【正文】 并且，運用組態(tài)王軟件，設計了 PLC 控制步進電機運行的監(jiān)控系統(tǒng)。 本章小結(jié) 本章講述了 STEP7 軟件的使用方法，設計了 PLC 控制步進電機運行的程序流程圖，并依此編寫了梯形圖程序。當按下 “ 正轉(zhuǎn) ”或者 “ 反轉(zhuǎn) ” 時，步進電機以剛才選定的速度進行正傳或反轉(zhuǎn) ，與之對應的轉(zhuǎn)向指示燈亮。 由此可以創(chuàng)建組態(tài)王對步進電機 PLC 控制系統(tǒng)的組態(tài)。 定義數(shù)據(jù)變量時， I/O 數(shù)據(jù)定義 PLC寄存器，運行程序即可實現(xiàn)訪問 PLC 寄存器獲得采集的數(shù)據(jù) 。 當定義設備時選擇該 PLC 的驅(qū)動，地址與 PLC 地址位取相同值即可與 PLC 通訊 。 圖 519 查看變量狀態(tài) 東北石油大學本科生畢業(yè)設計 40 運用組態(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)自動控制系統(tǒng)正以標準的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng) 。寫入附錄中的程序 梯形圖，保存并下載到 PLC 中。 圖 518 插入輸入輸出模塊 8． 點擊 【保存 并編譯 】 ，存盤并編譯硬件組態(tài)，完成硬件組態(tài)工作。 圖 516 插入電源 6． 雙擊 CPU300，雙擊 CPU315，雙擊 6ES7 3152AF000AB0，將其拖到機架RACK 的第 2 個 插槽 。生成空機架。 圖 513 插入站點 3． 點開 左面的 【 +】 ，選中 SIMATIC 300（ 1），然后選中 【硬件】 并 雙擊 ， 進入 硬件組態(tài) 畫面 。 點擊 【新建 N… 】 ，輸入文件名稱（ GaoChao PLC）和文件夾地址，然后點擊 【確定】， 系統(tǒng)將自動生成（ GaoChao PLC）項目 。中 速，高速控制方式和低速相同。 的作用給一個脈沖 得電閉合一次遞增計數(shù)就加一次，當增加到六次時，遞增計數(shù)器動作，他的輔助觸點閉合， 動作遞增計數(shù)器復位。 VW100 的值不一樣，脈沖的頻率不一樣。通過遞增計數(shù) CO 啟動 。 停止按鈕 的常開觸點與控制正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)的輔助常閉觸點相串連將 0 通過傳送指令送到移位寄存器 MW0 中。 和 是正反轉(zhuǎn)按鈕 ， 是停止及清零按鈕 ， 當正轉(zhuǎn)時按下 ， 而 常開和 ， 閉合觸點形成串連 ， 目的形成互鎖 ， 使正轉(zhuǎn)時 ， 反轉(zhuǎn)不能啟動 。 點擊眼鏡圖標的【監(jiān)視】命令，可打開對 程序的監(jiān)視 。 表 53 三相繞組的控制邏輯關(guān)系式 正轉(zhuǎn)時 反轉(zhuǎn)時 A 相 = + + A 相 = + + B 相 = + + B 相 = + + C 相 = + + C 相 = + + 東北石油大學本科生畢業(yè)設計 35 從而設計出程序的梯形圖見附錄。其中， 和 始終為“ 0”。 . 梯形圖程序設計 控制步進電機的各輸入開關(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 步進電機正轉(zhuǎn)起動按鈕 控制 A相繞組 步進電機反轉(zhuǎn)起動按鈕 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) 采用移位指令進行步進控制。 程序 的編寫 程序 流程圖 開始→首次選擇步進速度→正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)起動→移位寄存器賦初值→ 高速、中速、或低速中其中一個速度→發(fā)生移位脈沖→執(zhí)行移位→移位輸出控制步進電機→六拍計數(shù)到→移位寄存器賦初值→六拍計數(shù)沒到→繼續(xù)執(zhí)行 圖 511 步進電機運行時的程序框圖 東北石油大學本科生畢業(yè)設計 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 個模塊進行編程， 1：步進速度選擇； 2：起動、停止和清零； 3：移位步進控制功能模塊； 4： A、 B、 C 三相繞組對象控制。其結(jié)果被寫入 MW4 中。 SHR_W 字右移指令應用舉例 ： 東北石油大學本科生畢業(yè)設計 33 圖 510 SHR_W 字右移指令應用舉例 如果 為邏輯“ 1”，則 SHR_W 方塊激活。如果 N 不等于“ 0” ，則通過 SHR_W 指令將 CC0 位和 OV 位清零。從左邊到需 填充空出位的所有位將填入 N 個零。輸入N 指定移位的位數(shù)。 SHR_W 指令用于將輸入 IN 位的位 0 到位 15 逐位右移。如果輸入 的信號狀態(tài)從“ 1” 變?yōu)椤?0”，則定時器停止運行， 為“ 0”（如果 的信號狀態(tài)從“ 0”變?yōu)椤?1”，則定時器復位，而不管定時器是否正在運行）。 S_ODT 接通延時 S5 定時器指令應用舉例： 圖 58 S_ODT 接通延時 S5 定時器 指令應用舉例 如果輸入端 的信號狀態(tài)從“ 0”變?yōu)椤?1”（ RLO 出現(xiàn)上升沿），則起動定時器 T5。 BI 上的時間值為二進制值，BCD 上的時間值為 BCD 碼。如果在輸入端 R 的信號狀態(tài)為邏輯“ 1”，同時定時器沒有運行，輸入端 S 為“ 1”，則定時器 復位。同時當前時間和時基清零。此時，輸出 Q 的信號狀態(tài)為“ 0”。當時間已經(jīng)結(jié)束，未出現(xiàn)錯誤并且 S 輸入端上的信號狀態(tài)仍為“ 1”，則輸出 Q 的信號狀態(tài)為“ 1”。為了起動定時器，信號變化總是必要的 。如果 C10 不等于“ 0”，則 為“ 1” 。如果 的信號狀態(tài)從“ 0”變?yōu)椤?1”，計數(shù)器 C10 的值將加“ 1”。 如果計數(shù)值大于“ 0”，則輸出 Q 上的信號狀態(tài)為“ 1”；如果計數(shù)值等于“ 0”，則輸出 Q 上的信號狀態(tài)為“ 0”。如果輸入端 CU 上的信號狀態(tài)從“ 0”變?yōu)椤?1”，并且計數(shù)器的值小于“ 999”，則計數(shù)器加“ 1”。 S_CU 加計數(shù)器指令 圖 55 S_CU 加計時器指令符號 東北石油大學本科生畢業(yè)設計 31 S_CU（加計數(shù)器）在 輸入端 S 出現(xiàn)上升沿時使用輸入端 PV 上的數(shù)值預置。 MW10 的內(nèi)容被復制到當前打開的數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)字 12 中。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）進行復制。 ENO 和 EN 具有相同的邏輯狀態(tài)。 （ a） 輸入文件名與路徑 （ b） 完成項目創(chuàng)建 圖 52 直接創(chuàng)建項目 東北石油大學本科生畢業(yè)設計 30 本設計相關(guān)指令介紹 傳送指令 MOVE 圖 53 MOVE 指令符號 MOVE（賦值指令）可以由使能（ EN）輸入端的信號激活。也可以在沒有組態(tài)硬件的情況下，首先生成軟件。過程如圖 所示。 2） 點擊 【下一步】 按鈕，選擇需要生成的邏輯塊， 選擇 需要生成作為主程序的組織塊 OB1， 選擇編程語言為梯形圖（ LAD） 。 使用向?qū)?chuàng)建項目 首先雙擊桌面上的 STEP 7 圖標，進入 SIMATIC MANAGER 窗口，進入主菜單【 文件 】，選擇【 “新建項目”向?qū)?】 ， 彈出標題為“新項目向?qū)?” 的小窗口。 STEP 7 用SIMATIC 管理器對項目進行集中管理，它可以方便的瀏覽 SIMATIC S C和WINAC 的數(shù)據(jù)。 2）用圖形方式顯示硬件配置，例如顯示模塊的一般信息和模塊的狀態(tài) ：顯示模塊故障，例如集中 I/O 和 DP 子站的通道故障；顯示診斷緩沖區(qū)的信息等。從集成塊庫中選擇通信模塊（ CFB），用通用的編程語言（例如梯形圖）對所選的通信模塊進行參數(shù)設置。 2）設置用 MPI 或 PROFIBUSDP 連接的設備之 間的周期性數(shù)據(jù)傳送的參數(shù)，選擇通信的參與者，在表中輸入數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)目的地后，通信過程中數(shù)據(jù)的生成和傳送均是自動完成的。在參數(shù)設置屏幕中，有的參數(shù)由系統(tǒng)提供若干個選項，有的參數(shù)只能在允許的范圍輸入，因此可以防止輸入錯誤的數(shù)據(jù)。 2） CPU 的參數(shù)設置：可以設置 CPU 模塊的多種屬性，例如啟動屬性、掃描監(jiān)視時間等，輸入的數(shù)據(jù)存儲在 CPU 的系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊中。 STEP 7 的硬件組態(tài)與診斷功能 硬件組態(tài)工具用于對自動化工程中使用的硬件進行配置和參數(shù)設置。 STEP 7 的幫助功能：選定想要得到的在線幫助的菜單目錄，或打開對話框，按 F1 鍵便可得到與它們有關(guān)的在線幫助。 測試功能和服務功能包括設置斷點、強制輸入和輸出、重新布線、顯示交叉參考表、狀 態(tài)功能、直接下載和調(diào)試塊、同時監(jiān)測幾個塊的狀態(tài)等。 STEP 7 用符號表編輯器工具管理所有的全局變量，用于定義符號名稱、數(shù)據(jù)類型和全局變量的注釋。語句表是一種文本編程語言，使用戶能節(jié)省輸入時間和存儲區(qū)域，并且“更接近硬件”。點擊【 PROPERTIES?】按鈕，可以設置計算機與 PLC 通信的參數(shù)。在中間的選擇框中，選擇實際使用的硬件接口。也可以使用計算機的工業(yè)以太網(wǎng)通信卡 CP 1512 或 CP 1612，通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)計算機與 PLC通信。除了 PC 適配器，還需要一根標準的 RS232C通信電纜。 STEP 7 的 硬件接口 PC/MPI 適配器用于連接安裝了 STEP 7 的計算機的 RS232C 接口和 PLC 的MPI 接口。 STEP 7 用 SIMATIC 管理器對項目進行集中管理，它可以方便地瀏覽 SIMATIC S M C7 和 WINAC 的數(shù)據(jù)。 STEP 7 具有以下功能：硬件配置和參數(shù)設置、通信組態(tài)、編程、測試、啟動和維護、文件建檔、運行和診斷功能等。設計了一個功率 放大電路，并且說明了本次設計的硬件接線方法。接線圖如下 : 東北石油大學本科生畢業(yè)設計 23 圖 47 定位控制部分圖 本章小結(jié) 本章闡述了此次設計的硬件設計。每當步進電機走一步 ， 環(huán)形脈沖分配程序的步數(shù)減一 ， 當步數(shù)減為零時 ， 停止環(huán)形脈沖分配 ， 等待下一次的脈 沖輸入。步進電機的轉(zhuǎn)動，由于步進電機是電感性負載 ， 直流電阻很小 ， 故接限流電阻以免脈沖電流過大損壞，當步進電機各相繞組的通電順序按 ：? A— AB—B— BC— C— CA— A? 導通斷開時 ， 步進電機正轉(zhuǎn)。二是 PLC 本身的輸出端口應該采用大功率晶體管 ， 以滿足步進電機各相繞組數(shù)十伏脈沖電壓、數(shù)安培脈沖電流的驅(qū)動要求。一是在此應用的 PLC 最好是具有實時刷新技術(shù)的 PLC， 使輸出信號的頻率可以達到數(shù)千赫芝或更高。 圖 44 步進電機驅(qū)動電路 東北石油大學本科生畢業(yè)設計 22 驅(qū)動 電路 接口 圖 45 驅(qū)動器接口 PLC 驅(qū)動步進電機 西門子 PLC 本身帶有高速脈沖計數(shù)器和高速脈沖發(fā)生器，其發(fā)出的頻率最大為 10KHz，能夠滿足步進電動機的要求。電路中使用光電耦合器將控制和驅(qū)動信號隔離。當三極管截止時，無集電極電流流通，開關(guān)相當于斷開；當三極管飽和時， 流過的集電極電流最大， 開關(guān)相當于閉合，該開關(guān)“動作”可由加于基極的電流來控制。圖中僅為一相的驅(qū)動電路，其余兩相與之相同。電壓 24V、相電流 、保持轉(zhuǎn)距 ()、空載啟動頻率 500， D 為 45； D1 為 25； 高 H為 ； d 為 4； E 為 ； L 為 58； D2 為 33； MS 為 4M3。 步進電機的選擇 本設計選用 45BF008。接地電阻值不得大于 4 Ω ， 一般需將 PLC 設備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關(guān)電源負端東北石油大學本科生畢業(yè)設計 20 接在一起 ， 作為控制系統(tǒng)地。 1） 安全地或電源接地：將電源線接地端和柜體連線接地為安全接地。 正確選擇接地 點以完善 接地系統(tǒng) PLC 控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。模擬量信號的傳送應采用屏蔽線 ， 屏蔽層應一端或兩端接地 ， 接地電阻應小于屏蔽層電阻的 1/10。 PLC 應遠離強干擾源 ， 柜內(nèi) PLC 應遠離動力線 ( 二者之間距離應大于 200 mm)， 與 PLC 裝在同一個柜子內(nèi)的電感 性負載 ， 如功率較大的繼電器、接觸器的線圈 ， 應并聯(lián) RC 消弧電路。 主要抗干擾措施 1） 合理處理電源以抑制電網(wǎng)引入的干擾 對于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為 1∶ 1 的隔離變壓器 ， 以減少設備與地之間的干擾 ， 還可以在電源輸入端串接 LC 濾波電路。 5） 變頻器干擾。 4） 來自 PLC 系統(tǒng)內(nèi)部的干擾。 3） 來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾。 2） 柜內(nèi)干擾。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣 ， 電網(wǎng)受到空間電磁干擾而在線路上感應電壓。 控制系統(tǒng)中干擾及其來源 影響 PLC 控制系統(tǒng)的干擾源 ， 大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位 ， 其原因是電流改變產(chǎn)生磁場 ， 對設備產(chǎn)生電磁輻射 ； 磁場改變產(chǎn)生電流 ， 電磁高速產(chǎn)生電磁波 ， 電磁波對其具有強烈的干擾。一般 PLC 都有直流 24 V 輸出提供給輸入端 ， 當輸入端使用外接直流電源時 ， 應選用直流穩(wěn)壓電源。 5） 電源： PLC 對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。 4） 空氣：避免有腐蝕和易燃的氣體 ， 如氯化氫、硫化氫等。 3） 震動：應使 PLC 遠離強烈的震動源 ， 防止振動頻率為 10 Hz～ 55Hz 的頻繁或連續(xù)