PLC应用技术与技能训练(欧姆龙CP1E型)项目四机电一体化设备的PLC控制系统设计、安装与调试

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(2) 功能：SBN表示指定子程序号的子程序的开始，
RET表示子程序结束，这两个指令是子程序定义指令和子程 序返回指令。SBN和RET指令一起使用，SBN用于每段子程 序的开始，定义子程序的编号为N。RET用于每段子程序的 结尾，表示子程序的结束。两条指令都不需要执行条件，直 接与母线连接。 SBN和RET指令的功能如图4-12所示。所有的子程序都 必须放在主程序之后、END之前。END必须放置于最后一 个子程序的后面，即最后一个RET之后。如果错误地将SBN 放在主程序中，它将屏蔽此点，即当遇到SBN指令时，程序
条件为ON时，SBS调用编号为N的子程序。在非微分形式下， 若执行条件一直为ON，则每次扫描都要调用一次子程序N。 如果要求执行条件由OFF变为ON时，只调用一次子程序N， 则可以使用微分形式SBS N指令。 SBS指令的功能如图4-10所示。在主程序中将SBS放在 要求执行子程序的地方。执行该指令时，便会调用编号为N 的子程序，即SBN和RET指令之间的程序，执行完毕后返回 到SBS指令的下一条指令，继续执行主程序。
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1. 步进指令的格式
STEP SNXT B STEP指令定义步的开始时，指定控制位。定义步的末 尾时，不指定控制位。STEP指令的梯形图符号如图4-15所 示。 B
图4-15 TEP指令的梯形图符号
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手动作一般采用气动方式进行，动作的顺序用PLC控制，机 械手工作示意图如图4-1所示。
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图4-1 机械手工作示意图
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1. 控制要求
(1) 工作方式可设置为自动/手动、连续/单周期、回原点； (2) (3) 自动循环时应按上述顺序动作。 2. 工作内容 (1) 初始状态。机械手在原点位置时，压左限位为ON， 压上限位为ON，机械手松开。 (2) 启动运行。按下启动按钮，机械手按照下降→夹紧 (延时1.5 s)→上升→右移→下降→松开(延时1.5 s)→上升→ 左移的顺序依次从左到右转送工件。下降/上升、左移/右移、
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图4-14 子程序调用示例
项目四 机电一体化设备的PLC控制 系统设计、安装与调试 步进指令STEP和SNXT总是一起使用，以便在一个大型 程序中的程序段之间设置断点。每个程序段称为一步，是作 为一个整体执行的，一个程序段通常对应实际应用中的一个 过程。用步进指令可以按照指定的顺序执行各个程序段，上 一程序段执行完以后再执行下一段。在下一段程序段执行之 前，CPU将通过断点复位上一段使用的定时器和数据区，在 步程序段里可以重复使用PLC的内部资源。
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调用子程序和跳转指令都能改变程序的流向，利用这类
指令可以实现某些特殊的控制，并具有简化编程、减少程序 扫描时间的作用。OMRON CP1E系列PLC中子程序控制指 令有子程序调用指令SBS(91)、子程序定义指令SBN(92)、 子程序返回指令RET(93)。 程序中需要多次执行的程序段可以编成一个子程序，主 程序可以重复调用子程序。在主程序调用子程序时，CPU中 断主程序的执行转去执行子程序中的指令，子程序执行完毕 后，从调用子程序指令的下一条指令开始执行。
其中，操作数B为控制位号，是一个位地址号，表示步
序号。 SNXT指令用来启动步号为B的程序段。SNXT指令的梯 形图符号如图4-16所示。
图4-16 NXT指令的梯形图符号
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2. 功能
STEP指令用来定义一个程序段的开始，它无需执行条 件，其执行与否是由控制位来决定的。SNXT指令用来启动 步号为B的程序段，SNXT指令必须写进程序中，并置于 STEP之前的位置。 (1) STEP(008)指令列以下2种方式的作用, 这取决于它的 位置和控制位是否被指定。 ① 开始一个指定的步。 ② 结束该步程序区(例如步执行)。
机械手的自动控制需要工作在连续运行方式。连续运行
方式的启动必须从原位开始，如果机械手未停在原位，则要 用手动操作让机械手返回原位，当机械手返回原位时，原位 指示灯亮。根据控制要求设计的自动控制梯形图程序如图46所示。
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图4-6 自动控制程序(1)
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(2) SNXT(009)指令用于下列三种情况：
① 开始步程序执行。 ② 继续到下一个步的控制位。 ③ 结束步程序执行。 3. 说明 (1) B的取值必须在同一个字中，并且要连续。 (2) 如果控制位B在HR或AR区中，则可以进行掉电保护。 (3) 步程序段的内部编程同普通程序一样，但指令END、 IL/ILC、JMP/JME、SBN不能用在步程序段中。
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图4-3 机械手运行流程图
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图4-4 程序总体方案
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图4-5 手动控制程序
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图4-12 SBN和RET指令的功能
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SBS是子程序调用指令，SBN和RET是子程序开始指令
和子程序返回指令。所编写的子程序应该在指令SBN和RET 之间。主程序中，在需要调用子程序的地方安排SBS指令。 若使用非微分指令SBS，则在执行条件满足时，每个扫描周 期都调用一次子程序；若使用微分形式，则只在执行条件由 OFF变ON时调用一次子程序。 特别要注意，在编写程序时，所有子程序必须放在主程 序之后END之前，否则，当CPU扫描程序时，只要见到SBN 指令就会认为主程序结束。子程序调用过程如图4-13所示。
夹紧/松开使用电磁阀控制。
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(3) 停止操作。按下停止按钮，机械手完成当前工作过
程，停在原点位置。 根据控制要求，按照工作方式可将控制程序分为三部分： 第一部分为自动程序，包括连续和单周期两种控制方式；第 二部分为手动程序；第三部分为自动回原点程序。 机械手控制系统设有手动、单周期、连续和回原点四种 工作方式，机械手在最上面和最左边松开时，系统处于原点 状态(或称初始状态)。 1． I/O分配 I/O分配情况如表4-1所示。
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2. 子程序定义和子程序返回指令(SBN/RET)
(1) SBN RET SBN和RET指令的梯形图符号如图4-11所示。 其中，操作数N表示子程序的编号，编号范围为00～49， RET指令无操作数。 N
图4-11 SBN和RET指令的梯形图符号
项目四 机电一体化设备的PLC控制 系统设计、安装与调试 表4-1 I/O分配表
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2．PLC硬件接线
PLC硬件接线图如图4-2所示。
图4-2 PLC硬件接线图
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3. 设计梯形图程序
在进行程序设计之前，要根据控制要求先画出机械手的 动作流程图，如图4-3所示。在流程图中，能清楚地看到机 械手每一步的动作内容及每步间的转换关系。 再根据流程图设计出程序的总体方案，如图4-4所示。 可以看出，图中把整个程序分为手动和自动两部分。 手动控制机械手的升/降、左/右行、工件的夹紧/放松操 作，是通过开关、启动和停止按钮的配合来完成的。根据要 求设计的手动控制梯形图程序如图4-5所示。
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1. 子程序调用指令(SBS)
(1) SBS N SBS指令的梯形图符号如图4-9所示。 其中，操作数N表示子程序的编号，编号范围为00～49。
图4-9 SBS指令的梯形图符号
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(2) 功能：SBS指令可在主程序中调用子程序。当执行
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图4-10 SBS指令的功能
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主程序可以无限次调用子程序。子程序可以嵌套调用，
但不能超过16级。 (3) 说明：有下列情况之一时出错标志位25503为ON， 此时该指令不执行。 ① 被调用的子程序不存在。 ② 子程序自调用。 ③ 嵌套调用超过16级。
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安装与调试
工作任务1 机械手的PLC控制
工作任务2 自动售货机的PLC控制
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工作任务1 机械手的PLC控制
在机电一体化控制系统中很多工作要用到机械手，机械
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图4-13 子程序调用过程
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例4-1 子程序调用举例如图4-14所示，试分析程序功
能。 功能分析：PLC上电后经过4 s，CNT000 ON一个扫描 周期，使100.00 ON(ON 2 s)并第一次调用编号为002的子程 序。 子程序002的功能：首先将W10的内容加#2，然后将 W10的内容与#10进行比较，若等于#10，则向W10传送#4。 每当计数器CNT000 ON时，其设定值就加#2。所以， 100.00 ON的时间总是2 s，而OFF的时间依次增加2 s，当第 4次调用子程序时，CNT000 的设定值又变为#4，且重复前 面程序的执行过程。
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一、跳转指令(JMP/JME)
1. 跳转指令格式 JMP JME N N
JMP和JME指令的梯形图符号如图4-7所示。 JMP表示开始跳转的地方，JME表示跳转指令的目的地。 其中，操作数N表示跳转编号，编号范围为00～49。
图4-7 JMP和JME指令的梯形图符号
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2. 跳转指令的功能
当JMP(004)的执行条件为OFF时，程序执行直接跳转至 与JMP(004)指令相同编号的第一个JME(005)指令，跳过JMP 和JME之间的程序段，转去执行JME后面的程序；当JMP (004)的执行条件为ON时，JMP和JME之间的程序段将被执 行，程序如同没有跳转指令一样执行，如图4-8所示。 JMP(004)和JME(005)通常成对使用。
图4-8 JMP和JME指令的功能
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3. 说明
(1) JMP和JME指令用于控制程序流向。 (2) 多个JMP可以共用一个JME。 (3) JMP和JME跳转指令可以嵌套使用，但必须是不同 跳转号的嵌套。
项目四 机电一体化设备的PLC控制 系统设计、安装与调试 在编程时，有的程序段可能要多次重复使用，这样的程 序段可以作为一个子程序，在满足一定条件时，中断主程序 而转去执行子程序，子程序执行完毕，再返回断点处继续执 行主程序。另外，有的程序段不仅要多次使用，而且要求程 序段的结构不变，只是改变输入和输出的操作数。这样的程 序可以作为子程序，在满足执行条件时，中断主程序的执行 而转去执行子程序，并且每次调用时赋予该子程序不同的输 入和输出操作数，子程序执行完毕再返回断点处继续执行主 程序。
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图4-6 自动控制程序(2)
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4. 系统运行调试
(1) 根据PLC的I/O硬件接线图完成接线安装，并检查确 (2) 输入并下载运行程序，监控程序运行状态，分析程 (3) 针对程序运行情况，进行系统调试，直到符合系统