PLC應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程7運(yùn)料小車往返控制基礎(chǔ)篇知識(shí)目標(biāo)2掌握各類定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的應(yīng)用1掌握順序控制程序設(shè)計(jì)方法能力目標(biāo)2能夠?qū)⒐に嚵鞒踢M(jìn)行順序控制分析并設(shè)計(jì)流程圖1能夠使用順序控制程序設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車往返控制項(xiàng)目七運(yùn)料小車往返控制基礎(chǔ)篇素質(zhì)目標(biāo)1通過(guò)學(xué)習(xí)順序控制設(shè)計(jì)方法培養(yǎng)學(xué)生的邏輯分析能力課堂思政1順序控制，體現(xiàn)循序漸進(jìn)、穩(wěn)步提升專業(yè)技能項(xiàng)目七運(yùn)料小車往返控制基礎(chǔ)篇2通過(guò)傳感器信號(hào)變化培養(yǎng)學(xué)生靈活變通能力3412項(xiàng)目背景及控制分析相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目考核項(xiàng)目七運(yùn)料小車往返控制基礎(chǔ)篇項(xiàng)目背景

在部分企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，需要搭建短程運(yùn)輸小車在兩地之間進(jìn)行運(yùn)輸作業(yè)，采用固定運(yùn)行軌跡的軌道式運(yùn)料小車為其常用的運(yùn)輸工具，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)維護(hù)成本低、編程設(shè)計(jì)容易等優(yōu)點(diǎn)被廣泛采用，運(yùn)料小車示意圖如圖7-1所示。

順序控制，體現(xiàn)循序漸進(jìn)、穩(wěn)步提升專業(yè)技能控制分析（1）設(shè)計(jì)一小車自動(dòng)控制程序，自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)如下：SA閉合，要求系統(tǒng)啟動(dòng)后首先在原位進(jìn)行裝料，15s后裝料停止，小車右行；右行至行程開(kāi)關(guān)SQ2處右行停止，進(jìn)行卸料，10s后卸料停止，小車左行至行程開(kāi)關(guān)SQ1處，左行停止，進(jìn)行裝料。如此循環(huán)一直進(jìn)行下去。在運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)論小車在任意位置，按下停止按鈕，小車立即停止運(yùn)行。（2）檢修狀態(tài)：當(dāng)SA斷開(kāi)時(shí)，小車只能手動(dòng)控制，1）按下小車點(diǎn)動(dòng)右行按鈕，小車接通電機(jī)正轉(zhuǎn)，前進(jìn)至B點(diǎn)開(kāi)關(guān)SQ2時(shí)小車停止；2)按下小車點(diǎn)動(dòng)左行按鈕，小車接通電機(jī)反轉(zhuǎn)，退至SQ1時(shí)小車停車；3）按點(diǎn)動(dòng)卸料時(shí)，小車打開(kāi)卸料電磁閥；4）按點(diǎn)動(dòng)裝料，小車打開(kāi)裝料電磁閥?？刂品治觯?）設(shè)備復(fù)位狀態(tài)，在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)需要保證小車在最左側(cè)且裝料和卸料電磁閥均關(guān)閉狀態(tài)。在滿足上述條件時(shí)才能啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行。被控對(duì)象：小車驅(qū)動(dòng)電機(jī)。輸入信號(hào)：自動(dòng)/檢修狀態(tài)切換開(kāi)關(guān)SA、自動(dòng)開(kāi)始按鈕、自動(dòng)停止按鈕、一鍵復(fù)位、點(diǎn)動(dòng)右行、點(diǎn)動(dòng)左行、點(diǎn)動(dòng)裝料、點(diǎn)動(dòng)卸料、左限位SQ1、右限位SQ2。輸出信號(hào)：驅(qū)動(dòng)電機(jī)、裝料電磁閥、卸料電磁閥?？刂品治鲞壿嬯P(guān)系：（1）自動(dòng)模式下，按下啟動(dòng)按鈕后先檢測(cè)小車位置，無(wú)論啟動(dòng)時(shí)小車位置如何，小車都將移動(dòng)到左邊SQ1處開(kāi)始裝料，需設(shè)計(jì)初始化程序；（2）小車運(yùn)行至任意位置按下停止按鈕均能立即停止，自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)能先卸料再到原始位進(jìn)行裝料；（3）手動(dòng)操作時(shí)左行與右行控制繼電器需要設(shè)計(jì)互鎖。思考：小車控制可以分成哪些步驟？請(qǐng)將步驟寫出并詳細(xì)分析每步的觸發(fā)條件。3412項(xiàng)目背景及控制分析相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目考核項(xiàng)目七運(yùn)料小車往返控制基礎(chǔ)篇順序控制行程開(kāi)關(guān)12設(shè)備初始化31.行程開(kāi)關(guān)又稱限位開(kāi)關(guān)或位置開(kāi)關(guān)，是一種常用的小電流主令電器。利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸頭動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐?，達(dá)到一定的控制目的。通常，這類開(kāi)關(guān)被用來(lái)限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程，使運(yùn)動(dòng)機(jī)械按一定位置或行程自動(dòng)停止、反向運(yùn)動(dòng)、變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)等。注意：一般需要注意機(jī)械結(jié)構(gòu)及安裝形式，電氣連接是常開(kāi)還是常閉，工作額定電壓電流。2.順序控制1）順序功能圖法工業(yè)控制中，許多場(chǎng)合要應(yīng)用順序控制的方式進(jìn)行控制。所謂順序控制，即使生產(chǎn)過(guò)程按生產(chǎn)工藝的要求預(yù)先安排的順序自動(dòng)控制生產(chǎn)線。順序功能圖是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)可編程控制器的順序控制程序的有力工具。順序功能圖法就是依據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)PLC順序控制程序的方法。基本思想是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期分解成若干個(gè)順序相連的階段，即“步”。順序功能圖主要有步、有向連線、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件及動(dòng)作（或命令）組成。2.順序控制2）順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)單序列結(jié)構(gòu)：?jiǎn)涡蛄杏梢幌盗邢嗬^激活的步組成，每一步的后面僅有一個(gè)轉(zhuǎn)換條件，每一個(gè)轉(zhuǎn)換條件后面僅有一步。2.順序控制選擇序列結(jié)構(gòu)：①選擇序列的開(kāi)始稱為分支，某一步的后面有幾個(gè)步，當(dāng)滿足不同的轉(zhuǎn)換條件時(shí)，轉(zhuǎn)向不同的步。②選擇序列的結(jié)束稱為合并，幾個(gè)選擇序列合并到同一個(gè)序列上，各個(gè)序列上的步在各自轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)轉(zhuǎn)換到同一個(gè)步。2.順序控制并行序列結(jié)構(gòu)：①并行序列的開(kāi)始稱為分支，當(dāng)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致幾個(gè)序列同時(shí)激活時(shí)，這些序列稱為并行序列，它們被同時(shí)激活后，每個(gè)序列中的活動(dòng)步的進(jìn)展將是獨(dú)立的。②并行序列的結(jié)束稱為合并，在并行序列中，處于水平雙線以上的各步都為活動(dòng)步，且轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，同時(shí)轉(zhuǎn)換到同一個(gè)步。2.順序控制應(yīng)用舉例：三級(jí)傳送帶控制，每個(gè)傳送帶由一個(gè)電機(jī)控制，按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，電機(jī)M1立即啟動(dòng)運(yùn)行，3秒后電機(jī)M2啟動(dòng)運(yùn)行，再3秒后電機(jī)M3啟動(dòng)運(yùn)行，按下停止按鈕后電機(jī)M3立即停止，3秒后電機(jī)M2停止，再3秒后電機(jī)M1停止。這是個(gè)典型的單序列結(jié)構(gòu)，PLC梯形圖采用順序控制如下圖所示：2.順序控制2.順序控制2.順序控制觀察思考：上述多級(jí)傳送帶程序編寫有何特點(diǎn)？請(qǐng)自行寫出順序控制圖。3.設(shè)備初始化很多實(shí)際設(shè)備在初始功能設(shè)計(jì)中會(huì)涉及自動(dòng)/點(diǎn)動(dòng)切換功能，通常設(shè)備狀態(tài)從點(diǎn)動(dòng)或者手動(dòng)狀態(tài)往自動(dòng)功能切換時(shí)需要將相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)位才可以進(jìn)行自動(dòng)程序操作。如本項(xiàng)目中在開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行前需要保證運(yùn)料小車在最左側(cè)，裝料電磁閥和卸料電磁閥均關(guān)閉。當(dāng)所有狀態(tài)滿足自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)自動(dòng)運(yùn)行開(kāi)始按鈕才能起作用。這個(gè)過(guò)程常稱作設(shè)備初始化或者設(shè)備復(fù)位。本項(xiàng)目設(shè)備初始化可按以下邏輯進(jìn)行程序編寫：1）關(guān)閉裝料電磁閥、卸料電磁閥、右行線圈KM2；2）通過(guò)判斷左限位SQ1狀態(tài)檢測(cè)小車是否在最左側(cè)，若不在則接通KM1左行線圈使小車先左行至左限位SQ1處，若小車在左限位SQ1處則初始化或復(fù)位操作完畢，退出初始化或復(fù)位程序。3412項(xiàng)目背景及控制分析相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目考核項(xiàng)目七運(yùn)料小車往返控制基礎(chǔ)篇I/O分配表輸入輸出符號(hào)主機(jī)功能說(shuō)明符號(hào)主機(jī)功能說(shuō)明SAI0.0自動(dòng)/點(diǎn)動(dòng)切換YV1Q0.0裝料電磁閥AstartI0.1自動(dòng)開(kāi)始YV2Q0.1卸料電磁閥AstopI0.2自動(dòng)停止KM1Q0.2左行線圈DLI0.3點(diǎn)動(dòng)左行KM2Q0.3右行線圈DRI0.4點(diǎn)動(dòng)右行

DZLI0.5點(diǎn)動(dòng)裝料

DXLI0.6點(diǎn)動(dòng)卸料

SQ1I0.7左限位

SQ2I1.0右限位

RestI1.1一鍵復(fù)位

主電氣原理圖PLC接線原理圖梯形圖編寫1.主程序梯形圖編寫2.復(fù)位子程序梯形圖編寫3.自動(dòng)運(yùn)行模式梯形圖編寫3.自動(dòng)運(yùn)行模式梯形圖編寫3.自動(dòng)運(yùn)行模式思考與練習(xí)：請(qǐng)同學(xué)們寫出自動(dòng)運(yùn)行模式順序功能圖。梯形圖編寫4.點(diǎn)動(dòng)檢修模式3412項(xiàng)目背景及控制分析相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目考核項(xiàng)目七運(yùn)料小車往返控制基礎(chǔ)篇工作任務(wù)考核表項(xiàng)目?jī)?nèi)容評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)具體配分獲得分值一、硬件設(shè)計(jì)（40分）1.I/O分配表（10分）分配I/O（10分）自動(dòng)啟動(dòng)、停止、點(diǎn)動(dòng)、左右行程開(kāi)關(guān)4分

左行、右行、裝料閥門、卸料閥門、一鍵復(fù)位4分

總分

2.PLC接線圖（30分）輸入電路（10分）輸入電路正確得10分

輸出電路（10分）輸出電路正確得10分

PLC供電電路（10分）供電電路正確得10分

總分

二、軟件設(shè)計(jì)（50分）1.程序流程圖（10分）動(dòng)作描述準(zhǔn)確（5分）每步動(dòng)作描述準(zhǔn)確得5分

邏輯關(guān)系清晰（5分）邏輯關(guān)系準(zhǔn)確不混亂得5分

總分

2.程序設(shè)計(jì)仿真效果（20分）卸料放料能打開(kāi)閥門（10分）相應(yīng)Q點(diǎn)正常邏輯點(diǎn)亮

小車能右行（5分）相應(yīng)Q點(diǎn)正常邏輯點(diǎn)亮

小車能左行（5分）相應(yīng)Q點(diǎn)正常邏輯點(diǎn)亮

總分

3.實(shí)操效果（20分）接線（5分）接線正確無(wú)誤

功能實(shí)現(xiàn)（15分）小車能完成自動(dòng)運(yùn)行功能、點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行功能、一鍵復(fù)位功能

總分

三、職業(yè)與安全意識(shí)10分1.操作符合安全操作規(guī)程（3分）

2.工具擺放、物品處理符合職業(yè)崗位規(guī)范要求（2分）

3.遵守課堂紀(jì)律（2分）

4.愛(ài)惜實(shí)訓(xùn)室的設(shè)備和器材，保持工位的干凈整潔（3分）

總分100分在原項(xiàng)目要求的基礎(chǔ)上增加設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行次數(shù)保護(hù)，即自動(dòng)運(yùn)行次數(shù)達(dá)到20次后需要暫停10分鐘后才能繼續(xù)自動(dòng)運(yùn)行。功能實(shí)現(xiàn)只需在自動(dòng)運(yùn)行程序中加入次數(shù)判斷和延時(shí)功能即可（添加程序分別在程序段1、程序段2、程序段6、程序段7、程序段8）。自動(dòng)模式帶設(shè)備運(yùn)行次數(shù)保護(hù)程序梯形圖如表7-8所示表7-8自動(dòng)模式帶設(shè)備運(yùn)行次數(shù)保護(hù)程序梯形圖序號(hào)圖片示例操作步驟1自動(dòng)運(yùn)行模式開(kāi)始時(shí)置位“step1”M50.0，復(fù)位M50.1~M51.0。置位“保護(hù)標(biāo)志位”注意：通過(guò)此寄存器限制自動(dòng)運(yùn)行次數(shù)。2裝料：打開(kāi)裝料電磁閥“YV1”Q0.0，延時(shí)3秒后置位“step2”M50.1,復(fù)位“step1”同時(shí)關(guān)閉裝料電磁閥“YV1”Q0.0。注意：將“保護(hù)標(biāo)志位”串聯(lián)在“step1”M50.0后，可以在自動(dòng)運(yùn)行次數(shù)達(dá)到后直接將程序暫停在此處。3

右行：“step2”M50.1觸發(fā)右行線圈“KM2”Q0.3，當(dāng)右限位“SQ2”I0.0接通后置位“step3”M50.2，復(fù)位“step2”M50.1同時(shí)斷開(kāi)右行線圈“KM2”Q0.3。4卸料：“step3”M50.2觸發(fā)卸料電磁閥“YV2”Q0.1，延時(shí)3秒后置位“step4”M50.3，復(fù)位“step3”M50.2同時(shí)斷開(kāi)“YV2”Q0.1。5

左行：“step4”M50.3觸發(fā)左行線圈“KM1”Q0.2，當(dāng)左限位“SQ1”I0.7接通后置位“step1”M50.0，復(fù)位“step4”M50.3同時(shí)斷開(kāi)左行線圈“KM1”Q0.2。6停止：“Astop”I0.2復(fù)位域M50.0~M50.3，復(fù)位保護(hù)標(biāo)志位“M20.2”。7

通過(guò)“step1”M50.0的接通次數(shù)判斷自動(dòng)運(yùn)行實(shí)際次數(shù)，20次自動(dòng)循環(huán)計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到20次時(shí)復(fù)位“保護(hù)標(biāo)志位”M20.2。置位“Hlodon”。810分鐘，600秒，使用1Hz系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)600次實(shí)現(xiàn)。10分鐘時(shí)間到后置位“保護(hù)標(biāo)志位”M20.2，復(fù)位“Hlodon”。此時(shí)程序段2裝料繼續(xù)運(yùn)行。練習(xí)與思考：根據(jù)本項(xiàng)目學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)帶wincc仿真的運(yùn)料小車程序。謝謝觀看PLC應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程8溫度檢測(cè)與PID控制基礎(chǔ)篇知識(shí)目標(biāo)2掌握PID控制基本原理1掌握模擬量輸入輸出程序編寫能力目標(biāo)2能夠PID控制進(jìn)行溫度精確控制1能夠使用西門子1200進(jìn)行溫度檢測(cè)項(xiàng)目八溫度檢測(cè)與PID控制基礎(chǔ)篇素質(zhì)目標(biāo)1通過(guò)PID參數(shù)設(shè)置培養(yǎng)細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髁?xí)慣課堂思政1精確控溫-精益求精-工匠精神項(xiàng)目八溫度檢測(cè)與PID控制基礎(chǔ)篇2通過(guò)運(yùn)行PID向?qū)囵B(yǎng)細(xì)心的工作態(tài)度3412項(xiàng)目背景及控制分析相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目考核項(xiàng)目八溫度檢測(cè)與PID控制基礎(chǔ)篇項(xiàng)目背景

在很多生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)某些參數(shù)（如溫度、壓力、PH值等）進(jìn)行精確控制，如在發(fā)酵罐的溫度精確控制，一般需要使用溫度變送器采用模擬量信號(hào)輸入PLC中，通過(guò)PID運(yùn)算后將模擬量信號(hào)輸出至執(zhí)行器上對(duì)溫度進(jìn)行控制。在溫度控制系統(tǒng)中，一般需要操作者設(shè)置合適的溫度值，PLC通過(guò)檢測(cè)實(shí)時(shí)溫度值，將設(shè)置值與實(shí)時(shí)溫度值進(jìn)行比較形成溫度誤差值，再通過(guò)PID運(yùn)算控制實(shí)時(shí)溫度值，最終使實(shí)時(shí)溫度接近或等同與設(shè)置值

精確控溫-精益求精-工匠精神控制分析（1）采集實(shí)時(shí)溫度；（2）使用PID控制對(duì)溫度進(jìn)行精確控制。被控對(duì)象：加熱器。輸入信號(hào)：0-10v溫度變送器輸出信號(hào)：0-10v電壓模擬量3412項(xiàng)目背景及控制分析相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目考核項(xiàng)目八溫度檢測(cè)與PID控制基礎(chǔ)篇PID控制模擬量的處理12實(shí)例31.模擬量處理

西門子1200PLC模擬量接線參照項(xiàng)目一部分介紹。模擬量指在時(shí)間和數(shù)值上都是連續(xù)變化的量，一般在工程上的溫度、壓力、電壓、電流、PH值等物理量均為模擬量信號(hào)。通常PLC在采集相關(guān)的模擬量時(shí)連接相應(yīng)的變送器，由變送器輸出標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號(hào)給PLC，通常為電流信號(hào)（0-20ma、4-20ma）、電壓信號(hào)（-10V-+10V、0-10V）。縮放與標(biāo)準(zhǔn)化指令：1.模擬量處理1.模擬量處理

縮放指令：通過(guò)將輸入VALUE的值映射到指定的值范圍內(nèi)，對(duì)該值進(jìn)行縮放。當(dāng)執(zhí)行“縮放”指令時(shí)，輸入VALUE的浮點(diǎn)值會(huì)縮放到由參數(shù)MIN和MAX定義的值范圍?？s放結(jié)果為整數(shù)，存儲(chǔ)在OUT輸出中。1.模擬量處理

標(biāo)準(zhǔn)化指令：通過(guò)將輸入VALUE中變量的值映射到線性標(biāo)尺對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化?？梢允褂脜?shù)MIN和MAX定義（應(yīng)用于該標(biāo)尺的）值范圍的限值。輸出OUT中的結(jié)果經(jīng)過(guò)計(jì)算并存儲(chǔ)為浮點(diǎn)數(shù)，這取決于要標(biāo)準(zhǔn)化的值在該值范圍中的位置。如果要標(biāo)準(zhǔn)化的值等于輸入MIN中的值，則輸出OUT將返回值“0.0”。如果要標(biāo)準(zhǔn)化的值等于輸入MAX的值，則輸出OUT需返回值“1.0”。2.PID控制比例積分微分控制（proportional-integral-derivativecontrol），簡(jiǎn)稱PID控制，是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一，由于其算法簡(jiǎn)單、魯棒性好和可靠性高，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制，仍有90%左右的控制回路具有PID結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，根據(jù)給定值和實(shí)際輸出值構(gòu)成控制偏差，將偏差按比例、積分和微分通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。常規(guī)PID控制器作為一種線性控制器2.PID控制比例積分微分控制（proportional-integral-derivativecontrol），簡(jiǎn)稱PID控制，是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一，由于其算法簡(jiǎn)單、魯棒性好和可靠性高，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制，仍有90%左右的控制回路具有PID結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，根據(jù)給定值和實(shí)際輸出值構(gòu)成控制偏差，將偏差按比例、積分和微分通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。常規(guī)PID控制器作為一種線性控制器2.PID控制PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值y(t)構(gòu)成偏差：e(t)=r(t)-y(t)。將偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)受控對(duì)象進(jìn)行控制。其控制規(guī)律為：傳遞函數(shù)為：式中，Kp為比例系數(shù)，Ti為積分時(shí)間常數(shù)，Td為微分時(shí)間常數(shù)；Ki=Kp/Ti，為積分系數(shù)；Kd=Kp*Td，為微分系數(shù)。2.PID控制PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下：比例環(huán)節(jié)：即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用以減小誤差。當(dāng)偏差e=0時(shí)，控制作用也為0。因此，比例控制是基于偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的，即有差調(diào)節(jié)。積分環(huán)節(jié)：能對(duì)誤差進(jìn)行記憶，主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度，積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。微分環(huán)節(jié)：能反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(變化速率)，并能在偏差信號(hào)值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。從時(shí)間的角度講，比例作用是針對(duì)系統(tǒng)當(dāng)前誤差進(jìn)行控制，積分作用則針對(duì)系統(tǒng)誤差的歷史，而微分作用則反映了系統(tǒng)誤差的變化趨勢(shì)，這三者的組合是“過(guò)去、現(xiàn)在、未來(lái)”的完美結(jié)合。3.實(shí)例通過(guò)設(shè)置和編寫程序讀取外部電壓（0-10V）、電流(4-20ma)輸入信號(hào)并將其值存入內(nèi)部寄存器中，編程將內(nèi)部寄存器的值轉(zhuǎn)換成模擬量電壓輸出（0-10V）、電流輸出（0-20ma）。第一步：對(duì)硬件進(jìn)行設(shè)置（輸入）3.實(shí)例第一步：對(duì)硬件進(jìn)行設(shè)置（輸出）注意：西門子1200模塊中模擬量輸入通道0和通道1必須選擇同一種輸入方式，通道2與通道3選擇同一種輸入方式。即電流和電壓只能選擇一種進(jìn)行輸入。3.實(shí)例第二步：編寫模擬量輸入處理程序，使用標(biāo)定與縮放指令。3.實(shí)例第三步：編寫模擬量輸出處理程序，使用標(biāo)定與縮放指令。3412項(xiàng)目背景及控制分析相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目考核項(xiàng)目八溫度檢測(cè)與PID控制基礎(chǔ)篇I/O分配表輸入輸出符號(hào)地址功能說(shuō)明符號(hào)地址功能說(shuō)明TIIW96溫度模擬量輸入TOQw108模擬量控制輸出PLC接線圖梯形圖編寫3.1PID工藝對(duì)象設(shè)置1）在程序塊中添加新塊，選擇cyclicinterrupt組織塊，命名為溫度PID。在程序段1中添加PID控制向?qū)А７椒ǎ涸诠に噷?duì)象中選擇“新增對(duì)象”，選擇PID，雙擊PID_CompactV2.3,如圖8-7所示即添加完成。梯形圖編寫3.1PID工藝對(duì)象設(shè)置2）將cyclicinterrupt中溫度PID塊中設(shè)置循環(huán)中斷時(shí)間，一般設(shè)置為100ms.如圖8-8所示。梯形圖編寫3.1PID工藝對(duì)象設(shè)置3)在工藝對(duì)象下選擇“組態(tài)”，分別設(shè)置“控制器類型”、“Input/Output參數(shù)”、“過(guò)程值限制”等參數(shù)，設(shè)置過(guò)程如圖8-9（a/b/c/d/e/f/g/h）所示圖8-9a控制器類型設(shè)置圖8-9bInput/Output參數(shù)設(shè)置梯形圖編寫3.1PID工藝對(duì)象設(shè)置3)在工藝對(duì)象下選擇“組態(tài)”，分別設(shè)置“控制器類型”、“Input/Output參數(shù)”、“過(guò)程值限制”等參數(shù)，設(shè)置過(guò)程如圖8-9（a/b/c/d/e/f/g/h）所示圖8-9c過(guò)程值限值設(shè)置圖8-9d過(guò)程值標(biāo)定設(shè)置梯形圖編寫3.1PID工藝對(duì)象設(shè)置3)在工藝對(duì)象下選擇“組態(tài)”，分別設(shè)置“控制器類型”、“Input/Output參數(shù)”、“過(guò)程值限制”等參數(shù)，設(shè)置過(guò)程如圖8-9（a/b/c/d/e/f/g/h）所示圖8-9e過(guò)程值監(jiān)視設(shè)置圖8-9fPWM限制設(shè)置梯形圖編寫3.1PID工藝對(duì)象設(shè)置3)在工藝對(duì)象下選擇“組態(tài)”，分別設(shè)置“控制器類型”、“Input/Output參數(shù)”、“過(guò)程值限制”等參數(shù)，設(shè)置過(guò)程如圖8-9（a/b/c/d/e/f/g/h）所示圖8-9g輸出值限制設(shè)置圖8-9hPID參數(shù)設(shè)置注意：PID參數(shù)設(shè)置建議通過(guò)西門子1200自整定程序進(jìn)行調(diào)試上傳。在清楚被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的情況下也可自行設(shè)定PID參數(shù)或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行校正。梯形圖編寫3.2在溫度PID中進(jìn)行程序編寫下載程序并通過(guò)在線模式修改溫度設(shè)置值“MD100”。梯形圖編寫3.3調(diào)試模式確定PID控制參數(shù)1）用TIA博圖軟件展開(kāi)項(xiàng)目樹(shù)下的“工藝對(duì)象”，單擊其下的“PID_Compact_2[DB1]”，點(diǎn)擊“調(diào)試”，如圖8-11調(diào)試窗口。梯形圖編寫3.3調(diào)試模式確定PID控制參數(shù)2）分別點(diǎn)擊采樣時(shí)間和調(diào)節(jié)模式右邊的“star”按鈕開(kāi)始采樣和調(diào)節(jié)，先進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)再進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)節(jié)，顯示調(diào)節(jié)完成后上傳PID參數(shù)，再將PLC項(xiàng)目進(jìn)行重新下載。如圖8-12所示。3412項(xiàng)目背景及控制分析相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目考核項(xiàng)目八溫度檢測(cè)與PID控制基礎(chǔ)篇工作任務(wù)考核表項(xiàng)目?jī)?nèi)容評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)具體配分獲得分值一、硬件設(shè)計(jì)（30分）1.I/O分配表（10分）分配I/O并正確接線（10分）模擬量輸入5分

模擬量輸出5分

總分

2.模擬量模塊信號(hào)設(shè)置（20分）輸入信號(hào)設(shè)置（10分）輸入電路正確得10分

輸出信號(hào)設(shè)置（10分）輸出電路正確得10分

總分

二、軟件設(shè)計(jì)（60分）1.PID工藝對(duì)象設(shè)置（10分）PID工藝對(duì)象設(shè)置正確（10分）每步工藝設(shè)置組態(tài)正確10分

總分

2.調(diào)試操作（20分）預(yù)調(diào)節(jié)（10分）能夠得到預(yù)調(diào)節(jié)參數(shù)

精確調(diào)節(jié)（10分）能夠得到精確調(diào)節(jié)參數(shù)

總分

3.實(shí)操效果（30分）能夠達(dá)到設(shè)置溫度并保持（30）分溫度偏差在+1°為合格

總分

三、職業(yè)與安全意識(shí)10分1.操作符合安全操作規(guī)程（3分）

2.工具擺放、物品處理符合職業(yè)崗位規(guī)范要求（2分）

3.遵守課堂紀(jì)律（2分）

4.愛(ài)惜實(shí)訓(xùn)室的設(shè)備和器材，保持工位的干凈整潔（3分）

總分100分

在本項(xiàng)目例程電壓電流顯示及電壓電流輸出中添加西門子觸摸屏KTP700Basic與西門子PLC建立通信連接，在觸摸屏上可以輸入需要輸出的電壓和電流并顯示PLC檢測(cè)到的電壓和電流。并通過(guò)仿真實(shí)現(xiàn)。西門子觸摸屏KTP700Basic與西門子S7-1200通信完成電壓電流檢測(cè)操作步驟如表8-7所示。表8-7西門子觸摸屏KTP700Basic與西門子S7-1200通信完成電壓電流檢測(cè)序號(hào)圖片示例操作步驟1

添加新設(shè)備在“HMI”中選擇“7’’顯示屏”、“KTP700Basic”、訂貨號(hào)“6AV2123-2GB03-0AX0”。2在彈出的對(duì)話框中“選擇PLC”中單擊“瀏覽”選擇本項(xiàng)目使用的PLC。3

選擇PLC完成后如圖所示。單擊“下一步”，后面步驟按默認(rèn)選項(xiàng)單擊“下一步”直至最后一步單擊“完成”。4設(shè)置完成后可以在“設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)”窗口中查看到觸摸屏與PLC的網(wǎng)絡(luò)連接已完成。注意：可以設(shè)置IP地址，但觸摸屏和PLC的IP地址需設(shè)置在同一網(wǎng)段。5

鼠標(biāo)雙擊“項(xiàng)目樹(shù)”中“根畫面”打開(kāi)根畫面。6在右側(cè)“基本對(duì)象”中選擇圖標(biāo)文本域拖入到觸摸屏畫面中，并雙擊后鍵入名稱，依次操作如圖所示。7

在“元素”中選擇I/O域并將其拖入到畫面中。8在畫面中雙擊拖入的“I/O域”，在“常規(guī)”選項(xiàng)中選擇“變量”彈出框中選擇“PLC變量”、“輸入電壓”。“類型”選擇“輸出”?！案袷綐邮健陛斎搿皊99.99”。9

依次上述操作選擇不同的PLC變量“輸入電流”、“電壓輸出”、“電流輸出”（注意：電壓輸出和電流輸出“類型”選擇“輸入”）。10PLC中梯形圖模擬量電壓輸入（0~10V）11

PLC中梯形圖模擬量電流輸入（電流4~20ma）12PLC中梯形圖模擬量輸出（電壓0~10V）13

PLC中梯形圖模擬量模擬量電流輸出（電流0~20ma）14啟動(dòng)PLC仿真并將程序下載后進(jìn)行在線監(jiān)控。15

在項(xiàng)目樹(shù)中雙擊HMI“根畫面”。單擊啟動(dòng)仿真圖標(biāo)。16在彈出的觸摸屏仿真界面中進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入及輸出。練習(xí)與思考：在本項(xiàng)目的硬件及軟件基礎(chǔ)上，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)PID中相關(guān)參數(shù)，觀察控制效果，并分析調(diào)節(jié)過(guò)程，重點(diǎn)分析比例、積分、微分三個(gè)參數(shù)對(duì)控制效果的影響。謝謝觀看PLC應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程9運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提升篇知識(shí)目標(biāo)2掌握運(yùn)動(dòng)控制工藝對(duì)象設(shè)置及常用指令的使用方法1掌握高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器指令及其應(yīng)用能力目標(biāo)2能夠使用伺服電機(jī)進(jìn)行位置、速度控制1能夠使用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行位置、速度控制項(xiàng)目九運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提升篇3掌握步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器主要參數(shù)設(shè)置及電氣接線素質(zhì)目標(biāo)1通過(guò)伺服參數(shù)設(shè)置培養(yǎng)細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髁?xí)慣項(xiàng)目學(xué)思1步進(jìn)電機(jī)工作方式——一步一步腳踏實(shí)地的實(shí)踐思維方式——培養(yǎng)持之以恒的精神。伺服電機(jī)工作方式-精準(zhǔn)位置控制——一切行動(dòng)聽(tīng)指揮——實(shí)踐操作需嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)范。項(xiàng)目九運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)篇2通過(guò)位置控制培養(yǎng)細(xì)心的工作態(tài)度3412項(xiàng)目背景及控制分析相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目考核項(xiàng)目九運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)篇項(xiàng)目背景

在很多自動(dòng)化生產(chǎn)線中，如包裝、紡織、印刷、搬運(yùn)、裝配等領(lǐng)域，其生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中需要進(jìn)行精確的位置控制。一般由控制器（PLC）、驅(qū)動(dòng)器（步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)）、反饋機(jī)構(gòu)（編碼器）組成運(yùn)動(dòng)控制的基本單元。S7-1200PLC具備完善的運(yùn)動(dòng)控制功能，使用TIA博途軟件可以方便的開(kāi)發(fā)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

精確位置控制持之以恒控制分析（1）使用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)速度控制、位置控制（點(diǎn)動(dòng)、絕對(duì)運(yùn)動(dòng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、回原點(diǎn)、軸復(fù)位）；本項(xiàng)目使用的步進(jìn)電機(jī)（型號(hào)42BYG250）參數(shù)：1）步距角（度）：0.9/1.82）相電流（安培）：1.13）保持轉(zhuǎn)矩(N.m)：0.34）空載啟動(dòng)頻率（KPPS）：25）相數(shù)：26）重量（KG）:0.357）出線形式：4控制分析（2）使用伺服電機(jī)（V90pn）實(shí)現(xiàn)速度控制、位置控制（點(diǎn)動(dòng)、絕對(duì)運(yùn)動(dòng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、回原點(diǎn)、軸復(fù)位）。本項(xiàng)目使用的伺服電機(jī)訂貨號(hào)：1FL6024-2AF2x-xAA\Gx額定功率：0.1KW額定電流：1.2A額定速度：3000rpm額定扭矩：0.32Nm編碼器：增量式TTL2500ppr本項(xiàng)目使用的伺服驅(qū)動(dòng)器訂貨號(hào)：6SL3210-5FB10-1UFx進(jìn)線電壓：230V額定功率0.1KW額定電流：1.4A3412項(xiàng)目背景及控制分析相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目考核項(xiàng)目九運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提升篇步進(jìn)電機(jī)1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分、運(yùn)行拍數(shù)和步距角計(jì)算2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器4伺服系統(tǒng)5步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的區(qū)別61.步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電機(jī)，是將高速脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般應(yīng)用在低速的對(duì)位置精度要求不太高的開(kāi)環(huán)控制場(chǎng)合。步進(jìn)電機(jī)工作需要有一定相序的、較大電流的脈沖信號(hào)，一般均配合步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器使用，由控制器向驅(qū)動(dòng)器發(fā)送脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)與脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)相應(yīng)的角度或前進(jìn)相應(yīng)的步，其輸出的角位移或線位移與輸入的脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和分類方法較多，一般按勵(lì)磁方式分為磁阻式、永磁式和混磁式三種；按相數(shù)可分為單相、兩相、三相和多相等形式。控制系統(tǒng)每發(fā)出一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度稱為步距角，電機(jī)出廠時(shí)一般會(huì)隨說(shuō)明書給出一個(gè)電機(jī)固有步距角，如本項(xiàng)目所使用42BYG250型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時(shí)為0.9°、整步工作時(shí)為1.8°）是其固有步距角，注意它不一定是電機(jī)實(shí)際運(yùn)行步距角，實(shí)際工作步距角和驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置有關(guān)，電機(jī)固有步距角、細(xì)分?jǐn)?shù)與電機(jī)實(shí)際運(yùn)行步距角的關(guān)系如表9-1所示（以42BYG250電機(jī)為例）。2.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分、運(yùn)行拍數(shù)和步距角計(jì)算

步進(jìn)電機(jī)細(xì)分就是將電機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)步距角設(shè)置為固有步距角(整步）的幾分之一。

從上表可以看出：驅(qū)動(dòng)器工作在10細(xì)分狀態(tài)時(shí)，其實(shí)際運(yùn)行步距角為“電機(jī)固有步距角”的十分之一，也就是說(shuō)：當(dāng)驅(qū)動(dòng)器工作在不細(xì)分的整步狀態(tài)時(shí)，控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)1.8°，而用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器工作在10細(xì)分狀態(tài)時(shí)，電機(jī)只轉(zhuǎn)動(dòng)了0.18°，這就是細(xì)分的作用。注意：細(xì)分功能完全是由驅(qū)動(dòng)器靠精確控制電機(jī)的相電流所產(chǎn)生的，與電機(jī)無(wú)關(guān).2.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分、運(yùn)行拍數(shù)和步距角計(jì)算電機(jī)固有步距角運(yùn)行拍數(shù)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分?jǐn)?shù)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行步距角0.9°/1.8°82細(xì)分即半步狀態(tài)0.9°0.9°/1.8°205細(xì)分即半步狀態(tài)0.36°0.9°/1.8°4010細(xì)分即半步狀態(tài)0.18°0.9°/1.8°8020細(xì)分即半步狀態(tài)0.09°0.9°/1.8°16040細(xì)分即半步狀態(tài)0.045°表9-1固有步距角、細(xì)分?jǐn)?shù)與電機(jī)實(shí)際運(yùn)行步距角的關(guān)系

驅(qū)動(dòng)器細(xì)分的優(yōu)點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)器細(xì)分完全消除了電機(jī)的低頻振蕩。低頻振蕩是步進(jìn)電機(jī)（尤其是反應(yīng)式電機(jī)）的固有特性，而細(xì)分是消除它的唯一途徑，如果步進(jìn)電機(jī)在共振區(qū)工作（如走圓?。?，選擇細(xì)分驅(qū)動(dòng)器是唯一的選擇。細(xì)分相對(duì)于沒(méi)有細(xì)分，輸出轉(zhuǎn)矩對(duì)各種電機(jī)都有不同程度的提升。提高了電機(jī)的分辨率、減小了步距角、提高了步距的均勻度。更為準(zhǔn)確地描述驅(qū)動(dòng)器細(xì)分特性的是運(yùn)行拍數(shù)，運(yùn)行拍數(shù)指步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)每轉(zhuǎn)一個(gè)齒距所需的脈沖數(shù)。57BYG250電機(jī)有50個(gè)齒，如果運(yùn)行拍數(shù)設(shè)置為160，那么步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈總共需要50×160＝8000步；對(duì)應(yīng)步距角為360°÷8000＝0.045°。注意：如果運(yùn)行拍數(shù)設(shè)為30，按上表對(duì)應(yīng)關(guān)系細(xì)分?jǐn)?shù)為7.5,不是一個(gè)整數(shù)。2.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分、運(yùn)行拍數(shù)和步距角計(jì)算一般來(lái)說(shuō)，在步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)確認(rèn)的情況下，主要根據(jù)電機(jī)的電流、細(xì)分和供電電壓來(lái)選擇驅(qū)動(dòng)器。1）、確定電機(jī)所帶負(fù)載所需的轉(zhuǎn)矩，所選驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩需滿足電機(jī)使用。2）、確定所用步進(jìn)電機(jī)的額定電流，選擇與之配套的驅(qū)動(dòng)器的最大電流不能低于電機(jī)的額定電流。因?yàn)橐话泸?qū)動(dòng)器的輸出電流可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)置，選擇的驅(qū)動(dòng)器的輸出電流如無(wú)法滿足電機(jī)的額定電流，則電機(jī)有可能輸出力矩不夠。3）、確定電機(jī)的工作電壓，驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓需在電機(jī)使用范圍內(nèi)，且需考慮步進(jìn)電機(jī)在急剎車時(shí)，不能過(guò)壓，即要預(yù)留一定電壓空間防止反電動(dòng)勢(shì)。4）、相數(shù)必須相等，如電機(jī)是二相的，步距角就是1.8°，驅(qū)動(dòng)器必須是二相的，如電機(jī)是三相的，步距角就是1.2°，驅(qū)動(dòng)器也必須是三相的。3.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5）、確認(rèn)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)器的最大轉(zhuǎn)速不能低于電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。6）、根據(jù)電機(jī)的工作環(huán)境和工作要求等確認(rèn)所需的細(xì)分要求。一般來(lái)說(shuō)，在確保控制器輸出頻率足夠高的情況下，盡量使用高細(xì)分，電機(jī)運(yùn)動(dòng)會(huì)更加平穩(wěn)，且控制精度也高。7）、驅(qū)動(dòng)器的輸入能源需符合電機(jī)使用場(chǎng)合的能源。本項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)器以HB202M為例，供電電源范圍DC12~36V,最大支持2A相電流輸出，H橋雙極性PWM電流調(diào)制，具備多種細(xì)分模式。3.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3.1驅(qū)動(dòng)器輸入輸出端子HB202M驅(qū)動(dòng)器輸入輸出端子介紹如表9-2所示：3.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器端子標(biāo)記功能說(shuō)明CP+步進(jìn)脈沖信號(hào)正輸入端光耦開(kāi)通沿有效，最小脈寬2usCP-步進(jìn)脈沖信號(hào)負(fù)輸入端DIR+方向控制信號(hào)正輸入端光耦關(guān)斷時(shí)為正轉(zhuǎn)，開(kāi)通時(shí)反轉(zhuǎn)DIR-方向控制信號(hào)負(fù)輸入端FREE+脫機(jī)控制信號(hào)正輸入端光耦開(kāi)通時(shí)輸出電流為0，電機(jī)無(wú)鎖定轉(zhuǎn)矩FREE-脫機(jī)控制信號(hào)負(fù)輸入端POW電源指示電源正常時(shí)發(fā)光管亮（紅）TIM相原點(diǎn)指示相原點(diǎn)時(shí)發(fā)光管亮AA相頭輸出

和電機(jī)相應(yīng)的端子相連。其分別接紅，蘭、黑、綠/AA相尾輸出BB相頭輸出/BB相尾輸出+24V電源輸入額定電壓DC24V，2A0V電源輸入表9-2HB202M驅(qū)動(dòng)器輸入輸出端子注意：一般PLC輸出電壓為24V，而驅(qū)動(dòng)器的輸入內(nèi)部光耦只能接受5V電壓信號(hào)，所以在PLC的輸出點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)器輸入點(diǎn)連接需要串接合適阻值電阻（2kΩ、0.5w）。3.2驅(qū)動(dòng)器信號(hào)、電流、細(xì)分設(shè)置步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)、電流、細(xì)分設(shè)置一般通過(guò)驅(qū)動(dòng)器上的撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置，HB202M驅(qū)動(dòng)器撥碼開(kāi)關(guān)如圖9-2所示。其功能如表9-3所示。3.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器圖9-2HB202M撥碼開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)位置及功能開(kāi)關(guān)狀態(tài)備注DIP1（信號(hào)設(shè)置）0CP+/CP-為正轉(zhuǎn)脈信號(hào)，DIR+/DIR-為反轉(zhuǎn)脈沖信號(hào)1CP+/CP-為脈沖信號(hào)，DIR+/DIR-為方向信號(hào)（電平控制）DIP2\3\4（電流設(shè)置）輸出峰值電流，單位A0002.000011.80101.60111.41001.21011.01100.81110.6DIP5\6\7\8細(xì)分設(shè)置（拍/齒）脈沖數(shù)/圈00002561280000012001000000101608000001112864000100100500001018040000110643200011150250010004020001001321600101025125010112010001100168001101105001110840011114200表9-3DIP撥碼開(kāi)關(guān)功能4.高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器4.1高速脈沖輸出S7-1200PLC有4個(gè)PTO/PWM發(fā)生器，脈沖輸出（PTO）模式提供占空比50%的方波輸出，脈沖寬度調(diào)制（PWM）模式提供連續(xù)的脈沖寬度可程序調(diào)節(jié)的脈沖輸出信號(hào)。4個(gè)PTO/PWM發(fā)生器可以通過(guò)CPU集成的Q0.0~Q0.7或信號(hào)板Q4.0~Q4.3輸出信號(hào)（注意：滿足高速脈沖輸出的必須是晶體管輸出類型CPU）。設(shè)備組態(tài)過(guò)程詳見(jiàn)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程。4.高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器4.2高速計(jì)數(shù)器普通計(jì)數(shù)器指令受PLC掃描周期的影響，最高計(jì)數(shù)頻率小于掃描頻率的二分之一。實(shí)際項(xiàng)目中如需進(jìn)行高頻計(jì)數(shù)，必須采用高速技術(shù)指令實(shí)現(xiàn)。S7-1200PLC最多集成6個(gè)高速計(jì)數(shù)器HSC1~HSC6（實(shí)際計(jì)數(shù)值類型為Dint,默認(rèn)地址為ID1000~ID1020）。高速計(jì)數(shù)器有4種工作模式：內(nèi)部方向控制的單相計(jì)數(shù)器、外部方向控制的單相計(jì)數(shù)器、兩路脈沖輸入的雙相計(jì)數(shù)器、AB相正交計(jì)數(shù)器。高速計(jì)數(shù)器描述及輸入點(diǎn)地址如表9-4所示。4.高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器描述默認(rèn)的輸入點(diǎn)地址功能HSCHSC1I0.0或I4.0，監(jiān)控PTO0脈沖I0.1或I4.1，監(jiān)控PTO0方向I0.3

HSC2I0.2,監(jiān)控PTO1脈沖I0.3,監(jiān)控PTO1方向I0.1

HSC3I0.4I0.5I0.7

HSC4I0.6I0.7I0.5

HSC5I1.0或I4.0I1.1或I4.1I1.2

HSC6I1.3

I1.5

工作模式內(nèi)部方向控制的單相計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖

計(jì)數(shù)復(fù)位計(jì)數(shù)或測(cè)頻外部方向控制的單相計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖方向計(jì)數(shù)復(fù)位計(jì)數(shù)或測(cè)頻兩路脈沖輸入的雙相計(jì)數(shù)器加計(jì)數(shù)脈沖減計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)復(fù)位計(jì)數(shù)或測(cè)頻AB相正交計(jì)數(shù)器A相脈沖B相脈沖Z相脈沖計(jì)數(shù)或測(cè)頻監(jiān)控PTO計(jì)數(shù)脈沖方向

計(jì)數(shù)表9-4高速計(jì)數(shù)器描述及輸入點(diǎn)地址4.2高速計(jì)數(shù)器4.高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器高速計(jì)數(shù)器組態(tài)：1）打開(kāi)設(shè)備組態(tài)窗口，在CPU屬性中選擇其中一高速計(jì)數(shù)器，如“HSC1”；2）在“常規(guī)”欄中，勾選“啟用該高速計(jì)數(shù)器”，如圖9-3所示；3）在“功能”欄中，可以設(shè)置計(jì)數(shù)器的類型為“計(jì)數(shù)”、“頻率”或“軸”，如圖9-4所示；4）在“初始值”區(qū)中，可以設(shè)置初始計(jì)數(shù)值和初始參考值，如圖9-5所示；5）在“同步輸入”區(qū)中，若啟用“使用外部同步輸入”，則同步輸入的信號(hào)電平可以選擇“高電平有效”或“低電平有效”，如圖9-6所示；6）在“事件組態(tài)”欄中，可以啟用“為計(jì)數(shù)器值等于參考值這一事件生成中斷”“為同步事件生成中斷”“為方向變化事件生成中斷”，如圖9-7所示；7）設(shè)定輸入起始地址，系統(tǒng)提供默認(rèn)值，如圖9-8所示。4.2高速計(jì)數(shù)器4.高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器圖9-3選擇并啟用高速計(jì)數(shù)器4.2高速計(jì)數(shù)器圖9-4高速計(jì)數(shù)器的功能設(shè)置4.高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器圖9-5初始值設(shè)置4.2高速計(jì)數(shù)器圖9-6同步輸入設(shè)置4.高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器圖9-7事件組態(tài)設(shè)置4.2高速計(jì)數(shù)器圖9-8設(shè)定輸入地址4.高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器4.3高速計(jì)數(shù)器指令符合及其參數(shù)高速計(jì)數(shù)器指令符號(hào)如圖9-9所示（注意：先在設(shè)備組態(tài)中先設(shè)置高速計(jì)數(shù)器，才能在程序中使用高速計(jì)數(shù)器指令），設(shè)置HSC設(shè)備配置包括選擇計(jì)數(shù)模式、輸入輸出連接、中斷分配、是否作為高速計(jì)數(shù)器還是作為設(shè)備來(lái)測(cè)量脈沖頻率，高速計(jì)數(shù)器指令各參數(shù)功能說(shuō)明如表9-5所示。圖9-9高速計(jì)數(shù)器指令符號(hào)4.高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器4.3高速計(jì)數(shù)器指令符合及其參數(shù)表9-5高速計(jì)數(shù)器指令各參數(shù)功能說(shuō)明參數(shù)參數(shù)類型數(shù)據(jù)類型說(shuō)明HSCINHW_HSC高速計(jì)數(shù)器硬件標(biāo)識(shí)符DIRINBool1=使能新方向請(qǐng)求CVINBool1=使能新的計(jì)數(shù)器值RVINBool1=使能新的參考值PERIODINBool1=使能新的頻率測(cè)量周期值（頻率測(cè)量模式）NEW_DIRINInt新方向：1=正方向-1=反方向NEW_CVINDInt新計(jì)數(shù)器值NEW_RVINDInt新參考值NEW_PERIODINInt以秒為單位的新的頻率測(cè)量周期值：0.01、0.1或1（頻率測(cè)量模式）BUSYOUTBool功能忙STATUSOUTWord執(zhí)行條件代碼4.高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器4.3高速計(jì)數(shù)器指令符合及其參數(shù)例：用高速脈沖輸出功能產(chǎn)生周期為8ms、占空比50%的PWM信號(hào)，送給高速計(jì)數(shù)器HSC1，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到1000時(shí)，使Q1.0取反，并且使計(jì)數(shù)器值復(fù)位為0，使Q1.0再次取反，如此循環(huán)，則Q1.0產(chǎn)生周期為8s、占空比為50%的方波。CPU選用1215CDC/DC/DC,硬件連接：用CPU內(nèi)置電源，L+與輸出端電壓3L+連接，Q0.0接I0.0，電壓公共端M與輸入公共端1M、輸出公共端3M連接。4.高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器4.3高速計(jì)數(shù)器指令符合及其參數(shù)（1）組態(tài)PWM1，設(shè)置時(shí)基為毫秒，循環(huán)時(shí)間為8ms,初始脈沖寬度為50%，硬件標(biāo)識(shí)符為265，如圖9-10所示；圖9-10脈沖發(fā)生器參數(shù)分配4.高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器4.3高速計(jì)數(shù)器指令符合及其參數(shù)（2）主程序OB1用I1.0激活脈沖發(fā)生器，如圖9-11所示；圖9-11主程序OB14.高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器4.3高速計(jì)數(shù)器指令符合及其參數(shù)（3）組態(tài)高速計(jì)數(shù)器HSC1:單相計(jì)數(shù)，數(shù)據(jù)方向?yàn)閮?nèi)部方向控制，初始方向計(jì)數(shù)為加計(jì)數(shù)，初始值為0，參考值1000，計(jì)數(shù)值等于參考值激發(fā)中斷，起始地址為1000，硬件標(biāo)識(shí)符為257；（4）插入一個(gè)硬件中斷程序OB40如圖9-12所示，并設(shè)置HSC1的硬件中斷為0B40如圖9-13所示，OB40程序如圖9-14所示；圖9-12新建硬件中斷OB40圖9-13設(shè)置HSC1的硬件中斷為0B404.高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器4.3高速計(jì)數(shù)器指令符合及其參數(shù)圖9-140B40硬件中斷程序5.伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)又稱隨動(dòng)系統(tǒng)，用來(lái)精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過(guò)程的反饋控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)使物體的位置、速度、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入給定值的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)一般由控制器、被控對(duì)象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測(cè)環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等部分構(gòu)成。

伺服電機(jī)又稱執(zhí)行電機(jī)，其主要特點(diǎn)是當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。伺服電機(jī)一般分為交流伺服電機(jī)和直流伺服電機(jī)。交流伺服電機(jī)工作原理：內(nèi)部轉(zhuǎn)子由永磁體構(gòu)成，根據(jù)驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器將反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子的角度，其精度取決于編碼器的精度。伺服驅(qū)動(dòng)器工作原理如圖9-15所示。5.伺服系統(tǒng)圖9-15伺服控制器工作原理5.伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)的控制方式分為位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制。位置控制：電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載從位置A到位置B，或角度α到β，包含電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)，位置控制示意圖如圖9-16所示。圖9-16位置控制5.伺服系統(tǒng)速度控制：電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載以非常穩(wěn)定的速度旋轉(zhuǎn)（調(diào)速范圍寬，低速性能好），包含電流環(huán)、速度環(huán)。其示意圖如圖9-17所示。圖9-17速度控制5.伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制：電機(jī)以一定的轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)，僅包含電流環(huán)。其示意圖如圖9-18所示。圖9-18轉(zhuǎn)矩控制5.伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制常用術(shù)語(yǔ)：（1）原點(diǎn)回零：建立機(jī)械和運(yùn)動(dòng)軸之間的基礎(chǔ)原點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系（注意：使用增量式編碼器在每次上電時(shí)編碼器與軸的機(jī)械位置之間沒(méi)有確定的關(guān)系，所以軸在每次上電后都要重新回零。使用絕對(duì)值編碼器只需要進(jìn)行一次編碼器校準(zhǔn)即可，以后斷電再上電不需要重新回零）；（2）絕對(duì)定位：目標(biāo)偏移原點(diǎn)的距離（在進(jìn)行絕對(duì)定位之前必須進(jìn)行原點(diǎn)回零）；（3）相對(duì)定位：目標(biāo)偏移當(dāng)前點(diǎn)的距離（在進(jìn)行相對(duì)定位之前可以不用進(jìn)行原點(diǎn)回零）；（4）點(diǎn)動(dòng)JOG：給定點(diǎn)動(dòng)速度或距離，手動(dòng)操作伺服電機(jī)動(dòng)作；（5）軟件限位/硬件限位：軟件限位及硬件限位可以限制軸的運(yùn)行范圍（在激活軟限位后，如果軸的實(shí)際運(yùn)行位置達(dá)到了軟限位的設(shè)定值，則軸會(huì)停止運(yùn)行并產(chǎn)生報(bào)警。在激活硬限位功能后，如果達(dá)到硬限位信號(hào)之后，則軸會(huì)停止運(yùn)行并產(chǎn)生故障）。5.伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制常用術(shù)語(yǔ)：（6）電子齒輪比：控制行為是將PLC送來(lái)的脈沖數(shù)乘以電子齒輪比，用所得的結(jié)果與編碼器的反饋脈沖數(shù)進(jìn)行比較產(chǎn)生的，例如設(shè)置電子齒輪比為2，則PLC送來(lái)1個(gè)脈沖，電動(dòng)機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)編碼器2個(gè)反饋脈沖數(shù)的角度。對(duì)于PN版本，需要在V_ASSISTANT中“設(shè)置機(jī)械結(jié)構(gòu)”中“設(shè)置齒輪箱系數(shù)”以及“設(shè)置負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)一圈對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度單位”。5.伺服系統(tǒng)

因總線控制方式的伺服驅(qū)動(dòng)器廣泛應(yīng)用，本項(xiàng)目采用西門子V90（PROFINET版本）伺服驅(qū)動(dòng)器及其配套伺服電機(jī)（注：V90不能使用第三方伺服電機(jī)），其外形如圖9-19所示,西門子V90伺服有PTI版本和PROFINET兩種版本，其控制模式及常用功能如表9-6所示。圖9-19西門子V90伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器（左PTI，右PN）5.伺服系統(tǒng)

PTI版PROFINET版控制模式外部脈沖位置控制

內(nèi)部位置控制基本定位器控制EPOS速度控制S速度控制S轉(zhuǎn)矩控制T

復(fù)合控制模式

接口功能RS485接口，支持ModbusRTU/USS通信RJ45接口，支持PROFINET通信脈沖輸入（PTI）

模擬量輸入輸出

編碼器脈沖輸出（PTO）

10個(gè)數(shù)字量輸入/6個(gè)數(shù)字量輸出4個(gè)數(shù)字量輸入/2個(gè)數(shù)字量輸出電機(jī)抱閘信號(hào)輸出（僅限200V）電機(jī)抱閘信號(hào)輸出（僅限200V）表9-6V90控制模式及常用功能5.伺服系統(tǒng)

編碼器是將信號(hào)（如比特流）或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種；按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。其外形圖如圖9-20所示。圖9-20編碼器6.步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的區(qū)別

步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)根據(jù)型號(hào)的不同其參數(shù)也不同，因根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合的具體要求選擇合適的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其區(qū)別如表9-7所示。

步進(jìn)電機(jī)伺服電機(jī)控制精度相數(shù)和排數(shù)越多，精確度越高。取決于自帶的編碼器，編碼器刻度越多，精度越高。低頻特性在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般采用細(xì)分技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)。交流伺服電機(jī)運(yùn)行非常平穩(wěn)，在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。矩頻特性輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降。恒力矩輸出，在其額定轉(zhuǎn)速以內(nèi)都能輸出額定轉(zhuǎn)矩。過(guò)載能力不具有過(guò)載能力。有較強(qiáng)過(guò)載能力。響應(yīng)性能從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速需要200-400毫秒。加速性能較好，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。運(yùn)行性能開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象。閉環(huán)控制，具有電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)丟步或過(guò)沖現(xiàn)象。表9-7步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)區(qū)別3412項(xiàng)目背景及控制分析相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目考核項(xiàng)目九運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提升篇1.I/O分配表

本項(xiàng)目需要接入三個(gè)限位開(kāi)關(guān)，分別對(duì)應(yīng)原點(diǎn)、左限位、右限位，PLC的數(shù)字量輸出為一個(gè)方向控制信號(hào)和一個(gè)脈沖信號(hào)（注意：因步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器需要接收高速脈沖信號(hào)，1200CPU只能選擇晶體管類型輸出）數(shù)字量輸入數(shù)字量輸出符號(hào)地址功能說(shuō)明符號(hào)地址功能說(shuō)明SW0I0.0原點(diǎn)CP+Q0.0步進(jìn)脈沖信號(hào)正輸入端SQ0I0.1左限位DIR+Q0.1方向控制信號(hào)正輸入端SQ2I0.2右限位

表9-8步進(jìn)電機(jī)控制I/O分配表2.PLC接線圖注意：部分型號(hào)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器脈沖和方向信號(hào)與PLC連接時(shí)需要接入限流電阻，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器與PLC均獨(dú)立供電時(shí)需將24V電源負(fù)極等電位連接。梯形圖編寫3.實(shí)施步驟及編程（速度控制）采用PTO控制方式，該控制方式由CPU向軸驅(qū)動(dòng)器發(fā)送高速脈沖信號(hào)（以及方向信號(hào)）來(lái)控制軸的運(yùn)行。這種控制方式是開(kāi)環(huán)控制。驅(qū)動(dòng)器DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置（10001011），信號(hào)設(shè)置CP+/CP-為脈沖信號(hào)，DIR+/DIR-為方向信號(hào)（電平控制），輸出電流：1.2A，細(xì)分：20拍/齒。CPU屬性設(shè)置詳細(xì)步驟見(jiàn)4.1、4.2。速度控制不需要配置軸工藝。梯形圖編寫4.實(shí)施步驟及編程（位置控制）4.1在CPU屬性中選擇“啟用該脈沖發(fā)生器”，如圖9-23所示；梯形圖編寫4.實(shí)施步驟及編程（位置控制）4.2信號(hào)類型選擇PTO（脈沖A和方向B），脈沖輸出選擇Q0.0，選擇啟用方向輸出，方向輸出選擇Q0.1。如圖9-24所示；梯形圖編寫4.實(shí)施步驟及編程（位置控制）4.3新增工藝對(duì)象，選擇“運(yùn)動(dòng)控制”，“TO_PositioningAxis”,如圖9-25所示；梯形圖編寫4.實(shí)施步驟及編程（位置控制）4.4驅(qū)動(dòng)器選擇PTO模式，如圖9-26所示；梯形圖編寫4.實(shí)施步驟及編程（位置控制）4.5硬件接口中選擇脈沖發(fā)生器“Pulse_1”,信號(hào)類型“PTO（脈沖A和方向B）”，脈沖輸出“軸_1脈沖Q0.0”，激活方向輸出“軸_1方向Q0.1”，如圖9-27所示；梯形圖編寫4.實(shí)施步驟及編程（位置控制）4.6機(jī)械設(shè)置，電機(jī)每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)“1250，電機(jī)每轉(zhuǎn)的負(fù)載位移“10.0”，（注意：電機(jī)每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)應(yīng)與驅(qū)動(dòng)器設(shè)置相同，每轉(zhuǎn)的負(fù)載位移應(yīng)與機(jī)械結(jié)構(gòu)一致）如圖9-28所示；梯形圖編寫4.實(shí)施步驟及編程（位置控制）4.7位置限制設(shè)置，啟用硬限位開(kāi)關(guān)并對(duì)硬件下限位和上限位開(kāi)關(guān)輸入進(jìn)行設(shè)置，需與實(shí)際電氣連接一致，電平選擇高電平（注意：硬件限位開(kāi)關(guān)有信號(hào)時(shí)為低電平），如圖9-29所示；梯形圖編寫4.實(shí)施步驟及編程（位置控制）4.8常規(guī)選項(xiàng)中設(shè)置“速度限制單位”、“最大轉(zhuǎn)速”、“啟動(dòng)停止速度”、“加速度”、“減速度”，如圖9-30所示；梯形圖編寫4.實(shí)施步驟及編程（位置控制）4.9急停選項(xiàng)中設(shè)置“最大轉(zhuǎn)速”、“啟動(dòng)停止速度”、“緊急減速時(shí)間”、“急停減速時(shí)間”，如圖9-31所示；梯形圖編寫4.實(shí)施步驟及編程（位置控制）4.10回原點(diǎn)選項(xiàng)中選擇“主動(dòng)”回原點(diǎn)，需要設(shè)置“歸位開(kāi)關(guān)數(shù)字量輸入”，這里選擇I0.0,選擇高電平?！敖咏?回原點(diǎn)方向”選擇正方向，歸位開(kāi)關(guān)一側(cè)選擇下側(cè)。如圖9-32所示；梯形圖編寫4.實(shí)施步驟及編程（位置控制）4.11驅(qū)動(dòng)器撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置為10001011，CP+/CP-為脈沖信號(hào)，DIR+/DIR-為方向信號(hào)（電平控制），輸出峰值電流2A，細(xì)分設(shè)置25，脈沖設(shè)置1250個(gè)脈沖一圈。梯形圖編寫4.實(shí)施步驟及編程（位置控制）4.12梯形圖編寫如圖9-33所示。1.I/O分配表本項(xiàng)目采用EPOS模式進(jìn)行控制，在EPOS模式下，將參考點(diǎn)擋塊輸入信號(hào)（回零開(kāi)關(guān)）連接到功能塊管腳ConfigEPosbit6，回零開(kāi)關(guān)信號(hào)通過(guò)PLC的I0.0傳送給FB284再通過(guò)111報(bào)文傳送給驅(qū)動(dòng)器。而對(duì)于極限開(kāi)關(guān)需要在V90PN驅(qū)動(dòng)器中進(jìn)行配置，并且連接至驅(qū)動(dòng)器端。（注意：在組態(tài)工藝對(duì)象（TO）模式下，回零開(kāi)關(guān)信號(hào)在工藝對(duì)象（TO）中配置，所以回零開(kāi)關(guān)信號(hào)必須連接至PLC端。而對(duì)于極限開(kāi)關(guān)同樣在工藝對(duì)象（TO）中配置，所以極限開(kāi)關(guān)信號(hào)也必須連接至PLC端。）其IO分配表如表9-101.I/O分配表PLC數(shù)字量輸入V90數(shù)字量輸入符號(hào)地址功能說(shuō)明符號(hào)地址功能說(shuō)明SQ0I0.0原點(diǎn)

DI4分配為EMGS

CWLDI1左硬限位開(kāi)關(guān)

CCWLDI2右硬限位開(kāi)關(guān)2.電氣接線原理圖3.實(shí)施步驟及編程3.1配置V-Assistant（建議使用V1.07以上版本，支持調(diào)試電腦通過(guò)網(wǎng)線連接

V90PN端口的調(diào)試方式）。1.將調(diào)試電腦與V90PN通過(guò)網(wǎng)線連接，雙擊運(yùn)行V-Assistant，選擇“Ethernet連接”，如圖9-35所示；3.實(shí)施步驟及編程2.選中V90,點(diǎn)擊“設(shè)備信息”，在此項(xiàng)中設(shè)置“設(shè)備名”，“IP地址”及“子網(wǎng)掩碼”（設(shè)備名與IP地址需與博途中保持一致），點(diǎn)擊“設(shè)置”后進(jìn)入設(shè)備調(diào)試。如圖9-36所示；3.實(shí)施步驟及編程3.進(jìn)入設(shè)備調(diào)試后，在“選擇驅(qū)動(dòng)”選項(xiàng)中可以看到驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)類型，在控制模式中選擇“基本定位控制（EPOS）”。如圖9-37所示。3.實(shí)施步驟及編程4.在“設(shè)置機(jī)械結(jié)構(gòu)中”，根據(jù)實(shí)際執(zhí)行機(jī)構(gòu)“設(shè)置齒輪箱系數(shù)”以及“設(shè)置負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)一圈對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度單位”。如圖9-38所示。3.實(shí)施步驟及編程5.在設(shè)置參數(shù)中“配置輸入/輸出”，將數(shù)字量輸入“CWL”分配給“DI1”,“CCWL”分配給“DI2”，“EMGS”分配給“DI4”（注意：此處設(shè)置需與電氣原理圖對(duì)應(yīng)）。如圖9-39所示；3.實(shí)施步驟及編程6.本項(xiàng)目采用通過(guò)參考點(diǎn)擋塊（回零開(kāi)關(guān)）及編碼器零脈沖回零，配置回零參數(shù)中“回參考點(diǎn)方式”選擇“1：參考點(diǎn)擋塊（REF）及編碼器零脈沖”方式。如圖9-40所示；3.實(shí)施步驟及編程（2）博途配置1在項(xiàng)目中添加CPU以及西門子V90_PN。2

在網(wǎng)絡(luò)視圖中將CPU與V90_PN進(jìn)行連接，并進(jìn)行設(shè)備名稱、IP地址設(shè)置。3.實(shí)施步驟及編程（2）博途配置3單擊選中“西門子V90_PN”，在“設(shè)備概覽”中添加“西門子111，PZD-12/12”報(bào)文驅(qū)動(dòng)。4

要使用“FB284”進(jìn)行EPOS基本定位控制，需要提前下載FB284庫(kù)文件，本書附帶資料中包含Drive_Lib_V62_S7_1200_1500庫(kù)文件，也可到西門子官方網(wǎng)站下載。庫(kù)文件安裝需要選擇全局庫(kù)，選擇“打開(kāi)全局庫(kù)”。3.實(shí)施步驟及編程（2）博途配置5當(dāng)將低版本庫(kù)文件導(dǎo)入到高版本博途中會(huì)提示需要升級(jí)，單擊“升級(jí)”。6

導(dǎo)入成功后在全局庫(kù)中“Drive_Lib_V62_S7_1200_1500”即可找到FB284的函數(shù)塊“SINA_POS”，梯形圖編程直接拖入程序中即可使用。3.實(shí)施步驟及編程（3）梯形圖編寫①速度/增量點(diǎn)動(dòng)（速度方式點(diǎn)動(dòng)ModePos=7,增量方式點(diǎn)動(dòng)ModePos=8）設(shè)置，其點(diǎn)動(dòng)速度和增量在V-Assistant中設(shè)置。點(diǎn)動(dòng)速度/增量設(shè)置如圖9-18所示。3.實(shí)施步驟及編程（3）梯形圖編寫②速度/增量點(diǎn)動(dòng)梯形圖如圖9-19所示，在進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)時(shí)需要將“軸使能”置為1，“Jog1”\“Jog2”置位即可進(jìn)行軸正向點(diǎn)動(dòng)和軸負(fù)向點(diǎn)動(dòng)。3.實(shí)施步驟及編程（3）梯形圖編寫③主動(dòng)回零，回零編程步驟如下。主動(dòng)回零梯形圖如圖9-20所示。1)設(shè)置FB284工作模式：ModePos=4。2)將參考點(diǎn)擋塊輸入信號(hào)（回零開(kāi)關(guān)）連接到功能塊管腳ConfigEPosbit6。3)設(shè)置EnableAxis=1使能軸。4)設(shè)置ExecuteMode=1執(zhí)行回參考點(diǎn)運(yùn)行，此時(shí)軸開(kāi)始回零運(yùn)行。3.實(shí)施步驟及編程（3）梯形圖編寫④相對(duì)/絕對(duì)定位（相對(duì)定位ModePos=1，絕對(duì)定位ModePos=2）（注意：做絕對(duì)定位之前，軸必須已經(jīng)回參考點(diǎn)）。相對(duì)/絕對(duì)定位步驟如表9-24所示，相對(duì)/絕對(duì)定位梯形圖如圖9-21所示。表9-24相對(duì)/絕對(duì)定位步驟3.實(shí)施步驟及編程（3）梯形圖編寫圖9-21相對(duì)/絕對(duì)定位定位梯形圖3412項(xiàng)目背景及控制分析相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目考核項(xiàng)目九運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提升篇步進(jìn)電機(jī)考核表項(xiàng)目?jī)?nèi)容評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)具體配分獲得分值一、硬件設(shè)計(jì)（30分）1.I/O分配表（10分）正確分配I/O并正確接線速度控制模式I/O分配4分

位置控制模式I/O分配4分

步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置是否正確撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置正確2分

總分

2.電氣原理圖設(shè)計(jì)（20分）PLC與驅(qū)動(dòng)器電氣連接PLC與驅(qū)動(dòng)器電氣連接正確得8分

驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)電氣連接驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)電氣連接正確得8分

供電電源設(shè)計(jì)（獨(dú)立供電是否進(jìn)行等電位設(shè)計(jì)）獨(dú)立電源進(jìn)行了等電位設(shè)計(jì)或驅(qū)動(dòng)器與PLC共用電源得4分

總分

二、軟件設(shè)計(jì)及實(shí)操（60分）1.速度控制（10分）電機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)并可進(jìn)行速度設(shè)置速度控制正確10分

總分

2.位置控制（50分）電機(jī)能進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制點(diǎn)動(dòng)正常10分

電機(jī)能進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)控制相對(duì)運(yùn)動(dòng)正常10分

電機(jī)能進(jìn)行絕對(duì)運(yùn)動(dòng)控制絕對(duì)運(yùn)動(dòng)正常10分

電機(jī)能進(jìn)行回零點(diǎn)控制回零點(diǎn)正常20分

總分

三、職業(yè)與安全意識(shí)10分1.操作符合安全操作規(guī)程（3分）

2.工具擺放、物品處理符合職業(yè)崗位規(guī)范要求（2分）

3.遵守課堂紀(jì)律（2分）

4.愛(ài)惜實(shí)訓(xùn)室的設(shè)備和器材，保持工位的干凈整潔（3分）

總分100分

項(xiàng)目調(diào)試記錄收獲與反思伺服電機(jī)考核表項(xiàng)目?jī)?nèi)容評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)具體配分獲得分值一、硬件設(shè)計(jì)（30分）1.（40分）正確分配I/O并將限位開(kāi)關(guān)與驅(qū)動(dòng)器、PLC正確接線限位開(kāi)關(guān)正確接線10分

驅(qū)動(dòng)器、電源、通信線等30分

ASSISTANT設(shè)置是否正確ASSISTANT正確設(shè)置

總分

2.電氣原理圖設(shè)計(jì)（10分）PLC與驅(qū)動(dòng)器電氣連接PLC與驅(qū)動(dòng)器電氣連接正確得5分

驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)電氣連接驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)電氣連接正確得5分

總分

二、軟件設(shè)計(jì)及實(shí)操（60分）1.速度控制（10分）電機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)并可進(jìn)行速度設(shè)置速度控制正確10分

總分

2.位置控制（30分）電機(jī)能進(jìn)行速度/增量點(diǎn)動(dòng)控制點(diǎn)動(dòng)正常5分

電機(jī)能進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)控制相對(duì)運(yùn)動(dòng)正常10分

電機(jī)能進(jìn)行絕對(duì)運(yùn)動(dòng)控制絕對(duì)運(yùn)動(dòng)正常5分

電機(jī)能進(jìn)行回零點(diǎn)控制回零點(diǎn)正常10分

總分

三、職業(yè)與安全意識(shí)10分1.操作符合安全操作規(guī)程（3分）

2.工具擺放、物品處理符合職業(yè)崗位規(guī)范要求（2分）

3.遵守課堂紀(jì)律（2分）

4.愛(ài)惜實(shí)訓(xùn)室的設(shè)備和器材，保持工位的干凈整潔（3分）

總分100分

項(xiàng)目調(diào)試記錄收獲與反思謝謝觀看PLC應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程10S7-1200PLC通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)提升篇知識(shí)目標(biāo)2掌握S7-1200的S7通信1掌握點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信相關(guān)基本概念能力目標(biāo)2能夠使用ModbusTCP通信進(jìn)行S7-1200與藍(lán)普峰PLC、S7-1200與信捷PLC之間進(jìn)行通信1能夠使用S7通信進(jìn)行S7-1200PLC之間傳輸數(shù)據(jù)、S7-1200PLC與smart200PLC之間傳輸數(shù)據(jù)項(xiàng)目十

S7-1200PLC通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)提升篇3掌握ModbusTCP、ModbusRTU通信能夠使用ModbusRTU通信進(jìn)行S7-1200與信捷VB5N變頻器之間進(jìn)行通信素質(zhì)目標(biāo)1通過(guò)通訊學(xué)習(xí)培養(yǎng)細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髁?xí)慣項(xiàng)目學(xué)思1通信的過(guò)程實(shí)際上就是數(shù)據(jù)在不同設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的過(guò)程，只要雙方遵守相同的通信協(xié)議就能夠進(jìn)行建立通信，通過(guò)通信協(xié)議的介紹引出工作中互相合作的重要性，合作雙方均有誠(chéng)信，互惠互利、才能達(dá)成合作共贏。項(xiàng)目十

S7-1200PLC通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)篇2通過(guò)通訊設(shè)置培養(yǎng)細(xì)心的工作態(tài)度3412項(xiàng)目背景及控制分析相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目考核項(xiàng)目十

S7-1200PLC通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)篇項(xiàng)目背景

大型工廠運(yùn)行中往往是很多智能控制設(shè)備進(jìn)行配合完成復(fù)雜工藝生產(chǎn)過(guò)程，整個(gè)過(guò)程設(shè)備與設(shè)備之間需要進(jìn)行實(shí)時(shí)通信以交換數(shù)據(jù)。不同的設(shè)備廠商使用的主控PLC品牌型號(hào)不盡相同，相互通信交換數(shù)據(jù)就需要雙方PLC遵循同一個(gè)通信協(xié)議。

通信組網(wǎng)

互聯(lián)工業(yè)控制分析本項(xiàng)目選取西門子S7通信協(xié)議、Modbus進(jìn)行講解1.S7-1200與S7-1200之間的S7通信；2.S7-1200與smart200之間的S7通信；3.S7-1200與藍(lán)普鋒PLC之間的ModbusTCP通信；4.S7-1200與信捷PLC之間的ModbusTCP通信；5.S7-1200與信捷VH5變頻器之間進(jìn)行ModbusRTU通信。3412項(xiàng)目背景及控制分析相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目考核項(xiàng)目十

S7-1200PLC通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)提升篇S7協(xié)議1Modbus協(xié)議21.S7協(xié)議

S7協(xié)議是專門為西門子控制產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)的通信協(xié)議，它是面向連接的協(xié)議，在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換之前，必須與通信伙伴建立連接，面向連接的協(xié)議具有較高的安全性。單向連接中的客戶端（Client）是向服務(wù)器端（Server）請(qǐng)求服務(wù)設(shè)備，客戶端調(diào)用GET/PUT指令讀寫服務(wù)器端的存儲(chǔ)區(qū)。服務(wù)器是通信中的被動(dòng)方，用戶不用編寫服務(wù)器的S7通信程序，服務(wù)器端的操作系統(tǒng)完成S7通信?？蛻舳丝梢宰x寫服務(wù)器端的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)容，這樣的單向連接實(shí)際上可以完成雙向傳輸數(shù)據(jù)。V2.0及以上版本的S7-1200CPU的PROFINET通信口可以作為S7通信服務(wù)器端或客戶端。1.S7協(xié)議

（1）GET指令：從服務(wù)器端CPU讀取數(shù)據(jù)在控制輸入REQ的上升沿啟動(dòng)指令：要讀出的區(qū)域的相關(guān)指針(ADDR_i)隨后會(huì)發(fā)送給伙伴CPU（注：伙伴CPU則可以處于RUN模式或STOP模式）?；锇镃PU返回?cái)?shù)據(jù)：如果回復(fù)超出最大用戶數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，那么將在STATUS參數(shù)處顯示錯(cuò)誤代碼“2”，下次調(diào)用時(shí)，會(huì)將所接收到的數(shù)據(jù)復(fù)制到已組態(tài)的接收區(qū)(RD_i)中。如果狀態(tài)參數(shù)NDR的值變?yōu)椤?”，則表示該動(dòng)作已經(jīng)完成。只有在前一讀取過(guò)程已經(jīng)結(jié)束之后，才可以再次激活讀取功能。如果讀取數(shù)據(jù)時(shí)訪問(wèn)出錯(cuò)，或如果未通過(guò)數(shù)據(jù)類型檢查，則會(huì)通過(guò)ERROR和STATUS輸出錯(cuò)誤和警告?！癎ET”指令不會(huì)記錄伙伴CPU上所尋址到的數(shù)據(jù)區(qū)域中的變化。1.S7協(xié)議使用指令的要求：1）已在伙伴CPU屬性的“保護(hù)”(Protection)保護(hù)中激活“允許借助PUT/GET通信從遠(yuǎn)程伙伴訪問(wèn)”(PermitaccesswithPUT/GETcommunicationfromremotepartner)函數(shù)。2）使用“GET”指令訪問(wèn)的塊是通過(guò)訪問(wèn)類型“標(biāo)準(zhǔn)”創(chuàng)建的。3）請(qǐng)確保由參數(shù)ADDR_i和SD_i定義的區(qū)域在數(shù)量、長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)類型等方面都匹配。4）待讀取的區(qū)域（ADDR_i參數(shù)）不能大于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的區(qū)域（RD_i參數(shù)）。GET指令如圖11-1所示，GET指令參數(shù)如表10-1所示。1.S7協(xié)議參數(shù)聲明數(shù)據(jù)類型存儲(chǔ)區(qū)說(shuō)明REQInputBOOLI\Q\M\D\L或常量控制參數(shù)request，在上升沿時(shí)激活數(shù)據(jù)交換功能。IDInputWORDI\Q\M\D\L或常量用于指定與伙伴CPU連接的尋址參數(shù)。NDROutputBOOLI\Q\M\D\L狀態(tài)參數(shù)NDR：0：作業(yè)尚未開(kāi)始或仍在運(yùn)行。1：作業(yè)已成功完成。ERROROutputBOOLI\Q\M\D\L狀態(tài)參數(shù)ERROR和STATUS，錯(cuò)誤代碼：ERROR=0STATUS的值為：0000H：既無(wú)警告也無(wú)錯(cuò)誤<>0000H：警告，詳細(xì)信息請(qǐng)參見(jiàn)STATUSERROR=1出錯(cuò)。STATUS提供了有關(guān)錯(cuò)誤類型的詳細(xì)信息。STATUSOutputWORDI\Q\M\D\LADDR_1InOutREMOTEI\Q\M\D指向伙伴CPU上待讀取區(qū)域的指針。指針REMOTE訪問(wèn)某個(gè)數(shù)據(jù)塊時(shí)，必須始終指定該數(shù)據(jù)塊。示例：P#DB10.DBX5.0字節(jié)10。ADDR_2InOutREMOTEADDR_3InOutREMOTEADDR_4InOutREMOTERD_1InOutVARIANTI\Q\M\D\L指向本地CPU上用于輸入已讀數(shù)據(jù)的區(qū)域的指針。RD_2InOutVARIANTRD_3InOutVARIANTRD_4InOutVARIANT1.S7協(xié)議(2)PUT指令:將數(shù)據(jù)寫入服務(wù)器端CPU在控制輸入REQ的上升沿啟動(dòng)指令：寫入?yún)^(qū)指針(ADDR_i)和數(shù)據(jù)(SD_i)隨后會(huì)發(fā)送給伙伴CPU（注：伙伴CPU則可以處于RUN模式或STOP模式）。從已組態(tài)的發(fā)送區(qū)域中((SD_i)復(fù)制了待發(fā)送的數(shù)據(jù)?；锇镃PU將發(fā)送的數(shù)據(jù)保存在該數(shù)據(jù)提供的地址之中，并返回一個(gè)執(zhí)行應(yīng)答。如果沒(méi)有出現(xiàn)錯(cuò)誤，下一次指令調(diào)用時(shí)會(huì)使用狀態(tài)參數(shù)DONE="1"來(lái)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。上一作業(yè)已經(jīng)結(jié)束之后，才可以再次激活寫入過(guò)程。如果寫入數(shù)據(jù)時(shí)訪問(wèn)出錯(cuò)，或如果未通過(guò)執(zhí)行檢查，則會(huì)通過(guò)ERROR和STATUS輸出錯(cuò)誤和警告。1.S7協(xié)議使用指令的要求：1）已在伙伴CPU屬性的“保護(hù)”(Protection)保護(hù)中激活“允許借助PUT/GET通信從遠(yuǎn)程伙伴訪問(wèn)”(PermitaccesswithPUT/GETcommunicationfromremotepartner)函數(shù)。2）使用“PUT”指令訪問(wèn)的塊是通過(guò)訪問(wèn)類型“標(biāo)準(zhǔn)”創(chuàng)建的。3)確保由參數(shù)ADDR_i和SD_i定義的區(qū)域在數(shù)量、長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)