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第三章 分拣单元的 PLC控制及编程
3.1 工作任务
1、设备的工作目标是完成对白色芯金属工件、白色芯塑料工件和黑色芯的金属或塑料工件进行分拣。为了在分拣时准确推出工件，要求使用旋转编码器作定位检测。并且工件材料和芯体颜色属性应在推料气缸前的适应位置被检测出来。
2、设备上电和气源接通后，若工作单元的三个气缸均处于缩回位置，则 “正常工作”指示灯HL1 常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以 1Hz 频率闪烁。
3、若设备准备好，按下启动按钮，系统启动， “设备运行”指示灯HL2 常亮。当传送带入料口人工放下已装配的工件时，变频器即启动，驱动传动电动机以频率固定为30Hz 的速度，把工件带往分拣区。 如果工件为白色芯金属件，则该工件对到达 1 号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到 1 号槽中；如果工件为白色芯塑料，则该工件对到达 2 号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到 2 号槽中；如果工件为黑色芯，则该工件对到达 3 号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到 3 号槽中。工件被推出滑槽后，该工作单元的一个工作周期结束。仅当工件被推出滑槽后，才能再次向传送带下料。 如果在运行期间按下停止按钮，该工作单元在本工作周期结束后停止运行。
3.2 PLC 的 I/O 接线
根据工作任务要求，设备机械装配和传感器安装如图 3-1 所示。
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图3-1分拣单元机械安装效果图
分拣单元装置侧的接线端口信号端子的分配如表 3-1 所示。由于用于判别工件材料和芯体颜色属性的传感器只须安装在传感器支架上的电感式传感器和一个光纤传感器，故光纤传感器 2 可不使用。
表3-1分拣单元装置侧的接线端口信号端子的分配
分拣单元PLC选用 S7-224 XP AC/DC/RLY 主单元，共 14 点输入和 10 点继电器输出。选用 S7-224 XP 主单元的原因是，当变频器的频率设定值由 HMI 指定时，该频率设定值是一个随机数， 需要由 PLC
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通过 D/A变换方式向变频器输入模拟量的频率指令，以实现电机速度连续调整。S7-224 XP 主单元集成有 2 路模拟量输入，1 路模拟量输出，有两个RS-485 通信口。可满足 D/A 变换的编程要求（见项目六） 。
本项目工作任务仅要求以 30Hz 的固定频率驱动电动机运转，只须用固定频率方式控制变频器即可。本例中，选用 MM420 的端子“5” （DIN1）作电机启动和频率控制，PLC 的信号表见表 3-2，I/O接线原理图如表 3-2 所示。
表3-2分拣单元PLC 的 I/O 信号表
为了实现固定频率输出，变频器的参数应如下设置：
● 命令源P0700=2 （外部 I/O） ， 选择频率设定的信号源参数P1000=3 （固定频率） ；
● DIN1 功能参数 P0701=16（直接选择 + ON 命令） ，P1001=30Hz； ● 斜坡上升时间参数P1120设定为1秒， 斜坡下降时间参数P1121设定为0.2秒。
（注：由于驱动电动机功率很小，此参数设定不会引起变频器过电压跳闸）
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图3-2分拣单元PLC 的I/O 接线原理图
3.3 分拣单元的编程要点
3.3.1 高速计数器的编程
高速计数器的编程方法有两种，一是采用梯形图或语句表进行正常编程，二是通过 STEP7-Micro/WIN编程软件进行引导式编程。不论那一种方法，都先要根据计数输入信号的形式与要求确定计数模式；然后选择计数器编号，确定输入地址。
分拣单元所配置的 PLC是 S7-224XP AC/DC/RLY主单元，集成有 6 点的高速计数器，编号为 HSC0～HSC5，每一编号的计数器均分配有固定地址的输入端。同时，高速计数器可以被配置为 12 种模式中的任意一种。如表 3-3 所示。
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表3-3 S7-200PLC 的HSC0～HSC5 输入地址和计数模式
根据分拣单元旋转编码器输出的脉冲信号形式 (A/B相正交脉冲，Z相脉冲不使用，无外部复位和启动信号) ，由表 5-11 容易确定，所采用的计数模式为模式 9，选用的计数器为 HSC0， B相脉冲从 I0.0 输入， A 相脉冲从I0.1 输入， 计数倍频设定为 4 倍频。分拣单元高速计数器编程要求较简单，不考虑中断子程序，预置值等。 使用引导式编程，很容易自动生成了符号地址为“HSC_INIT”的子程序。其程序清单如图 3-3 所示。 （引导式编程的步骤从略，请参考 S7-200 系统手册）
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