伺服電動機(jī)通訊控制模式—自動攻牙裝置控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試用戶需求

手動攻牙機(jī)具有價格實惠、攻牙靈活、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，但也存在攻牙效率低、使用壽命短、產(chǎn)品次品率高等缺點(diǎn)，因而不適用于企業(yè)大批量生產(chǎn)。為提供生產(chǎn)效率，企業(yè)一般選用沖壓攻牙全自動化的加工生產(chǎn)設(shè)備，該設(shè)備不僅具有節(jié)省人工、易于操作、耐用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時自動化攻牙采用無屑擠壓絲錐攻牙方式，出來的成品具有螺紋精度高、強(qiáng)度好、絲錐較之普通攻牙生產(chǎn)壽命長的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在鋼、鋁、銅等金屬材料以及非金屬材料的攻牙。

現(xiàn)寧波某公司計劃生產(chǎn)一臺自動攻牙設(shè)備，該設(shè)備主要由機(jī)械部分、電氣部分、氣動部分和控制系統(tǒng)組成。機(jī)械部分主要由底座、工作臺、傳動裝置和夾具等組成；電氣部分則包括主電機(jī)、控制器、傳感器等；氣動部分則負(fù)責(zé)設(shè)備的動力輸出和傳遞；控制系統(tǒng)則是設(shè)備的大腦，它負(fù)責(zé)設(shè)備的自動控制和操作。

在自動攻牙控制系統(tǒng)中，攻牙裝置由伺服電動機(jī)控制，為減少控制系統(tǒng)調(diào)試量，確保在自動攻牙控制系統(tǒng)中攻牙裝置能完成所需各項功能，設(shè)置本項目完成攻牙裝置在自動攻牙控制系統(tǒng)所需的各類控制功能。項目具體要求如下：按下觸摸屏上的“復(fù)位按鈕”后，攻牙裝置以8.0mm/s速度回原點(diǎn)SQ1，夾緊氣缸縮回原位SQ2，完成系統(tǒng)復(fù)位。系統(tǒng)復(fù)位完成后，按下觸摸屏上的“啟動按鈕”，轉(zhuǎn)盤氣缸推出（用HL1得電模擬），驅(qū)動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)將轉(zhuǎn)盤上的物料送達(dá)SQ4后，夾緊氣缸伸出（用HL2得電模擬）碰到SQ3后夾緊物料；物料夾緊后攻牙裝置以4.0mm/s速度正轉(zhuǎn)運(yùn)行44mm后攻牙完成，攻牙完成后攻牙裝置先以4.0mm/s速度反轉(zhuǎn)運(yùn)行20mm退出物料，再以8.0mm/s速度反轉(zhuǎn)運(yùn)行24mm后攻牙裝置停止運(yùn)行，同時夾緊氣缸縮回到原位SQ2，整個自動攻牙流程結(jié)束，等待轉(zhuǎn)盤氣缸推出驅(qū)動轉(zhuǎn)盤上的物料再次送達(dá)SQ4后，開始下個物料的攻牙工作流程。用戶需求

攻牙裝置運(yùn)行過程中遇到機(jī)械卡死等機(jī)械故障（用觸摸屏上的“故障模擬開關(guān)”閉合模擬）時，故障報警燈HL3以1Hz頻率閃爍，故障排除（用觸摸屏上的“故障模擬開關(guān)”斷開模擬）后，按下觸摸屏上的“復(fù)位按鈕”后，故障燈熄滅，攻牙裝置以8.0mm/s速度回到原點(diǎn)SQ1，夾緊氣缸縮回到原位SQ2。

觸摸屏上可顯示攻牙裝置正、反向運(yùn)行狀態(tài)、各類氣缸運(yùn)行狀態(tài)、故障報警以及攻牙裝置運(yùn)行速度。圖9-1自動攻牙設(shè)備控制系統(tǒng)調(diào)試界面知識準(zhǔn)備

Modbus是施耐德電氣于1979年為使用PLC通信而發(fā)表的一種串行通信協(xié)議。Modbus協(xié)議是一個工業(yè)領(lǐng)域常見的通信協(xié)議，因其公開發(fā)表并且無版權(quán)要求、易于部署和維護(hù)及修改簡單優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用在PLC、傳感器、HMI及各類儀表上，用于各種數(shù)據(jù)采集和過程監(jiān)控，如圖9-2Modbus在工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用。Modbus通信協(xié)議作用在OSI模型的物理層（1層）、數(shù)據(jù)鏈路層（2層）及應(yīng)用層（7層）。這里的OSI被稱為開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，它定義了網(wǎng)絡(luò)互連的七層框架，每層框架都有其各自的通信協(xié)議。圖9-2Modbus通信協(xié)議典型應(yīng)用知識準(zhǔn)備

Modbus協(xié)議有三類，分別是：Modbus-RTU、Modbus-ASCII、Modbus-TCP。一般來說，一個設(shè)備只有其中的一種協(xié)議，Modbus規(guī)定Modbus-RTU是設(shè)備必須支持的協(xié)議，也是默認(rèn)選項，所以大多數(shù)設(shè)備都采用了Modbus-RTU協(xié)議通信。

ModbusRTU通訊協(xié)議在數(shù)據(jù)通訊上采用主從應(yīng)答的方式進(jìn)行。只能由主機(jī)（PC，HMI等）通過唯一從機(jī)地址發(fā)起請求，從機(jī)（終端設(shè)備）根據(jù)主機(jī)請求進(jìn)行響應(yīng)，即半雙工通訊。該協(xié)議只允許主機(jī)發(fā)起請求，從機(jī)進(jìn)行被動響應(yīng)，因此從機(jī)不會主動占用通訊線路造成數(shù)據(jù)沖突。一、ModbusRTU協(xié)議格式Modbus協(xié)議信息傳輸為異步方式，使用16進(jìn)制進(jìn)行通訊，信息幀格式如表9-1所示：地址碼功能碼數(shù)據(jù)區(qū)CRC校驗碼1字節(jié)1字節(jié)N字節(jié)2字節(jié)1.地址碼ModbusRTU消息幀的地址碼包含一個字節(jié)。一般支持1到255，地址0一般用作廣播地址，以使所有的從設(shè)備都能認(rèn)識。地址碼用于接收主機(jī)的廣播數(shù)據(jù)，每個從機(jī)在總線上地址必須唯一，主設(shè)備通過將要聯(lián)絡(luò)的從設(shè)備的地址放入消息中的地址域來選通從設(shè)備，與主機(jī)發(fā)送的地址碼相符的從機(jī)才能響應(yīng)返回數(shù)據(jù)。表9-1ModbusRTU通信信息幀格式知識準(zhǔn)備

2.功能碼

功能碼是每個通訊信息幀的第二個字節(jié)，主機(jī)通過發(fā)送功能碼告知從機(jī)設(shè)備應(yīng)當(dāng)執(zhí)行何種操作。常見的八種功能碼如下表所示：功能碼定義操作01H讀取線圈讀取一個或多個連續(xù)線圈狀態(tài)05H寫單個線圈操作指定位置的線圈狀態(tài)0FH寫多個線圈操作多個連續(xù)線圈狀態(tài)02H讀取離散量輸入讀取一個或多個連續(xù)離散輸入狀態(tài)04H讀取輸入寄存器讀取一個或多個連續(xù)輸入寄存器數(shù)據(jù)03H讀保持寄存器讀取一個或多個保持寄存器數(shù)據(jù)06H寫單個保持寄存器把兩個十六進(jìn)制數(shù)據(jù)寫入對應(yīng)位置10H寫多個保持寄存器把4*N個十六進(jìn)制數(shù)據(jù)寫入N個連續(xù)保持寄存器

如果主設(shè)備需要從設(shè)備讀取一組保持寄存器，則需將功能代碼設(shè)為03H。如果主設(shè)備寫一組從設(shè)備的寄存器，則需將功能代碼設(shè)為10H（功能代碼10十六進(jìn)制）。知識準(zhǔn)備3.數(shù)據(jù)區(qū)

數(shù)據(jù)區(qū)隨功能碼以及數(shù)據(jù)方向的不同而不同，這些數(shù)據(jù)可以是“寄存器首地址+讀取寄存器數(shù)量”、“寄存器地址+操作數(shù)據(jù)”、“寄存器首地址+操作寄存數(shù)量+數(shù)據(jù)長度+數(shù)據(jù)”等不同的組合，在“功能碼分析”詳解不同功能碼的數(shù)據(jù)區(qū)。

如果主設(shè)備需要從設(shè)備讀取一組保持寄存器（功能代碼03），數(shù)據(jù)域指定了起始寄存器以及要讀的寄存器數(shù)量。如果主設(shè)備寫一組從設(shè)備的寄存器（功能代碼10十六進(jìn)制），數(shù)據(jù)域則指明了要寫的起始寄存器以及要寫的寄存器數(shù)量，數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，要寫入寄存器的數(shù)據(jù)。知識準(zhǔn)備

4.CRC校驗碼

ModbusRTU協(xié)議常用與工業(yè)現(xiàn)場對數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和正確性有較高的要求，因此通過CRC校驗保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。

當(dāng)選用RTU模式作字符幀，錯誤檢測域包含一16Bits值（用兩個8位的字符來實現(xiàn)）。錯誤檢測域的內(nèi)容是通過對消息內(nèi)容進(jìn)行循環(huán)冗長檢測方法得出的。CRC域附加在消息的最后，添加時先是低字節(jié)然后是高字節(jié)，故CRC的高位字節(jié)是發(fā)送消息的最后一個字節(jié)。地址與CRC校驗錯誤并不會收到從機(jī)的數(shù)據(jù)反饋，其他錯誤將向主機(jī)返回錯誤碼。數(shù)據(jù)幀的第二位加上0X80表示請求發(fā)生錯誤（非法功能碼、非法數(shù)據(jù)值等），錯誤數(shù)據(jù)幀如如表9-3所示：地址碼功能碼錯誤碼CRC校驗碼1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)表9-3錯誤數(shù)據(jù)幀常見錯誤碼如表9-4所示：值名稱說明01H非法的功能碼不支持該功能碼操作寄存器02H非法的寄存器地址訪問設(shè)備禁止訪問的寄存器03H非法的數(shù)據(jù)值寫入不支持的參數(shù)值04H從機(jī)故障設(shè)備工作異常表9-4常見錯誤碼知識準(zhǔn)備

CRC域是兩個字節(jié)，包含一16位的二進(jìn)制值。它由傳輸設(shè)備計算后加入到消息中，接收設(shè)備重新計算收到消息的CRC，并與接收到的CRC域中的值比較，如果兩值不同，則有誤。

CRC是調(diào)入一值全為“1”的16位寄存器，然后調(diào)用一過程將消息中連續(xù)的8位字節(jié)各當(dāng)前寄存器中的值進(jìn)行處理。僅每個字符中的8Bit數(shù)據(jù)對CRC有效，起始位和停止位以及奇偶校驗位均無效。

CRC產(chǎn)生過程中，每個8位字符都單獨(dú)和寄存器內(nèi)容相或（OR），結(jié)果向最低有效位方向移動，最高有效位以0填充。LSB被提取出來檢測，如果LSB為1，寄存器單獨(dú)和預(yù)置的值或一下，如果LSB為0，則不進(jìn)行。整個過程要重復(fù)8次。在最后一位（第8位）完成后，下一個8位字節(jié)又單獨(dú)和寄存器的當(dāng)前值相或。最終寄存器中的值，是消息中所有的字節(jié)都執(zhí)行之后的CRC值。CRC添加到消息中時，低字節(jié)先加入，然后高字節(jié)。知識準(zhǔn)備二、西門子ModbusRTU協(xié)議常用指令

1.“MB_COMM_LOAD”指令

“MB_COMM_LOAD”指令用于組態(tài)CM模塊上的端口，以進(jìn)行Modbus-RTU協(xié)議通信,可以使用RS232或RS485的CM模塊，如圖9-3所示。用戶程序必須先執(zhí)行MB_COMM_LOAD來組態(tài)端口，之后MB_SLAVE或MB_MASTER指令才能與該端口進(jìn)行通信。圖9-3MB_COMM_LOAD指令知識準(zhǔn)備引腳參數(shù)說明REQ上升沿執(zhí)行指令PORT在設(shè)備組態(tài)中插入通信模塊后，端口ID就會顯示在PORT框聯(lián)接的下拉列表中。也可以在變量表的Constants（常數(shù)）選項卡中引用該常數(shù)。BAUD選擇數(shù)據(jù)傳輸速率，可供選擇的傳輸速率有300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600、76800、115200bit/s。PARITY選擇奇偶校驗0為無校驗，1為奇校驗，2為偶校驗MB_DB用Modbus_MASTER的背景數(shù)據(jù)塊里面的一部分,如下所示:對Modbus_Master或Modbus_Slave指令的背景數(shù)據(jù)塊的引用：將MB_DB參數(shù)的輸入設(shè)為以Modbus_Master或Modbus_Slave指令的背景數(shù)據(jù)塊。注：該指令的EN、ENO、DONE、Busy、Error、STATUS引腳參數(shù)功能與前期所學(xué)基本指令一致，此處不再介紹。圖9-4MB_MASTER指令表9-5“MB_COMM_LOAD”指令引腳參數(shù)知識準(zhǔn)備2.“MB_MASTER”指令

MB_MASTER指令允許用戶程序作為Modbus主站進(jìn)行通信?？稍L問一個或多個Modbus從站設(shè)備中的數(shù)據(jù)。插入MB_MASTE指令時須創(chuàng)建背景數(shù)據(jù)塊，使用此DB名稱作為MB_COMM_LOAD指令中的MB_DB參數(shù)。

注意：如果用戶程序操作Modbus主站并使用MB_MASTER向從站發(fā)送請求，則用戶必須繼續(xù)輪詢（執(zhí)行MB_MASTER）直到返回從站的響應(yīng)。引腳參數(shù)數(shù)據(jù)類型說明REQBOOL請求輸入：0-無請求1-請求將數(shù)據(jù)發(fā)送到Modbus從站MB_ADDRUINTModbusRTU站地址：默認(rèn)地址范圍為0～247拓展地址范圍為0～65535MODEUSINT模式選擇：指定請求類型：讀取、寫入或診斷DATA_ADDRUDINT從站中的起始地址DATA_LENUINT數(shù)據(jù)長度：指定要在該請求中訪問的位數(shù)或字?jǐn)?shù)?？稍贛odbus功能表中找到有效長度。DATA_PTRVARIANT指向CPU的數(shù)據(jù)塊或位存儲器地址，從該位置讀取數(shù)據(jù)或向其寫人數(shù)據(jù)。注：該指令的EN、ENO、DONE、Busy、Error、STATUS引腳參數(shù)功能與前期所學(xué)基本指令一致，此處不再介紹。表9-6“MB_MASTER”指令引腳參數(shù)知識準(zhǔn)備

3.“MB_SLAVE”指令

MB_SLAVE指令允許用戶程序作為Modbus從站進(jìn)行通信。ModbusRTU主站可以發(fā)出請求，然后程序通過執(zhí)行MB_SLAVE來響應(yīng)，“MB_SLAVE”指令如圖9-5所示，各引腳參數(shù)如表9-7所示。

插入MB_SLAVE指令可創(chuàng)建背景數(shù)據(jù)塊，使用此DB名稱作為MB_COMM_LOAD指令中的MB_DB參數(shù)。圖9-5MB_SLAVE指令知識準(zhǔn)備

注意：Modbus指令不使用通信中斷事件來控制通信過程。用戶程序必須輪詢MB_MASTER或MB_SLAVE指令以了解傳送和接收的完成情況。

如果某個端口作為從站響應(yīng)Modbus主站，則MB_MASTER無法使用該端口。對于給定端口，只能使用一個MB_SLAVE執(zhí)行實例。同樣，如果要將某個端口用于初始化Modbus主站的請求，則MB_SLAVE將不能使用該端口。MB_MASTER執(zhí)行的一個或多個實例可使用該端口。引腳參數(shù)數(shù)據(jù)類型說明MB_ADDRUINTModbusRTU站地址：默認(rèn)地址范圍為0～255拓展地址范圍為0～65535MB_HOLD_REGVARIANT數(shù)據(jù)指針，指向Modbus保持寄存器地址，Modbus保持寄存器可以為M存儲區(qū)或DB數(shù)據(jù)區(qū)。如果Modbus保持寄存器為DB數(shù)據(jù)區(qū)，則BD數(shù)據(jù)區(qū)支持優(yōu)化訪問的數(shù)據(jù)塊或非優(yōu)化訪問的數(shù)據(jù)塊，建議采用非優(yōu)化訪問的數(shù)據(jù)塊。DRBOOL是否已經(jīng)讀取數(shù)據(jù)。0=未讀取數(shù)據(jù)；1=已將Modbus主站接收到的數(shù)據(jù)存儲在目標(biāo)區(qū)域注：該指令的EN、ENO、DONE、Busy、Error、STATUS引腳參數(shù)功能與前期所學(xué)基本指令一致，此處不再介紹。表9-7“MB_SLAVE”指令引腳參數(shù)知識準(zhǔn)備三、應(yīng)用案例

速度控制模式（S或Sz）被應(yīng)用于精密控速的場合，例如CNC加工機(jī)。該模式有兩種指令輸入模式：模擬輸入及寄存器輸入，模擬指令輸入可經(jīng)由外界來的電壓來操縱電機(jī)的轉(zhuǎn)速；指令寄存器輸入有兩種應(yīng)用方式：第一種為使用者在操作前，先將不同速度指令值設(shè)于三個指令寄存器，再通過切換CN1中DI的SPD0和SPD1選擇不同速度；第二種為利用通訊方式來改變指令寄存器的內(nèi)容值。本案例擬采用通訊方式實現(xiàn)。

1.基于通訊方式控制的臺達(dá)ASDA-B2伺服驅(qū)動器的外圍接線聯(lián)接

如圖8-6為伺服驅(qū)動器外圍裝置接線圖，下面對各部分外圍接線圖的接法以及參數(shù)設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)介紹。

（1）聯(lián)接伺服驅(qū)動器電源線伺服驅(qū)動器電源接線法分為單相與三相兩種，實訓(xùn)設(shè)備上伺服驅(qū)動器為單相供電方式，具體聯(lián)接方式如下：1）控制回路電源輸入端：L線和N線經(jīng)過保護(hù)開關(guān)后分別接到L1c和L2c端子。2）主回路電源輸入端：L線和N線經(jīng)保護(hù)開關(guān)后分別接到R和S端子。3）PE線接到接地端子。

按上述方法完成伺服驅(qū)動器電源線聯(lián)接后，伺服驅(qū)動器即可正常得電。

（2）聯(lián)接動力線

伺服驅(qū)動器動力輸出端子與伺服電動機(jī)自帶電源線間的對應(yīng)接線如圖8-7所示，按該圖可完成伺服驅(qū)動器與伺服電動機(jī)間動力線的聯(lián)接。

注意：伺服電動機(jī)自帶電源線與常規(guī)三相電電源線顏色不相同，在聯(lián)接時要特別注意伺服驅(qū)動器動力輸出端與伺服電動機(jī)自帶電源線應(yīng)要相互對應(yīng)聯(lián)接，即伺服電動機(jī)紅線與伺服驅(qū)動的U端聯(lián)接，依次類推完成動力線聯(lián)接。知識準(zhǔn)備圖9-6伺服驅(qū)動器外圍裝置接線圖圖9-7伺服驅(qū)動器與伺服電動機(jī)聯(lián)接圖（3）聯(lián)接485通訊線

伺服驅(qū)動器與PLC通信板（模塊）的對應(yīng)接線如圖9-6所示，通訊線一端可通過在CN3插接的方式直接與伺服驅(qū)動器相聯(lián)，通訊線的另一端與PLC上的通信板（模塊）端與進(jìn)行聯(lián)接。如本任務(wù)的通信模塊為CM1241，CM1241與CN3間通信的須采用通訊線，通訊線的485-與CM1241通信板的T/RA端相聯(lián)接、通訊線的485+與CM1241通信板的T/RB端相聯(lián)接。知識準(zhǔn)備2.伺服驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置編號操作流程顯示屏顯示第一步：恢復(fù)出廠設(shè)置1完成伺服驅(qū)動的電源線、動力線、編碼器線聯(lián)接后送電。注意：該報錯原因為CN1端子未聯(lián)接引起，不影響參數(shù)復(fù)位，可忽略。

第二步：關(guān)閉報警信息2P2-17:0（取消緊急停止）P2-15:0（取消反向禁止運(yùn)行極限）P2-16:0（取消正向禁止運(yùn)行極限）釋義：通訊模式通過CN3通信接口控制伺服驅(qū)動器，不須接CN1端子，因此須將伺服驅(qū)動器的反向運(yùn)行禁止極限（DI6）與正向運(yùn)行禁止極限（DI7）及緊急停止（DI8）的功能取消，否則伺服驅(qū)動器將報警并無法正常工作。注意：設(shè)定完成后，若驅(qū)動器有異常信號出現(xiàn)（因為出廠設(shè)定值有反向運(yùn)行禁止極限與正向運(yùn)行禁止極限及緊急停止的功能），須重新開機(jī)或?qū)惓Ｖ刂肈I5接腳導(dǎo)通，用來清除異常狀態(tài)。P2-16設(shè)定完成后顯示屏顯示的不一定為“00001”，“AL015”消失即認(rèn)為P2-17、P2-15、P2-16參數(shù)設(shè)定成功。

知識準(zhǔn)備第三步：設(shè)置伺服驅(qū)動器控制模式為速度控制模式P1-01:2釋義：將驅(qū)動器的控制模式設(shè)定為速度控制模式，更改后須重新開機(jī)才會更新操作模式。

3

P2-10：101（定義DI1為SON信號）P2-12：114（定義DI3為SPD0信號）P2-13：115（定義DI4為SPD1信號）釋義：完成端子功能定義后，可利用端子DI1啟停伺服電動機(jī)，利用端子DI3和端子DI4的信號狀態(tài)組合選擇速度指令編號，DI3、DI4的狀態(tài)與速度指令編號的對應(yīng)關(guān)系如下表所示，速度指令編號S2對應(yīng)的速度為參數(shù)P1-09的設(shè)定值、速度指令編號S3對應(yīng)的速度為參數(shù)P1-10的設(shè)定值、速度指令編號S4對應(yīng)的速度為參數(shù)P1-11的設(shè)定值，。表DI3、DI4端子信號和速度選擇對應(yīng)表

速度指令編號SPD1（DI4）SPD0（DI3）指令來源設(shè)定參數(shù)設(shè)定值S100外部模擬指令V-REF與GND之間電壓差

S201內(nèi)部寄存器參數(shù)P1-0902000S310P1-100.2.000S411P1-110.4.000知識準(zhǔn)備

3DI1未接通：電機(jī)停止運(yùn)行。DI1接通、DI3端子接通、DI4端子未接通：以S2速度指令編號所對應(yīng)參數(shù)P1-09內(nèi)的設(shè)定值200r/min正轉(zhuǎn)。DI1接通、DI3端子未接通、DI4端子接通：以S3速度指令編號所對應(yīng)參數(shù)P1-10內(nèi)的設(shè)定值200r/min反轉(zhuǎn)。DI1接通、DI3端子接通、DI4端子接通：以S4速度指令編號所對應(yīng)參數(shù)P1-11內(nèi)的設(shè)定值400r/min反轉(zhuǎn)?！咀⒁狻績?nèi)部寄存器參數(shù)設(shè)定范圍為-50000～50000，設(shè)定值=設(shè)定范圍x單位（0.1r/min）。例：P1-09=+02000，設(shè)定值=+2000x0.1r/min=+2000r/min。

知識準(zhǔn)備第四步：設(shè)置伺服驅(qū)動器通訊參數(shù)4P3-0：0001釋義：此站號代表本驅(qū)動器在通訊網(wǎng)路上的絕對地址，同時適用于RS-232／485，Modbus通信協(xié)議的站號設(shè)置為1。

P3-1：0010釋義：RS-485的通信波特率為9600。

P3-2：0060釋義：數(shù)據(jù)格式為8，N，2。

P3-05：0000釋義：采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)的Modbus通訊。知識準(zhǔn)備第五步：采用通信功能控制伺服驅(qū)動器按速度模式運(yùn)行5

P3-06：000D釋義：P3-06為輸入接點(diǎn)（DI）來源控制開關(guān)，此參數(shù)每1位決定1個DI的信號輸入來源，參數(shù)的Bit0～Bit8位與DI1～DI9信號逐位對應(yīng)，相應(yīng)位為0該輸入接點(diǎn)狀態(tài)由外部硬件端子控制，相應(yīng)位為1該輸入接點(diǎn)狀態(tài)由系統(tǒng)參數(shù)P4-07控制。P3-06設(shè)為000D（二進(jìn)制1101）即DI4、DI3、DI1端子的輸入接點(diǎn)狀態(tài)由系統(tǒng)參數(shù)P4-07控制，DI2由外部硬件端子控制?！咀⒁狻浚篜3-06中的數(shù)值是不能保存的，每次上電后，必須重新設(shè)置。

P4-07內(nèi)的值為0005（DI1、DI3接通），以速度指令編號S2對應(yīng)的速度200r/min正轉(zhuǎn)。P4-07內(nèi)的值為（DI1、DI4接通），以速度指令編號S3對應(yīng)的速度200r/min反轉(zhuǎn)。P4-07內(nèi)的值為000D（DI1、DI3、DI4接通），以速度指令編號S4對應(yīng)的速度400r/min反轉(zhuǎn)。P4-07內(nèi)的值為0000，伺服停止運(yùn)行。

【注意】：參數(shù)P4-07的值需通過Modbus通訊寫入（寫入步驟詳見4.案例程序編寫及調(diào)試），將0005通過通訊寫入系統(tǒng)參數(shù)P4-07，即激活DI1和DI3端子，伺服電動機(jī)使能并激活第三步表中的“SPD0”即以速度指令編號S2對應(yīng)的速度運(yùn)行；若此時DI2接點(diǎn)也由外部硬件端子控制接通，則顯示屏顯示“0007”而非“0005”。臺達(dá)伺服的數(shù)字輸入可由使用者自由規(guī)劃，使用者規(guī)劃數(shù)字輸入（DI）時，需參考手冊的DI碼的定義。知識準(zhǔn)備

3.通訊模塊硬件組態(tài)及參數(shù)設(shè)置

第一步：完成RS485硬件的添加

完成S7-1200系列PLC硬件添加后，再如下圖中逐步點(diǎn)擊“硬件目錄”—“目錄”—“通信板”—“點(diǎn)到點(diǎn)”—“CB1241（RS485）”，將“CB1241（RS485）”下的“6ES7241-1CH30-1XB0”拖到1200的藍(lán)色框中。完成在S7-1200系列PLC上RS485通訊模塊添加，如圖9-9所示。知識準(zhǔn)備圖9-9RS485硬件添加完成

試一試：在完成項目任務(wù)后，試試能否在讀取硬件時完成RS485模塊添加，并在表9-13記錄。知識準(zhǔn)備

第二步：完成MB_COMM_LOAD指令的添加及參數(shù)設(shè)置

逐步點(diǎn)擊下圖“指令”—“通信”—“通信處理器”—“MODBUS”，將“MODBUS”下的第一個指令“MB_COMM_LOAD”拖到程序段1中，完成MB_COMM_LOAD指令添加。知識準(zhǔn)備

注意：TIAPortalV17軟件中提供了“MODBUS（RTU)V4.4”和“MODBUSV2.2”兩個版本的ModbusRTU指令；其中“MODBUSV2.2”為較早版本，僅可應(yīng)用于CB1241通信板和CM1241通信模塊進(jìn)行ModbusRTU通信；“MODBUS（RTU)V4.4”為較新版本，可支持CB1241通信板和CM1241通信模塊，還可支持PN、PTP通信模塊進(jìn)行ModbusRTU通信。新版本的ModbusRTU指令即“MODBUS（RTU)V4.4”版本對PLC和通信模塊的硬件版本都有更高要求，考慮到設(shè)備的兼容性，本項目使用“MODBUSV2.2”版本的指令集進(jìn)行ModbusRTU通信。

試一試：在完成項目任務(wù)后，根據(jù)所學(xué)知識并自主查閱手冊，運(yùn)用MODBUS（RTU）V4.4版本的ModbusRTU指令完成本項目，并在表9-13記錄。知識準(zhǔn)備

如下圖所示，點(diǎn)擊“MB_COMM_LOAD”指令的“PORT”端子，在

中找到“Local～CB_1241_（RS485）”并點(diǎn)擊“Local～CB_1241_（RS485）”，完成該指令與485通訊模塊的硬件組態(tài)。若第一步?jīng)]有完成，則不會出現(xiàn)"Local～CB_1241_（RS485）"，即無法完成485通信。圖9-11PLC硬件MODBUS硬件號知識準(zhǔn)備

將BAUD設(shè)為9600即將波特率設(shè)為9600；將PARITY設(shè)為0，即將校驗方式設(shè)為無校驗；完成上述參數(shù)設(shè)置后結(jié)果如下圖所示。

注意：本參數(shù)設(shè)置應(yīng)與前期伺服驅(qū)動器設(shè)置的通訊參數(shù)相一致，否則將無法完成通訊，如伺服驅(qū)動器中設(shè)置的波特率為19200，則BAUD端參數(shù)也需要設(shè)為19200。圖9-12MB_COMM_LOAD指令的參數(shù)設(shè)置知識準(zhǔn)備

第三步：完成MB_MASTER指令調(diào)用及參數(shù)設(shè)置

逐步點(diǎn)擊圖9-10“指令”—“通信”—“通信處理器”—“MODBUS”，將“MODBUS”下的第二個指令“MB_MASTER”拖到程序段2中，并將該指令的背景數(shù)據(jù)塊設(shè)為“DB2”，即可完成MB_MASTER指令的調(diào)用。MB_MASTER指令調(diào)用完成后，將MB_COMM_LOAD的MB_DB端子設(shè)為“DB2”,即完成MB_COMM_LOAD指令對MB_MASTER指令背景數(shù)據(jù)庫的引用，完成后效果如下圖所示。知識準(zhǔn)備

將MB_ADDR設(shè)為1，即將訪問的MODBUS從站地址已設(shè)為1；將MODE設(shè)為1，即需要將數(shù)據(jù)寫入伺服驅(qū)動器；將DATA_ADDR設(shè)為41039，即將需要寫入的伺服驅(qū)動器的從站地址為41039；將DATA_LEN設(shè)為1，即將寫入的數(shù)據(jù)長度為1個單位；將DATA_PTR設(shè)為MW200，即將MW200內(nèi)的數(shù)據(jù)通過通訊傳送給給伺服伺服驅(qū)動器。完成上述參數(shù)設(shè)定后，即可實現(xiàn)將MW200的數(shù)據(jù)通過通訊傳送到伺服驅(qū)動器地址為41039的參數(shù)，完成所有參數(shù)設(shè)置后結(jié)果如圖9-14所示

。

注意：MB_COMM_LOAD指令中:REQ為上升沿執(zhí)行指令。MB_MASTER指令中：REQ設(shè)為M0.0時鐘指令是為了保持10Hz的頻率發(fā)送數(shù)據(jù)給MODBUS從站。圖9-13

MB_MASTER指令參數(shù)設(shè)置完成知識準(zhǔn)備

MB_MASTER指令調(diào)用完成后，將MB_COMM_LOAD的MB_DB端子設(shè)為“DB2”,即完成MB_COMM_LOAD指令對MB_MASTER指令背景數(shù)據(jù)庫的引用，完成后效果如下圖所示。知識準(zhǔn)備

4.案例程序編寫及調(diào)試

程序段1：完成MB_COMM_LOAD指令調(diào)用及參數(shù)設(shè)置，指令各端子參數(shù)設(shè)為（RES：M1.0；PORT：Local～CB_1241_(RS485)；BAUD:9600；PARITY:0；MB_DB：DB2），參數(shù)設(shè)定完成后如下圖所示。知識準(zhǔn)備

程序段2：完成MB_MASTER指令調(diào)用及參數(shù)設(shè)置，參數(shù)指令各端子參數(shù)為（RES：M0.0；MB_ADDR：1；MODE：1；DATA_ADDR:41039；DATA_LEN：1；DATA_PTR：MW200）,參數(shù)設(shè)定完成后如右圖所示。知識準(zhǔn)備

【釋義】：40001寄存器是Modbus協(xié)議中的第一個數(shù)據(jù)寄存器，對應(yīng)于設(shè)備中的第一個模擬量輸入寄存器，它包含一個16位的無符號整數(shù)值，可以被讀取和寫入。這個值可以表示一個物理量的測量值，如溫度、壓力、流量等。臺達(dá)B2伺服驅(qū)動器P4-07通訊地址為040EH，轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制即為1038，加上起始地址40001等于41039，即通過通訊讀寫41039地址參數(shù)即為對該驅(qū)動器的P4-07參數(shù)進(jìn)行讀寫。

試一試：在完成項目任務(wù)后，根據(jù)所學(xué)知識并自主查閱手冊，試試能否用1個MB_MASTER指令完成多個數(shù)據(jù)寫入，并在表9-13記錄。知識準(zhǔn)備程序段3：完成臺達(dá)B2伺服驅(qū)動器S2、S3、S4三個速度指令編號的數(shù)據(jù)寫入控制。圖9-17程序段3知識準(zhǔn)備

案例程序編寫完成并完成軟硬件下載后，可通過對M2.0和M2.1的強(qiáng)制控制，實現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò)對伺服電動機(jī)的控制，控制結(jié)果如下：

M2.0和M2.1都為0：伺服電動機(jī)停止運(yùn)行。

M2.0為1及M2.0為0：通過通訊將伺服驅(qū)動器的P4-07參數(shù)設(shè)為5，根據(jù)“DI3、DI4端子信號和速度選擇對應(yīng)表”可知即調(diào)用“P1-09”參數(shù)所設(shè)速度，即以S2的速度200r/min正轉(zhuǎn)。

M2.1為1及M2.0為0：通過通訊將伺服驅(qū)動器的P4-07參數(shù)設(shè)為9，根據(jù)“DI3、DI4端子信號和速度選擇對應(yīng)表”可知即調(diào)用“P1-10”參數(shù)所設(shè)速度，即以S3的速度200r/min反轉(zhuǎn)。M2.0和M2.1都為1：通過通訊將伺服驅(qū)動器的將P4-07參數(shù)設(shè)為D，根據(jù)“DI3、DI4端子信號和速度選擇對應(yīng)表”可知即調(diào)用“P1-11”參數(shù)所設(shè)速度，即以S4的速度400r/min反轉(zhuǎn)。項目實施一、自動攻牙設(shè)備控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1.PLC的I/O地址分配輸入信號輸出信號SQ1（用SA1模擬）I0.0轉(zhuǎn)盤氣缸電磁閥（HL1）Q0.0SQ2（用SA2模擬）I0.1夾緊氣缸電磁閥（HL2）Q0.1SQ3（用SA3模擬）I0.2故障報警燈（HL3）Q0.2SQ4（用SA4模擬）I0.3

詳細(xì)分析任務(wù)的控制要求，根據(jù)“滿足功能、留有裕量”的原則，完成PLC的選型，并對PLC的I/O地址功能進(jìn)行分配，如表9-9所示。表9-9PLC的I/O地址分配表項目實施2.電氣原理圖設(shè)計

注意：CM1241與CN3間通信的須采用通訊線，并將通訊線的485+、485-和GND端與CM1241通信板的相應(yīng)端子進(jìn)行聯(lián)接。完成PLC的I/O地址分配后，結(jié)合任務(wù)要求，完成系統(tǒng)電氣圖設(shè)計，如右圖所示。項目實施

3.伺服驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置序號參數(shù)初始值設(shè)定值參數(shù)編號參數(shù)名稱1P2-08參數(shù)復(fù)位0102P2-17取消緊急停止2103P2-15取消反向禁止運(yùn)行限制2204P2-16取消正向禁止運(yùn)行限制2305P1-01將驅(qū)動器的控制模式設(shè)定為速度模式026P2-10定義DI1為SON信號1011017P2-12定義DI3為SOD0信號1161148P2-13定義DI4為SOD1信號1171159P1-09將內(nèi)部速度指令1設(shè)為60r/min正轉(zhuǎn)100060010P1-10將內(nèi)部速度指令2設(shè)為60r/min反轉(zhuǎn)20000.0.600根據(jù)系統(tǒng)電氣圖在實訓(xùn)設(shè)備上完成接線，用萬用表檢查接線準(zhǔn)確無誤后，結(jié)合任務(wù)要求，完成伺服驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置，如表9-10所示。表9-10伺服驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置表項目實施11P1-11將內(nèi)部速度指令3設(shè)為120r/min反轉(zhuǎn)30000.1.20012P3-00將當(dāng)前伺服驅(qū)動器站號設(shè)定為1號站007F000113P3-01將通訊傳輸速率設(shè)為96000033001014P3-02將通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)格式為8、N、20066006015P3-05將通訊功能設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)的Modbus通訊0001000016P3-06將輸入接點(diǎn)DI1、DI3、DI4端子設(shè)為由P4-07參數(shù)控制0000000d項目實施二、智能控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

1.自動攻牙設(shè)備控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計輸入信號輸出信號功能MCGSPLC功能MCGSPLC啟動按鈕M101M100.1正轉(zhuǎn)運(yùn)行指示燈M104M100.4復(fù)位按鈕M102M100.2反轉(zhuǎn)運(yùn)行指示燈M105M100.5故障模擬開關(guān)M103M100.3故障報警指示燈M106M100.6

攻牙裝置運(yùn)行速度顯示MD204MD204

轉(zhuǎn)盤氣缸運(yùn)行指示燈Q0.0Q0.0

夾緊氣缸運(yùn)行指示燈Q0.1Q0.1

根據(jù)任務(wù)要求，參考圖9-1完成自動攻牙設(shè)備控制系統(tǒng)調(diào)試界面設(shè)計，并根據(jù)任務(wù)要求完成PLC與MCGS間關(guān)聯(lián)地址分配和設(shè)置，如表9-11所示。表9-11MCGS關(guān)聯(lián)地址分配表項目實施

2.自動攻牙設(shè)備控制系統(tǒng)的工藝流程圖繪制

詳細(xì)分析任務(wù)的控制要求，完成工藝流程圖的繪制，如右圖所示。項目實施

3.自動攻牙設(shè)備控制系統(tǒng)的程序設(shè)計

程序段1：啟用Modbus的組態(tài)端口和通信指令實現(xiàn)，使用Modbus通信方式實現(xiàn)對攻牙裝置的控制，如下圖所示。項目實施

程序段2：按下觸摸屏上的“復(fù)位按鈕”，攻牙裝置以8.0mm/s速度回原點(diǎn)，同時夾緊氣缸縮回，如下圖所示。項目實施

程序段3：攻牙裝置回到原點(diǎn)SQ1后停止運(yùn)行，如下圖所示。項目實施

程序段4：攻牙裝置回到原點(diǎn)SQ1后、夾緊氣缸縮回到原位SQ2后，按下觸摸屏上的“啟動按鈕”，轉(zhuǎn)盤氣缸推出（用HL1得電模擬）驅(qū)動轉(zhuǎn)盤開始旋轉(zhuǎn)，如下圖所示。項目實施

程序段5：轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)將物料送達(dá)SQ4后轉(zhuǎn)盤氣缸縮回，夾緊氣缸伸出（用HL2得電模擬）夾緊物料，如下圖所示。項目實施

程序段6～8：夾緊氣缸夾緊到位并在攻牙裝置離開物料前一直處于夾緊狀態(tài)，攻牙裝置實現(xiàn)“正向以4.0mm/s運(yùn)行44mm進(jìn)行攻牙，攻牙完成后以4.0mm/s反向運(yùn)行20mm退出物料，再以8.0mm/s反向運(yùn)行24mm后停止”的工作流程；程序段8攻牙裝置以4.0mm/s速度反轉(zhuǎn)運(yùn)行20mm離開物料表面后，夾緊氣缸縮回，如圖9-25～圖9-27所示。圖9-25程序段6項目實施圖9-26程序段7圖9-27程序段8項目實施

程序段9：攻牙裝置退回到位后停止運(yùn)行，轉(zhuǎn)盤氣缸重新啟動推動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，如圖9-28所示。圖9-28程序段9項目實施

程序段10：當(dāng)運(yùn)行過程中遇到故障（用M100.3閉合模擬）時，觸摸屏上的攻牙裝置報警指示燈常亮，故障報警燈HL3以1Hz頻率閃爍，如下圖所示。項目實施

程序段11：MD204用以在觸摸屏上顯示攻牙裝置的實時運(yùn)行速度，如圖9-30所示。圖9-30程序段11項目實施

程序段12：M100.4、M100.5用以在觸摸屏上顯示攻牙裝置的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)，如下圖所示。項目實施三、自動攻牙設(shè)備控制系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試1.系統(tǒng)單項功能調(diào)試

完成系統(tǒng)程序設(shè)計后，將程序下載到PLC和觸摸屏。為確保運(yùn)行安全，以及提高整體運(yùn)行功能效率，在進(jìn)行整體運(yùn)行前，先對設(shè)備的各組成設(shè)備進(jìn)行單項功能調(diào)試，確保所有設(shè)備運(yùn)行正常。具體調(diào)試內(nèi)容如下表所示。序號調(diào)試內(nèi)容結(jié)果1按鈕、開關(guān)聯(lián)接調(diào)試

2燈聯(lián)接調(diào)試

3觸摸屏通訊調(diào)試

4伺服電動機(jī)速度控制方式功能測試表9-12系統(tǒng)單項功能調(diào)試表項目實施

2.系統(tǒng)整體運(yùn)行功能調(diào)試

完成系統(tǒng)單項功能調(diào)試后，按表9-13順序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行整體調(diào)試。

注意：設(shè)備運(yùn)行過程是連續(xù)的，如在某一階段無法按系統(tǒng)要求進(jìn)行運(yùn)行，即停止調(diào)試，待問題解決后繼續(xù)調(diào)試。調(diào)試步驟及現(xiàn)象結(jié)果調(diào)試指令按下觸摸屏上的“復(fù)位按鈕”運(yùn)行現(xiàn)象1.攻牙裝置開始以8.0mm/s的速度反轉(zhuǎn)回到原點(diǎn)SQ1后停止運(yùn)行；反轉(zhuǎn)運(yùn)行時觸摸屏上的“反轉(zhuǎn)運(yùn)行指示燈”亮，“運(yùn)行速度”為-8.02.同時夾緊氣缸縮回到原位SQ2

調(diào)試指令按下觸摸屏上的“啟動按鈕”表9-13系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試記錄表運(yùn)行現(xiàn)象

1.轉(zhuǎn)盤氣缸推出（用HL1得電模擬）將轉(zhuǎn)盤上的物料送達(dá)SQ4后停下；送達(dá)SQ4前觸摸屏上的“轉(zhuǎn)盤氣缸運(yùn)行指示燈”亮

2.物料碰到SQ4后，夾緊氣缸伸出（用HL2得電模擬）碰到SQ3后夾緊物料；觸摸屏上的“夾緊氣缸運(yùn)行指示燈”亮

3.夾緊氣缸夾緊物料（用HL2得電模擬），攻牙裝置以4.0mm/s的速度正轉(zhuǎn)運(yùn)行44mm進(jìn)行攻絲；觸摸屏上的“夾緊氣缸運(yùn)行指示燈”、“正轉(zhuǎn)運(yùn)行指示燈”亮，“運(yùn)行速度”為4.0

4.夾緊氣缸夾緊物料（用HL2得電模擬），攻牙裝置以4.0mm/s的速度反轉(zhuǎn)運(yùn)行20mm退出物料；觸摸屏上的“夾緊氣缸運(yùn)行指示燈”、“反轉(zhuǎn)運(yùn)行指示燈”亮，“運(yùn)行速度”為-4.0

5.夾緊氣缸縮回，攻牙裝置以8.0mm/s的速度反轉(zhuǎn)運(yùn)行24mm；觸摸屏上的“反轉(zhuǎn)運(yùn)行指示燈”亮，“運(yùn)行速度”為-8.0

6.