基于PLC和交流伺服的單軸控制系統(tǒng)

表2 驅(qū)動器自動運(yùn)行模式參數(shù)設(shè)置

3 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以西門子TP177B觸摸屏作為人機(jī)界面。該觸摸屏基于Windows CE操作系統(tǒng)，具有2M用戶存儲器，內(nèi)部集成有RS4221485, USB和Profinetl以太網(wǎng)接口。組態(tài)后，能方便靈活地設(shè)定控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

為實(shí)現(xiàn)觸摸屏與主站PLC的數(shù)據(jù)通信，需要對觸摸屏進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)。本文利用Wincc Flexible2005對觸摸屏進(jìn)行組態(tài)，觸摸屏通過變量訪問主站PLC相應(yīng)的存儲單元。MPI網(wǎng)路適用于小范圍、通訊數(shù)據(jù)量不大的應(yīng)用場合，并且57-300CPU中帶有MPI接口，因此本系統(tǒng)使用該通訊方式作為人機(jī)界面與主站57-300之間的通訊。

打開該組態(tài)軟件，新建一項(xiàng)目，HMI設(shè)備選為TP177，接口選IFB口，控制器為5730014000按照觸摸屏在系統(tǒng)中的使用要求，完成畫面設(shè)計(jì)，畫面主要有工作指示燈、工作模式選擇、位移量輸入等模塊。畫面編輯完成后配置連接參數(shù)，在HMI設(shè)備配置欄中，類型選為Sirnatic，波特率187500，地址設(shè)為1，勾選總線上的唯一主站項(xiàng);網(wǎng)絡(luò)配置欄中，將配置文選為MPI，主站數(shù)目為1;PLC設(shè)備中地址設(shè)為2，對應(yīng)主站PLC地址。連接參數(shù)配置完成后，按照表1的分配地址新建變量。在起始畫面中，將各操作模塊與對應(yīng)功能的變量進(jìn)行連接。組態(tài)完成后利用一條標(biāo)準(zhǔn)交叉網(wǎng)線把PC與觸摸屏連接，配置PGIPC口為PCAdapter(MPI），設(shè)CPC與觸摸屏通過MPI方式進(jìn)行項(xiàng)目下載。所設(shè)計(jì)人機(jī)界面如圖1所示。

圖1 觸摸屏控制畫面

4 主從站DP通訊設(shè)計(jì)

Profibus-DP作為一種開放式的現(xiàn)場總線協(xié)議，在工控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。該協(xié)議僅使用了rsoiosi參考模型中的第1. 2層和用戶接口，精簡的結(jié)構(gòu)保證了數(shù)據(jù)的高速傳輸，非常適用于FLC間的數(shù)據(jù)通信。在該系統(tǒng)中，主站S7-300主要用于通信服務(wù)。數(shù)據(jù)通信開始階段，主站首先通過MPI通訊網(wǎng)絡(luò)接收人機(jī)界面的控制指令，然后通過Profibus-DP總線將指令送到從站，同時(shí)接收來自從站的運(yùn)行狀態(tài)等反饋信息。硬件連接上，S7-200CPU通過EM277連接到總線網(wǎng)絡(luò)上。作為DP從站模塊，EM277接受來自主站的IIO配置，向主站發(fā)送和接收不同數(shù)t的數(shù)據(jù)。主從站DP通訊過程中，主站將其翰出區(qū)的信息發(fā)送到從站輸出緩沖區(qū)，與從站交換數(shù)據(jù);從站將其輸入緩沖區(qū)數(shù)據(jù)返回給主站輸入?yún)^(qū)，以響應(yīng)從主站來的信息。

4.1組態(tài)設(shè)計(jì)

在SIMATIC Manager中創(chuàng)建一新項(xiàng)目，插入一個(gè)SIMATIC 300站點(diǎn)。打開HW config編輯器，按訂貨號依次插入機(jī)架、電源和CPU。在Profibus組態(tài)畫面中，新建一個(gè)DP網(wǎng)絡(luò)，將通訊地址設(shè)為2,傳翰速率設(shè)為187.5Kb/s,配哭文件選為DP。主站PLC可自動識別人機(jī)界面，不需進(jìn)行組態(tài)。S7-Z00通過EM277模塊連接到Profibus-DP上，從站組態(tài)實(shí)際是對EM277進(jìn)行組態(tài)。組態(tài)前先將EM277的描述文件siem089d.gsd添加到STEP7中，設(shè)置從站地址為3(與EM277撥碼開關(guān)一致)。組態(tài)設(shè)置通訊接口為4字節(jié)輸入14字節(jié)輸出，V區(qū)偏移量設(shè)置為80，則主站發(fā)送區(qū)PQB20-PQB23對應(yīng)從站接收區(qū)VB80-VB83，主站接收區(qū)PIB24-PIB27對應(yīng)從站發(fā)送區(qū)VB84-VB87。系統(tǒng)硬件配置組態(tài)完成后，將硬件信息下載到57-300中。硬件組態(tài)如圖2所示。

圖2 硬件組態(tài)

4.2用戶程序

在CPU315-2DP符號表中，定義數(shù)據(jù)塊DB1用于存放接收和發(fā)送數(shù)據(jù):功能調(diào)用FC1用于CPU300與200之間的數(shù)據(jù)通訊交換。OB 100用于初始化數(shù)據(jù)映射輸入與愉出存儲區(qū)。主程序在組織塊OB1中執(zhí)行，初始化組織塊OB 100執(zhí)行后，OB1被循環(huán)的進(jìn)行處理。在循環(huán)的結(jié)尾，將過程映像輸出表發(fā)送給軸出模塊。通訊過程中，可通過變量表來查看通訊效果。主站程序插入了I/O訪間故障診斷模塊OB82、機(jī)架故障診斷模塊OB86，用于對相應(yīng)動作的操作說明。