之间交换信息。CPU 224的特殊标志寄存器编址范围为SM0.0～SM179.7共180个字节，其中SM0.0～SM29.7的30个字节为只读型区域。
如特殊标志寄存器的只读字节SMB0为状态位，在每次循环扫描结束时，由CPU更新这些位。用户可利用这些位的信息启动程序内的功能，编写用户程序。SMB0字节的特殊标志位定义如下：
SM0.0：RUN监控位。PLC处于运行状态时该位始终为1。
SM0.1：初始闭合标志位。该位只在首次扫描时为1，一般用于程序的初始化。 SM0.2：当RAM中数据丢失时，ON一个扫描周期，用于出错处理。
SM0.3：PLC上电进入RUN方式，ON一个扫描周期，用于启动操作前给设备提供一个预热时间。
SM0.4：分脉冲。该位输出一个周期为1min、占空比为50﹪的时钟脉冲。 SM0.5：秒脉冲。该位输出一个周期为1s、占空比为50﹪的时钟脉冲。
SM0.6：扫描时钟脉冲。一个扫描周期为ON，下一个扫描周期为OFF，循环交替。 SM0.7：用于指示工作方式开关的位置。在TERM位置时为0，在RUN位置时为1。
三、定时器与定时器指令
S7-200系列PLC的软定时器有三种类型，分别是接通延时定时器TON、断开延时定时器TOF、保持型接通延时定时器TONR，其定时时间为时基与设定值的乘积。定时器的时基有1ms、10ms、100ms三种，取决于定时器号，如表5-1所示。定时器的设定值和当前值均为16位的有符号整数，允许的最大值为32767。
表5-1 定时器的工作方式与类型 工作方式 TONR 时基（ms） 1 10 100 1 TON TOF / 10 100 最大定时范围（s） 32.767 327.67 3276.7 32.767 327.67 3276.7 定时器号 T0、T64 T1～T4、T65～T68 T5～T31、T69～T95 T32、T96 T33～T36、T97～T100 T37～T63、T101～T255 1．接通延时定时器TON
使能输入端IN接通时，定时器位为OFF，当前值从0开始递增，当当前值达到设定值PT时，定时器位为ON，当前值仍连续计数至32767。使能输入端IN断开，定时器复位，当前值清零，定时器位为OFF。
2．断开延时定时器TOF
使能输入端IN接通时，定时器位为ON，当前值为0。使能输入端IN断开时，启动定时器，当前值从0开始递增，当当前值达到设定值PT时，定时器位为OFF，并停止计时，当前值保持。
3．保持型接通延时定时器TONR
保持型接通延时定时器具有记忆功能，它用于对许多时间间隔的累计定时。上电周期或首次扫描时，定时器位为OFF，当前值保持为掉电前的值。当使能输入端IN接通时，当前值从上次的保持值开始递增，当累计当前值达到设定值PT时，定时器位为ON，当前值仍连续计数至32767。需要注意的是，TONR定时器只能用复位指令R对其进行复位操作。
四、比较指令
比较指令是将两个操作数按指定条件进行比较，条件成立则触点闭合。在实际控制系统中，比较指令一般用于上下限控制或数值条件的判断。比较指令的类型有：字节比较、整数比较、双字整数比较、实数比较四种。比较指令的运算符有：＝、>、>＝、<、<=、<>六种。
需要注意的是，字节比较用于比较两个字节型整数值IN1和IN2的大小，是无符号的。而整数比较、双字整数比较和实数比较都是有符号的。
五、计数器与计数器指令
计数器利用输入脉冲上升沿累计脉冲个数。S7-200系列PLC有三种计数器，分别为加计时器CTU、减计数器CTD、和加减计数器CTUD。计数器的编址范围为C0～C255。
1．加计时器CTU
首次扫描时，计数器位为OFF，当前值为0。在计数脉冲输入端CU的每个上升沿，计数器的当前值都加1。当当前值达到设定值PV时，计数器位为ON，当前值可继续计数至32767后停止。复位输入端R有效时，计数器自动复位，即计数器位为OFF，当前值为0。
2．减计数器CTD
首次扫描时，计数器位为OFF，当前值为设定值PV。在计数脉冲输入端CD的每个上升沿，计数器的当前值都减1。当当前值减小到0时，计数器位为ON，并停止计数。计数器的装载端LD有效时，计数器自动复位，即计数器位为OFF，当前值为设定值PV。
3．加减计数器CTUD
加减计数器有两个脉冲输入端，其中CU为加1计数脉冲输入端，CD为减1计数脉冲输入端。首次扫描时，计数器位为OFF，当前值为0。当前值随着CU/CD计数脉冲的到来进行加1/减1计数，当当前值达到设定值PV时，计数器位为ON。复位输入端R有效时，计数器自动复位，即计数器位为OFF，当前值为0。
需要注意的是，当计数器当前值达到最大值（32767）后，下一个CU输入脉冲的上升沿将使当前值跳变为最小值（－32768）；当计数器当前值达到最小值（－32768）后，下一个CD输入脉冲的上升沿将使当前值跳变为最大值（32767）。
项目导入 如图5-1所示，某自动送料装车系统由3个皮带机组成，其中1# 皮带机由电动机M1带动，2# 皮带机由电动机M2带动，3# 皮带机由电动机M3带动。按下启动按钮，3# 皮带机先运行，50s后，2# 皮带机运行，再过50s，1# 皮带机运行。按下停止按钮，1# 皮带机先停止运行，30s后，2# 皮带机停止运行，再过30s，3# 皮带机停止运行。试设计PLC控制系统。
图5-1自动送料装车系统示意图
项目分析
1．确定输入/输出设备
根据皮带传输机的控制要求可以看出，控制系统的输入设备有2个，分别为启动按钮和停止按钮；输出设备为3个，分别为控制电动机M1、M2、M3运行的交流接触器KM1、KM2、KM3。
2．I/O分配
由于本控制系统有2个输入设备和3个输出设备，因此，PLC至少需要2个输入点和3个输出点。具体I/O分配见表5-2。
表5-2 皮带传输机控制的I/O分配表 输 入 输入寄存器 I0.0 I0.1 输入设备 启动按钮SB1 停止按钮SB2 输 出 输出寄存器 Q0.1 Q0.2 Q0.3 输出设备 KM3 KM2 KM1 3．编写控制程序 根据皮带传输机控制的控制要求编写梯形图程序如图5-2所示。
图5-2 皮带传输机控制梯形图程序
4．绘制PLC外部接线图
根据皮带传输机控制I/O的分配情况，绘制如图5-3所示的PLC外部接线图。
图5-3 皮带传输机控制外部接线图
项目实施 一、工具及器材
根据对皮带机传输控制任务的分析可知，实现本任务需要准备的工具及器材见表