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1、第一章第一章 概述概述1.1 PLC 的基本概念與基本結構的基本概念與基本結構1.1.1 PLC 的的基本概念的的基本概念隨著商品經濟的發(fā)展，市場對多品種、小批量的、供貨時間快、低成本的產品有很大的需求，為了滿足市場的要求，需要不斷提高生自動化的生產設備的加工多樣性，靈活性?？煽刂凭幊唐鞯某霈F(xiàn)能夠滿足這些要求，在工業(yè)自動化控制中有很的的應用。PLC 在工業(yè)中得到了廣泛的應用，提高了工業(yè)自動化水平，可以搭建起大型的工業(yè)控制網絡，實現(xiàn)遠程的控制，由于 PLC 的運行穩(wěn)定性較好，價格比較合理，在工業(yè)控制方面上，是其他的控制器無法比擬的。PLC 是一種可編程的控制器，數字化運算操的電子操作系統(tǒng)，適用于

2、工業(yè)控制中，它主要有可編程的存儲器，可以執(zhí)行邏輯運算、順序執(zhí)行程序、計數與定時功能，具有較多 I/O 端口，可以控制較多的點位，并且 PLC 可以組態(tài)成一個系統(tǒng)，通過觸屏或者計算機終端可以向 PLC 傳輸指令和網絡變量，PLC 還可以與其他軟件進行通訊，只要在同一個局域網內，就可以實現(xiàn)遠程控制，PLC 還具有豐富的擴展模塊，例如通信模塊、I/O 模塊等，可以搭建一個較大的智能控制系統(tǒng)，PLC 的通信功能比較強大，可以和機械手臂以及伺服電機設備進行穩(wěn)定可靠地通信。此實驗是以三菱公司的 PLC 為基礎而進行實驗的。1.1.2 PLC 的基本結構的基本結構PLC 的模塊較多，但是主要有電源模塊、CP

3、U 模塊，輸入輸出模塊組成，針對于不同的控制要求選用不同的控制模塊。1.CPU 模塊PLC 的 CPU 模塊和其他控制結構相似，處理器的芯片，和存儲器構成，是整個系統(tǒng)的控制核心，通過檢測輸入點位的信號來執(zhí)行用戶編寫的邏輯程序，并給出輸出端口的信號，控制其他執(zhí)行部件進行動作。存儲器的作用是存儲程序和存儲程序計算過程產生的中間變量。在 PLC 啟動時，PLC 并開始循環(huán)檢測并讀取存儲器中的指令進行順序執(zhí)行，當檢測到外部有輸入信號，程序會對此做出響應，控制外部輸出。PLC 與計算機的結構相似，硬件圖如下圖所示，有輸入單元、輸出單元、編程器、用戶程序存儲器、系統(tǒng)程序存儲器、中央處理單元、電源等硬件。C

4、PU 控制器主要是讀取指令，邏輯分析指令與執(zhí)行指令。PLC 的工作速度有晶振頻率控制。運算器主要是進行數字和邏輯運算，存儲器主要是把運算器的結果存儲在寄存器里，方便存儲。CPU 的組成部分如上述所示，至于他們的具體結構組成沒必要分析，對于用戶來說，只需能夠正常使用即可。PLC 的 CPU 模塊上有信號顯示燈，有電源指示燈、運行指示燈、故障指示燈。除了這些指示燈意外，還具有以太網接口，RS485 通信接口，可以擴展 I/O 模塊，一個 PLC 可以擴展到八個 I/O 模塊。有模擬量輸入、輸出模塊，數字量輸入、輸出模塊。PLC 還可以擴展通信模塊，可以實現(xiàn)與變頻器進行 PROFIBUS 進行通信。

5、能夠通過指令進行控制伺服電機進行傳動。2.I/O 模塊PLC 能夠提供較多的 I/O 端口資源，其他類型的控制器輸出單口資源較少，一般只有 20 多個端口，但是 PLC 可以進行擴展，能夠擴展到 200 多個端口，行程一個較大控制系統(tǒng)，實現(xiàn)較為復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)。由于隨著輸入輸出端的點位增多，可以控制的外部執(zhí)行單元就比較多，在一般的工程可能幾十的 I/O 端口的就可以滿足控制要求，在大型的項目中需要上百個的 I/O 端口資源。3.編程器編程器主要是用來存儲、編輯、檢測、監(jiān)控 PLC 設備的平臺。4.電源PLC 采用 220V 交流電源和 24V 直流電源。其內部的開關電源為其外部接口提供了不同

6、的電壓，一般來說，PLC 的外部直流電壓為用戶提供。1.2 PLC 的特點與應用領域的特點與應用領域1.2.1 PLC 的特點的特點（1）可靠性高，抗干擾強。（2）功能強大，性價比高。（3）編程簡易，現(xiàn)場可修改。（4）配套齊全，使用方便（5）耐用、功耗低、方便攜帶。（6）系統(tǒng)的使用方便簡單、便于維護。1.2.2 PLC 的應用領域的應用領域PLC 具有很多優(yōu)點，比如性價比高，目前應用各個行業(yè)得到廣泛認同，根本在于以下幾個方面：（1）數字量邏輯控制（2）運動控制（3）閉環(huán)過程控制（4）數據處理（5）聯(lián)網通信第二章第二章 PLC 的硬件與工作原理的硬件與工作原理2.1 PLC 的硬件的硬件2.1.

7、1 PLC 的物理結構的物理結構PLC 的硬件分類主要有：模塊、整體、混合等 3 個模式。1.整體式 PLC本模式的特點在于體積小、低廉，箱體式主要包括 CPU、I/O、內存條、顯示器等部件，其規(guī)格和型號可以根據 CPU 類別、I/O 接口類型進行區(qū)分。任何一種結構的 PLC 系統(tǒng)，都是開放式結構，即是開發(fā)人員可以通過其 I/O 接口擴展系統(tǒng)功能。2.模塊式 PLC大中型 PLC 常用模塊式結構，這種結構由機架以及各個模塊構成，用戶可以選擇不同設備的 CPU 類型、I/O 接口。2.1.2 CPU 模塊中的存儲器模塊中的存儲器一般的，儲存器有用戶程序存儲器和系統(tǒng)程序存儲器，系統(tǒng)程序功能時讓 P

8、LC能夠智能的執(zhí)行 PLC 控制程序的各種命令功能，系統(tǒng)程序是不可訪問的，它固化在 ROM 中，一般的用戶設計的程序代碼是根據用戶需求來說實現(xiàn)某種特定的功能，以字節(jié)的形式存儲在程序存儲器。只讀存儲器（ROM）ROM 的內容為只讀屬性。2.隨機存取存儲器（RAM）RAM 中的內容可以使用用戶程序訪問，其內容可以進行讀寫。其優(yōu)點是性能強、性價比高。3.EEPROM 只讀存儲器主要是用于存儲用戶程序和一些關鍵的數據信息。2.1.3 I/O 接口用 LED 燈顯示 I/O 端口的通斷電狀態(tài)，PLC 通過接線端子與外部接口選通。輸入模塊:主要是采集輸入信號，可以是控制器、或者是外部負載等。一般為了消除外

9、部輸入抖動或者是受外部脈沖干擾，采用 RC 平滑電路結構。輸出模塊：由各種放大元器件構成，主要是放大各種信號，傳輸給外部接口使用。使用繼電器驅動供電，負載電源由外設部件提供。2.2 PLC 的工作原理的工作原理PLC 是由繼電器控制系統(tǒng)演變而來的，它的程序梯形圖還有命名方式、功能上，都與繼電器有著相似之處。運行和停止是 PLC 系統(tǒng)的 2 個基本狀態(tài)。在運行狀態(tài)，PLC 執(zhí)行用戶控制程序。在此區(qū)間，用戶程序不斷地重復執(zhí)行，主要是讓 PLC 系統(tǒng)響應各種實時變化的輸入信號，直到切換到停止狀態(tài)。同時，每次循環(huán)的過程，PLC 還要完成讀取輸入、執(zhí)行用戶程序、自診斷檢查、改寫輸出等（如圖 2）。這種周

10、而復始過程就是 PLC 系統(tǒng)的掃描過程。PLC 的停止狀態(tài)，需要執(zhí)行讀取輸入、處理通信請求、自診斷檢查、改寫輸出等操作。PLC 的存儲器包括映象寄存器和輸出映象寄存器，分別保存輸入信號和輸出信號的狀態(tài)。其中 PLC 梯形圖元件映射存儲器中。PLC 程序是由一系列的編號順序排列的，CPU 按照編號的順序執(zhí)行。程序執(zhí)行時通過映像存儲器或者元件存儲器中讀取元件狀態(tài)，根據相應的指令執(zhí)行相應的動作。輸出階段為，CPU 傳送映象寄存器的 0、1 狀態(tài)到輸出鎖存器，信號通過放大電路放大之后驅動相關負載。3 傳送帶控制系統(tǒng)的硬件設計3 傳送帶控制系統(tǒng)的硬件設計3.1 傳送帶硬件框圖及控制要求分析3.1 傳送帶

11、硬件框圖及控制要求分析根據論文設計的要求和依據論文要求選擇的電氣元件，如圖 3.1 所示：圖 3.1 傳送帶系統(tǒng)硬件框圖本課題設計是兩級傳送帶控制系統(tǒng)設計，分別為一級傳動帶，二級傳送帶傳送物料，首先二級傳送帶運行，使二級傳動帶能夠把傳動帶上的物料傳送到放料位，然后再啟動一級傳送帶進行傳送物料，這樣安排的主要原理是一級傳動先啟動后再啟動二級傳送帶時出現(xiàn)物料再二級傳動帶上產生堆積現(xiàn)象。所以在傳送帶進行工作時，首先讓二級傳送帶工作起來后再驅動一級傳送帶工作。根據以上工作要求可以分析，整個控制系統(tǒng)結構主要采用按鍵進行控制，當操作人員操作按鈕時，就給 PLC 控制信號，PLC 掃描輸入端口信號，根據信號

12、來控制輸出端口，此系統(tǒng)采用了伺服電機和步進電機進行控制傳動帶轉動，步進電機和伺服電機都采用伺服驅動器進行控制，電機主軸通過聯(lián)軸器與傳送帶帶輪進行連接。3.2 可編程控制器的選型3.2 可編程控制器的選型現(xiàn)有的 PLC 品種繁多，高達數百個種類，根據其性能、品牌不同，價格也不盡相同。在基于 PLC 系統(tǒng)設計時，需要更具系統(tǒng)的控制要求進行選擇合理的類型?？刂葡到y(tǒng)需要保證生產的安全可靠，工作穩(wěn)定性較強，通信可靠。如果生產對系統(tǒng)的可靠性有較高的要求，需要在冗余控制的 PLC 進行選擇。如果控制系統(tǒng)要求具有遠程控制的要求，則需要系統(tǒng)通信能力較強并且穩(wěn)定性高的 PLC，可以根據現(xiàn)場的控制要求和硬件端口來選

13、擇相應的控制模塊，本系統(tǒng)設計采用西門子公司的 S7-1200 機型。如圖 4 所示：圖 3.2 西門子 S7-12003.3 主控制系統(tǒng)電路3.3 主控制系統(tǒng)電路圖中選用的是西門子 PLC，CPU 型號為 1212C，晶體管輸出的類型，并且擴展了一個 16 輸入 16 輸出端 I/O 模塊，外部選用電源模塊進行給 PLC24V 電壓進行供電。PLC 的 L 端子與 M 端子分別并聯(lián)后接入 24V 電源的正負極。PLC 的端子與步進電機的接線主要是通過 Q0.0 與 Q0.4 端口進行控制，在 S7-1200 中 Q0.0、Q0.1、Q0.2 為高速脈沖輸出端口，因此 S7-1200 最多可以控

14、制到三軸的運動。在本設計系統(tǒng)中，把 Q0.0、Q0.1 分陪給了步進電機和伺服電機的脈沖端子。用它們給電機發(fā)送脈沖，步進電機的控制不僅需要脈沖端子，還需要轉動方向控制端子，把 Q0.4 作為步進電機的方向控制端子。伺服電機的控制需要用 PLC 于伺服電機驅動器進行連接，本設計采用西門子的 V90 的驅動器，伺服驅動器采用四個端子與 PLC 進行連接，傳動帶控制按鈕設計有八個，分別是二級電機上電按鈕、一級傳送帶正傳按鈕、一級傳送帶反轉按鈕、一級傳送帶停止按鈕、二級傳送帶正傳按鈕、二級傳送帶反轉按鈕、二級傳送帶停止按鈕、一級電機上電按鈕。如圖 5 所示：圖 3.3 PLC 硬件電路圖3.4 步進電

15、機系統(tǒng)電路3.4 步進電機系統(tǒng)電路圖 3.3 PLC 與步進電機接線圖圖 3.3 為 PLC 與步進電機的接線圖，驅動器采用 24V 電壓進行供電，驅動器的脈沖正與方向正分別接線到 PLC 的 Q0.0 與 Q0.4，端口上，驅動器的脈沖負于方向負共線后接電源負極，電機選用四線制的，一般按照電機端子線顏色把電機接入驅動器，紅（A+）綠（A-）黃（B+）藍（B-）。AC 與 BC 為公共端。3.5 伺服電機系統(tǒng)電路3.5 伺服電機系統(tǒng)電路圖 3.4 PLC 與伺服驅動器 V90 接線圖伺服電機的控制要比步進電機的控制要復雜一些，在此系統(tǒng)中不采用 PLC 給伺服驅動指令進行控制，采用 PLC 與伺

16、服之間進行端子接線進行控制。由于采用 PLC 給伺服電機脈沖信號，因此選擇外部脈沖位置控制模式，具體的控制模式見表 3.1 所示：表 3.1 V90 控制模式在確定好伺服電機的工作模式之后，需要對伺服驅動器進行設置相應的參數，一般設置參數有兩種方式。第一種是采用 USB 線把伺服驅動器與電腦進行連接，在電腦上安裝 V90 的驅動程序，可以通過程序來設置參數。第二種方式在面板上進行設置參數，通過參數 P29003這個參數進行選擇模式。參數值見表 3.2 所示。表 3.2 模式選擇V90 伺服驅動器具有 10 個數字量輸入（DI1DI10）和 6 個數字量輸出（DO1DO6）端口，下面是伺服驅動器

17、的 I/O 功能表。表 3.3 I/O 功能表根據端口信號連接好 PLC 與伺服驅動器之間的端子線，下面需要設置伺服驅動器在 PTI 模式下的參數，主要設置下表的 P29003(選擇外部脈沖位置控制模式)、P29014(設置的脈沖輸入通道)，一般選擇 24V 單端脈沖輸入通道，P29010 設置為 0，PLC 給驅動器的方式是脈沖與方向控制信號。完成了以上配置后，需要保存伺服驅動器的參數，然后重新給伺服驅動器上電，只有重新啟動后，伺服驅動器才能有效的進行工作。以上完成了傳送帶硬件接線圖的設計。表 3.4 伺服驅動器參數配置4 傳送帶控制系統(tǒng)的軟件設計4 傳送帶控制系統(tǒng)的軟件設計4.1 輸入輸出

18、設計4.1 輸入輸出設計在編寫程序之前，需要建立好程序所要用到的變量，根據第三章的內容可知，二級傳送帶總共有 14 個點位，6 個輸出點位，8 個輸入點位，輸入點位主要是控制一級傳送帶、二級傳送的正傳、反轉、停止，以及電機上電使能、正向速度使能、反向速度使能、電機停止使能，這些使能的作用主要是用于激發(fā)對電機組態(tài)后的運動模塊，電機的運動組態(tài)在后續(xù)會有描述。下表列出了程序設定的輸入輸出端口和電機使能變量。表 4.1 變量表4.2 電機的運動組態(tài)電機的運動組態(tài) 以前的編程中我們需要對電機進行脈沖數進行給定來設置電機旋轉的圈數，可以控制目標移動的位置，通過給定電機的脈沖頻率來設定電機旋轉速度，現(xiàn)在，本

19、課題采用博途自動東軟件對 PLC 進行編程，這是一款功能強大，高度集成的自動化軟件，可以在此程序中選擇不同型號的硬件設備，包括 PLC 類型 s7-200/s7-200smart,s7-300/400,s7-1200,s7-1500。還有各種通信模塊，I/O 輸入輸出模塊可供用戶選擇，還可以選擇需要的觸摸屏等作為人機交互的設備等。此設計中我們選擇了 s7-1200CPU 模塊，一個 16 點位的 I/O 模塊，在編程中，需要對電機進行組態(tài)，這中控制電機的方式很簡便，只要電機運動組態(tài)好，后面編程中直接調用程序的控制模塊，給模塊一個使能并設置好運動參數，電機就會按照設置的參數進行運動。4.2.1

20、步進電機軸運動組態(tài)步進電機軸運動組態(tài) （1）基本參數設置 圖 4.1 基本參數設置基本參數設置中包括軸的名稱設置，脈沖選擇，以及脈沖的形式，此處選擇為脈沖加方向，確定脈沖的輸出端口為 Q0.0，輸出方向為 QO.4，單位選擇為每秒/脈沖。（2）擴展參數設置 圖 4.2 基本參數設置設置步進電機的使能端口，在這里，選擇 PLC 的 Q8.0 作為輸出，由于此課題的步進電機使能采用低電平使能。因此步進電機驅動器的使能端不用加 24V 電壓。（3）運動參數設置 圖 4.3 運動參數設置此對話框需要設置一級傳送帶的最大運動速度和加減速時間。以上完成了電機軸運動控制的組態(tài)，在主程序中只需調用電機軸運動控

21、制函數即可。讓電機控制變得簡潔。（4）電機控制函數編寫 圖 4.4 驅動器上電函數功能塊在主程序中直接調用步進電機驅動器上電函數功能塊，需要設置三個參數，電機軸的參數設置，此處組態(tài)的是軸 1，上電使能需要設置相對變量，停止模式此處設置為 0，急停的運動模式。圖 4.5 驅動器相對移動函數功能塊此功能模塊控制步進電機運動特定的相對距離，主要設置 5 個參數，步進電機軸的選擇，函數功能塊的激發(fā)端，步進電機的轉速控制，通過寫入 DB 塊的數據，可以實現(xiàn)傳送帶速度的控制。以上完成了主要的 PLC 程序編寫，運行后，可以通過按鈕進行步進電機的運動控制。4.2.2 伺服電機軸運動組態(tài)伺服電機軸運動組態(tài)（1

22、）基本參數設置 圖 4.6 基本參數設置基本參數設置中包括軸的名稱設置，脈沖選擇，以及脈沖的形式，此處選擇為脈沖加方向，確定脈沖的輸出端口為 Q0.1，把脈沖輸入給伺服驅動器的 36 針 PTIA,輸出方向為 QO.5，把方向信號輸出給伺服驅動器的 38 針 PTIB,單位選擇為每秒/脈沖。（2）擴展參數設置 圖 4.7 基本參數設置設置伺服電機的使能端口，在這里，選擇 PLC 的 Q0.2 作為輸出，由于此課題的伺服電機使能采用高電平使能。因此步進電機驅動器的使能端加 24V 電壓。（3）運動參數設置 圖 4.8 運動參數設置此對話框需要設置二級傳送帶的最大運動速度和加減速時間。以上完成了電

23、機軸運動控制的組態(tài)，在主程序中只需調用電機軸運動控制函數即可。讓電機控制變得簡潔。（4）電機控制函數編寫 圖 4.9 驅動器上電函數功能塊在主程序中直接調用步進電機驅動器上電函數功能塊，需要設置三個參數，電機軸的參數設置，此處組態(tài)的是軸 2，上電使能需要設置相對變量，停止模式此處設置為 0，急停的運動模式。圖 4.10 驅動器相對移動函數功能塊此功能模塊控制伺服電機運動特定的相對距離，主要設置 5 個參數，伺服電機軸的選擇，函數功能塊的激發(fā)端，以及電機轉速的設定，可以通過改寫 DB 塊相應的數據來設定傳送帶轉動的速度。以上完成了主要的 PLC 程序編寫，運行后，可以通過按鈕進行伺服電機的運動控

24、制。4.3 傳送帶的正常工作狀態(tài)4.3 傳送帶的正常工作狀態(tài) 傳送帶在運行的時候，首先需要做些準備的工作，首先需要給電機的驅動器進行上電，然后再進行電機正反轉控制，或者對電梯停止控制。傳送帶的啟動也要有先后順序，首先是驅動第二級傳送帶轉動，先把殘留在二級傳送帶上物料傳送完畢，等第二級傳送帶運轉穩(wěn)定后，在啟動第一級傳送帶，開始運輸物料，這種啟動順序為了避免二級傳送帶上有物料堆積等現(xiàn)象出現(xiàn)。4.3.1 伺服電機控制伺服電機控制 （1）伺服驅動器上電 在驅動伺服電機轉動時，首先需要進行給伺服驅動器進行上電操作，然后再啟動伺服電機帶動傳送帶進行傳動。PLC 程序首先循環(huán)檢測輸入按鈕信號，當操作人員按下

25、二級電機上電輸入按鈕信號后，PLC 檢測到二級電機上電輸入按鈕后，會按照下面程序自上向下，自左至右的順序執(zhí)行。程序首先會把二級伺服電機上電使能與伺服電機的 MC_enable 變量置位為高電平，程序段 9 執(zhí)行完畢后下面執(zhí)行程序段 10，通過程序段 9 的執(zhí)行后，激發(fā)程序段的上電函數功能模塊，上電使能模塊需要設置四個參數，二級伺服電機上電使能、選擇運動軸、伺服電機 MC_enable 和停止模式選擇。程序段 9 已經設置好二級伺服電機上電使能與伺服電機 MC_enable，在編寫程序時只需要設置好組態(tài)的運動軸和停止運動模式即可。這兩段程序執(zhí)行后，伺服驅動器已經上電。等待后面的執(zhí)行程序。圖 4.

26、11 伺服電機上電程序 （2）伺服電機正反轉控制 PLC 執(zhí)行完成程序段 9 與程序段 10 之后，伺服電機已經上電，現(xiàn)在需要設置伺服電機的的轉送速度和轉動方向參數，首先執(zhí)行程序段 11，從程序可以看出，二級傳送帶的正轉啟動按鈕和反轉啟動按鈕不能同時按下，需要在程序中進行處理，分別用一個常開和一個常閉。這樣每次按下正轉按鈕的時候，按下反轉按鈕時，PLC 程序不會對其進行響應。程序會對二級伺服電機正向速度使能和伺服電機的 Velocity_active 進行置位為高電平。執(zhí)行完程序段 11 后，程序會自動跳轉到程序段 12，由于程序段 11 的置位，激發(fā)了二級傳送帶正向轉動速度模塊，速度模塊需要

27、設置四個參數，其中兩個參數在程序段 11 中已經設置好了，現(xiàn)在需要設速度模塊的控制組態(tài)軸和伺服電機的 Velocity_value 的值，軸選用組態(tài)好第二軸，伺服電機的 Velocity_value 值可以設置為正值也可以設置為負值，輸入正值，速度模塊控制電機順時針轉動，輸入負值，速度模塊控制電機逆時針轉動。但是，需要注意，輸入的速度值不能超過前面電機組態(tài)的設定值，如果超過了，電機將不會響應。圖 4.12 傳送帶速度控制程序（3）伺服電機停機控制當操作人員需要停止傳送帶運轉時，按下二級傳送帶停止按鈕即可。PLC 檢測到二級傳送帶停止按鈕時，程序將會對二級伺服電機停止使能與伺服電機的 Halt

28、進行置位。執(zhí)行完程序段 15 后面進入程序段 16，電機停止模塊比較簡單只需要控制三個參數就可以實現(xiàn)，程序段15 已經設置好了兩個電機停止模塊中的兩個參數，現(xiàn)在只需要設置組態(tài)的軸就可以實現(xiàn)伺服電機停止轉動的命令。圖 4.13 傳送帶停機控制程序4.3.2 步進電機控制步進電機控制 （1）步進電機驅動器上電 在驅動步進電機轉動時，首先需要進行給步進電機驅動器進行上電操作，然后再啟動步進電機帶動傳送帶進行傳動。PLC 程序首先循環(huán)檢測輸入按鈕信號，當操作人員按下一級電機上電輸入按鈕信號后，PLC 檢測到一級電機上電輸入按鈕后，會按照下面程序自上向下，自左至右的順序執(zhí)行。程序首先會把一級步進電機上電

29、使能與步進電機的 MC_enable 變量置位為高電平，程序段 1 執(zhí)行完畢后下面執(zhí)行程序段 2，通過程序段 1 的執(zhí)行后，激發(fā)程序段的上電功能模塊，上電使能模塊需要設置四個參數，一級步進電機上電使能、選擇運動軸、伺服電機 MC_enable 和停止模式選擇。程序段 1 已經設置好一級步進電機上電使能與步進電機 MC_enable，在編寫程序時只需要設置好組態(tài)的運動軸和停止運動模式即可。這兩段程序執(zhí)行后，步進驅動器已經上電。等待后面的執(zhí)行程序。圖 4.11 步進電機上電程序 （2）步進電機正反轉控制 PLC 執(zhí)行完成程序段 1 與程序段 2 之后，步進電機已經上電，現(xiàn)在需要設置步進電機的轉送速

30、度和轉動方向參數，首先執(zhí)行程序段 3，從程序可以看出，一級傳送帶的正轉啟動按鈕和反轉啟動按鈕不能同時按下，需要在程序中進行處理，分別用一個常開和一個常閉。這樣每次按下正轉按鈕的時候，按下反轉按鈕時，PLC 程序不會對其進行響應。程序會對一級步進電機正向速度使能和步進電機的 Velocity_active 進行置位為高電平。執(zhí)行完程序段 3后，程序會自動跳轉到程序段 4，由于程序段 3 的置位，激發(fā)了一級傳送帶正向轉動速度模塊，速度模塊需要設置四個參數，其中兩個參數在程序段 3 中已經設置好了，現(xiàn)在需要設速度模塊的控制組態(tài)軸和伺服電機的 Velocity_value 的值，軸選用組態(tài)好一軸，步進

31、電機的Velocity_value 值可以設置為正值也可以設置為負值，輸入正值，速度模塊控制電機順時針轉動，輸入負值，速度模塊控制電機逆時針轉動。但是，需要注意，輸入的速度值不能超過前面電機組態(tài)的設定值，如果超過了，電機將不會響應。圖 4.12 傳送帶速度控制程序（3）步進電機停機控制當操作人員需要停止傳送帶運轉時，按下一級傳送帶停止按鈕即可。PLC 檢測到一級傳送帶停止按鈕時，程序將會對一級步進電機停止使能與伺服電機的 Halt 進行置位。執(zhí)行完程序段 7 后面進入程序段 8，電機停止模塊比較簡單只需要控制三個參數就可以實現(xiàn)，程序段 4已經設置好了兩個電機停止模塊中的兩個參數，現(xiàn)在只需要設置

32、組態(tài)的軸就可以實現(xiàn)步進電機停止轉動的命令。圖 4.13 傳送帶停機控制程序5.程序的仿真及調試5.程序的仿真及調試本課題采用 TIA Portal V13 版本的博途自動化軟件進行編寫，這個軟件的功能要比 STEP 7-Micro/Win 軟件功能更為強大，更加先進。它可以針對多種 PLC程序進行編程，并且可以選擇多種模塊進行組態(tài)，還可以選擇電機的驅動器等模塊搭建一個自動化控制系統(tǒng)。首先需要在程序中建立項目并組態(tài)硬件，然后進行電機軸的運動組態(tài)，設置好參數，在軟件中進行仿真，通過軟件按鈕給電機發(fā)脈沖，看脈沖計數器是否正常工作，如果脈沖計數器能夠計數，說明電機主軸的組態(tài)完全正確。運動組態(tài)完成后就可

33、以調用電機的控制模塊，主要有驅動器上電模塊、電機電動模塊、速度控制模塊、相對位移控制模塊、絕對位移控制模塊等。在主程序中根據需要調用所需要的模塊。編寫完成后，需要對整個程序編譯進行下載。5.1 創(chuàng)建項目5.1 創(chuàng)建項目 首先在軟件中建立一個新的項目，在創(chuàng)建好的新項目中，添加新設備，新設備主要是指控制系統(tǒng)選用的控制器、人機界面 HMI，控制器主要有西門子系列的 PLC，有 S7-1200、S7-1500、S7-300、S7-400。根據不同的控制要求選擇不同的核心控制器，本文選擇用 S7-1200 系列的 PLC，并且根據 CPU 的型號確定 PLC 的訂貨號。選擇完成后程序自動生成一個機架和選

34、型好的 CPU，然后在硬件目錄中選取相應的模塊，模塊種類比較多，主要有信號板，通信班，電池板，DI、DQ、AI、AI/AQ 等模塊，本文選擇一個 16 點位的輸入輸出模塊，并把它拖放到第二槽位上，以上完成了硬件的組態(tài)。新建文件，設定 PLC 類型，如圖 17 所示：圖 17 項目的創(chuàng)建5.2 程序的編寫5.2 程序的編寫首先在項目樹中建立 PLC 變量，例如第三章介紹到的控制按鈕，輸出點位等按鈕變量以及程序的使能，變量建立完成后需要建立步進電機和伺服電機的數據塊，在調用運動控制模塊時需要用到這些工具塊的內容。前期準備工作完畢后，就可以進行編寫程序，更具控制邏輯編寫主程序，根據需要調用已經組態(tài)好

35、的運動控制模塊。圖 18 程序的輸入5.2 下載程序5.2 下載程序程序編寫完成編譯通過后就可以實現(xiàn)程序的下載，下載程序的方式較多，本文采用以太網接口并用網線進行下載程序，在下載前需要進行設置 PG/PC 接口的類型，此處需要注意一個很重要的問題，就是需要設置好下載的 IP 地址，設置 PLC 的 IP 地址要和計算機在同一個網段上才能順利的下載程序，軟件檢測到 PLC 的 IP 地址是 192.168.0.2，下載計算機的 IP 地址是 192.168.0.1，這樣保證了再同一個網段中，可以實現(xiàn)順利的下載程序。圖 18 程序的下載5.2 程序仿真5.2 程序仿真在下載完成后，如果 PLC 的 RUN/STOP 的指示燈為綠色，說明下載的程序已經在 PLC 中運行起來了，電機程序界面上的轉為在線的按鈕，程序可以實時對 PLC 進行監(jiān)控，如圖所示，例如點擊一級電機上電輸入按鈕，并強行置位，可以激發(fā)程序的執(zhí)行，可以方正程序運行是否正確。圖 18 程序的仿真