【正文】 CLR軸向定位完成INP－(EM223)主拖啟動/停止徑向伺服準(zhǔn)備SRDY－(EM223)加載啟動/停止徑向伺服報警ALM－(EM223)主軸電機正轉(zhuǎn)DIN1徑向定位完成INP－(EM223)主軸電機反轉(zhuǎn)DIN2(EM223)系統(tǒng)鑰匙開關(guān)SB0(EM223)主軸變頻器故障復(fù)位DIN3(EM223)主拖啟動SB1(EM223)加熱器啟動/停止KM5(EM223)主拖停止SB2(EM223)冷卻器1開關(guān)Y1(EM223)加載啟動SB3(EM223)冷卻器2開關(guān)Y2(EM223)加載停止SB4(EM223)電磁閥門開關(guān)Y3(EM223)緊急停車KM6(EM223)循環(huán)油系統(tǒng)啟動(EM223)主軸變頻器故障反饋RO1/1(EM223)油泵變頻器正向啟動M0(EM223)油泵變頻器故障反饋RB(EM223)油泵變頻器故障復(fù)位M2合計22 DI/22 DO第4章 監(jiān)控系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要分為PLC的軟件設(shè)計、工控機的軟件設(shè)計和HMI的畫面組態(tài)三大部分，工程中為了增加系統(tǒng)的可靠性，實際應(yīng)用時往往還會使用松下X1連接器對松下伺服電機驅(qū)動器進行初始化編程，本文對此部分不做闡述，重點講述前三部分的軟件設(shè)計。 PLC的軟件設(shè)計 PLC的軟件設(shè)計的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)能否運行，其重要性不言而喻。本系統(tǒng)中既有數(shù)字量輸入輸出，又有模擬量輸入輸出，還涉及到與上位機以及HMI的通信，系統(tǒng)的綜合程度很高，編完程序后，需進行多次現(xiàn)場聯(lián)機調(diào)試，對程序編程人員的編程能力有較高要求。 STEP 7MicroWIN軟件STEP 7MicroWIN軟件為西門子公司專門為S7200PLC設(shè)計的編程軟件，其最新版本為STEP 7MicroWIN SP9，可用的編程語言為梯形圖（Ladder Diagram，LAD）、指令表（Instruction List，STL）和功能塊圖（Function Block Diagram，F(xiàn)BD）三種。在滿足一定的條件下，編程軟件能夠在三種編程語言中自動轉(zhuǎn)換，對于入門級別的編程人員而言梯形圖使用的更多一些。STEP 7MicroWIN軟件可以更新S7200PLC中的程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、配方、數(shù)據(jù)記錄配置等五部分。為了方便對較復(fù)雜程序的編譯，例如配置PID指令的操作和配置高速計數(shù)器的操作，程序提供了指令向?qū)Чδ埽↖nstruction Wizard）。為了方便軟件的調(diào)試STEP 7MicroWIN可以對PLC進行在線監(jiān)控，并且可以在PLC處于停止?fàn)顟B(tài)時強制或?qū)懭胼敵鲎兞恐担╓riteForce Outputs in STOP）。STEP 7MicroWIN還可以安裝附加組件，如Micro/WIN Instruction Library，其中包括USS通信協(xié)議庫和Modbus RTU通信協(xié)議庫程序。圖41 STEP 7MicroWIN PLC的軟件編程為了使編程更加的方便快捷，可以對PLC程序進行模塊化編程，即主軸轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)、加載力控制系統(tǒng)、潤滑油溫度控制系統(tǒng)分別作為一個模塊進行編程，這樣不僅編程時方便，進行系統(tǒng)調(diào)試時也便于修改程序。一般情況下，如果不需要在S7200CPU內(nèi)進行EM277的診斷等操作，就不必在S7200方面做關(guān)于ProfibusDP通信組態(tài)和編程工作，幾乎所有工作都在主站方面完成，S7200方面只需處理數(shù)據(jù)。對于S7200PLC與Smart 700 HMI通信PLC程序方面只需要默認(rèn)系統(tǒng)的初始設(shè)置即可，如需要修改在STEP 7MicroWIN中的系統(tǒng)塊更改端口1（PORT1）的PLC地址和通信波特率。系統(tǒng)啟動流程圖如圖42所示。圖42 系統(tǒng)啟動流程圖圖43 系統(tǒng)啟動程序圖44 高速計數(shù)器初始化程序 工控機的軟件設(shè)計本監(jiān)控系統(tǒng)采用PC機+CP5611網(wǎng)卡+控制軟件作為工控機作為ProfibusDP主站。工控機的畫面組態(tài)軟件為Visual C++ 。 設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件也稱為GSD（Generic Station Description）文件。不同的Profibus設(shè)備有不同的性能特性。這些特性功能（例如I/O信號的數(shù)量和診斷信息）或總線參數(shù)（例如，傳輸速度和時間監(jiān)視）而言是不同的。這些參數(shù)對每個設(shè)備類型和供應(yīng)商來說都是不同的，而且通常匯編在計數(shù)手冊內(nèi)。為了幫助用戶完成Profibus的簡單組態(tài)，通常把包含特定設(shè)備性能參數(shù)的電子表格稱為設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件，即GSD文件?；贕SD文件的組態(tài)工具允許將不同供應(yīng)商的設(shè)備簡單的集成到一個單一網(wǎng)絡(luò)中。GSD文件可分為以下三個部分：：總體說明，包括制造商和設(shè)備名稱、軟硬件版本號、支持的波特率、可能的監(jiān)控時間間隔、總線插頭指定信號。：包括所有只適用于DP主設(shè)備的參數(shù)，如允許從站個數(shù)、上裝/下裝能力。：包括與從設(shè)備有關(guān)的所有規(guī)定，如I/O通道的數(shù)據(jù)類型、診斷測試的規(guī)格及I/O數(shù)據(jù)一致性信息等。設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件以精確的格式提供對設(shè)備特性的全面描述。這些GSD文件是供應(yīng)商為每種類型設(shè)備而準(zhǔn)備提供給Profibus用戶的。GSD文件能使組態(tài)讀入Profibus設(shè)備的特性，并在組態(tài)系統(tǒng)時利用這個信息。西門子STEP 7軟件的最新版本包括EM277 ProfibusDP模塊的組態(tài)文件，[10] 。 工控機的畫面組態(tài)Visual C++, 它不僅是一個C++ 編譯器，而且是一個基于Windows操作系統(tǒng)的可視化集成開發(fā)環(huán)境（Integrated Development Environment，IDE）。Visual C++，包括編輯器、調(diào)試器以及程序向?qū)ppWizard、類向?qū)lass Wizard等開發(fā)工具。 這些組件通過一個名為Developer Studio的組件集成為和諧的開發(fā)環(huán)境，是Microsoft的主力軟件產(chǎn)品。Visual C++是一個功能強大的可視化軟件開發(fā)工具。自1993年Microsoft公司推出Visual C++，隨著其新版本的不斷問世，Visual C++已成為專業(yè)程序員進行軟件開發(fā)的首選工具。圖45 工控機初始畫面圖46 主軸速度譜給定畫面圖47 加載力譜給定畫面 HMI的畫面組態(tài)HMI是人與過程設(shè)備之間的接口，而WinCC flexible則是一種前瞻性的面向機器的自動化概念的HMI軟件，它具有舒適而高效的設(shè)計。WinCC flexible具有直接的處理方式、透明性、靈活性等優(yōu)點[9]。Smart700是屬于SIMATIC HMI里面的子型號觸摸屏，可以由WinCC flexible 2008 SP2 China版進行畫面組態(tài)，但是需要安裝額外的Smart Panel HSP補丁包。圖48 WinCC flexible面板選擇界面圖49 Smart700初始組態(tài)界面圖410 Smart700組態(tài)界面圖411 HMI畫面（系統(tǒng)運行時）結(jié) 論論文完成了以PLC為核心的高速軸承疲勞測試臺監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，首先對PLC及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)進行了簡單的介紹。結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)的控制需求，選擇了ProfibusDP總線控制方案。為了增加系統(tǒng)的可視化程度，便于工程現(xiàn)場的實時顯示和控制，選用Smart700觸摸屏與PLC進行網(wǎng)絡(luò)通信。結(jié)合工程實際，本論文主要完成了以下幾個方面的工作：，詳細分析測試過程中對高速軸承的控制要求，確定了基于ProfibusDP總線的監(jiān)控系統(tǒng)方案。、計算機、電機、電機驅(qū)動器等設(shè)備，完成了對監(jiān)控系統(tǒng)的整體搭建，并根據(jù)需要設(shè)計了循環(huán)油溫度控制系統(tǒng)。、加載力控制、潤滑油溫度控制三大控制系統(tǒng)進行了合理的設(shè)計，主要設(shè)計部分為PLC與各類電機驅(qū)動器的連接電路。 C++，利用Visual C++，完成PC機與PLC的通訊（需要安裝CP5611通信網(wǎng)卡），實現(xiàn)了對系統(tǒng)狀態(tài)信息的采集和數(shù)據(jù)傳輸功能，并對相關(guān)數(shù)據(jù)處理后，在PC機中存儲、顯示和回放，使操作員只需通過PC機顯示就可以完成工作現(xiàn)場狀態(tài)監(jiān)測。 ，在操作現(xiàn)場安裝了Smart700觸摸屏，大大增大了工程的實用方便性和可操作性。 此高速軸承疲勞測試臺監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)由哈爾濱工業(yè)大學(xué)電磁驅(qū)動與控制研究所設(shè)計調(diào)試完成，并且已經(jīng)正式投入使用，實驗所得各項數(shù)據(jù)滿足系統(tǒng)的控制要求，預(yù)期能獲得良好的經(jīng)濟效益。致 謝辛勤勞動了數(shù)月，從最開始對畢業(yè)設(shè)計的不知所措、焦慮、迷茫，后經(jīng)過我尊敬的指導(dǎo)老師李老師的諄諄教導(dǎo)，再到現(xiàn)在論文即將完成，回首這一切都挺值得的，這其中的艱辛與收獲，值得我一生去回味和珍藏?？梢哉f畢業(yè)設(shè)計中的每一部分都是濃縮了我大學(xué)期間學(xué)到的知識的精華，在設(shè)計中遇到的問題總會讓我苦思冥想也找不到解決的辦法，但是跟老師一溝通后問題便迎刃而解。隨著學(xué)習(xí)的深入，對整個高速軸承疲勞測試系統(tǒng)的了解的更加深入，監(jiān)控系統(tǒng)中所涉及到的各類設(shè)備，與我以后的工作都將息息相關(guān)，為我將來到工作崗位中打下堅實的基礎(chǔ)。在做設(shè)計過程中已經(jīng)與我的指導(dǎo)老師成為良師益友，在這里向李老師表示衷心的感謝。參考文獻1 張伯霖，夏紅梅，（7）2 謝克明，：電子工業(yè)出版社，20023 ，機械工業(yè)出版社，4 ：清華大學(xué)出版社，1999 5 周志敏，：中國電力出版社，20096 西門子（中國） PLC，北京航空航天大學(xué)出版社，7 :科學(xué)出版社，20058 西門子（中國）有限公司編著. S7200CN可編程序控制器產(chǎn)品樣本，9 西門子（中國）有限公司編著. Smart Line精彩系列面板——Smart700、Smart1000操作手冊，10 西門子（中國），200411 :機械工業(yè)出版社，.12 ，13 西門子（中國）有限公司編著. SIMATIC HMI WinCC flexible 2005 壓縮版/ 標(biāo)準(zhǔn)版/高級版用戶手冊，14 西門子（中國），北京航空航天大學(xué)出版社，15 ，:電子工業(yè)出版社，16 (下冊).北京:機械工業(yè)出版社，17 姚福來等編著. PLC、:電子工業(yè)出版社，(模擬部分)，:高等教育出版社，19 Fieldbus Foundation. Technical Overview. 199620 Panasonic Corporation. AC Servo Motor amp。 Driver MINAS A5series Operating Instructions, 200921 Mintchell G A. Open System in Process Control. Control Engineering. 1999(9)22 Haval K. Schemes to Predigest The Number of PLC Input or Output. Mecanical and Electrical Engineering. 2000. 26(4)(數(shù)字部分)，:高等教育出版社，：機械工業(yè)出版社，25 張運剛，——西門子STEP ：人民郵電出版社，26 Microchip Technology Inc. PIC24FJ256GA110 Family Data Sheet, 201027 偉肯（蘇州） NXS/P變頻器用戶手冊28 偉肯（蘇州）29 偉肯（蘇州） NXS可靠的工業(yè)性變頻器用戶手冊30 A5系列交流伺服馬達驅(qū)動器使用說明書（基本篇），31 A5系列交流伺服馬達驅(qū)動器使用說明書（綜合篇）32 附錄1 監(jiān)控系統(tǒng)主電路圖附錄2 主要設(shè)備清單設(shè)備名稱設(shè)備型號備注PLC西門子S7200 CPU224XP6ES7 2142AD230XB8數(shù)字量拓展模塊西門子EM2236ES7 2231BL220XA8模擬量拓展模塊西門子EM23563S7 2350KD220XA0智能通信模塊西門子EM2776ES7 2770AA220XA0觸摸屏西門子Smart7006AV66480AC113AX0主軸電機GMN HSP 23024000/5050 kW主軸電機變頻器VACON NXS 0140 5G2H1 SSS50 kW（A1,A2面板）加載力伺服電機松下MDME302G1C3 kW，2臺伺服電機驅(qū)動器松下MFDHTA3903 kW，2臺油泵變頻器臺達VFD015S43D附錄3 PLC+HMI+EM277