PLC應用技術項目教程9運動控制系統(tǒng)設計提升篇知識目標2掌握運動控制工藝對象設置及常用指令的使用方法1掌握高速脈沖輸出和高速計數(shù)器指令及其應用能力目標2能夠使用伺服電機進行位置、速度控制1能夠使用步進電機進行位置、速度控制項目九運動控制系統(tǒng)設計提升篇3掌握步進電機、伺服電機及其驅動器主要參數(shù)設置及電氣接線素質目標1通過伺服參數(shù)設置培養(yǎng)細致嚴謹?shù)墓ぷ髁晳T項目學思1步進電機工作方式——一步一步腳踏實地的實踐思維方式——培養(yǎng)持之以恒的精神。伺服電機工作方式-精準位置控制——一切行動聽指揮——實踐操作需嚴格遵守安全操作規(guī)范。項目九運動控制系統(tǒng)設計基礎篇2通過位置控制培養(yǎng)細心的工作態(tài)度3412項目背景及控制分析相關知識項目實施項目考核項目九運動控制系統(tǒng)設計基礎篇項目背景

在很多自動化生產線中，如包裝、紡織、印刷、搬運、裝配等領域，其生產環(huán)節(jié)需要實現(xiàn)比較復雜的運動，在運動過程中需要進行精確的位置控制。一般由控制器（PLC）、驅動器（步進電機驅動器、伺服電機驅動器）、執(zhí)行機構（步進電機、伺服電機）、反饋機構（編碼器）組成運動控制的基本單元。S7-1200PLC具備完善的運動控制功能，使用TIA博途軟件可以方便的開發(fā)運動控制系統(tǒng)。

精確位置控制持之以恒控制分析（1）使用步進電機實現(xiàn)速度控制、位置控制（點動、絕對運動、相對運動、回原點、軸復位）；本項目使用的步進電機（型號42BYG250）參數(shù)：1）步距角（度）：0.9/1.82）相電流（安培）：1.13）保持轉矩(N.m)：0.34）空載啟動頻率（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（V90pn）實現(xiàn)速度控制、位置控制（點動、絕對運動、相對運動、回原點、軸復位）。本項目使用的伺服電機訂貨號：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本項目使用的伺服驅動器訂貨號：6SL3210-5FB10-1UFx進線電壓：230V額定功率0.1KW額定電流：1.4A3412項目背景及控制分析相關知識項目實施項目考核項目九運動控制系統(tǒng)設計提升篇步進電機1步進電機驅動器的細分、運行拍數(shù)和步距角計算2步進電機驅動器3高速脈沖輸出和高速計數(shù)器4伺服系統(tǒng)5步進電機與伺服電機的區(qū)別61.步進電機

步進電機又稱為脈沖電機，是將高速脈沖信號轉換成角位移的執(zhí)行機構，一般應用在低速的對位置精度要求不太高的開環(huán)控制場合。步進電機工作需要有一定相序的、較大電流的脈沖信號，一般均配合步進電機驅動器使用，由控制器向驅動器發(fā)送脈沖信號，步進電機驅動器驅動步進電機轉動與脈沖信號個數(shù)相應的角度或前進相應的步，其輸出的角位移或線位移與輸入的脈沖數(shù)成正比，轉速與脈沖頻率成正比。步進電動機的結構形式和分類方法較多，一般按勵磁方式分為磁阻式、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?？刂葡到y(tǒng)每發(fā)出一個步進脈沖信號，電機所轉動的角度稱為步距角，電機出廠時一般會隨說明書給出一個電機固有步距角，如本項目所使用42BYG250型電機給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°）是其固有步距角，注意它不一定是電機實際運行步距角，實際工作步距角和驅動器的細分數(shù)設置有關，電機固有步距角、細分數(shù)與電機實際運行步距角的關系如表9-1所示（以42BYG250電機為例）。2.步進電機驅動器的細分、運行拍數(shù)和步距角計算

步進電機細分就是將電機實際運行時步距角設置為固有步距角(整步）的幾分之一。

從上表可以看出：驅動器工作在10細分狀態(tài)時，其實際運行步距角為“電機固有步距角”的十分之一，也就是說：當驅動器工作在不細分的整步狀態(tài)時，控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖，電機轉動1.8°，而用細分驅動器工作在10細分狀態(tài)時，電機只轉動了0.18°，這就是細分的作用。注意：細分功能完全是由驅動器靠精確控制電機的相電流所產生的，與電機無關.2.步進電機驅動器的細分、運行拍數(shù)和步距角計算電機固有步距角運行拍數(shù)驅動器細分數(shù)電機實際運行步距角0.9°/1.8°82細分即半步狀態(tài)0.9°0.9°/1.8°205細分即半步狀態(tài)0.36°0.9°/1.8°4010細分即半步狀態(tài)0.18°0.9°/1.8°8020細分即半步狀態(tài)0.09°0.9°/1.8°16040細分即半步狀態(tài)0.045°表9-1固有步距角、細分數(shù)與電機實際運行步距角的關系

驅動器細分的優(yōu)點：驅動器細分完全消除了電機的低頻振蕩。低頻振蕩是步進電機（尤其是反應式電機）的固有特性，而細分是消除它的唯一途徑，如果步進電機在共振區(qū)工作（如走圓?。x擇細分驅動器是唯一的選擇。細分相對于沒有細分，輸出轉矩對各種電機都有不同程度的提升。提高了電機的分辨率、減小了步距角、提高了步距的均勻度。更為準確地描述驅動器細分特性的是運行拍數(shù)，運行拍數(shù)指步進電機運行時每轉一個齒距所需的脈沖數(shù)。57BYG250電機有50個齒，如果運行拍數(shù)設置為160，那么步進電機旋轉一圈總共需要50×160＝8000步；對應步距角為360°÷8000＝0.045°。注意：如果運行拍數(shù)設為30，按上表對應關系細分數(shù)為7.5,不是一個整數(shù)。2.步進電機驅動器的細分、運行拍數(shù)和步距角計算一般來說，在步進電機已經確認的情況下，主要根據(jù)電機的電流、細分和供電電壓來選擇驅動器。1）、確定電機所帶負載所需的轉矩，所選驅動器的轉矩需滿足電機使用。2）、確定所用步進電機的額定電流，選擇與之配套的驅動器的最大電流不能低于電機的額定電流。因為一般驅動器的輸出電流可以在一定范圍內進行設置，選擇的驅動器的輸出電流如無法滿足電機的額定電流，則電機有可能輸出力矩不夠。3）、確定電機的工作電壓，驅動器的輸出電壓需在電機使用范圍內，且需考慮步進電機在急剎車時，不能過壓，即要預留一定電壓空間防止反電動勢。4）、相數(shù)必須相等，如電機是二相的，步距角就是1.8°，驅動器必須是二相的，如電機是三相的，步距角就是1.2°，驅動器也必須是三相的。3.步進電機驅動器5）、確認電機的最高轉速，驅動器的最大轉速不能低于電機的最高轉速。6）、根據(jù)電機的工作環(huán)境和工作要求等確認所需的細分要求。一般來說，在確?？刂破鬏敵鲱l率足夠高的情況下，盡量使用高細分，電機運動會更加平穩(wěn)，且控制精度也高。7）、驅動器的輸入能源需符合電機使用場合的能源。本項目驅動器以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電流調制，具備多種細分模式。3.步進電機驅動器3.1驅動器輸入輸出端子HB202M驅動器輸入輸出端子介紹如表9-2所示：3.步進電機驅動器端子標記功能說明CP+步進脈沖信號正輸入端光耦開通沿有效，最小脈寬2usCP-步進脈沖信號負輸入端DIR+方向控制信號正輸入端光耦關斷時為正轉，開通時反轉DIR-方向控制信號負輸入端FREE+脫機控制信號正輸入端光耦開通時輸出電流為0，電機無鎖定轉矩FREE-脫機控制信號負輸入端POW電源指示電源正常時發(fā)光管亮（紅）TIM相原點指示相原點時發(fā)光管亮AA相頭輸出

和電機相應的端子相連。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驅動器輸入輸出端子注意：一般PLC輸出電壓為24V，而驅動器的輸入內部光耦只能接受5V電壓信號，所以在PLC的輸出點與驅動器輸入點連接需要串接合適阻值電阻（2kΩ、0.5w）。3.2驅動器信號、電流、細分設置步進電機驅動器信號、電流、細分設置一般通過驅動器上的撥碼開關進行設置，HB202M驅動器撥碼開關如圖9-2所示。其功能如表9-3所示。3.步進電機驅動器圖9-2HB202M撥碼開關開關位置及功能開關狀態(tài)備注DIP1（信號設置）0CP+/CP-為正轉脈信號，DIR+/DIR-為反轉脈沖信號1CP+/CP-為脈沖信號，DIR+/DIR-為方向信號（電平控制）DIP2\3\4（電流設置）輸出峰值電流，單位A0002.000011.80101.60111.41001.21011.01100.81110.6DIP5\6\7\8細分設置（拍/齒）脈沖數(shù)/圈00002561280000012001000000101608000001112864000100100500001018040000110643200011150250010004020001001321600101025125010112010001100168001101105001110840011114200表9-3DIP撥碼開關功能4.高速脈沖輸出和高速計數(shù)器4.1高速脈沖輸出S7-1200PLC有4個PTO/PWM發(fā)生器，脈沖輸出（PTO）模式提供占空比50%的方波輸出，脈沖寬度調制（PWM）模式提供連續(xù)的脈沖寬度可程序調節(jié)的脈沖輸出信號。4個PTO/PWM發(fā)生器可以通過CPU集成的Q0.0~Q0.7或信號板Q4.0~Q4.3輸出信號（注意：滿足高速脈沖輸出的必須是晶體管輸出類型CPU）。設備組態(tài)過程詳見項目實施過程。4.高速脈沖輸出和高速計數(shù)器4.2高速計數(shù)器普通計數(shù)器指令受PLC掃描周期的影響，最高計數(shù)頻率小于掃描頻率的二分之一。實際項目中如需進行高頻計數(shù)，必須采用高速技術指令實現(xiàn)。S7-1200PLC最多集成6個高速計數(shù)器HSC1~HSC6（實際計數(shù)值類型為Dint,默認地址為ID1000~ID1020）。高速計數(shù)器有4種工作模式：內部方向控制的單相計數(shù)器、外部方向控制的單相計數(shù)器、兩路脈沖輸入的雙相計數(shù)器、AB相正交計數(shù)器。高速計數(shù)器描述及輸入點地址如表9-4所示。4.高速脈沖輸出和高速計數(shù)器描述默認的輸入點地址功能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

工作模式內部方向控制的單相計數(shù)器計數(shù)脈沖

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

計數(shù)表9-4高速計數(shù)器描述及輸入點地址4.2高速計數(shù)器4.高速脈沖輸出和高速計數(shù)器高速計數(shù)器組態(tài)：1）打開設備組態(tài)窗口，在CPU屬性中選擇其中一高速計數(shù)器，如“HSC1”；2）在“常規(guī)”欄中，勾選“啟用該高速計數(shù)器”，如圖9-3所示；3）在“功能”欄中，可以設置計數(shù)器的類型為“計數(shù)”、“頻率”或“軸”，如圖9-4所示；4）在“初始值”區(qū)中，可以設置初始計數(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）設定輸入起始地址，系統(tǒng)提供默認值，如圖9-8所示。4.2高速計數(shù)器4.高速脈沖輸出和高速計數(shù)器圖9-3選擇并啟用高速計數(shù)器4.2高速計數(shù)器圖9-4高速計數(shù)器的功能設置4.高速脈沖輸出和高速計數(shù)器圖9-5初始值設置4.2高速計數(shù)器圖9-6同步輸入設置4.高速脈沖輸出和高速計數(shù)器圖9-7事件組態(tài)設置4.2高速計數(shù)器圖9-8設定輸入地址4.高速脈沖輸出和高速計數(shù)器4.3高速計數(shù)器指令符合及其參數(shù)高速計數(shù)器指令符號如圖9-9所示（注意：先在設備組態(tài)中先設置高速計數(shù)器，才能在程序中使用高速計數(shù)器指令），設置HSC設備配置包括選擇計數(shù)模式、輸入輸出連接、中斷分配、是否作為高速計數(shù)器還是作為設備來測量脈沖頻率，高速計數(shù)器指令各參數(shù)功能說明如表9-5所示。圖9-9高速計數(shù)器指令符號4.高速脈沖輸出和高速計數(shù)器4.3高速計數(shù)器指令符合及其參數(shù)表9-5高速計數(shù)器指令各參數(shù)功能說明參數(shù)參數(shù)類型數(shù)據(jù)類型說明HSCINHW_HSC高速計數(shù)器硬件標識符DIRINBool1=使能新方向請求CVINBool1=使能新的計數(shù)器值RVINBool1=使能新的參考值PERIODINBool1=使能新的頻率測量周期值（頻率測量模式）NEW_DIRINInt新方向：1=正方向-1=反方向NEW_CVINDInt新計數(shù)器值NEW_RVINDInt新參考值NEW_PERIODINInt以秒為單位的新的頻率測量周期值：0.01、0.1或1（頻率測量模式）BUSYOUTBool功能忙STATUSOUTWord執(zhí)行條件代碼4.高速脈沖輸出和高速計數(shù)器4.3高速計數(shù)器指令符合及其參數(shù)例：用高速脈沖輸出功能產生周期為8ms、占空比50%的PWM信號，送給高速計數(shù)器HSC1，當計數(shù)值達到1000時，使Q1.0取反，并且使計數(shù)器值復位為0，使Q1.0再次取反，如此循環(huán)，則Q1.0產生周期為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數(shù)器4.3高速計數(shù)器指令符合及其參數(shù)（1）組態(tài)PWM1，設置時基為毫秒，循環(huán)時間為8ms,初始脈沖寬度為50%，硬件標識符為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數(shù)器4.3高速計數(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數(shù)器4.3高速計數(shù)器指令符合及其參數(shù)（3）組態(tài)高速計數(shù)器HSC1:單相計數(shù)，數(shù)據(jù)方向為內部方向控制，初始方向計數(shù)為加計數(shù)，初始值為0，參考值1000，計數(shù)值等于參考值激發(fā)中斷，起始地址為1000，硬件標識符為257；（4）插入一個硬件中斷程序OB40如圖9-12所示，并設置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設置HSC1的硬件中斷為0B404.高速脈沖輸出和高速計數(shù)器4.3高速計數(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)又稱隨動系統(tǒng)，用來精確地跟隨或復現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(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控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)一般由控制器、被控對象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等部分構成。

伺服電機又稱執(zhí)行電機，其主要特點是當信號電壓為零時無自轉現(xiàn)象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。伺服電機一般分為交流伺服電機和直流伺服電機。交流伺服電機工作原理：內部轉子由永磁體構成，根據(jù)驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉子在磁場作用下轉動，同時電機自帶編碼器反饋信號給驅動器，驅動器將反饋值與目標值進行比較，調整轉子的角度，其精度取決于編碼器的精度。伺服驅動器工作原理如圖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、轉矩控制。位置控制：電機帶動負載從位置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：電機帶動負載以非常穩(wěn)定的速度旋轉（調速范圍寬，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)轉矩控制：電機以一定的轉矩運轉，僅包含電流環(huán)。其示意圖如圖9-18所示。圖9-18轉矩控制5.伺服系統(tǒng)運動控制常用術語：（1）原點回零：建立機械和運動軸之間的基礎原點的對應關系（注意：使用增量式編碼器在每次上電時編碼器與軸的機械位置之間沒有確定的關系，所以軸在每次上電后都要重新回零。使用絕對值編碼器只需要進行一次編碼器校準即可，以后斷電再上電不需要重新回零）；（2）絕對定位：目標偏移原點的距離（在進行絕對定位之前必須進行原點回零）；（3）相對定位：目標偏移當前點的距離（在進行相對定位之前可以不用進行原點回零）；（4）點動JOG：給定點動速度或距離，手動操作伺服電機動作；（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行范圍（在激活軟限位后，如果軸的實際運行位置達到了軟限位的設定值，則軸會停止運行并產生報警。在激活硬限位功能后，如果達到硬限位信號之后，則軸會停止運行并產生故障）。5.伺服系統(tǒng)運動控制常用術語：（6）電子齒輪比：控制行為是將PLC送來的脈沖數(shù)乘以電子齒輪比，用所得的結果與編碼器的反饋脈沖數(shù)進行比較產生的，例如設置電子齒輪比為2，則PLC送來1個脈沖，電動機就會轉動對應編碼器2個反饋脈沖數(shù)的角度。對于PN版本，需要在V_ASSISTANT中“設置機械結構”中“設置齒輪箱系數(shù)”以及“設置負載轉動一圈對應的長度單位”。5.伺服系統(tǒng)

因總線控制方式的伺服驅動器廣泛應用，本項目采用西門子V90（PROFINET版本）伺服驅動器及其配套伺服電機（注：V90不能使用第三方伺服電機），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伺服電機與伺服驅動器（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

內部位置控制基本定位器控制EPOS速度控制S速度控制S轉矩控制T

復合控制模式

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個數(shù)字量輸入/6個數(shù)字量輸出4個數(shù)字量輸入/2個數(shù)字量輸出電機抱閘信號輸出（僅限200V）電機抱閘信號輸出（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（如比特流）或數(shù)據(jù)進行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備。編碼器把角位移或直線位移轉換成電信號，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式兩類。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。其外形圖如圖9-20所示。圖9-20編碼器6.步進電機與伺服電機的區(qū)別

步進電機與伺服電機根據(jù)型號的不同其參數(shù)也不同，因根據(jù)實際應用場合的具體要求選擇合適的驅動系統(tǒng)，其區(qū)別如表9-7所示。

步進電機伺服電機控制精度相數(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。低頻特性在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象，當步進電機工作在低速時，一般采用細分技術來克服低頻振動。交流伺服電機運行非常平穩(wěn)，在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。矩頻特性輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降。恒力矩輸出，在其額定轉速以內都能輸出額定轉矩。過載能力不具有過載能力。有較強過載能力。響應性能從靜止加速到工作轉速需要200-400毫秒。加速性能較好，可用于要求快速啟停的控制場合。運行性能開環(huán)控制，啟動頻率過高負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉現(xiàn)象，停止時轉速過高易出現(xiàn)過沖現(xiàn)象。閉環(huán)控制，具有電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)，一般不會出現(xiàn)丟步或過沖現(xiàn)象。表9-7步進電機與伺服電機區(qū)別3412項目背景及控制分析相關知識項目實施項目考核項目九運動控制系統(tǒng)設計提升篇1.I/O分配表

本項目需要接入三個限位開關，分別對應原點、左限位、右限位，PLC的數(shù)字量輸出為一個方向控制信號和一個脈沖信號（注意：因步進電機驅動器需要接收高速脈沖信號，1200CPU只能選擇晶體管類型輸出）數(shù)字量輸入數(shù)字量輸出符號地址功能說明符號地址功能說明SW0I0.0原點CP+Q0.0步進脈沖信號正輸入端SQ0I0.1左限位DIR+Q0.1方向控制信號正輸入端SQ2I0.2右限位

表9-8步進電機控制I/O分配表2.PLC接線圖注意：部分型號步進電機驅動器脈沖和方向信號與PLC連接時需要接入限流電阻，當驅動器與PLC均獨立供電時需將24V電源負極等電位連接。梯形圖編寫3.實施步驟及編程（速度控制）采用PTO控制方式，該控制方式由CPU向軸驅動器發(fā)送高速脈沖信號（以及方向信號）來控制軸的運行。這種控制方式是開環(huán)控制。驅動器DIP開關設置（10001011），信號設置CP+/CP-為脈沖信號，DIR+/DIR-為方向信號（電平控制），輸出電流：1.2A，細分：20拍/齒。CPU屬性設置詳細步驟見4.1、4.2。速度控制不需要配置軸工藝。梯形圖編寫4.實施步驟及編程（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.實施步驟及編程（位置控制）4.2信號類型選擇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.實施步驟及編程（位置控制）4.3新增工藝對象，選擇“運動控制”，“TO_PositioningAxis”,如圖9-25所示；梯形圖編寫4.實施步驟及編程（位置控制）4.4驅動器選擇PTO模式，如圖9-26所示；梯形圖編寫4.實施步驟及編程（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.實施步驟及編程（位置控制）4.6機械設置，電機每轉的脈沖數(shù)“1250，電機每轉的負載位移“10.0”，（注意：電機每轉的脈沖數(shù)應與驅動器設置相同，每轉的負載位移應與機械結構一致）如圖9-28所示；梯形圖編寫4.實施步驟及編程（位置控制）4.7位置限制設置，啟用硬限位開關并對硬件下限位和上限位開關輸入進行設置，需與實際電氣連接一致，電平選擇高電平（注意：硬件限位開關有信號時為低電平），如圖9-29所示；梯形圖編寫4.實施步驟及編程（位置控制）4.8常規(guī)選項中設置“速度限制單位”、“最大轉速”、“啟動停止速度”、“加速度”、“減速度”，如圖9-30所示；梯形圖編寫4.實施步驟及編程（位置控制）4.9急停選項中設置“最大轉速”、“啟動停止速度”、“緊急減速時間”、“急停減速時間”，如圖9-31所示；梯形圖編寫4.實施步驟及編程（位置控制）4.10回原點選項中選擇“主動”回原點，需要設置“歸位開關數(shù)字量輸入”，這里選擇I0.0,選擇高電平?！敖咏?回原點方向”選擇正方向，歸位開關一側選擇下側。如圖9-32所示；梯形圖編寫4.實施步驟及編程（位置控制）4.11驅動器撥碼開關設置為10001011，CP+/CP-為脈沖信號，DIR+/DIR-為方向信號（電平控制），輸出峰值電流2A，細分設置25，脈沖設置1250個脈沖一圈。梯形圖編寫4.實施步驟及編程（位置控制）4.12梯形圖編寫如圖9-33所示。1.I/O分配表本項目采用EPOS模式進行控制，在EPOS模式下，將參考點擋塊輸入信號（回零開關）連接到功能塊管腳ConfigEPosbit6，回零開關信號通過PLC的I0.0傳送給FB284再通過111報文傳送給驅動器。而對于極限開關需要在V90PN驅動器中進行配置，并且連接至驅動器端。（注意：在組態(tài)工藝對象（TO）模式下，回零開關信號在工藝對象（TO）中配置，所以回零開關信號必須連接至PLC端。而對于極限開關同樣在工藝對象（TO）中配置，所以極限開關信號也必須連接至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)字量輸入符號地址功能說明符號地址功能說明SQ0I0.0原點

DI4分配為EMGS

CWLDI1左硬限位開關

CCWLDI2右硬限位開關2.電氣接線原理圖3.實施步驟及編程3.1配置V-Assistant（建議使用V1.07以上版本，支持調試電腦通過網線連接

V90PN端口的調試方式）。1.將調試電腦與V90PN通過網線連接，雙擊運行V-Assistant，選擇“Ethernet連接”，如圖9-35所示；3.實施步驟及編程2.選中V90,點擊“設備信息”，在此項中設置“設備名”，“IP地址”及“子網掩碼”（設備名與IP地址需與博途中保持一致），點擊“設置”后進入設備調試。如圖9-36所示；3.實施步驟及編程3.進入設備調試后，在“選擇驅動”選項中可以看到驅動器及電機類型，在控制模式中選擇“基本定位控制（EPOS）”。如圖9-37所示。3.實施步驟及編程4.在“設置機械結構中”，根據(jù)實際執(zhí)行機構“設置齒輪箱系數(shù)”以及“設置負載轉動一圈對應的長度單位”。如圖9-38所示。3.實施步驟及編程5.在設置參數(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：此處設置需與電氣原理圖對應）。如圖9-39所示；3.實施步驟及編程6.本項目采用通過參考點擋塊（回零開關）及編碼器零脈沖回零，配置回零參數(shù)中“回參考點方式”選擇“1：參考點擋塊（REF）及編碼器零脈沖”方式。如圖9-40所示；3.實施步驟及編程（2）博途配置1在項目中添加CPU以及西門子V90_PN。2

在網絡視圖中將CPU與V90_PN進行連接，并進行設備名稱、IP地址設置。3.實施步驟及編程（2）博途配置3單擊選中“西門子V90_PN”，在“設備概覽”中添加“西門子111，PZD-12/12”報文驅動。4

要使用“FB284”進行EPOS基本定位控制，需要提前下載FB284庫文件，本書附帶資料中包含Drive_Lib_V62_S7_1200_1500庫文件，也可到西門子官方網站下載。庫文件安裝需要選擇全局庫，選擇“打開全局庫”。3.實施步驟及編程（2）博途配置5當將低版本庫文件導入到高版本博途中會提示需要升級，單擊“升級”。6

導入成功后在全局庫中“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.實施步驟及編程（3）梯形圖編寫①速度/增量點動（速度方式點動ModePos=7,增量方式點動ModePos=8）設置，其點動速度和增量在V-Assistant中設置。點動速度/增量設置如圖9-18所示。3.實施步驟及編程（3）梯形圖編寫②速度/增量點動梯形圖如圖9-19所示，在進行點動時需要將“軸使能”置為1，“Jog1”\“Jog2”置位即可進行軸正向點動和軸負向點動。3.實施步驟及編程（3）梯形圖編寫③主動回零，回零編程步驟如下。主動回零梯形圖如圖9-20所示。1)設置FB284工作模式：ModePos=4。2)將參考點擋塊輸入信號（回零開關）連接到功能塊管腳ConfigEPosbit6。3)設置EnableAxis=1使能軸。4)設置ExecuteMode=1執(zhí)行回參考點運行，此時軸開始回零運行。3.實施步驟及編程（3）梯形圖編寫④相對/絕對定位（相對定位ModePos=1，絕對定位ModePos=2）（注意：做絕對定位之前，軸必須已經回參考點）。相對/絕對定位步驟如表9-24所示，相對/絕對定位梯形圖如圖9-21所示。表9-24相對/絕對定位步驟3.實施步驟及編程（3）梯形圖編寫圖9-21相對/絕對定位定位梯形圖3412項目背景及控制分析相關知識項目實施項目考核項目九運動控制系統(tǒng)設計提升篇步進電機考核表項目內容評分標準具體配分獲得分值一、硬件設計（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

步進驅動器撥碼開關設置是否正確撥碼開關設置正確2分

總分

2.電氣原理圖設計（20分）PLC與驅動器電氣連接PLC與驅動器電氣連接正確得8分

驅動器與步進電機電氣連接驅動器與步進電機電氣連接正確得8分

供電電源設計（獨立供電是否進行等電位設計）獨立電源進行了等電位設計或驅動器與PLC共用電源得4分

總分

二、軟件設計及實操（60分）1.速度控制（10分）電機能正常運轉并可進行速度設置速度控制正確10分

總分

2.位置控制（50分）電機能進行點動控制點動正常10分

電機能進行相對運動控制相對運動正常10分

電機能進行絕對運動控制絕對運動正常10分

電機能進行回零點控制回零點正常20分

總分

三、職業(yè)與安全意識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.遵守課堂紀律（2分）

4.愛惜實訓室的設備和器材，保持工位的干凈整潔（3分）

總分100分

項目調試記錄收獲與反思伺服電機考核表項目內容評分標準具體配分獲得分值一、硬件設計（30分）1.（40分）正確分配I/O并將限位開關與驅動器、PLC正確接線限位開關正確接線10分

驅動器、電源、通信線等30分

ASSISTANT設置是否正確ASSISTANT正確設置

總分

2.電氣原理圖設計（10分）PLC與驅動器電氣連接PLC與驅動器電氣連接正確得5分

驅動器與伺服電機電氣連接驅動器與伺服電機電氣連接正確得5分

總分

二、軟件設計及實操（60分）1.速度控制（10分）電機能正常運轉并可進行速度設置速度控制正確10分

總分

2.位置控制（30分）電機能進行速度/增量點動控制點動正常5分

電機能進行相對運動控制相對運動正常10分

電機能進行絕對運動控制絕對運動正常5分

電機能進行回零點控制回零點正常10分

總分

三、職業(yè)與安全意識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.遵守課堂紀律（2分）

4.愛惜實訓室的設備和器材，保持工位的干凈整潔（3分）

總分100分

項目調試記錄收獲與反思謝謝觀看PLC應用技術項目教程10S7-1200PLC通信系統(tǒng)設計提升篇知識目標2掌握S7-1200的S7通信1掌握點對點通信相關基本概念能力目標2能夠使用ModbusTCP通信進行S7-1200與藍普峰PLC、S7-1200與信捷PLC之間進行通信1能夠使用S7通信進行S7-1200PLC之間傳輸數(shù)據(jù)、S7-1200PLC與smart200PLC之間傳輸數(shù)據(jù)項目十

S7-1200PLC通信系統(tǒng)設計提升篇3掌握ModbusTCP、ModbusRTU通信能夠使用ModbusRTU通信進行S7-1200與信捷VB5N變頻器之間進行通信素質目標1通過通訊學習培養(yǎng)細致嚴謹?shù)墓ぷ髁晳T項目學思1通信的過程實際上就是數(shù)據(jù)在不同設備之間進行數(shù)據(jù)交換的過程，只要雙方遵守相同的通信協(xié)議就能夠進行建立通信，通過通信協(xié)議的介紹引出工作中互相合作的重要性，合作雙方均有誠信，互惠互利、才能達成合作共贏。項目十

S7-1200PLC通信系統(tǒng)設計基礎篇2通過通訊設置培養(yǎng)細心的工作態(tài)度3412項目背景及控制分析相關知識項目實施項目考核項目十

S7-1200PLC通信系統(tǒng)設計基礎篇項目背景

大型工廠運行中往往是很多智能控制設備進行配合完成復雜工藝生產過程，整個過程設備與設備之間需要進行實時通信以交換數(shù)據(jù)。不同的設備廠商使用的主控PLC品牌型號不盡相同，相互通信交換數(shù)據(jù)就需要雙方PLC遵循同一個通信協(xié)議。

通信組網

互聯(lián)工業(yè)控制分析本項目選取西門子S7通信協(xié)議、Modbus進行講解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變頻器之間進行ModbusRTU通信。3412項目背景及控制分析相關知識項目實施項目考核項目十

S7-1200PLC通信系統(tǒng)設計提升篇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品優(yōu)化設計的通信協(xié)議，它是面向連接的協(xié)議，在進行數(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）是向服務器端（Server）請求服務設備，客戶端調用GET/PUT指令讀寫服務器端的存儲區(qū)。服務器是通信中的被動方，用戶不用編寫服務器的S7通信程序，服務器端的操作系統(tǒng)完成S7通信?？蛻舳丝梢宰x寫服務器端的存儲區(qū)內容，這樣的單向連接實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通信服務器端或客戶端。1.S7協(xié)議

（1）GET指令：從服務器端CPU讀取數(shù)據(jù)在控制輸入REQ的上升沿啟動指令：要讀出的區(qū)域的相關指針(ADDR_i)隨后會發(fā)送給伙伴CPU（注：伙伴CPU則可以處于RUN模式或STOP模式）。伙伴CPU返回數(shù)據(jù)：如果回復超出最大用戶數(shù)據(jù)長度，那么將在STATUS參數(shù)處顯示錯誤代碼“2”，下次調用時，會將所接收到的數(shù)據(jù)復制到已組態(tài)的接收區(qū)(RD_i)中。如果狀態(tài)參數(shù)NDR的值變?yōu)椤?”，則表示該動作已經完成。只有在前一讀取過程已經結束之后，才可以再次激活讀取功能。如果讀取數(shù)據(jù)時訪問出錯，或如果未通過數(shù)據(jù)類型檢查，則會通過ERROR和STATUS輸出錯誤和警告?！癎ET”指令不會記錄伙伴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”(Protection)保護中激活“允許借助PUT/GET通信從遠程伙伴訪問”(PermitaccesswithPUT/GETcommunicationfromremotepartner)函數(shù)。2）使用“GET”指令訪問的塊是通過訪問類型“標準”創(chuàng)建的。3）請確保由參數(shù)ADDR_i和SD_i定義的區(qū)域在數(shù)量、長度和數(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)類型存儲區(qū)說明REQInputBOOLI\Q\M\D\L或常量控制參數(shù)request，在上升沿時激活數(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)尚未開始或仍在運行。1：作業(yè)已成功完成。ERROROutputBOOLI\Q\M\D\L狀態(tài)參數(shù)ERROR和STATUS，錯誤代碼：ERROR=0STATUS的值為：0000H：既無警告也無錯誤<>0000H：警告，詳細信息請參見STATUSERROR=1出錯。STATUS提供了有關錯誤類型的詳細信息。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訪問某個數(shù)據(jù)塊時，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)寫入服務器端CPU在控制輸入REQ的上升沿啟動指令：寫入?yún)^(qū)指針(ADDR_i)和數(shù)據(jù)(SD_i)隨后會發(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，并返回一個執(zhí)行應答。如果沒有出現(xiàn)錯誤，下一次指令調用時會使用狀態(tài)參數(shù)DONE="1"來進行標識。上一作業(yè)已經結束之后，才可以再次激活寫入過程。如果寫入數(shù)據(jù)時訪問出錯，或如果未通過執(zhí)行檢查，則會通過ERROR和STATUS輸出錯誤和警告。1.S7協(xié)議使用指令的要求：1）已在伙伴CPU屬性的“保護”(Protection)保護中激活“允許借助PUT/GET通信從遠程伙伴訪問”(PermitaccesswithPUT/GETcommunicationfromremotepartner)函數(shù)。2）使用“PUT”指令訪問的塊是通過訪問類型“標準”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、長度和數(shù)據(jù)類型等方面都匹配。4)待寫入?yún)^(qū)域（ADDR_i參數(shù)）必須與發(fā)送區(qū)域（SD_i參數(shù)）一樣大。1.S7協(xié)議參數(shù)聲明數(shù)據(jù)類型存儲區(qū)說明REQInputBOOLI\Q\M\D\L或常量控制參數(shù)request，在上升沿時激活數(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)。DONEOutputBOOLI\Q\M\D\L狀態(tài)參數(shù)DONE：0：作業(yè)未啟動，或者仍在執(zhí)行之中1：作業(yè)已執(zhí)行，且無任何錯誤。ERROROutputBOOLI\Q\M\D\L狀態(tài)參數(shù)ERROR和STATUS，錯誤代碼：ERROR=0STATUS的值為：0000H：既無警告也無錯誤<>0000H：警告，詳細信息請參見STATUS。ERROR=1出錯，有關該錯誤類型的詳細信息，請參見STATUS。STATUSOutputWORDI\Q\M\D\LADDR_1InOutREMOTEI\Q\M\D指向伙伴CPU上用于寫入數(shù)據(jù)的區(qū)域的指針。指針REMOTE訪問某個數(shù)據(jù)塊時，必須始終指定該數(shù)據(jù)塊。示例：P#DB10.DBX5.0字節(jié)10。傳送數(shù)據(jù)結構（例如Struct）時，參數(shù)ADDR_i處必須使用數(shù)據(jù)類型CHAR。ADDR_2InOutREMOTEADDR_3InOutREMOTEADDR_4InOutREMOTERD_1InOutVARIANTI\Q\M\D\L指向本地CPU上包含要發(fā)送數(shù)據(jù)的區(qū)域的指針。僅支持BOOL、BYTE、CHAR、WORD、INT、DWORD、DINT和REAL數(shù)據(jù)類型。傳送數(shù)據(jù)結構（例如Struct）時，參數(shù)SD_i處必須使用數(shù)據(jù)類型CHAR。RD_2InOutVARIANTRD_3InOutVARIANTRD_4InOutVARIANT2.Modbus協(xié)議2.1Modbus-TCP采用Modbus-TCP通信可以使用的指令為MB_CLIENT、MB_SERVER。（1）MB_CLIENT指令“MB_CLIENT”指令作為ModbusTCP客戶端通過PROFINET連接進行通信。通過“MB_CLIENT”指令，可以在客戶端和服務器之間建立連接、發(fā)送Modbus請求、接收響應并控制ModbusTCP客戶端的連接終端。S7-1200固件版本V4.0支持“MB_CLIENT”指令和最高V3.1版本的庫。S7-1200固件版本V4.1及更高版本和S7-1500，支持“MB_CLIENT”指令的所有庫版本?？赏ㄟ^CPU或CM/CP的本地接口建立連接.使用該指令時，無需其它任何硬件模塊。ModbusTCP客戶端可以支持多個TCP連接，連接的最大數(shù)目取決于所使用的CPU。一個CPU的總連接數(shù)，包括ModbusTCP客戶端和服務器的連接數(shù)，不能超過所支持的最大連接數(shù)。ModbusTCP連接還可由“MB_CLIENT”和/或“MB_SERVER”實例共用。2.Modbus協(xié)議使用各客戶端連接時需遵循一下規(guī)則：1)每個“MB_CLIENT”連接都必須使用唯一的背景數(shù)據(jù)塊。2)對于每個“MB_CLIENT”連接，必須指定唯一的服務器IP地址。3)每個“MB_CLIENT”連接都需要一個唯一的連接ID。該指令的各背景數(shù)據(jù)塊都必須使用各自相應的連接ID。連接ID與背景數(shù)據(jù)塊組合成對，對每個連接，組合對都必須唯一。4)根據(jù)服務器組態(tài)，可能需要或不需要IP端口的唯一編號。MB_CLIENT指令如圖11-3所示，PUT指令參數(shù)如表10-3所示。2.Modbus協(xié)議參數(shù)聲明數(shù)據(jù)類型說明REQInputBOOL對ModbusTCP服務的Modbus查詢REQ參數(shù)受到等級控制。這意味著只要設置了輸入(REQ=true)，指令就會發(fā)送通信請求。Modbus查詢開始后，背景數(shù)據(jù)塊將鎖定，其它客戶端無法使用。在服務器進行響應或輸出錯誤消息之前，對輸入?yún)?shù)的更改不會生效。如果在請求期間再次設置了參數(shù)REQ，此后將不會進行任何其它傳輸。DISCONNECTInputBOOL通過該參數(shù)，可以控制與Modbus服務器建立和終止連接：0：與通過CONNECT參數(shù)組態(tài)的連接伙伴（請參見CONNECT參數(shù)）建立通信連接。1：斷開通信連接。在終止連接的過程中，不執(zhí)行任何其它功能。成功終止連接后，STATUS參數(shù)將輸出值0003。而如果在建立連接的過程中設置了參數(shù)REQ，將立即發(fā)送Modbus請求。MB_MODEInputUSINT選擇Modbus的請求模式（讀取、寫入或診斷）或直接選擇Modbus功能MB_DATA_ADDRInputUDINT取決于MB_MODEMB_DATA_LENInputUINT數(shù)據(jù)長度：數(shù)據(jù)訪問的位數(shù)或字數(shù)（參見“”）。MB_DATA_PTRInOutVARIANT指向待從Modbus服務器接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)或指向待發(fā)送到Modbus服務器的數(shù)據(jù)所在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針。CONNECTInOutVARIANT指向連接描述結構的指針可以使用以下結構（系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型）：TCON_IP_v4：包括建立指定連接時所需的所有地址參數(shù)。使用TCON_IP_v4時，可通過調用指令“MB_CLIENT”建立連接。TCON_Configured：包括所組態(tài)連接的地址參數(shù)。使用TCON_Configured時，將使用下載硬件配置后由CPU創(chuàng)建的已有連接。DONEOutBOOL如果最后一個Modbus作業(yè)成功完成，則輸出參數(shù)DONE中的該位將立即置位為“1”。BUSYOutBOOL0：無Modbus請求在進行中1：正在處理Modbus請求在建立和終止連接期間，不會設置輸出參數(shù)BUSY。ERROROutBOOL0：無錯誤1：出錯。出錯原因由參數(shù)STATUS指示。OutWORD指令的詳細狀態(tài)信息。2.Modbus協(xié)議（2）MB_SERVER指令“MB_SERVER”指令作為ModbusTCP服務器通過PROFINET連接進行通信?！癕B_SERVER”指令將處理ModbusTCP客戶端的連接請求、接收并處理Modbus請求并發(fā)送響應。S7-1200固件版本V4.0支持“MB_SERVER”指令和最高V3.1版本的庫。S7-1200固件版本V4.1及更高版本和S7-1500，支持“MB_SERVER”指令的所有庫版本?？赏ㄟ^CPU或CM/CP的本地接口建立連接。使用該指令時，無需其它任何硬件模塊?？梢詣?chuàng)建多個服務器連接。這允許一個單獨CPU能夠同時接受來自多個ModbusTCP客戶端的連接。ModbusTCP服務器可以支持多個TCP連接，連接的最大數(shù)目取決于所使用的CPU。一個CPU的總連接數(shù)，包括ModbusTCP客戶端和服務器的連接數(shù)，不能超過所支持的最大連接數(shù)。ModbusTCP連接還可由“MB_CLIENT”和/或“MB_SERVER”實例共用。2.Modbus協(xié)議連接服務器時，需遵循以下規(guī)則：1）每個“MB_SERVER”連接都必須使用唯一的背景數(shù)據(jù)塊。2）每個“MB_SERVER”連接都必須使用唯一的連接ID。3）該指令的各背景數(shù)據(jù)塊都必須使用各自相應的連接ID。連接ID與背景數(shù)據(jù)塊組合成對，對每個連接，組合對都必須唯一。4）對于每個連接，都必須單獨調用“MB_SERVER”指令。2.Modbus協(xié)議參數(shù)聲明數(shù)據(jù)類型說明DISCONNECTInputBOOL“MB_SERVER”指令建立與一個伙伴模塊的被動連接。服務器會響應在CONNECT參數(shù)的SDT“TCON_IP_v4”中輸入的IP地址的連接請求。接受一個連接請求后，可以使用該參數(shù)進行控制：0：在無通信連接時建立被動連接。1：終止連接初始化。如果已置位該輸入，那么不會執(zhí)行其它操作。成功終止連接后，STATUS參數(shù)將輸出值0003。MB_HOLD_REGInOutVARIANT指向“MB_SERVER”指令中Modbus保持性寄存器的指針MB_HOLD_REG引用的存儲區(qū)必須大于兩個字節(jié)。保持性寄存器中包含Modbus客戶端通過Modbus功能3（讀?。?、6（寫入）、16（多次寫入）和23（在一個作業(yè)中讀寫）可訪問的值。作為保持性寄存器，可以使用具有優(yōu)化訪問權限的全局數(shù)據(jù)塊，也可以使用位存儲器的存儲區(qū)。CONNECTInOutVARIANT指向連接描述結構的指針可以使用下列結構(SDT)：TCON_IP_v4：包括建立指定連接時所需的所有地址參數(shù)。默認地址為0.0.0.0（任何IP地址），但也可輸入具體IP地址，以便服務器僅響應來自該地址的請求。使用TCON_IP_v4時，可通過調用指令“MB_SERVER”建立連接。TCON_Configured（僅限S7-1500）:包括所組態(tài)連接的地址參數(shù)。使用TCON_Configured時，會在下載硬件配置后由CPU建立連接。NDROutputBOOL“NewDataReady”：0：無新數(shù)據(jù)1：從Modbus客戶端寫入的新數(shù)據(jù)DROutputBOOL“DataRead”：0：未讀取數(shù)據(jù)1：從Modbus客戶端讀取的數(shù)據(jù)ERROROutputBOOL如果在調用“MB_SERVER”指令過程中出錯，則將ERROR參數(shù)的輸出設置為“1”。有關錯誤原因的詳細信息，將由STATUS參數(shù)指定。OutputWORD指令的詳細狀態(tài)信息。2.Modbus協(xié)議（3）將Modbus地址映射到過程映像“MB_SERVER”指令允許到達的Modbus功能（1、2、4、5和15）直接讀取和寫入訪問CPU的過程映像輸入和輸出（使用數(shù)據(jù)類型BOOL和WORD）。對于S7-1200-CPU，輸入和輸出過程映像的地址空間為1KB；對于S7-1500CPU，為32KB。Modbus功能的地址空間如表10-5所示。Modbus功能功能代碼功能數(shù)據(jù)區(qū)地址空間01讀?。何籓utput0至6553502讀?。何籌nput0至6553504讀?。篧ORDInput0至6553505寫入：位Output0至6553515寫入：位Output0至655352.Modbus協(xié)議“MB_SERVER”指令支持的所有Modbus功能如表10-6所示。功能代碼說明01讀取輸出位02讀取輸入位03讀取保持性寄存器04讀取輸入字05寫入輸出位06寫入保持性寄存器08診斷功能：回送測試（子功能0x0000）：“MB_SERVER”指令接收數(shù)據(jù)字并按原樣返回Modbus客戶端。復位事件計數(shù)器（子功能0x000A）：使用指令“MB_SERVER”，可復位以下事件計數(shù)器：“Success_Count”、“Xmt_Rcv_Count”、“Exception_Count”、“Server_Message_Count”和“Request_Count”。11診斷功能：獲取通信的事件計數(shù)器“MB_SERVER”指令使用一個通信的內部事件計數(shù)器，記錄發(fā)送到Modbus服務器上成功執(zhí)行的讀寫請求數(shù)。執(zhí)行功能8或11時，事件計數(shù)器不會遞增。這種情況同樣適用于會導致通信錯誤的請求。例如，發(fā)生協(xié)議錯誤（如，不支持所接收Modbus請求中的功能代碼）。15寫入多個輸出位16寫入保持性寄存器23通過請求寫入和讀取保持性寄存器2.Modbus協(xié)議2.2Modbus-RTU采用Modbus-RTU通信可以使用的指令為Modbus_Comm_Load、Modbus_Master、Modbus_Slave。(1)Modbus_Comm_Load指令Modbus_Comm_Load指令可組態(tài)用于ModbusRTU協(xié)議通信的SIPLUSI/O或PtP端口。ModbusRTU端口硬件選項：最多安裝三個CM（RS485或RS232），及一個CB(R4845)。ModbusRTUSIPLUSI/O選項：安裝ET200MPS7-1500CMPtP（RS485/422或RS232）或ET200SPS7-1500CMPtP（RS485/422或RS232），將Modbus_Comm_Load指令放入程序時自動分配背景數(shù)據(jù)塊。該指令如圖10-5所示。2.Modbus協(xié)議表10-7Modbus_Comm_Load指令參數(shù)參數(shù)聲明數(shù)據(jù)類型說明REQINBool當此輸入出現(xiàn)上升沿時，啟動該指令。PORTINPort指定用于以下通信的通信模塊：對于S7-1500/S7-1200：設備組態(tài)中的“硬件標識符”。符號端口名稱在PLC變量表的“系統(tǒng)常數(shù)”(Systemconstants)選項卡中指定并可應用于此處。對于S7-300/S7-400：設備組態(tài)中的“輸入地址”。在S7-300/400/WinAC系統(tǒng)中，在HWCN中分配的輸入地址中分配端口參數(shù)。BAUDINUDInt選擇數(shù)據(jù)傳輸速率有效值為：300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600、76800、115200bit/s。PARITYINUInt選擇奇偶校驗：0–無1–奇校驗2–偶校驗FLOW_CTRLINUInt選擇流控制：0–（默認）無流控制1–硬件流控制，RTS始終開啟（不適用于RS422/485CM）2–硬件流控制，RTS切換（不適用于RS422/485CM）RESP_TOINUInt響應超時：5ms到65535ms-Modbus_Master等待從站響應的時間（以毫秒為單位）。如果從站在此時間段內未響應，Modbus_Master將重復請求，或者在指定數(shù)量的重試請求后取消請求并提示錯誤（請參見下文，RETRIES參數(shù)）。MB_DBIN/OUTMB_BASE對Modbus_Master或Modbus_Slave指令的背景數(shù)據(jù)塊的引用。MB_DB參數(shù)必須與Modbus_Master或Modbus_Slave指令的（靜態(tài)，因此在指令中不可見）MB_DB參數(shù)相連。DONEOUTBool如果上一個請求完成并且沒有錯誤，DONE位將變?yōu)門RUE并保持一個周期。ERROROUTBool如果上一個請求完成出錯，則ERROR位將變?yōu)門RUE并保持一個周期。STATUS參數(shù)中的錯誤代碼僅在ERROR=TRUE的周期內有效。STATUSOUTWord錯誤代碼2.Modbus協(xié)議注意：Modbus_Comm_Load指令背景數(shù)據(jù)塊中的靜態(tài)變量“MODE”用于描述PTP模塊的工作模式，有效的工作模式包括：?0=全雙工(RS232)?1=全雙工(RS422)四線制模式（點對點）?2=全全雙工(RS422)四線制模式（多點主站，CMPtP(ET200SP)）?3=全全雙工(RS422)四線制模式（多點從站，CMPtP(ET200SP)）?4=半雙工(RS485)二線制模式。2.Modbus協(xié)議(2)Modbus_Master指令Modbus_Master指令作為Modbus主站利用之前執(zhí)行Modbus_Comm_Load指令組態(tài)的端口進行通信。將Modbus_Master指令放入程序時自動分配背景數(shù)據(jù)塊。指定Modbus_Comm_Load指令的MB_DB參數(shù)時將使用該Modbus_Master背景數(shù)據(jù)塊。該指令如圖10-6所示。2.Modbus協(xié)議參數(shù)和類型數(shù)據(jù)類型說明REQINBool0=無請求1=請求將數(shù)據(jù)傳送到ModbusMB_ADDRINV1.0:USIntV2.0:UIntModbusRTU從站地址標準尋址范圍（1-247）擴展尋址范圍（1-65535）值0被保留用于將消息廣播到所有的Modbus從站。只有Modbus功能代碼05、06、15和16可用于廣播的功能代碼。MODEINUSInt模式選擇：指定請求類型（讀、寫或診斷）。請參見下面的Modbus功能表了解詳細信息。DATA_ADDRINUDInt從站中的起始地址：指定要在Modbus從站中訪問的數(shù)據(jù)的起始地址。請參見下面的Modbus功能表了解有效地址信息。DATA_LENINUInt數(shù)據(jù)長度：指定此請求中要訪問的位數(shù)或字數(shù)。請查閱Modbus功能表了解有效長度信息。DATA_PTRINVariant數(shù)據(jù)指針：指向要寫入或讀取的數(shù)據(jù)的M或DB地址（標準DB類型）。DONEOUTBool上一請求已完成且沒有出錯后，DONE位將保持為TRUE一個掃描周期時間。BUSYOUTBool無Modbus_Master操作正在進行Modbus_Master操作正在進行ERROROUTBool上一請求因錯誤而終止后，ERROR位將保持為TRUE一個掃描周期時間。STATUS參數(shù)中的錯誤代碼值僅在ERROR=TRUE的一個掃描周期內有效。STATUSOUTWord錯誤代碼2.Modbus協(xié)議指令使用注意事項：●必須先執(zhí)行MB_COMM_LOAD組態(tài)端口，然后Modbus_Master指令才能與該端口通信。●如果要將某個端口用于初始化Modbus主站請求，則MB_SLAVE不應使用該端口。Modbus_Master執(zhí)行的一個或多個實例可使用該端口，但是對于該端口，所有Modbus_Master執(zhí)行都必須使用同一個Modbus_Master背景數(shù)據(jù)塊?！馦odbus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Modbus_Master指令以了解傳送和接收的完成情況。2.Modbus協(xié)議(3)Modbus_Slave指令程序可利用CM（RS422/485或RS232）端口，使用Modbus_Slave指令來作為Modbus從站進行通信。添加指令時，STEP7將自動創(chuàng)建背景數(shù)據(jù)塊。Modbus_Comm_Load指令的MB_DB參數(shù)必須連接到Modbus_Slave指令的（靜態(tài)）MB_DB參數(shù)。該指令如圖10-7所示。2.Modbus協(xié)議Modbus從站通信的規(guī)則必須運行Modbus_Comm_Load以組態(tài)端口，以便Modbus_Slave指令可以通過該端口進行通信。如果端口作為從站響應Modbus主站，則不能使用Modbus_Master指令對該端口進行編程。只有Modbus_Slave的一個實例可與特定端口一起使用；否則可能遇到意外行為。Modbus指令不會使用通信報警事件來控制通信過程。為實現(xiàn)完整的發(fā)送和接收過程，程序必須通過查詢Modbus_Slave指令來控制通信過程。必須以允許及時響應Modbus主站進入請求的頻率，定期執(zhí)行Modbus_Slave指令。建議在每個來自程序周期OB的周期內執(zhí)行Modbus_Slave。Modbus_Slave可在周期性中斷OB中執(zhí)行，但不建議這樣做，因為中斷程序中過長的時間延遲會臨時地阻礙其它中斷程序的執(zhí)行。3412項目背景及控制分析相關知識項目實施項目考核項目十

S7-1200PLC通信系統(tǒng)設計提升篇

設置兩個PLC，在一個PLC中使用PUT指令從本地數(shù)據(jù)塊中傳送數(shù)據(jù)到伙伴PLC的數(shù)據(jù)塊中，使用GET指令將伙伴PLC的數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)傳送到本地PLC的數(shù)據(jù)塊中。具體步驟如表10-10所示。序號圖片示例操作步驟1

在項目中插入2個S7-1200PLC，在網絡視圖中選中“連接”，選擇“S7連接”，并設置同網段且不相同的兩個IP地址“192.168.0.1”、“192.168.0.2”。2

在PLC的CPU屬性中的“常規(guī)”、“連接機制”中勾選“允許來自遠程對象的PUT/GET通信訪問”。3

端口互聯(lián)中選擇“任何伙伴”4

別在兩個PLC中建立數(shù)據(jù)塊，并在發(fā)送數(shù)據(jù)塊中寫入初始數(shù)據(jù)以方便發(fā)送，在需要讀取的數(shù)據(jù)塊中設置初始值以方便讀取，注意創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊時不要勾選“優(yōu)化的塊訪問”。5

采用PLC1向PLC2讀取及寫入數(shù)據(jù)，所以只需要在PLC1中寫入梯形圖指令即可完成通信。PUT指令編寫。6采用PLC1向PLC2讀取及寫入數(shù)據(jù)，所以只需要在PLC1中寫入梯形圖指令即可完成通信。GET指令編寫。7

PUT和GET指令左側地址“ADDR_1”、“SD_1”、“RD_1”的填寫及連接參數(shù)必須單擊指令右上角“組態(tài)”圖標后進行設置，PUT指令塊參數(shù)設置。8PUT和GET指令左側地址“ADDR_1”、“SD_1”、“RD_1”的填寫及連接參數(shù)必須單擊指令右上角“組態(tài)”圖標后進行設置，GET指令塊參數(shù)設置。9

運行后，通過監(jiān)控數(shù)據(jù)塊中的參數(shù)，可以判斷數(shù)據(jù)傳輸是否成功。PLC1數(shù)據(jù)發(fā)送的值與PLC2數(shù)據(jù)接收的值相同。PLC1發(fā)送的數(shù)據(jù)10PLC2接收的數(shù)據(jù)11

PLC1數(shù)據(jù)接收的值與PLC2中待讀取的數(shù)據(jù)值相同。PLC2中待讀取的數(shù)據(jù)12PLC1中接收到的數(shù)據(jù)S7-1200與smart200之間的S7通信只需要在smart200PLC側進行編程，S7-1200側只需要在CPU屬性設置“允許來自遠程對象的PUT/GET通信訪問”，本項目smart200采用ST30CPU。S7-1200與smart200之間的S7通信操作步驟如表10-11所示。1S7-1200與smart200進行S7通信在S7-1200端只需要設置CPU屬性中勾選“允許來自遠程對象的PUT/GET通信訪問”。2

在smart20