【導(dǎo)讀】東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)

　　

【正文】 （ e） 完成新項(xiàng)目 的創(chuàng)建 圖 51 使用向?qū)?chuàng)建項(xiàng)目 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 直接創(chuàng)建項(xiàng)目 進(jìn)入主菜單【文件】 ，選擇【新建?】 ， 將出現(xiàn)如圖 的一個(gè)對(duì)話框，在該對(duì)話框中分別 輸入“文件名” 、“目錄路徑”等內(nèi)容，并確定，完成一個(gè)空項(xiàng)目的創(chuàng)建工作。 （ a） 輸入文件名與路徑 （ b） 完成項(xiàng)目創(chuàng)建 圖 52 直接創(chuàng)建項(xiàng)目 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 本設(shè)計(jì)相關(guān)指令介紹 傳送指令 MOVE 圖 53 MOVE 指令符號(hào) MOVE（賦值指令）可以由使能（ EN）輸入端的信號(hào)激活。將在輸入端 IN 的特定值復(fù)制到輸出端 OUT 上的特定地址中。 ENO 和 EN 具有相同的邏輯狀態(tài)。MOVE 只能復(fù)制 BYTE（字節(jié)）、 WORD（字）或 DWORD（雙字）數(shù)據(jù)對(duì)象。用戶定義的數(shù)據(jù)類型（例如數(shù)組或結(jié)構(gòu)）必須使用系統(tǒng)功能“ BLKMOVE”（ SFC 20）進(jìn)行復(fù)制。 MOVE 指令的應(yīng)用舉例 : 圖 54 MOVE 指令應(yīng)用舉例 如果 =“ 1”，則執(zhí)行指令。 MW10 的內(nèi)容被復(fù)制到當(dāng)前打開的數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)字 12 中。如果執(zhí)行指令，則 為“ 1” 。 S_CU 加計(jì)數(shù)器指令 圖 55 S_CU 加計(jì)時(shí)器指令符號(hào) 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 S_CU（加計(jì)數(shù)器）在 輸入端 S 出現(xiàn)上升沿時(shí)使用輸入端 PV 上的數(shù)值預(yù)置。如果在輸入端 R 上的信號(hào)狀態(tài)為“ 1”，則計(jì)數(shù)器復(fù)位，計(jì)數(shù)值被置為“ 0”。如果輸入端 CU 上的信號(hào)狀態(tài)從“ 0”變?yōu)椤?1”，并且計(jì)數(shù)器的值小于“ 999”，則計(jì)數(shù)器加“ 1”。 如果計(jì)數(shù)器被置位，并且輸入端 CU 上的 RLO = 1，計(jì)數(shù)器將相應(yīng)地在下一掃描循環(huán)計(jì)數(shù)，即使沒有從上升沿到下降沿的變化或從下降沿到上升沿的變化。 如果計(jì)數(shù)值大于“ 0”，則輸出 Q 上的信號(hào)狀態(tài)為“ 1”；如果計(jì)數(shù)值等于“ 0”，則輸出 Q 上的信號(hào)狀態(tài)為“ 0”。 S_CU 加計(jì)數(shù)器指令的應(yīng)用舉例 ： 圖 56 S_CU 加計(jì)數(shù)器指令應(yīng)用舉例 如果 從“ 0”變?yōu)椤?1”，計(jì)數(shù)器使用 MW10 的值預(yù)置。如果 的信號(hào)狀態(tài)從“ 0”變?yōu)椤?1”，計(jì)數(shù)器 C10 的值將加“ 1”。 C10 的值等于“ 999”除外。如果 C10 不等于“ 0”，則 為“ 1” 。 S_ODT 接通延時(shí) S5 定時(shí)器指令 圖 57 S_ODT 接通延時(shí) S5 定時(shí)器指令符號(hào) S_ODT（接通延時(shí) S5 定時(shí)器指令）用于在起動(dòng)（ S）輸入端上出現(xiàn)上升沿時(shí)，起動(dòng)指定的定時(shí)器。為了起動(dòng)定時(shí)器，信號(hào)變化總是必要的 。只要 S 輸入端的信號(hào)狀態(tài)為“ 1”，則定時(shí)器就按輸入端 TV 上設(shè)定的時(shí)間間隔繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)時(shí)間已經(jīng)結(jié)束，未出現(xiàn)錯(cuò)誤并且 S 輸入端上的信號(hào)狀態(tài)仍為“ 1”，則輸出 Q 的信號(hào)狀態(tài)為“ 1”。當(dāng)定時(shí)器正在運(yùn)行時(shí)，如果 S 輸入端的信號(hào)狀態(tài)從“ 1”變?yōu)椤?0”，則定時(shí)器停止運(yùn)行。此時(shí)，輸出 Q 的信號(hào)狀態(tài)為“ 0”。 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 當(dāng)定時(shí)器運(yùn)行時(shí)，如果復(fù)位（ R）輸入端從“ 0”變?yōu)椤?1”，則定時(shí)器復(fù)位。同時(shí)當(dāng)前時(shí)間和時(shí)基清零。此時(shí)，輸出 Q 的信號(hào)狀態(tài)為“ 0”。如果在輸入端 R 的信號(hào)狀態(tài)為邏輯“ 1”，同時(shí)定時(shí)器沒有運(yùn)行，輸入端 S 為“ 1”，則定時(shí)器 復(fù)位。 當(dāng)前的時(shí)間值可以在輸出 BI 和 BCD 掃描出來。 BI 上的時(shí)間值為二進(jìn)制值，BCD 上的時(shí)間值為 BCD 碼。當(dāng)前的時(shí)間值等于初始 TV 值減去定時(shí)器起動(dòng)以來的歷時(shí)時(shí)間。 S_ODT 接通延時(shí) S5 定時(shí)器指令應(yīng)用舉例： 圖 58 S_ODT 接通延時(shí) S5 定時(shí)器 指令應(yīng)用舉例 如果輸入端 的信號(hào)狀態(tài)從“ 0”變?yōu)椤?1”（ RLO 出現(xiàn)上升沿），則起動(dòng)定時(shí)器 T5。如果規(guī)定的 2 秒時(shí)間已結(jié)束，輸入 的信號(hào)狀態(tài)仍為“ 1”，則輸出 為“ 1”。如果輸入 的信號(hào)狀態(tài)從“ 1” 變?yōu)椤?0”，則定時(shí)器停止運(yùn)行， 為“ 0”（如果 的信號(hào)狀態(tài)從“ 0”變?yōu)椤?1”，則定時(shí)器復(fù)位，而不管定時(shí)器是否正在運(yùn)行）。 SHR_W 字右移指令 圖 59 SHR_W 字右移指令符號(hào) SHR_W（字右移指令）可以由使能（ EN）輸入端的邏輯“ 1”信號(hào)激活。 SHR_W 指令用于將輸入 IN 位的位 0 到位 15 逐位右移。位 16 到位 31 不受影響。輸入N 指定移位的位數(shù)。如果 N 大于 16，該命令將“ 0”寫入輸出 OUT，并將狀態(tài)字中的位 CC 0 和 OV 清零。從左邊到需 填充空出位的所有位將填入 N 個(gè)零。移位操作的結(jié)果可以在輸 OUT 中掃描。如果 N 不等于“ 0” ，則通過 SHR_W 指令將 CC0 位和 OV 位清零。 ENO 和 EN 具有相同的信號(hào)狀態(tài)。 SHR_W 字右移指令應(yīng)用舉例 ： 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 圖 510 SHR_W 字右移指令應(yīng)用舉例 如果 為邏輯“ 1”，則 SHR_W 方塊激活。 MW0 裝入，并右移使用 MW2 指定的位數(shù)。其結(jié)果被寫入 MW4 中。 置位。 程序 的編寫 程序 流程圖 開始→首次選擇步進(jìn)速度→正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)起動(dòng)→移位寄存器賦初值→ 高速、中速、或低速中其中一個(gè)速度→發(fā)生移位脈沖→執(zhí)行移位→移位輸出控制步進(jìn)電機(jī)→六拍計(jì)數(shù)到→移位寄存器賦初值→六拍計(jì)數(shù)沒到→繼續(xù)執(zhí)行 圖 511 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的程序框圖 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 軟件模塊 以工作框圖為基本依據(jù)，結(jié)合考慮控制的具體要求，首先可將梯形圖程序分成 4 個(gè)模塊進(jìn)行編程， 1：步進(jìn)速度選擇； 2：起動(dòng)、停止和清零； 3：移位步進(jìn)控制功能模塊； 4： A、 B、 C 三相繞組對(duì)象控制。然后，將各模塊進(jìn)行連接，最后經(jīng)過調(diào)試、完善、實(shí)現(xiàn)控制要求。 . 梯形圖程序設(shè)計(jì) 控制步進(jìn)電機(jī)的各輸入開關(guān)及控制 A、 B、 C 三相繞組工作的輸出端在 PLC中的 I/O 編址如下： 表 51 輸入輸出地址 步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕 控制 A相繞組 步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕 控制 B 相繞組 停止及清零按鈕 控制 C 相繞組 低速開關(guān) 中速開關(guān) 高速開關(guān) 采用移位指令進(jìn)行步進(jìn)控制。首先指定移位寄存器 MW0（ 16 位），移位寄存器的初值如下 ： 表 52 移位寄存器初值 0 0 1 0 0 0 0 0 按照三相六拍的步進(jìn)順序每右移 1 位，電機(jī)前進(jìn)一個(gè)步距角（一拍），完成六拍后重新賦初值。其中， 和 始終為“ 0”。 據(jù)此，可作出移位寄存器輸出狀態(tài)及步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)繞組的狀態(tài)真值表， 從而得出三相繞組的控制邏輯關(guān)系式 見表 。 表 53 三相繞組的控制邏輯關(guān)系式 正轉(zhuǎn)時(shí) 反轉(zhuǎn)時(shí) A 相 = + + A 相 = + + B 相 = + + B 相 = + + C 相 = + + C 相 = + + 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 從而設(shè)計(jì)出程序的梯形圖見附錄。 編寫好 梯形圖 程序后，點(diǎn)擊【保存】， 然后點(diǎn)擊【下載】，將程序下載到 PLC 中，即可運(yùn)行。 點(diǎn)擊眼鏡圖標(biāo)的【監(jiān)視】命令，可打開對(duì) 程序的監(jiān)視 。 程序 設(shè)計(jì)的 說明 低速時(shí)按下 上升沿觸發(fā) ， 而中速 和高速 與 閉合觸點(diǎn)串連形成互鎖，利用傳送指令 MOVE 將數(shù)字 50 傳送到移位寄存器 VW100。 和 是正反轉(zhuǎn)按鈕 ， 是停止及清零按鈕 ， 當(dāng)正轉(zhuǎn)時(shí)按下 ， 而 常開和 ， 閉合觸點(diǎn)形成串連 ， 目的形成互鎖 ， 使正轉(zhuǎn)時(shí) ， 反轉(zhuǎn)不能啟動(dòng) 。 當(dāng)按下正轉(zhuǎn) 時(shí)與常閉觸點(diǎn) 和 串連 ， 要想停止按下 ，不論處在正傳或 反轉(zhuǎn)都會(huì) 停止 。 停止按鈕 的常開觸點(diǎn)與控制正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)的輔助常閉觸點(diǎn)相串連將 0 通過傳送指令送到移位寄存器 MW0 中。啟動(dòng)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)都能使移位寄存器都能從 A 相開始使，這樣電機(jī)不存在累積誤差，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)輔助觸點(diǎn)相并聯(lián)經(jīng)過上升沿觸發(fā)在與遞增計(jì)數(shù) CO 相并聯(lián)將二 進(jìn)制 100000 通過傳送指令傳送到移位寄存器 MWO 控制電機(jī)的拍數(shù)。通過遞增計(jì)數(shù) CO 啟動(dòng) 。當(dāng)增加到六次時(shí) CO 輔助觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng) 使增計(jì)數(shù)器復(fù)位從新開始計(jì)數(shù)，接通延時(shí)定時(shí)器的目的，決定移位的快慢。 VW100 的值不一樣，脈沖的頻率不一樣。 SHR_W 右移字指令通過 T6 產(chǎn)生一個(gè)脈沖，移動(dòng)一位。 的作用給一個(gè)脈沖 得電閉合一次遞增計(jì)數(shù)就加一次，當(dāng)增加到六次時(shí)，遞增計(jì)數(shù)器動(dòng)作，他的輔助觸點(diǎn)閉合， 動(dòng)作遞增計(jì)數(shù)器復(fù)位。通過移位寄存器輸出狀態(tài)及步進(jìn)電機(jī)繞組狀態(tài)真值表可以看出控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。中 速，高速控制方式和低速相同。 STEP7 的硬件組態(tài) 為了 生成一個(gè)新項(xiàng)目，完成系統(tǒng)硬件配置文件并將其下載，完成系統(tǒng) 硬件組態(tài) 步驟 如下 ： 1． 雙擊 SIMATIC Manager 圖標(biāo)，打開 STEP7 主畫面 。 點(diǎn)擊 【新建 N… 】 ，輸入文件名稱（ GaoChao PLC）和文件夾地址，然后點(diǎn)擊 【確定】， 系統(tǒng)將自動(dòng)生成（ GaoChao PLC）項(xiàng)目 。 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 圖 512 新建項(xiàng)目 2． 點(diǎn)亮（ GaoChao PLC）項(xiàng)目名稱， 點(diǎn)擊【插入】， 【站點(diǎn)】 ，點(diǎn)擊 SIMATIC 300 站點(diǎn)， 將生成一個(gè) S7300 的項(xiàng)目。 圖 513 插入站點(diǎn) 3． 點(diǎn)開 左面的 【 +】 ，選中 SIMATIC 300（ 1），然后選中 【硬件】 并 雙擊 ， 進(jìn)入 硬件組態(tài) 畫面 。 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 圖 514 進(jìn)入硬件組態(tài) 4． 雙擊 SIMATIC 300\RACK300， 然后將 Rail 拖入到左邊空白處。生成空機(jī)架。 圖 515 創(chuàng)建機(jī)架 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 5． 雙擊 PS300，選中 電源 PS 307 2A，將其拖到機(jī)架 RACK 的第一個(gè) 插槽 。 圖 516 插入電源 6． 雙擊 CPU300，雙擊 CPU315，雙擊 6ES7 3152AF000AB0，將其拖到機(jī)架RACK 的第 2 個(gè) 插槽 。 圖 517 插入 CPU 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 39 7． 點(diǎn)開 SM300， 點(diǎn)開 DI/DO— 300 選中 SM323 DI16/DO16*DC24V/ 模塊 ,并將其拖入左下面的第 4 槽中，一個(gè) 數(shù)字輸入輸出 模塊組態(tài)完畢，系統(tǒng)將自動(dòng)為模塊的通道分配 I/O 地址（該處為 ； ）。 圖 518 插入輸入輸出模塊 8． 點(diǎn)擊 【保存 并編譯 】 ，存盤并編譯硬件組態(tài)，完成硬件組態(tài)工作。 切換回剛才的界面，依次點(diǎn)開 SIMATIC 300(1)， CPU 315， S7 程序 (1)，塊， OB1。寫入附錄中的程序 梯形圖，保存并下載到 PLC 中。程序運(yùn)行時(shí)，可通過點(diǎn)擊【選項(xiàng)】，【參考數(shù)據(jù)】，【顯示】來查看每個(gè)變量的狀態(tài)。 圖 519 查看變量狀態(tài) 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 40 運(yùn)用組態(tài)軟件監(jiān)視 PLC 系統(tǒng) 組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng) 。 在組態(tài)王的 硬件組態(tài)的 設(shè)備設(shè)置中，添加西門子 S7— 300。 當(dāng)定義設(shè)備時(shí)選擇該 PLC 的驅(qū)動(dòng)，地址與 PLC 地址位取相同值即可與 PLC 通訊 。 圖 520 定義 PLC 設(shè)備 組態(tài)和 PLC 之間是直接通訊的，只要監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)到 PLC 里，組態(tài)王就可以讀取，變量名稱和 PLC 的相同，直接編輯即可 。 定義數(shù)據(jù)變量時(shí)， I/O 數(shù)據(jù)定義 PLC寄存器，運(yùn)行程序即可實(shí)現(xiàn)訪問 PLC 寄存器獲得采集的數(shù)據(jù) 。 上位控件（按扭 等 ）所連接的變量， 設(shè)定時(shí) 和 PLC 的硬件地址相對(duì)應(yīng)起來 。 由此可以創(chuàng)建組態(tài)王對(duì)步進(jìn)電機(jī) PLC 控制系統(tǒng)的組態(tài)。如圖所示 ： 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 圖 521 組態(tài)王對(duì) S7300 控制步進(jìn)電機(jī)的監(jiān)控畫面 當(dāng)按下三中速度中的一個(gè)時(shí)，與之相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)指示燈亮。當(dāng)按下 “ 正轉(zhuǎn) ”或者 “ 反轉(zhuǎn) ” 時(shí)，步進(jìn)電機(jī)以剛才選定的速度進(jìn)行正傳或反轉(zhuǎn) ，與之對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向指示燈亮。點(diǎn)擊“復(fù)位 ”按鈕時(shí)，步進(jìn)電機(jī)停止，同時(shí)復(fù)位指示燈亮。 本章小結(jié) 本章講述了 STEP7 軟件的使用方法，設(shè)計(jì)了 PLC 控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的程序流程圖，并依此編寫了梯形圖程序。講述了運(yùn)用西門子 STEP7 軟件進(jìn)行硬件組態(tài)的方法。并且，運(yùn)用組態(tài)王軟件，設(shè)計(jì)了 PLC 控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)。 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 42 結(jié) 論 本文論述了基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和研制過程，包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì) 以及系統(tǒng)組態(tài) 等