電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)（基于西門子S7-1200）活頁式 課件 項(xiàng)目九 西門子S7-1200高級(jí)應(yīng)用

知識(shí)卡18

變頻器控制知識(shí)卡19

運(yùn)動(dòng)控制項(xiàng)目九西門子S7-1200高級(jí)應(yīng)用本項(xiàng)目主要介紹西門子S7-1200的典型高級(jí)應(yīng)用，包含變頻控制、高速計(jì)數(shù)、運(yùn)動(dòng)控制和觸摸屏控制。【知識(shí)目標(biāo)】熟知PLC控制變頻器的幾種方法；了解高速計(jì)數(shù)器和脈沖輸出功能及指令；了解運(yùn)動(dòng)控制的基本知識(shí)；了解觸摸屏控制的基本知識(shí)?！灸芰δ繕?biāo)】能使用端子控制方式和通信方式控制變頻器運(yùn)行；會(huì)使用高速計(jì)數(shù)器編寫編碼器脈沖處理程序；能進(jìn)行V90伺服驅(qū)動(dòng)控制；會(huì)建立簡單的觸摸屏控制程序?！舅刭|(zhì)目標(biāo)】初步理解高速計(jì)數(shù)與運(yùn)動(dòng)控制；耐心細(xì)致；終身自主學(xué)習(xí)。知識(shí)卡20觸摸屏控制知識(shí)卡18變頻器控制一.PLC控制變頻器端子方式在項(xiàng)目二介紹的變頻器直接端子控制方式（面板操作方式），優(yōu)點(diǎn)是成本比較低廉，操作簡單，缺點(diǎn)是不能頻繁調(diào)整頻率，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，因此需要采用PLC編程實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的控制，主要包括對(duì)變頻器的啟/停控制、頻率給定和運(yùn)行狀態(tài)反饋等。（1）啟/停控制方法：通過PLC數(shù)字量輸出控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止。如果PLC的數(shù)字量輸出點(diǎn)是繼電器型的，可以直接連接電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)端子；如果PLC的數(shù)字量輸出點(diǎn)是晶體管型的，可以通過繼電器轉(zhuǎn)換為無源觸點(diǎn)后再連接電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)端子。（2）頻率給定方法：通過PLC模擬量輸出控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率。（3）變頻器的運(yùn)行反饋：變頻器的運(yùn)行狀態(tài)輸出端子連接到PLC的輸入端子上，以便于PLC監(jiān)控變頻器的運(yùn)行狀態(tài)。1.PLC端子控制變頻器一、PLC控制變頻器端子方式【案例9-1】S7-1200PLC通過端子控制V20變頻器S7-1200PLC通過PLC數(shù)字量輸出控制變頻器的啟動(dòng)和停止，通過模擬量輸出調(diào)節(jié)變頻器運(yùn)行頻率，通過變頻器的輸出端子反饋運(yùn)行狀態(tài)給PLC。1）搭建開發(fā)環(huán)境（1）CPU1214CDC/DC/DC，一臺(tái)，訂貨號(hào)：6ES7214-1AG40-0XB0；（2）模擬量輸入/輸出模塊，一臺(tái)，訂貨號(hào)：6ES7234-4HE32-0XB0；（3）V20變頻器，一臺(tái)，訂貨號(hào)：6SL3210-5BB11-2UV0；（4）編程電腦，一臺(tái)，已安裝博途V14軟件。知識(shí)卡18變頻器控制2.西門子S7-1200端子控制變頻器一、PLC控制變頻器端子方式【案例9-1】2）硬件電路如圖9.1所示，S7-1200的Q0.5接V20的DI1，用于啟動(dòng)變頻器，I0.2接V20的DO2（NO），接收變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，I0.0啟動(dòng)，I0.1停止；模擬量模塊的0M0接變頻器的0V，該模塊的1M1接變頻器的AI1，用于頻率調(diào)節(jié)控制。V20的L1和L2接交流220V，U、V、W端子接三相變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。知識(shí)卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式【案例9-1】2）硬件電路圖9.1西門子S7-1200端子控制變頻器V20知識(shí)卡18變頻器控制

3）參數(shù)設(shè)置知識(shí)卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式（1）變頻器參數(shù)復(fù)位可以通過設(shè)置如表9.1所示的參數(shù)，將變頻器的參數(shù)設(shè)置復(fù)位。表9.1V20參數(shù)復(fù)位參數(shù)地址內(nèi)容參數(shù)值P0010調(diào)試參數(shù)30P0970工廠復(fù)位1（2）變頻器參數(shù)設(shè)置可以通過設(shè)置如表9.2所示的參數(shù)，設(shè)置V20變頻器的參數(shù)。知識(shí)卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式表9.2V20參數(shù)設(shè)置參數(shù)地址內(nèi)容參數(shù)值P0003用戶訪問級(jí)別3（專家訪問級(jí)別）P0304電動(dòng)機(jī)額定電壓220VP0305電動(dòng)機(jī)額定電流1.40AP0307電動(dòng)機(jī)額定功率0.55KWP0308功率因數(shù)COSφ0.800P0310電動(dòng)機(jī)額定頻率50HzP0311電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速1425RPMP0700選擇命令源2（端子）P0701數(shù)字量輸入1的功能1(ON/OFF1命令)P0732數(shù)字量輸出2的功能52.2（變頻器運(yùn)行狀態(tài)）P0756模擬量輸入類型0（單極性電壓輸入0至10V）P1000頻率設(shè)定值選擇2（模擬量設(shè)定值）P1080最小頻率0HzP1082最大頻率50Hz P1120斜坡上升時(shí)間3sP1121斜坡下降時(shí)間3s

3）參數(shù)設(shè)置

4）設(shè)備組態(tài)知識(shí)卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式（1）新建項(xiàng)目組態(tài)PLC打開博途軟件，在Portal視圖中，單擊“創(chuàng)建新項(xiàng)目”，并輸入項(xiàng)目名稱（S7-1200PLC通過端子控制V20變頻器），路徑和作者等信息，然后單擊“創(chuàng)建”即可生成新項(xiàng)目。選擇“組態(tài)設(shè)備”，在左側(cè)的項(xiàng)目樹中，雙擊“添加新設(shè)備”，隨即彈出添加新設(shè)備對(duì)話框，如圖9.2所示。在此對(duì)話框中選擇的CPU型號(hào)和版本號(hào)（必須與實(shí)際設(shè)備相匹配），然后單擊“確定”按鈕。圖9.2S7-1200CPU組態(tài)

4）設(shè)備組態(tài)知識(shí)卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式（2）設(shè)置CPU屬性在項(xiàng)目樹中，選擇“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”，雙擊“設(shè)備組態(tài)”，在“設(shè)備視圖”的工作區(qū)中，選中PLC_1，在其巡視窗口中的“屬性”→“常規(guī)”的選項(xiàng)卡中，選擇“PROFINET接口[X1]”→“以太網(wǎng)地址”，修改CPU以太網(wǎng)IP地址如圖9.3所示。圖9.3網(wǎng)絡(luò)設(shè)置

4）設(shè)備組態(tài)知識(shí)卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式（3）組態(tài)模擬量模塊在項(xiàng)目樹中，選擇“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”，雙擊“設(shè)備組態(tài)”，在硬件目錄中找到“AI/AQ”→“AI4x13BIT/AQ2x14BIT”→“6ES7234-4HE32-0XB0”，拖拽此模塊至CPU插槽2即可，如圖9.4所示。圖9.4模擬量模塊組態(tài)

4）設(shè)備組態(tài)知識(shí)卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式在“設(shè)備視圖”工作區(qū)中，選中模擬量模塊，在其巡視窗口的“屬性”→“常規(guī)”選項(xiàng)卡中，選擇“AI4/AQ2”→“模擬量輸出”→“通道0”，配置通道0參數(shù)，如圖9.5所示。圖9.5模擬量模塊通道參數(shù)

4）設(shè)備組態(tài)知識(shí)卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式選擇“AI4/AQ2”→“模擬量輸出”→“I/O地址”，通道0的起始地址為96，如圖9.6所示。圖9.6模擬量模塊通道地址

4）設(shè)備組態(tài)知識(shí)卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式（4）創(chuàng)建PLC變量表在項(xiàng)目樹中，選擇“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”→“PLC變量”，雙擊“添加新變量表”，并命名變量表為“PLC變量表”，在“PLC變量表”中新建變量如圖9.7所示。圖9.7V20端子控制變量表

5）編程知識(shí)卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式（1）變頻器啟停控制程序段如圖9.8所示。圖9.8變頻器啟?？刂瞥绦?/p>

5）編程知識(shí)卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式（2）變頻器頻率給定程序如圖9.9所示圖9.9變頻器頻率給定程序

5）編程知識(shí)卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式（3）調(diào)試程序編譯后，下載到S7-1200CPU，按以下步驟進(jìn)行程序測試，PLC監(jiān)控表如圖9.10所示。①啟動(dòng)操作：按下啟動(dòng)按鈕（I0.0），輸出控制（Q0.5）為1，變頻器啟動(dòng)；②停止操作：按下停止按鈕（I0.1），輸出控制（Q0.5）為0，變頻器停止；③頻率設(shè)定：通過修改頻率設(shè)定（MW20）數(shù)值，改變變頻器運(yùn)行頻率。圖9.10PLC監(jiān)控表

1.USS通信方式知識(shí)卡18變頻器控制二.PLC以通信方式控制變頻器USS協(xié)議（UniversalSerialInterfaceProtocol，通用串行接口協(xié)議）是西門子公司專為驅(qū)動(dòng)裝置開發(fā)的通信協(xié)議，它是一種基于串行總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的協(xié)議。USS協(xié)議是主-從結(jié)構(gòu)的協(xié)議，規(guī)定了在USS總線上可以有一個(gè)主站和最多31個(gè)從站?？偩€上的每個(gè)從站都有一個(gè)唯一的站地址，每個(gè)從站也只對(duì)主站發(fā)來的報(bào)文做出響應(yīng)并回送報(bào)文，從站之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。（1）USS協(xié)議的通信數(shù)據(jù)格式如圖9.11所示圖9.11USS協(xié)議的通信數(shù)據(jù)格式STXLGEADRDATABCC①STX：起始字符，一個(gè)字節(jié)，總是02Hex；②LGE：報(bào)文長度；③ADR：從站地址及報(bào)文類型；④DATA：數(shù)據(jù)區(qū)；⑤BCC：BCC校驗(yàn)符。

1.USS通信方式知識(shí)卡18變頻器控制二.PLC以通信方式控制變頻器（2）DATA數(shù)據(jù)區(qū)由PKW區(qū)和PZD區(qū)組成如圖9.12所示。圖9.12DATA數(shù)據(jù)區(qū)格式①PKW區(qū)：用于讀寫參數(shù)值、參數(shù)定義或參數(shù)描述文本，并可修改和報(bào)告參數(shù)的改變。PKE:參數(shù)ID。包括代表主站指令和從站響應(yīng)的信息，以及參數(shù)號(hào)等。IND:參數(shù)索引，主要用于與PKE配合定位參數(shù)。②PZD區(qū)：過程控制數(shù)據(jù)區(qū)，包括控制字／狀態(tài)字和設(shè)定值／實(shí)際值，最多有16個(gè)字。PZD1是控制字／狀態(tài)字，用來設(shè)置和監(jiān)測變頻器的工作狀態(tài)，如運(yùn)行／停止、方向控制和故障復(fù)位／故障指示等。PZD2為設(shè)定頻率，按有符號(hào)數(shù)設(shè)置，正數(shù)表示正轉(zhuǎn)，負(fù)數(shù)表示反轉(zhuǎn)。當(dāng)PZD2為0000Hex~7FFFHex時(shí)，變頻器正向轉(zhuǎn)動(dòng)，速度按變頻器參數(shù)P013值的0%～200%變化；當(dāng)PZD2為8000Hex~FFFFHex時(shí)，是反向轉(zhuǎn)動(dòng)，速度按變頻器參數(shù)P013值的0%～200%變化。S7-1200PLC支持USS通信協(xié)議，通過CM1241通信模塊或者CB1241通信板提供USS通信的電氣接口，每個(gè)端口最多控制16臺(tái)變頻器。PKWPZDPKEINDPWE1~PWEnPZD1~PZDn

1.USS通信方式知識(shí)卡18變頻器控制二.PLC以通信方式控制變頻器（3）USS通信指令在指令選項(xiàng)卡中選擇“通信”→“通信處理器”→“USS通信”，USS通信指令列表如圖9.13所示。USS通信指令主要包括四個(gè)指令：“USS_Port_Scan”（通信控制指令）、“USS_Drive_Control”（驅(qū)動(dòng)裝置控制指令）、“USS_Read_Param”（驅(qū)動(dòng)裝置參數(shù)讀指令）和“USS_Write_Param”（驅(qū)動(dòng)裝置參數(shù)寫指令）。指令的具體功能閱讀相關(guān)手冊。圖9.13USS通信指令【案例9-2】S7-1200PLC通過USS通信控制V20變頻器的啟/停和頻率給定。1）搭建開發(fā)環(huán)境（1）CPU1214CDC/DC/DC，一臺(tái)，訂貨號(hào)：6ES7214-1AG40-0XB0；（2）CM1241RS422/485，一臺(tái)，訂貨號(hào)：6ES7241-1CH32-0XB0；（3）V20變頻器，一臺(tái)，訂貨號(hào)：6SL3210-5BB11-2UV0；（4）編程電腦，一臺(tái)，已安裝博途V14軟件。知識(shí)卡18變頻器控制2.西門子S7-1200使用USS控制變頻器二.PLC以通信方式控制變頻器【案例9-2】2）硬件電路如圖9.14所示，S7-1200通過擴(kuò)展的CM124通信模塊3腳接變頻器6腳，9腳接接變頻器7腳。V20的L1和L2接交流220V，U、V、W端子接三相變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。知識(shí)卡18變頻器控制二.PLC以通信方式控制變頻器【案例9-2】2）硬件電路圖9.14西門子S7-1200USS控制變頻器V20知識(shí)卡18變頻器控制二.PLC以通信方式控制變頻器

3）參數(shù)設(shè)置知識(shí)卡18變頻器控制（1）變頻器參數(shù)復(fù)位可以通過設(shè)置如表9.3所示的參數(shù)，將變頻器的參數(shù)設(shè)置復(fù)位。表9.3V20參數(shù)復(fù)位參數(shù)地址內(nèi)容參數(shù)值P0010調(diào)試參數(shù)30P0970工廠復(fù)位1可以通過設(shè)置如表9.4所示的參數(shù)，設(shè)置V20變頻器的參數(shù)。

二.PLC以通信方式控制變頻器知識(shí)卡18變頻器控制表9.4V20參數(shù)設(shè)置

3）參數(shù)設(shè)置參數(shù)地址內(nèi)容參數(shù)值P0003用戶訪問級(jí)別3（專家訪問級(jí)別）P0304電動(dòng)機(jī)額定電壓220VP0305電動(dòng)機(jī)額定電流0.9AP0307電動(dòng)機(jī)額定功率0.12KWP0308功率因數(shù)COSφ0.800P0700選擇命令源5（RS485上的USS/MODBUS）P1000頻率設(shè)定值選擇5（RS485上的USS/MODBUS）P1080最小頻率0HzP1082最大頻率50HzP1120斜坡上升時(shí)間2sP1121斜坡下降時(shí)間2sP2010USS/MODBUS波特率6（9600bps）P2011USS地址1P2012USSPZD（過程數(shù)據(jù)）長度2P2013USSPKW（參數(shù)ID值）長度4P2014USS/MODBUS報(bào)文間斷時(shí)間1P2023RS485協(xié)議選擇1（USS）二.PLC以通信方式控制變頻器

4）設(shè)備組態(tài)知識(shí)卡18變頻器控制（1）新建項(xiàng)目組態(tài)PLC打開博途軟件，在Portal視圖中，單擊“創(chuàng)建新項(xiàng)目”，并輸入項(xiàng)目名稱（S7-1200PLC通過USS控制V20變頻器），路徑和作者等信息，然后單擊“創(chuàng)建”即可生成新項(xiàng)目。選擇“組態(tài)設(shè)備”，在左側(cè)的項(xiàng)目樹中，雙擊“添加新設(shè)備”，隨即彈出添加新設(shè)備對(duì)話框。在此對(duì)話框中選擇的CPU型號(hào)和版本號(hào)（與前面的端子控制V20變頻器案例相同），然后單擊“確定”按鈕。二.PLC以通信方式控制變頻器（2）設(shè)置CPU屬性在項(xiàng)目樹中，選擇“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”，雙擊“設(shè)備組態(tài)”，在“設(shè)備視圖”的工作區(qū)中，選中PLC_1，在其巡視窗口中的“屬性”→“常規(guī)”的選項(xiàng)卡中，選擇“PROFINET接口[X1]”→“以太網(wǎng)地址”，修改CPU以太網(wǎng)IP地址和前面端子控制案例相同。

4）設(shè)備組態(tài)知識(shí)卡18變頻器控制（3）組態(tài)通信模塊在項(xiàng)目樹中，選擇“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”，雙擊“設(shè)備組態(tài)”，在硬件目錄中找到“通信模塊”→“點(diǎn)到點(diǎn)”→“CM1241(RS422/485)”，雙擊或拖拽此模塊至CPU左側(cè)的101插槽即可，如圖9.15所示。圖9.15通信模塊組態(tài)二.PLC以通信方式控制變頻器

4）設(shè)備組態(tài)知識(shí)卡18變頻器控制（3）組態(tài)通信模塊在“設(shè)備視圖”的工作區(qū)中，選中CM1241(RS422/485)模塊，在“屬性”→“常規(guī)”選項(xiàng)卡中，選擇“RS422/485接口”→“端口組態(tài)”，配置模塊硬件接口參數(shù)，如圖9.16所示。通信參數(shù)設(shè)置為：波特率9.6kbps，奇偶校驗(yàn)無，數(shù)據(jù)位8位字符，停止位1，其它保持默認(rèn)設(shè)置。圖9.16通信參數(shù)設(shè)置二.PLC以通信方式控制變頻器

4）設(shè)備組態(tài)知識(shí)卡18變頻器控制（4）創(chuàng)建PLC變量表在項(xiàng)目樹中，選擇“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”→“PLC變量”，雙擊“添加新變量表”，并命名變量表為“PLC變量表”，在“PLC變量表”中新建變量如圖9.17所示。圖9.17USS控制變量表二.PLC以通信方式控制變頻器

5）編程知識(shí)卡18變頻器控制（1）在項(xiàng)目樹中，選擇“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”→“程序塊”，雙擊“添加新塊”，選擇“Cyclicinterrupt”，命名為“Cyclicinterrupt”，將“循環(huán)時(shí)間（ms）”設(shè)定為100ms，單擊“確定”，如圖9.18所示。圖9.18添加循環(huán)中斷程序塊二.PLC以通信方式控制變頻器

5）編程知識(shí)卡18變頻器控制在指令選項(xiàng)卡的“通信”→“通信處理器”→“USS”中，找到“USS_Port_Scan”指令，將其拖拽到循環(huán)中斷程序中，編寫相應(yīng)的程序如圖9.19所示。注意：USS_DB引腳需要調(diào)用“USS_Drive_Control”指令后，才可以配置。圖9.19USS通信控制程序二.PLC以通信方式控制變頻器

5）編程知識(shí)卡18變頻器控制（2）編寫OB1主程序在指令選項(xiàng)卡的“通信”→“通信處理器”→“USS”中，找到“USS_Drive_Control”指令，將其拖拽到OB1程序中，編寫程序如圖9.20所示。圖9.20變頻器USS控制程序二.PLC以通信方式控制變頻器

5）編程知識(shí)卡18變頻器控制（3）調(diào)試程序編譯后，下載到S7-1200CPU，按以下步驟進(jìn)行程序測試，PLC監(jiān)控表如圖9.21所示。①啟動(dòng)操作：啟動(dòng)操作：M10.1置位，變頻器啟動(dòng)；②停止操作：停止操作：M10.1復(fù)位，變頻器停止；③頻率設(shè)定：頻率設(shè)定：通過修改設(shè)定速度百分比（MD20）數(shù)值，改變變頻器運(yùn)行頻率。圖9.21PLC監(jiān)控表二.PLC以通信方式控制變頻器注意：如果在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)驅(qū)動(dòng)器指令分別調(diào)用“USS_Drive_Control”指令時(shí)，必須使用同一個(gè)背景數(shù)據(jù)塊。

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器PLC普通計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)過程與掃描工作方式有關(guān)，CPU通過每一個(gè)掃描周期讀取一次被測信號(hào)的方法來捕捉被測信號(hào)的上升沿，被測信號(hào)的頻率較高時(shí)會(huì)丟失計(jì)數(shù)脈沖，因此普通計(jì)數(shù)器的最高工作頻率一般僅有幾十赫茲。高速計(jì)數(shù)器（HSC）可以對(duì)發(fā)生速率快于程序循環(huán)OB執(zhí)行速率的事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。1）編碼器知識(shí)高速計(jì)數(shù)器一般與增量式編碼器一起使用，增量式編碼器每圈發(fā)出一定數(shù)量的計(jì)數(shù)脈沖和一個(gè)復(fù)位脈沖，作為高速計(jì)數(shù)器的輸入。編碼器分為增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器兩種類型。

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器1）編碼器知識(shí)（1）增量式編碼器增量式編碼器的碼盤上有均勻刻制的光柵，碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)輸出與角度增量成正比的脈沖，需要用計(jì)數(shù)器來對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，有兩種增量式編碼器：①單通道增量式編碼器，內(nèi)部只有一對(duì)光電耦合器，只能產(chǎn)生一個(gè)脈沖列。②雙通道增量式編碼器，又稱為A/B相或正交相位編碼器，內(nèi)部由兩對(duì)光電耦合器輸出相位差為90度的兩組獨(dú)立脈沖序列。正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)兩路脈沖的超前、滯后關(guān)系如圖9.22所示。如果使用A/B相編碼器，PLC可以識(shí)別出轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方向。圖9.22A/B相編碼器輸出波形圖

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器1）編碼器知識(shí)（1）增量式編碼器A/B相正交計(jì)數(shù)器可以選擇1倍頻模式和4倍頻模式，如圖9.23所示。1倍頻模式在時(shí)鐘脈沖的每一個(gè)周期記1次數(shù)，如圖9.23（a）所示；4倍頻模式在時(shí)鐘脈沖的每一個(gè)周期計(jì)4次數(shù)，如圖9.23（b）所示。（a）1倍頻模式計(jì)數(shù)波形（b）4倍頻模式計(jì)數(shù)波形圖9.23A/B相正交計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)模式

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器1）編碼器知識(shí)（2）絕對(duì)式編碼器N位絕對(duì)式編碼器，有N個(gè)碼道，最外層的碼道對(duì)應(yīng)于編碼的最低位，每一碼道有一個(gè)光電耦合器，用來讀取該碼道的0、1數(shù)據(jù)。絕對(duì)式編碼器輸出的N位二進(jìn)制數(shù)反映了運(yùn)動(dòng)物體所處的絕對(duì)位置，根據(jù)位置的變化情況，可以判斷出旋轉(zhuǎn)的方向。2）高速計(jì)數(shù)器使用的輸入點(diǎn)S7-1200的系統(tǒng)手冊給出了各種型號(hào)的CPU的HSC1~HSC6分別在單向、雙向和A/B相輸入時(shí)默認(rèn)的數(shù)字量輸入點(diǎn)，以及各輸入點(diǎn)在不同計(jì)數(shù)模式下的最高技術(shù)頻率。HSC1~HSC6實(shí)際計(jì)數(shù)值的數(shù)據(jù)類型為DInt，默認(rèn)的地址為ID1000到ID1020，可以再組態(tài)修改地址。

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器3）高速計(jì)數(shù)器的功能（1）HSC的工作模式高速計(jì)數(shù)器（HSC）有4種高速計(jì)數(shù)工作模式：有內(nèi)部、外部方向控制的單相計(jì)數(shù)器，具有兩路時(shí)鐘脈沖輸入的雙相計(jì)數(shù)器和A/B相正交計(jì)數(shù)器。每種HSC模式都可以使用或不使用復(fù)位輸入。復(fù)位輸入為1狀態(tài)時(shí)，HSC的實(shí)際計(jì)數(shù)值被清除。①單相計(jì)數(shù)器，外部方向控制（高電平加1計(jì)數(shù)，低電平減1計(jì)數(shù)），如圖9.24所示。②單相計(jì)數(shù)器，內(nèi)部方向控制（高電平加1計(jì)數(shù)，低電平減1計(jì)數(shù)），如圖9.24所示。圖9.24單相計(jì)數(shù)器工作原理

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器3）高速計(jì)數(shù)器的功能③雙相加/減計(jì)數(shù)器，雙脈沖輸入，如圖9.25所示。圖9.25雙相加/減計(jì)數(shù)器工作原理

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器3）高速計(jì)數(shù)器的功能④A/B相正交計(jì)數(shù)器，A/B相正交脈沖輸入，圖9.26為1倍速模式A/B相正交輸入示意圖，還有4倍速模式。A相超前B相加計(jì)數(shù)，B相超前A相減計(jì)數(shù)。1倍速模式在時(shí)鐘脈沖的每一個(gè)周期計(jì)1次數(shù)，4倍速模式在時(shí)鐘脈沖的每一個(gè)周期計(jì)4次數(shù)，使用4倍速模式則計(jì)數(shù)更為準(zhǔn)確。圖9.26A/B相正交1倍速模式計(jì)數(shù)工作原理圖⑤監(jiān)控PTO輸出，即能監(jiān)控到高速脈沖輸出序列的個(gè)數(shù)。注意：每種高速計(jì)數(shù)器都有外部復(fù)位和內(nèi)部復(fù)位兩種工作方式。所有的計(jì)數(shù)器無需外接啟動(dòng)條件設(shè)置，在硬件設(shè)備中設(shè)置完成后下載到CPU中即可啟動(dòng)高速計(jì)數(shù)器。

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器（2）頻率測量功能某些HSC模式可以選擇三種頻率測量周期（0.01s、0.1s、和1.0s）來測量頻率值。頻率測量周期決定了多長時(shí)間計(jì)算和報(bào)告一次新的頻率值。得到的是根據(jù)信號(hào)脈沖的計(jì)數(shù)值和測量周期計(jì)算出的頻率平均值，頻率單位為Hz（每秒的脈沖數(shù)）。（3）周期測量功能使用擴(kuò)展計(jì)數(shù)器指令“CTRL_HSC_EXT”可以按指定的時(shí)間周期，用硬件的中斷的方式測量出被測信號(hào)的周期數(shù)和精確到us的時(shí)間間隔，從而計(jì)算出被測信號(hào)的周期。

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器4）高速計(jì)數(shù)器組態(tài)在用戶程序使用HSC之前，需要為HSC組態(tài)，設(shè)置HSC的工作模式。（1）打開PLC的設(shè)備視圖，選中其中的CPU。選中巡視窗口的“屬性”選項(xiàng)卡左邊的高速計(jì)數(shù)器HSC1的“常規(guī)”，勾選復(fù)選框“啟用該高速計(jì)數(shù)器”，如圖9.27所示。圖9.27啟用高速計(jì)數(shù)器

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器4）高速計(jì)數(shù)器組態(tài)（2）選中左邊窗口的“功能”，設(shè)置“計(jì)數(shù)類型”為“頻率”（頻率測量），“工作模式”為單相，內(nèi)部方向控制，初始計(jì)數(shù)方向?yàn)榧佑?jì)數(shù)，頻率測量周期為1.0s，如圖9.28所示。在圖中，可以設(shè)置計(jì)數(shù)類型（頻率、計(jì)數(shù)、周期和運(yùn)動(dòng)控制）；設(shè)置工作模式（單相、兩相、A/B計(jì)數(shù)器和A/B計(jì)數(shù)器四倍頻）；計(jì)數(shù)方向（程序控制（內(nèi)部方向控制）和輸入（外部方向控制））；初始計(jì)數(shù)方向（加計(jì)數(shù)和減計(jì)數(shù)）；頻率測量周期（0.01s、0.1s、和1.0s）。圖9.28高速計(jì)數(shù)器功能設(shè)置

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器4）高速計(jì)數(shù)器組態(tài)（3）選中左邊窗口的“復(fù)位為初始值”，可以設(shè)置“初始計(jì)數(shù)器值”和“初始參考值”。如果勾選了“使用外部復(fù)位輸入”復(fù)選框，可以在下拉列表中選擇復(fù)位電平（高電平、低電平），如圖9.29所示。圖9.29初始值處理

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器4）高速計(jì)數(shù)器組態(tài)（4）選中左邊窗口的“事件組態(tài)”，設(shè)置“是否中斷”，如圖9.30所示。圖9.30事件組態(tài)

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器4）高速計(jì)數(shù)器組態(tài)（5）選中左邊窗口的“硬件輸入”，設(shè)置“時(shí)鐘發(fā)生器輸入”地址為I0.0，如圖9.31所示。圖9.31時(shí)鐘發(fā)生器輸入

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圖9.32設(shè)置I/O地址（6）選中左邊窗口的“I/O地址”，HSC1默認(rèn)的地址為ID1000，如圖9.32所示。

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器5）設(shè)置數(shù)字量輸入的輸入濾波器的濾波時(shí)間高速計(jì)數(shù)器的數(shù)字量輸入點(diǎn)I0.0的濾波時(shí)間應(yīng)小于計(jì)數(shù)輸入脈沖寬度（1ms），故設(shè)置I0.0的輸入濾波時(shí)間為0.8ms。如圖9.33所示。圖9.33數(shù)字量輸入濾波器濾波時(shí)間

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器【案例9-3】假設(shè)某旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備上安裝有一個(gè)單相增量式編碼器作為反饋，連接到S7-1200PLC。要求在計(jì)數(shù)1000個(gè)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，置位Q0.0，并設(shè)定新預(yù)置值為1500個(gè)脈沖。當(dāng)計(jì)滿1500個(gè)脈沖后復(fù)位Q0.0，并將預(yù)置值重新設(shè)置為1000，周而復(fù)始循環(huán)執(zhí)行此功能。第一步：硬件組態(tài)新建項(xiàng)目，打開設(shè)備組態(tài)對(duì)話框，參考上述高速計(jì)數(shù)器硬件組態(tài)步驟，選擇啟用HSC1高速計(jì)數(shù)器；設(shè)置“計(jì)數(shù)”→“單相”→“用戶程序（內(nèi)部控制方向）”→“增計(jì)數(shù)”；設(shè)置“初始計(jì)數(shù)值”為0，“初始參考值”為1000；勾選“為計(jì)數(shù)值等于參考值這一事件生成中斷”，在“硬件中斷”下拉列表中選擇新增硬件中斷組織塊OB40。硬件輸入、I/O地址及硬件標(biāo)識(shí)符均使用系統(tǒng)默認(rèn)值。圖9.33數(shù)字量輸入濾波器濾波時(shí)間

一.高速計(jì)數(shù)器知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速計(jì)數(shù)器【案例9-3】

第二步：編寫程序在硬件中斷組織塊OB40中編寫如圖9.34所示的控制程序。OB1初始化程序如圖9.35所示。在第一個(gè)掃描周期輸入預(yù)置值1000，并復(fù)位Q0.0。圖9.34OB40控制程序圖9.35OB1初始化程序

二.高速脈沖輸出知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1.高速脈沖輸出西門子S7-1200的CPU有4個(gè)PTO/PWM發(fā)生器，分別通過DC輸出型CPU的Q0.0～Q0.7或信號(hào)板上的Q4.0～Q4.3輸出脈沖，如表9.6所示。CPU1211C沒有Q0.4~Q0.7，CPU1212C沒有Q0.6和Q0.7。表9.6西門子S7-1200的PTO/PWM輸出點(diǎn)脈沖方向脈沖方向脈沖方向脈沖方向PTO1或PWM1PTO1PTO2或PWM2PTO2PTO3或PWM3PTO3PTO4或PWM4PTO4Q0.0或Q4.0Q0.1或Q4.1Q0.2或Q4.2Q0.3或Q4.3Q0.4或Q4.0Q0.5或Q4.1Q0.6或Q4.2Q0.7或Q4.3脈沖寬度與脈沖周期之比稱為占空比，脈沖列輸出（PTO）的功能是提供占空比為50%的方波脈沖列輸出。脈沖寬度調(diào)制（PWM）功能提供脈沖寬度可以用程序控制的脈沖列輸出。

二.高速脈沖輸出知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2.PWM的組態(tài)PWM功能提供可變占空比的脈沖輸出，時(shí)間基準(zhǔn)可以設(shè)置為us或ms。脈沖寬度為0時(shí)占空比為0，沒有脈沖輸出，輸出值一直為FLASE（0狀態(tài)）；脈沖寬度等于脈沖周期時(shí)，占空比為100%，沒有脈沖輸出，輸出值一直為TRUE（1狀態(tài)）。新建項(xiàng)目“頻率測量”，打開設(shè)備視圖，選中CPU。組態(tài)步驟如下:1）選中巡視窗口的“屬性>常規(guī)”選項(xiàng)卡，再選中左邊的“PTO1/PWM1”文件夾中的“常規(guī)”，用復(fù)選框啟用該脈沖發(fā)生器，如圖9.36所示。圖9.36啟用脈沖發(fā)生器

二.高速脈沖輸出知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2.PWM的組態(tài)

組態(tài)步驟如下:2）選中左邊窗口的“參數(shù)分配”，如圖9.36所示。在右邊的窗口設(shè)置信號(hào)類型為PWM，“時(shí)基”為毫秒，“脈寬格式”為百分之一?！把h(huán)時(shí)間”（周期值）為2ms，用“初始脈沖寬度”輸入域設(shè)置脈沖的占空比為50%，即脈沖寬度為1ms。圖9.36參數(shù)分配

二.高速脈沖輸出知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2.PWM的組態(tài)

組態(tài)步驟如下:3）選中左邊窗口的“硬件輸出”，設(shè)置用信號(hào)板上的Q4.0輸出脈沖，如圖9.37所示。圖9.37脈沖輸出硬件輸出

二.高速脈沖輸出知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2.PWM的組態(tài)

組態(tài)步驟如下:4）選中左邊窗口的“I/O地址”，PWM1默認(rèn)的地址為ID1000，如圖9.38所示。圖9.38脈沖輸出I/O地址

二.高速脈沖輸出知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制3.PWM的編程打開OB1，將右邊指令列表的“擴(kuò)展指令”窗格的文件夾“脈沖”中的“脈寬調(diào)制”指令CTRL_PWM拖放到程序區(qū)，自動(dòng)生成該指令的背景數(shù)據(jù)塊DB1，項(xiàng)目的變量表如圖9.39所示。單擊該圖最右邊的系統(tǒng)常量，可以打開系統(tǒng)常量對(duì)話框，如圖9.40所示，從中可以看到“Local～Pulse_1”到“Local～Pulse_4”對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)類型及值，其中“Local～Pulse_1”的值為9。圖9.39項(xiàng)目變量表圖9.40系統(tǒng)常量表（部分）

二.高速脈沖輸出知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制3.PWM的編程單擊指令框參數(shù)PWM左邊的問號(hào)，再單擊出現(xiàn)的按鈕，用下拉式列表選中“Local～Pulse_1”，它是PWM1的硬件標(biāo)識(shí)符的值。在使能輸入ENABLE端輸入I0.4來啟動(dòng)或停止脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生周期為2ms，占空比為50%的PWM脈沖波，程序如圖9.41所示。圖9.41脈沖發(fā)生器三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制是指通過對(duì)電動(dòng)機(jī)的電壓、電流和頻率等輸入電量的控制，來改變機(jī)械的轉(zhuǎn)矩、速度和位移等機(jī)械量，使機(jī)械按照人們發(fā)出的指令要求運(yùn)行，以滿足生產(chǎn)工藝及其它應(yīng)用的要求。1．運(yùn)動(dòng)控制概述1）運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)一般由控制器、驅(qū)動(dòng)器、電動(dòng)機(jī)及反饋裝置組成，其構(gòu)成示意圖如圖9.42所示。圖9.42運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成示意圖三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1．運(yùn)動(dòng)控制概述2）S7-1200的運(yùn)動(dòng)控制方式根據(jù)S7-1200PLC的驅(qū)動(dòng)連接方式，S7-1200運(yùn)動(dòng)控制可以分為PTO（脈沖串輸出）控制方式、PROFINET控制方式和AQ（模擬量）控制方式三種，如圖9.43所示。圖9.43S7-1200的運(yùn)動(dòng)控制方式三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1．運(yùn)動(dòng)控制概述2）S7-1200的運(yùn)動(dòng)控制方式（1）PTO控制方式PTO控制方式是目前S7-1200PLC所有版本的CPU都支持的一種控制方式，這種方式通過CPU向驅(qū)動(dòng)器發(fā)送高速脈沖信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的控制，一個(gè)S7-1200PLC最多可以控制4臺(tái)驅(qū)動(dòng)器。S7-1200不提供定位模塊，如果需要控制的驅(qū)動(dòng)器數(shù)量超過4臺(tái)，每臺(tái)驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作配合要求不高的情況下，則可以考慮使用多個(gè)S7-1200CPU，這些控制器之間可以通過以太網(wǎng)通信。（2）PROFINET控制方式S7-1200PLC可以通過PROFINET控制方式連接驅(qū)動(dòng)器，PLC和驅(qū)動(dòng)器之間通過PROFIdrive報(bào)文進(jìn)行通信。硬件版本4.1以上的CPU均支持這種控制方式。（3）AQ控制方式S7-1200PLCAQ控制方式以模擬量輸出信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)器的速度給定，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的速度控制。三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1．運(yùn)動(dòng)控制概述3）西門子V90伺服驅(qū)動(dòng)器伺服驅(qū)動(dòng)器是用于伺服電動(dòng)機(jī)控制的一種驅(qū)動(dòng)器，其功能類似于變頻器作用于普通交流電動(dòng)機(jī)。伺服驅(qū)動(dòng)器一般通過位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的定位控制和速度控制。（1）V90伺服系統(tǒng)的組成V90伺服系統(tǒng)是西門子推出的一款小型、高效、便捷的伺服系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)位置、速度和扭矩控制。V90伺服系統(tǒng)由V90伺服驅(qū)動(dòng)器，S-1FL6伺服電動(dòng)機(jī)和MC300連接電纜3部分組成。V90伺服驅(qū)動(dòng)器的功率為0.05kW~7.0kW，具有單相和三相的供電系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用。三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1．運(yùn)動(dòng)控制概述3）西門子V90伺服驅(qū)動(dòng)器（2）V90伺服驅(qū)動(dòng)器

①V90伺服驅(qū)動(dòng)器類型V90伺服驅(qū)動(dòng)器有兩個(gè)版本，如圖9.44所示。（a）脈沖序列版本（PTI）（b）PROFINET版本（PN）圖9.44V90伺服驅(qū)動(dòng)器類型脈沖序列版本（集成了外部脈沖位置控制、內(nèi)部設(shè)定值位置控制、速度控制和扭矩控制等模式，滿足不同的控制要求。通過內(nèi)置數(shù)字量輸入/輸出和脈沖輸出接口，可連接V90伺服驅(qū)動(dòng)器和S7-1200PLC，完成不同的控制模式。）PROFINET通訊版本SINAMICSV90PN版本集成了PROFINET接口，可以通PROFIdrive協(xié)議與上位控制器進(jìn)行通訊，完成不同的控制模式。三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1．運(yùn)動(dòng)控制概述3）西門子V90伺服驅(qū)動(dòng)器（2）V90伺服驅(qū)動(dòng)器

②V90伺服設(shè)備選型V90伺服驅(qū)動(dòng)器型號(hào)及規(guī)格如圖9.45所示。圖中的型號(hào)為主電源三相交流380V，220V系列的0.4kW電動(dòng)機(jī)。圖9.45V90伺服驅(qū)動(dòng)器型號(hào)及規(guī)格三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制1．運(yùn)動(dòng)控制概述3）西門子V90伺服驅(qū)動(dòng)器（2）V90伺服驅(qū)動(dòng)器

②V90伺服設(shè)備選型伺服電動(dòng)機(jī)型號(hào)及規(guī)格如圖9.46所示，圖中實(shí)例類型為：軸高-高慣量65mm；額定扭矩-高慣量9.55Nm，SH65；慣量類型-高慣量；額定轉(zhuǎn)速-2000rpm；電源為400V；接線方式為0；編碼器類型為A；機(jī)械結(jié)構(gòu)為H；防護(hù)等級(jí)為1的伺服電動(dòng)機(jī)。圖9.46伺服電動(dòng)機(jī)型號(hào)及規(guī)格三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2．運(yùn)動(dòng)控制基本配置西門子S7-1200PLC在運(yùn)動(dòng)控制中使用了軸的概念，通過對(duì)軸的組態(tài)，包含硬件接口、位置定義、動(dòng)態(tài)特性、機(jī)械特性等相關(guān)指令的組合使用，可以實(shí)現(xiàn)絕對(duì)位置、相對(duì)位置、點(diǎn)動(dòng)、速度控制、轉(zhuǎn)速控制和自動(dòng)尋找參考點(diǎn)等功能。1）運(yùn)動(dòng)控制的基本配置（1）運(yùn)動(dòng)控制的硬件構(gòu)成CPU輸出脈沖和方向信號(hào)給步進(jìn)或伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，驅(qū)動(dòng)設(shè)備再將CPU的輸出信號(hào)處理后傳輸給步進(jìn)或伺服電動(dòng)機(jī)，從而控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)到指定位置。電動(dòng)機(jī)軸上的編碼器輸入信號(hào)，再反饋到驅(qū)動(dòng)器，形成閉環(huán)控制，計(jì)算速度與位置。 圖9.46伺服電動(dòng)機(jī)型號(hào)及規(guī)格三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2．運(yùn)動(dòng)控制基本配置（1）運(yùn)動(dòng)控制的硬件構(gòu)成運(yùn)動(dòng)控制的基本硬件配置如圖9.47所示，S7-1200PLC的DC/DC/DC型提供了直接控制驅(qū)動(dòng)器的板載輸出，繼電器型輸出需要信號(hào)板來控制驅(qū)動(dòng)器。兩個(gè)控制信號(hào)中，一個(gè)輸出脈沖信號(hào)，為驅(qū)動(dòng)器提供脈沖數(shù)；一個(gè)輸出控制方向信號(hào)，用來控制驅(qū)動(dòng)器行進(jìn)方向。脈沖信號(hào)輸出和方向信號(hào)輸出具有特定的分配關(guān)系。板載輸出信號(hào)板輸出可用作脈沖輸出和方向輸出，在設(shè)備組態(tài)的“屬性”選項(xiàng)中可以選擇板載輸出或信號(hào)板輸出。 圖9.47運(yùn)動(dòng)控制的基本配置三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2．運(yùn)動(dòng)控制基本配置（2）伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)配置對(duì)V90進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，有兩種方法：一是通過基本操作面板進(jìn)行設(shè)置；二是通過使用西門子SINAMCISV-ASSISTANT調(diào)試軟件進(jìn)行設(shè)置。SINAMICSV-ASSISTANT軟件工具可以安裝在PC上，并且可在Windows操作系統(tǒng)中運(yùn)行。該工具通過USB電纜與SINAMICSV90伺服驅(qū)動(dòng)建立通訊?？梢酝ㄟ^SINAMICSV-ASSISTANT在在線模式下更改驅(qū)動(dòng)參數(shù)并且監(jiān)控驅(qū)動(dòng)的工作狀態(tài)。具體是使用方法見西門子伺服操作手冊5部分-調(diào)試。不管使用哪一種方法，在設(shè)置參數(shù)前，先恢復(fù)出廠設(shè)置再進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。下面簡單介紹基本操作面板，如圖9.48所示。圖9.48V90操作面板三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2．運(yùn)動(dòng)控制基本配置（2）伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)配置基本操作面板的控制按鍵及參數(shù)結(jié)構(gòu)如圖9.49所示。圖9.49V90基本操作面板的控制按鍵及參數(shù)結(jié)構(gòu)三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2．運(yùn)動(dòng)控制基本配置（2）伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)配置保存參數(shù)操作過程如圖9.50所示。注意在參數(shù)設(shè)置完成后，正常情況下都需要按以下方法對(duì)參數(shù)進(jìn)行保存，然后斷電重啟驅(qū)動(dòng)器（保存前去除S_ON使能信號(hào)）。圖9.50保存參數(shù)操作過程如圖9.51所示為V90恢復(fù)出廠參數(shù)設(shè)置過程。注意恢復(fù)參數(shù)的出廠設(shè)置后，必須保存參數(shù)集；否則，默認(rèn)值不會(huì)激活。圖9.51V90恢復(fù)出廠參數(shù)操作過程可以通過以下兩種方法編輯參數(shù)值：方法1：直接通過向上或向下鍵更改參數(shù)值方法2：通過移位鍵移動(dòng)光標(biāo)至相應(yīng)的位數(shù)，然后通過向上或向下鍵更改參數(shù)值如果使用方法1編輯參數(shù)，按下圖9.52所示操作：三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2．運(yùn)動(dòng)控制基本配置（2）伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)配置圖9.52編輯參數(shù)過程（通過向上鍵和向下鍵修改）詳細(xì)的參數(shù)設(shè)置過程可以參考V90伺服操作說明書的6部分-BOP操作面板。三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2．運(yùn)動(dòng)控制基本配置2）脈沖（PTO）輸出配置在項(xiàng)目樹中選擇“設(shè)備組態(tài)”，在“設(shè)備視圖”中選擇“PLC_1”，在其屬性對(duì)話框中，選擇脈沖發(fā)生器（PTO/PWM1），并勾選“啟用該脈沖發(fā)生器”使能脈沖輸出，如圖9.53所示。圖9.53使能脈沖輸出三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2．運(yùn)動(dòng)控制基本配置2）脈沖（PTO）輸出配置選擇信號(hào)類型為PTO輸出，如果沒有擴(kuò)展信號(hào)板，那么唯一集成CPU輸出，如果擴(kuò)展了信號(hào)板，則可以選擇信號(hào)板輸出或集成CPU輸出，一旦選擇，則默認(rèn)的硬件輸出點(diǎn)就確定了。如圖9.54所示。圖9.54參數(shù)配置與硬件輸出三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2．運(yùn)動(dòng)控制基本配置3）工藝對(duì)象軸參數(shù)配置第一步：插入軸對(duì)象。在項(xiàng)目樹中，選擇“工藝對(duì)象”→“插入新對(duì)象”選項(xiàng)，并定義軸名稱和編號(hào)。如圖9.55所示。圖9.55插入工藝對(duì)象軸三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2．運(yùn)動(dòng)控制基本配置3）工藝對(duì)象軸參數(shù)配置第二步：基本參數(shù)組態(tài)。在完成軸添加后，如圖9.56（a）所示，可以在項(xiàng)目樹中看到工藝對(duì)象“軸1”，雙擊“組態(tài)”圖標(biāo)按鈕，進(jìn)行參數(shù)組態(tài)，如圖9.56（b）所示。軸對(duì)象選擇“軸1”，在硬件進(jìn)口區(qū)設(shè)置脈沖發(fā)生器的輸出位置，可選“集成CPU輸出”或“信號(hào)板輸出”。當(dāng)選擇“集成CPU輸出”時(shí)，對(duì)應(yīng)的“脈沖輸出”端子為“Q0.0”，“方向輸出”端子為Q0.1；測量單位可以是mm（毫米）、m（米）、in（英寸）、ft（英尺）、pulse（脈沖數(shù)）。圖9.56設(shè)置軸的基本參數(shù)三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2．運(yùn)動(dòng)控制基本配置3）工藝對(duì)象軸參數(shù)配置第三步：擴(kuò)展參數(shù)設(shè)置。①擴(kuò)展參數(shù)中的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)：在“驅(qū)動(dòng)器信號(hào)”欄選擇“啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器”，設(shè)置使能驅(qū)動(dòng)器的輸出點(diǎn)。選擇“就緒輸入”，當(dāng)驅(qū)動(dòng)設(shè)備正常時(shí)會(huì)給出一個(gè)開關(guān)量輸出，此信號(hào)可以接入到CPU中，告知運(yùn)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)器正常，如果驅(qū)動(dòng)器不提供這種接口，此項(xiàng)設(shè)置為“TRUE”，如圖9.57所示。②擴(kuò)展參數(shù)中的機(jī)械參數(shù)：在“機(jī)械”欄設(shè)置電動(dòng)機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周的脈沖數(shù)及電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的機(jī)械負(fù)載距離，如圖9.58所示。圖9.57設(shè)置驅(qū)動(dòng)器信號(hào)圖9.58設(shè)置機(jī)械參數(shù)三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2．運(yùn)動(dòng)控制基本配置3）工藝對(duì)象軸參數(shù)配置第三步：擴(kuò)展參數(shù)設(shè)置。③擴(kuò)展參數(shù)中的位置監(jiān)視參數(shù)：如圖9.59所示，一旦在“位置限制”欄選擇“啟用硬限位開關(guān)”復(fù)選框，就可以設(shè)置“硬件下限位開關(guān)輸入”和“硬件上限位開關(guān)輸入”及I/O地址，還可以設(shè)置其觸發(fā)電平，圖中設(shè)置為“低電平”；選擇“啟用軟限位開關(guān)”復(fù)選框，就可以設(shè)置“軟限位開關(guān)下限位置”和“軟限位開關(guān)上限位置”的值。圖9.59設(shè)置位置監(jiān)視參數(shù)三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2．運(yùn)動(dòng)控制基本配置3）工藝對(duì)象軸參數(shù)配置第四步：動(dòng)態(tài)參數(shù)設(shè)置。①在“常規(guī)”欄設(shè)置軸的常規(guī)參數(shù)。如圖9.60所示，“速度限值的單位”可以選擇“脈沖/s”、“轉(zhuǎn)/min”和“毫米/s”三種?！白畲筠D(zhuǎn)速”為系統(tǒng)運(yùn)行的最大速度值；“啟動(dòng)/停止速度”為系統(tǒng)運(yùn)行的啟停速度及加速度和減速度（或加速時(shí)間、減速時(shí)間）。圖9.60設(shè)置常規(guī)動(dòng)態(tài)參數(shù)三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2．運(yùn)動(dòng)控制基本配置3）工藝對(duì)象軸參數(shù)配置第四步：動(dòng)態(tài)參數(shù)設(shè)置。②在“急?！睓谠O(shè)置軸的急停參數(shù)。如圖9.61所示，設(shè)置“最大轉(zhuǎn)速”和“啟動(dòng)/停止速度”的值。圖9.61設(shè)置急停參數(shù)三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制2．運(yùn)動(dòng)控制基本配置3）工藝對(duì)象軸參數(shù)配置第五步：回原點(diǎn)參數(shù)設(shè)置。如圖9.62所示，設(shè)置“原點(diǎn)開關(guān)數(shù)字量輸入”的地址為“I0.0”和“選擇電平”為“高電平”；設(shè)置“逼近/回原點(diǎn)方向”為“負(fù)方向”；設(shè)置“參考點(diǎn)開關(guān)一側(cè)”為“下側(cè)”；如果勾選了“允許硬限位開關(guān)處自動(dòng)反轉(zhuǎn)”，如果軸在碰到參考點(diǎn)前碰到了限位點(diǎn)，此時(shí)系統(tǒng)認(rèn)為參考點(diǎn)在反方向，會(huì)按組態(tài)好的斜坡減速曲線停車并反轉(zhuǎn)；若該功能沒有被勾選，并且軸達(dá)到硬件限位，則回參考點(diǎn)的過程會(huì)因?yàn)殄e(cuò)誤被取消，并緊急停止。圖9.62設(shè)置回原點(diǎn)三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制3.相關(guān)指令運(yùn)動(dòng)控制指令屬于擴(kuò)展指令的工藝指令，包含如圖9.63所示的12條指令，具體指令的用法參考編程手冊。圖9.63相關(guān)指令三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制4．伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制【案例9-4】S7-1200通過PTO模式控制控制V90PTI伺服驅(qū)動(dòng)器。系統(tǒng)示意圖如圖9.64所示?？刂埔笕缦拢喊聪禄卦c(diǎn)按鈕后，工作臺(tái)回到原點(diǎn)。按下啟動(dòng)按鈕后，工作臺(tái)以10.0mm/s的速度從原點(diǎn)移動(dòng)到距離原點(diǎn)100mm處停止。如果在運(yùn)行中按下停止按鈕，停止軸的運(yùn)行；當(dāng)再次按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，工作臺(tái)繼續(xù)運(yùn)行到100mm處停止。圖9.64V90伺服運(yùn)動(dòng)控制示意圖1）硬件設(shè)計(jì)（1）硬件配置可編程控制器S7-1200PLC1臺(tái)（CPU1214CDC/DC/DC），訂貨號(hào)為6ES7214-1AG40-0XB0；SINAMICSV90伺服驅(qū)動(dòng)器1臺(tái)，訂貨號(hào)為6SL3210-5FB10-4UA1；S-1FL6伺服電動(dòng)機(jī)1臺(tái)，訂貨號(hào)為1FL6024-2AF21-1AA1；安裝博途V14及以上版本的計(jì)算機(jī)1臺(tái)。三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制4．伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制【案例9-4】

（2）硬件電路圖如圖9.65所示，S7-1200的I0.0（啟動(dòng)按鈕）、I0.1（停止按鈕）、I0.2（復(fù)位按鈕）、I0.7（左限位）、I1.0（原點(diǎn)）、I1.1（右限位）、Q0.3作為輸出方向控制，接入V90的38腳，Q0.4作為脈沖信號(hào)，接V90的36腳。V90的L1和L3接交流220V，U、V、W端子接伺服電動(dòng)機(jī)。24V供電連線如圖所示。圖9.65西門子s7-1200控制伺服驅(qū)動(dòng)器V90三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制4．伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制【案例9-4】

（3）V90參數(shù)設(shè)置可以通過BOP模板或SINAMICSV-ASSISTANT軟件設(shè)置V90的參數(shù)。選擇驅(qū)動(dòng)模式為“外部位置控制（PTI）”；“設(shè)置電子齒輪比”為設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)一圈所需給定脈沖數(shù)（2500）；設(shè)置脈沖輸入形式為“脈沖+方向，正邏輯”，電平為“24V單端”；配置所需輸入/輸出端子。2）組態(tài)編程（1）新建項(xiàng)目及組態(tài)①新建項(xiàng)目S7-1200控制V90伺服，選擇CPU1214CDC/DC/DC，訂貨號(hào)為6ES7214-1AG40-0XB0。設(shè)置CPU屬性中的PROFINET接口的IP地址（與前面案例相同，IP地址為192.168.0.1，子網(wǎng)掩碼為255.25.255.0）。②啟用脈沖發(fā)生器（PTO1/PWM1）。參考前圖9.53和圖9.54，將脈沖輸出地址修改為Q0.4，方向輸出地址修改為Q0.3（勾選啟用方向輸出）。圖9.65西門子s7-1200控制伺服驅(qū)動(dòng)器V90三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制4．伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（1）新建項(xiàng)目及組態(tài)③新建PLC變量表在“項(xiàng)目樹”窗口中，單擊“PLC1”→“PLC變量”選項(xiàng)，雙擊“添加新變量表”選項(xiàng)，在表中新建如圖9.66所示的變量表。圖9.66V90伺服控制變量表三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制4．伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（1）新建項(xiàng)目及組態(tài)④組態(tài)工藝對(duì)象第一步：在項(xiàng)目樹中新增一個(gè)軸工藝對(duì)象。接下來進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如圖9.67左側(cè)參數(shù)樹所示，參數(shù)分為基本參數(shù)（包含常規(guī)和驅(qū)動(dòng)器2項(xiàng)）和擴(kuò)展參數(shù)（包含機(jī)械、位置限制、動(dòng)態(tài)、回原點(diǎn)4項(xiàng)）。參數(shù)設(shè)置正確后，每一項(xiàng)后面都有綠色背景的“√”，藍(lán)色背景的“√”表示參數(shù)未設(shè)置。第二步：進(jìn)行基本參數(shù)設(shè)置，常規(guī)參數(shù)設(shè)置如圖9.67右側(cè)所示，需要設(shè)置“工藝對(duì)象-軸”、“驅(qū)動(dòng)器”和“測量單位”3個(gè)參數(shù)。驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置如圖9.68所示，需要設(shè)置“硬件接口”、“驅(qū)動(dòng)裝置的使能和反饋”參數(shù)。硬件接口參數(shù)設(shè)置如圖9.69所示，需要設(shè)置“脈沖發(fā)生器”對(duì)象、“信號(hào)類型”為PTO（脈沖A和方向B）、“脈沖輸出”的對(duì)象和地址、勾選“激活方向輸出”并設(shè)置方向輸出的對(duì)象和地址參數(shù)。三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制4．伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（1）新建項(xiàng)目及組態(tài)④組態(tài)工藝對(duì)象第一步圖9.67工藝對(duì)象基本參數(shù)的常規(guī)參數(shù)設(shè)置三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制4．伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（1）新建項(xiàng)目及組態(tài)④組態(tài)工藝對(duì)象第二步圖9.68工藝對(duì)象基本參數(shù)的驅(qū)動(dòng)器設(shè)置圖9.69工藝對(duì)象基本參數(shù)的硬件接口設(shè)置三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制4．伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（1）新建項(xiàng)目及組態(tài)④組態(tài)工藝對(duì)象第三步：擴(kuò)展參數(shù)設(shè)置擴(kuò)展參數(shù)-機(jī)械參數(shù)設(shè)置如圖9.70所示，設(shè)置電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)為“2500”，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)的負(fù)載位移為“10.0mm”，所允許的旋轉(zhuǎn)分析為“雙向”。擴(kuò)展參數(shù)-位置限制設(shè)置如圖9.71所示，設(shè)置啟用硬件限位開關(guān)，硬件下限位開關(guān)輸入“I1.1”，硬件上限位開關(guān)輸入“I0.7”選擇電平均為“高電平”。圖9.70擴(kuò)展參數(shù)-機(jī)械參數(shù)設(shè)置圖9.71擴(kuò)展參數(shù)-位置限制三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制4．伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（1）新建項(xiàng)目及組態(tài)④組態(tài)工藝對(duì)象第三步：擴(kuò)展參數(shù)設(shè)置擴(kuò)展參數(shù)-動(dòng)態(tài)設(shè)置如圖9.72所示，包含“常規(guī)”和“急?！眱煞N參數(shù)類型。圖9.72擴(kuò)展參數(shù)-動(dòng)態(tài)參數(shù)設(shè)置三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制4．伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（1）新建項(xiàng)目及組態(tài)④組態(tài)工藝對(duì)象第三步：擴(kuò)展參數(shù)設(shè)置擴(kuò)展參數(shù)-回原點(diǎn)參數(shù)分為“主動(dòng)”和“被動(dòng)”，主動(dòng)回原點(diǎn)操作如圖9.73所示，設(shè)置原點(diǎn)開關(guān)“I1.0”，選擇電平為“高電平”。勾選“允許硬限位開關(guān)處自動(dòng)反轉(zhuǎn)”。本案例采用的是主動(dòng)回原點(diǎn)，故未對(duì)“被動(dòng)”回原點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。第四步：參數(shù)設(shè)置完成，可以在博途軟件中使用軸控制面板測試軸參數(shù)和實(shí)際設(shè)備的連接是否正確。測試正常后再調(diào)用軸控制指令編寫控制程序。圖9.73擴(kuò)展參數(shù)-回原點(diǎn)設(shè)置（主動(dòng)）三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制4．伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（2）編寫控制程序①編寫程序在OB1中，編寫如下圖9.74所示的控制程序。三、運(yùn)動(dòng)控制知識(shí)卡19高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖與運(yùn)動(dòng)控制4．伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（2）編寫控制程序①編寫程序在OB1中，編寫如下圖9.74所示的控制程序。②程序測試編譯后，下載程序到S7-1200CPU中，進(jìn)行程序測試。軸使能：軸使能置位（M10.0）。軸回原點(diǎn)：軸回原點(diǎn)（M20.0，上升沿），軸回原點(diǎn)。軸絕對(duì)位移：軸絕對(duì)位移設(shè)定（MD32）為100，軸絕對(duì)位移速度設(shè)定（MD36）為10，然后置位絕對(duì)位移按鈕（M30.0，上升沿），軸將以設(shè)定速度移動(dòng)到設(shè)置的絕對(duì)位置。圖9.74V90運(yùn)動(dòng)控制程序一．精簡系列面板知識(shí)卡20觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用1.人機(jī)界面

在控制領(lǐng)域，人機(jī)界面（HumanMachineInterface，HMI）一般特指用于操作人員與控制系統(tǒng)之間進(jìn)行對(duì)話和相互作用的專用設(shè)備。人機(jī)界面可以用字符、圖形和動(dòng)畫動(dòng)態(tài)地顯示現(xiàn)場數(shù)據(jù)和狀態(tài)，操作人員可以通過人機(jī)界面來控制現(xiàn)場的被控對(duì)象。此外，人機(jī)界面還有報(bào)警、用戶管理、數(shù)據(jù)記錄、趨勢圖、配方管理、通信等功能。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，HMI的成本大幅下降，在工業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。人機(jī)界面的操作過程如下：首先需要用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的組態(tài)軟件對(duì)人機(jī)界面組態(tài)，生成滿足用戶要求的畫面，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置和簡單編程。然后組態(tài)結(jié)束后將畫面和組態(tài)信息編譯和下載到人機(jī)界面的存儲(chǔ)器中。在控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，人機(jī)界面和PLC之間通過通信來交換信息，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的各種功能。一．精簡系列面板知識(shí)卡20觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用2.人機(jī)界面類型1）觸摸屏觸摸屏是HMI中常用的一種，用戶可以在觸摸屏上生成滿足自己要求的觸摸式按鍵。觸摸屏使用直觀方便，易于操作。畫面上的按鈕和指示燈可以代替相應(yīng)的硬件元件，減少PLC需要的I/O點(diǎn)數(shù)，降低系統(tǒng)成本，提高設(shè)備性能?，F(xiàn)在的觸摸屏一般使用TFT液晶顯示器。2）精簡系列面板精簡系列面板主要與S7-1200配套，它適用于簡單應(yīng)用，有很高的性能價(jià)格比，有觸摸屏和功能可以定義的按鍵。第二代精簡面板如表9.7所示，有4.3in、7in、9in和12in的高分辨率64K色寬屏顯示器，支持垂直安裝，用TIA博途V13或更高版本組態(tài)。有一個(gè)RS-422/RS-485接口，一個(gè)RJ45以太網(wǎng)接口和一個(gè)USB2.0接口。采用TFT真彩液晶屏，64K色。RJ45以太網(wǎng)接口的通信速率為10Mbit/s或100Mbit/s，用于與計(jì)算機(jī)或S7-1200通信。一．精簡系列面板知識(shí)卡20觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用2.人機(jī)界面類型

表9.7第二代精簡面板KTP400BasicPNKTP700BasicPN/DPKTP900BasicPNKTP1200BasicPN/DP顯示器尺寸/in4.37912分辨率（寬×高，像素）480×272800×480800×4801200×800功能鍵個(gè)數(shù)48810電流消耗典型值/mA125230230510/550最大電流持續(xù)消耗/mA310440/500440650/800一．精簡系列面板知識(shí)卡20觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用2.人機(jī)界面類型

3）西門子的其他人機(jī)界面簡介

高性能的精智系列面板有顯示器為4in、7in、9in、12in和15in的按鍵型和觸摸型面板，還有22in的觸摸型面板。支持多種通信協(xié)議，有PROFINET接口和USB接口。

精簡系列面板SmartLineIE是與S7-200和S7-200SMART配套的觸摸屏，有7in和10in兩種顯示器，有以太網(wǎng)接口和RS-422/485接口。Smart700IE具有很高的性能價(jià)格比。移動(dòng)面板可以在不同的地點(diǎn)靈活應(yīng)用。MobilePanel177的顯示器為5.7in，MobilePanel277的顯示器有8in和10in兩種規(guī)格。此外還有8in的無線移動(dòng)面板。3.博途中的WinCC簡介STEP7內(nèi)含的WinCCBasic可以用于精簡系列面板的組態(tài)。TIA博途中的WinCCProfessional可以對(duì)精簡系列面板之外的西門子HMI組態(tài)，精簡系列面板用WinCClexible組態(tài)。

二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識(shí)卡20觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用1.畫面組態(tài)的準(zhǔn)備工作1）添加HMI設(shè)備在項(xiàng)目視圖中生成一個(gè)名為“PLC_HMI”的新項(xiàng)目，CPU為CPU1214C。單擊“添加新設(shè)備”對(duì)話框中的“HMI”按鈕，去掉復(fù)選框“啟動(dòng)設(shè)備向?qū)А钡墓?，添加一塊4in的第二代精簡系列面板KTP400BasicPN，如圖9.75所示。圖9.75添加KTP400BasicPN面板二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識(shí)卡20觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用1.畫面組態(tài)的準(zhǔn)備工作2）組態(tài)連接CPU和HMI的默認(rèn)IP地址分別為192.168.0.1和192.168.0.2，子網(wǎng)掩碼均為255.255.255.0。在添加CPU和HMI后，雙擊項(xiàng)目樹中的“設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)”，打開網(wǎng)絡(luò)視圖，單擊工具欄上的“連接”按鈕，設(shè)置連接類型為“HMI連接”。用拖拽的方法生成“HMI_連接_1”，生成連接后打開HMI的連接，看見網(wǎng)絡(luò)如圖9.76所示。圖9.76HMI連接二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識(shí)卡20觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用1.畫面組態(tài)的準(zhǔn)備工作3）打開畫面將自動(dòng)生成的“畫面_1”的名稱改為“啟動(dòng)畫面”，如圖9.77所示。雙擊打開啟動(dòng)畫面，可以用工作區(qū)下面的有%的下拉式列表來改變畫面的放大倍數(shù)。也可以用該按鈕右邊的滑塊快速設(shè)置畫面的顯示比例。單擊選中畫面，用巡視窗口中“背景色”選擇框設(shè)置畫面的背景色為白色。圖9.77啟動(dòng)畫面二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識(shí)卡20觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用1.畫面組態(tài)的準(zhǔn)備工作4）對(duì)象移動(dòng)與縮放在畫面上生成一個(gè)按鈕，單擊選中該按鈕，按鈕四周出現(xiàn)8個(gè)小正方形。將鼠標(biāo)的光標(biāo)放到按鈕上，光標(biāo)變?yōu)槭旨^圖形。按住鼠標(biāo)左鍵并移動(dòng)鼠標(biāo)，可將按鈕移動(dòng)到希望的位置。用鼠標(biāo)左鍵單擊選中按鈕，選中某個(gè)角的小正方形，鼠標(biāo)的光標(biāo)變?yōu)?5的雙向箭頭，按住左鍵并移動(dòng)鼠標(biāo)，可以同時(shí)改變按鈕的長度和寬度。用鼠標(biāo)左鍵選中按鈕4條邊中點(diǎn)的某個(gè)小正方形，鼠標(biāo)的光標(biāo)變?yōu)樗交虼怪钡碾p向箭頭，按住左鍵并移動(dòng)鼠標(biāo)，可將選中的對(duì)象沿水平方向或垂直方向放大或縮小。二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識(shí)卡20觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用2.組態(tài)指示燈與按鈕1）生成和組態(tài)指示燈指示燈用來顯示BOOL變量“電動(dòng)機(jī)”（Q0.0）的狀態(tài)，制作過程如下。（1）生成指示燈將工具箱的窗格“基本對(duì)象”中的“圓”拖放到畫面上希望的位置。用鼠標(biāo)調(diào)節(jié)圓的位置和大小。（2）設(shè)置外觀選中圓后選中巡視窗口的“外觀”，如圖9.78所示，設(shè)置圓的邊框?yàn)槟J(rèn)的黑色，樣式為實(shí)心，寬度為3個(gè)像素點(diǎn)，填充色為深綠色（RGB值為0，146，8），填充圖案為實(shí)心。（3）設(shè)置布局選中巡視窗口的“布局”，可以微調(diào)圓的位置和大小。圖9.78外觀布局二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識(shí)卡20觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用1.畫面組態(tài)的準(zhǔn)備工作（4）設(shè)置動(dòng)畫選中巡視窗口的“屬性>動(dòng)畫>顯示”，雙擊“添加新動(dòng)畫”，再雙擊出現(xiàn)的“添加動(dòng)畫”對(duì)話框中的“外觀”，如圖9.79所示。設(shè)置指示燈在PLC的位變量“電動(dòng)機(jī)”的“范圍”值為0和1時(shí)，背景色分別為深綠色（RGB值為0，146，8）和淺綠色（RGB值為0，255，24），對(duì)應(yīng)于指示燈熄滅和點(diǎn)亮。通過這一步將顯示與PLC的Q0.0的狀態(tài)關(guān)聯(lián)起來，讓Q0.0的狀態(tài)控制燈的顯示狀態(tài)。圖9.79指示燈動(dòng)畫制作二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識(shí)卡20觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用2）生成和組態(tài)按鈕按鈕用來將各種操作命令發(fā)送給PLC，制作過程如下。（1）生成設(shè)置按鈕將工具箱的“按鈕”圖標(biāo)拖放到畫面上，用鼠標(biāo)調(diào)節(jié)按鈕的位置和大小。單擊選中放置的按鈕，選中巡視窗口的“常規(guī)”，用單選框選中“模式”域和“標(biāo)簽”域的“文本”，輸入按鈕未按下時(shí)顯示的文本為“啟動(dòng)”。如果選中復(fù)選框“按鈕‘按下’時(shí)顯示的文本”，可以分別設(shè)置未按下時(shí)和按下時(shí)顯示的文本。未選中它時(shí)，按下和未按下時(shí)按鈕上顯示的文本相同，按鈕標(biāo)簽設(shè)置如圖9.80所示。圖9.80按鈕標(biāo)簽設(shè)置二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識(shí)卡20觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用2）生成和組態(tài)按鈕（2）設(shè)置外觀選中巡視窗口的“外觀”，設(shè)置按鈕的背景色為淺灰色，文本色為黑色。（3）設(shè)置布局選中巡視窗口的“布局”，如果選中復(fù)選框“使對(duì)象適合內(nèi)容”，將根據(jù)按鈕上的文本的字?jǐn)?shù)和字體大小自動(dòng)調(diào)整按鈕的大小。選中巡視窗口的“文本格式”，可以定義以像素點(diǎn)（px）為單位的文字的大小。字體為宋體，不能更改。可以設(shè)置字形和附加效果。（4）設(shè)置按鈕的事件功能選中巡視窗口的“屬性>事件>按下”，單擊視圖右邊窗口的表格最上面一行，選擇“系統(tǒng)函數(shù)”列表中的函數(shù)“置位位”，如圖9.81所示。圖9.81設(shè)置釋放事件二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識(shí)卡20觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用2）生成和組態(tài)按鈕（4）設(shè)置按鈕的事件功能單擊表中第2行，選中PLC的默認(rèn)變量表中的變量“啟動(dòng)按鈕（M2.0）”。在HMI運(yùn)行時(shí)按下該按鈕，將變量“啟動(dòng)按鈕”置位為1狀態(tài)，如圖9.82所示。圖9.82關(guān)聯(lián)變量名二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識(shí)卡20觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用2）生成和組態(tài)按鈕（4）設(shè)置按鈕的事件功能

選中巡視窗口的“屬性>事件>釋放”，如圖9.83所示。用同樣的方法設(shè)置在HMI運(yùn)行時(shí)釋放該按鈕，執(zhí)行系統(tǒng)函數(shù)“復(fù)位位”。該按鈕為啟動(dòng)按鈕。選中組態(tài)好的按鈕，執(zhí)行復(fù)制和粘貼操作。放置好新生成的按鈕后選中它，設(shè)置其文本為“停止”，按下該按鈕時(shí)將變量“停止按鈕”置位，釋放該按鈕時(shí)將它復(fù)位。圖9.83設(shè)置釋放事件二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識(shí)卡20觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用3.組態(tài)文