基于PLC和交流伺服的單軸控制系統(tǒng)

表2 驅動器自動運行模式參數設置

3 人機界面設計

系統(tǒng)以西門子TP177B觸摸屏作為人機界面。該觸摸屏基于Windows CE操作系統(tǒng)，具有2M用戶存儲器，內部集成有RS4221485, USB和Profinetl以太網接口。組態(tài)后，能方便靈活地設定控制參數，實現對運行狀態(tài)的實時監(jiān)控。

為實現觸摸屏與主站PLC的數據通信，需要對觸摸屏進行組態(tài)設計。本文利用Wincc Flexible2005對觸摸屏進行組態(tài)，觸摸屏通過變量訪問主站PLC相應的存儲單元。MPI網路適用于小范圍、通訊數據量不大的應用場合，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界面與主站57-300之間的通訊。

打開該組態(tài)軟件，新建一項目，HMI設備選為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，完成畫面設計，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，在HMI設備配置欄中，類型選為Sirnatic，波特率187500，地址設為1，勾選總線上的唯一主站項;網絡配置欄中，將配置文選為MPI，主站數目為1;PLC設備中地址設為2，對應主站PLC地址。連接參數配置完成后，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功能的變量進行連接。組態(tài)完成后利用一條標準交叉網線把PC與觸摸屏連接，配置PGIPC口為PCAdapter(MPI），設CPC與觸摸屏通過MPI方式進行項目下載。所設計人機界面如圖1所示。

圖1 觸摸屏控制畫面

4 主從站DP通訊設計

Profibus-DP作為一種開放式的現場總線協(xié)議，在工控系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。該協(xié)議僅使用了rsoiosi參考模型中的第1. 2層和用戶接口，精簡的結構保證了數據的高速傳輸，非常適用于FLC間的數據通信。在該系統(tǒng)中，主站S7-300主要用于通信服務。數據通信開始階段，主站首先通過MPI通訊網絡接收人機界面的控制指令，然后通過Profibus-DP總線將指令送到從站，同時接收來自從站的運行狀態(tài)等反饋信息。硬件連接上，S7-200CPU通過EM277連接到總線網絡上。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t的數據。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)，與從站交換數據;從站將其輸入緩沖區(qū)數據返回給主站輸入區(qū)，以響應從主站來的信息。

4.1組態(tài)設計

在SIMATIC Manager中創(chuàng)建一新項目，插入一個SIMATIC 300站點。打開HW config編輯器，按訂貨號依次插入機架、電源和CPU。在Profibus組態(tài)畫面中，新建一個DP網絡，將通訊地址設為2,傳翰速率設為187.5Kb/s,配哭文件選為DP。主站PLC可自動識別人機界面，不需進行組態(tài)。S7-Z00通過EM277模塊連接到Profibus-DP上，從站組態(tài)實際是對EM277進行組態(tài)。組態(tài)前先將EM277的描述文件siem089d.gsd添加到STEP7中，設置從站地址為3(與EM277撥碼開關一致)。組態(tài)設置通訊接口為4字節(jié)輸入14字節(jié)輸出，V區(qū)偏移量設置為80，則主站發(fā)送區(qū)PQB20-PQB23對應從站接收區(qū)VB80-VB83，主站接收區(qū)PIB24-PIB27對應從站發(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，定義數據塊DB1用于存放接收和發(fā)送數據:功能調用FC1用于CPU300與200之間的數據通訊交換。OB 100用于初始化數據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)的進行處理。在循環(huán)的結尾，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、機架故障診斷模塊OB86，用于對相應動作的操作說明。