電氣控制及PLC應用技術（基于西門子S7-1200）活頁式 課件 項目九 西門子S7-1200高級應用

知識卡18

變頻器控制知識卡19

運動控制項目九西門子S7-1200高級應用本項目主要介紹西門子S7-1200的典型高級應用，包含變頻控制、高速計數(shù)、運動控制和觸摸屏控制?！局R目標】熟知PLC控制變頻器的幾種方法；了解高速計數(shù)器和脈沖輸出功能及指令；了解運動控制的基本知識；了解觸摸屏控制的基本知識。【能力目標】能使用端子控制方式和通信方式控制變頻器運行；會使用高速計數(shù)器編寫編碼器脈沖處理程序；能進行V90伺服驅動控制；會建立簡單的觸摸屏控制程序?！舅刭|目標】初步理解高速計數(shù)與運動控制；耐心細致；終身自主學習。知識卡20觸摸屏控制知識卡18變頻器控制一.PLC控制變頻器端子方式在項目二介紹的變頻器直接端子控制方式（面板操作方式），優(yōu)點是成本比較低廉，操作簡單，缺點是不能頻繁調整頻率，無法實現(xiàn)遠程控制，因此需要采用PLC編程實現(xiàn)對變頻器的控制，主要包括對變頻器的啟/停控制、頻率給定和運行狀態(tài)反饋等。（1）啟/停控制方法：通過PLC數(shù)字量輸出控制電動機的啟動和停止。如果PLC的數(shù)字量輸出點是繼電器型的，可以直接連接電動機的啟動信號端子；如果PLC的數(shù)字量輸出點是晶體管型的，可以通過繼電器轉換為無源觸點后再連接電動機的啟動信號端子。（2）頻率給定方法：通過PLC模擬量輸出控制電動機的運行頻率。（3）變頻器的運行反饋：變頻器的運行狀態(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和停止，通過模擬量輸出調節(jié)變頻器運行頻率，通過變頻器的輸出端子反饋運行狀態(tài)給PLC。1）搭建開發(fā)環(huán)境（1）CPU1214CDC/DC/DC，一臺，訂貨號：6ES7214-1AG40-0XB0；（2）模擬量輸入/輸出模塊，一臺，訂貨號：6ES7234-4HE32-0XB0；（3）V20變頻器，一臺，訂貨號：6SL3210-5BB11-2UV0；（4）編程電腦，一臺，已安裝博途V14軟件。知識卡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，用于啟動變頻器，I0.2接V20的DO2（NO），接收變頻器的運行狀態(tài)，I0.0啟動，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，用于頻率調節(jié)控制。V20的L1和L2接交流220V，U、V、W端子接三相變頻調速電動機。知識卡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知識卡18變頻器控制

3）參數(shù)設置知識卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式（1）變頻器參數(shù)復位可以通過設置如表9.1所示的參數(shù)，將變頻器的參數(shù)設置復位。表9.1V20參數(shù)復位參數(shù)地址內容參數(shù)值P0010調試參數(shù)30P0970工廠復位1（2）變頻器參數(shù)設置可以通過設置如表9.2所示的參數(shù)，設置V20變頻器的參數(shù)。知識卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式表9.2V20參數(shù)設置參數(shù)地址內容參數(shù)值P0003用戶訪問級別3（專家訪問級別）P0304電動機額定電壓220VP0305電動機額定電流1.40AP0307電動機額定功率0.55KWP0308功率因數(shù)COSφ0.800P0310電動機額定頻率50HzP0311電動機額定轉速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頻率設定值選擇2（模擬量設定值）P1080最小頻率0HzP1082最大頻率50Hz P1120斜坡上升時間3sP1121斜坡下降時間3s

3）參數(shù)設置

4）設備組態(tài)知識卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式（1）新建項目組態(tài)PLC打開博途軟件，在Portal視圖中，單擊“創(chuàng)建新項目”，并輸入項目名稱（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”即可生成新項目。選擇“組態(tài)設備”，在左側的項目樹中，雙擊“添加新設備”，隨即彈出添加新設備對話框，如圖9.2所示。在此對話框中選擇的CPU型號和版本號（必須與實際設備相匹配），然后單擊“確定”按鈕。圖9.2S7-1200CPU組態(tài)

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

4）設備組態(tài)知識卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式（3）組態(tài)模擬量模塊在項目樹中，選擇“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”，雙擊“設備組態(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）設備組態(tài)知識卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式在“設備視圖”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）設備組態(tài)知識卡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）設備組態(tài)知識卡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）編程知識卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式（1）變頻器啟?？刂瞥绦蚨稳鐖D9.8所示。圖9.8變頻器啟?？刂瞥绦?/p>

5）編程知識卡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）編程知識卡18變頻器控制一、PLC控制變頻器端子方式（3）調試程序編譯后，下載到S7-1200CPU，按以下步驟進行程序測試，PLC監(jiān)控表如圖9.10所示。①啟動操作：按下啟動按鈕（I0.0），輸出控制（Q0.5）為1，變頻器啟動；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頻率設定：通過修改頻率設定（MW20）數(shù)值，改變變頻器運行頻率。圖9.10PLC監(jiān)控表

1.USS通信方式知識卡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動裝置開發(fā)的通信協(xié)議，它是一種基于串行總線進行數(shù)據(jù)通信的協(xié)議。USS協(xié)議是主-從結構的協(xié)議，規(guī)定了在USS總線上可以有一個主站和最多31個從站?？偩€上的每個從站都有一個唯一的站地址，每個從站也只對主站發(fā)來的報文做出響應并回送報文，從站之間不能直接進行數(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，一個字節(jié)，總是02Hex；②LGE：報文長度；③ADR：從站地址及報文類型；④DATA：數(shù)據(jù)區(qū)；⑤BCC：BCC校驗符。

1.USS通信方式知識卡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的信息，以及參數(shù)號等。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)字和設定值／實際值，最多有16個字。PZD1是控制字／狀態(tài)字，用來設置和監(jiān)測變頻器的工作狀態(tài)，如運行／停止、方向控制和故障復位／故障指示等。PZD2為設定頻率，按有符號數(shù)設置，正數(shù)表示正轉，負數(shù)表示反轉。當PZD2為0000Hex~7FFFHex時，變頻器正向轉動，速度按變頻器參數(shù)P013值的0%～200%變化；當PZD2為8000Hex~FFFFHex時，是反向轉動，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，每個端口最多控制16臺變頻器。PKWPZDPKEINDPWE1~PWEnPZD1~PZDn

1.USS通信方式知識卡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指令：“USS_Port_Scan”（通信控制指令）、“USS_Drive_Control”（驅動裝置控制指令）、“USS_Read_Param”（驅動裝置參數(shù)讀指令）和“USS_Write_Param”（驅動裝置參數(shù)寫指令）。指令的具體功能閱讀相關手冊。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，訂貨號：6ES7214-1AG40-0XB0；（2）CM1241RS422/485，一臺，訂貨號：6ES7241-1CH32-0XB0；（3）V20變頻器，一臺，訂貨號：6SL3210-5BB11-2UV0；（4）編程電腦，一臺，已安裝博途V14軟件。知識卡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端子接三相變頻調速電動機。知識卡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知識卡18變頻器控制二.PLC以通信方式控制變頻器

3）參數(shù)設置知識卡18變頻器控制（1）變頻器參數(shù)復位可以通過設置如表9.3所示的參數(shù)，將變頻器的參數(shù)設置復位。表9.3V20參數(shù)復位參數(shù)地址內容參數(shù)值P0010調試參數(shù)30P0970工廠復位1可以通過設置如表9.4所示的參數(shù)，設置V20變頻器的參數(shù)。

二.PLC以通信方式控制變頻器知識卡18變頻器控制表9.4V20參數(shù)設置

3）參數(shù)設置參數(shù)地址內容參數(shù)值P0003用戶訪問級別3（專家訪問級別）P0304電動機額定電壓220VP0305電動機額定電流0.9AP0307電動機額定功率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斜坡上升時間2sP1121斜坡下降時間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報文間斷時間1P2023RS485協(xié)議選擇1（USS）二.PLC以通信方式控制變頻器

4）設備組態(tài)知識卡18變頻器控制（1）新建項目組態(tài)PLC打開博途軟件，在Portal視圖中，單擊“創(chuàng)建新項目”，并輸入項目名稱（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”即可生成新項目。選擇“組態(tài)設備”，在左側的項目樹中，雙擊“添加新設備”，隨即彈出添加新設備對話框。在此對話框中選擇的CPU型號和版本號（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）設置CPU屬性在項目樹中，選擇“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”，雙擊“設備組態(tài)”，在“設備視圖”的工作區(qū)中，選中PLC_1，在其巡視窗口中的“屬性”→“常規(guī)”的選項卡中，選擇“PROFINET接口[X1]”→“以太網地址”，修改CPU以太網IP地址和前面端子控制案例相同。

4）設備組態(tài)知識卡18變頻器控制（3）組態(tài)通信模塊在項目樹中，選擇“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”，雙擊“設備組態(tài)”，在硬件目錄中找到“通信模塊”→“點到點”→“CM1241(RS422/485)”，雙擊或拖拽此模塊至CPU左側的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）設備組態(tài)知識卡18變頻器控制（3）組態(tài)通信模塊在“設備視圖”的工作區(qū)中，選中CM1241(RS422/485)模塊，在“屬性”→“常規(guī)”選項卡中，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)設置為：波特率9.6kbps，奇偶校驗無，數(shù)據(jù)位8位字符，停止位1，其它保持默認設置。圖9.16通信參數(shù)設置二.PLC以通信方式控制變頻器

4）設備組態(tài)知識卡18變頻器控制（4）創(chuàng)建PLC變量表在項目樹中，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）編程知識卡18變頻器控制（1）在項目樹中，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)時間（ms）”設定為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）編程知識卡18變頻器控制在指令選項卡的“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，編寫相應的程序如圖9.19所示。注意：USS_DB引腳需要調用“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）編程知識卡18變頻器控制（2）編寫OB1主程序在指令選項卡的“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）編程知識卡18變頻器控制（3）調試程序編譯后，下載到S7-1200CPU，按以下步驟進行程序測試，PLC監(jiān)控表如圖9.21所示。①啟動操作：啟動操作：M10.1置位，變頻器啟動；②停止操作：停止操作：M10.1復位，變頻器停止；③頻率設定：頻率設定：通過修改設定速度百分比（MD20）數(shù)值，改變變頻器運行頻率。圖9.21PLC監(jiān)控表二.PLC以通信方式控制變頻器注意：如果在同一個網絡中有多個驅動器指令分別調用“USS_Drive_Control”指令時，必須使用同一個背景數(shù)據(jù)塊。

一.高速計數(shù)器知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1.高速計數(shù)器PLC普通計數(shù)器的計數(shù)過程與掃描工作方式有關，CPU通過每一個掃描周期讀取一次被測信號的方法來捕捉被測信號的上升沿，被測信號的頻率較高時會丟失計數(shù)脈沖，因此普通計數(shù)器的最高工作頻率一般僅有幾十赫茲。高速計數(shù)器（HSC）可以對發(fā)生速率快于程序循環(huán)OB執(zhí)行速率的事件進行計數(shù)。1）編碼器知識高速計數(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)量的計數(shù)脈沖和一個復位脈沖，作為高速計數(shù)器的輸入。編碼器分為增量式編碼器和絕對式編碼器兩種類型。

一.高速計數(shù)器知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1.高速計數(shù)器1）編碼器知識（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，碼盤旋轉時輸出與角度增量成正比的脈沖，需要用計數(shù)器來對脈沖進行計數(shù)，有兩種增量式編碼器：①單通道增量式編碼器，內部只有一對光電耦合器，只能產生一個脈沖列。②雙通道增量式編碼器，又稱為A/B相或正交相位編碼器，內部由兩對光電耦合器輸出相位差為90度的兩組獨立脈沖序列。正轉和反轉時兩路脈沖的超前、滯后關系如圖9.22所示。如果使用A/B相編碼器，PLC可以識別出轉軸旋轉的方向。圖9.22A/B相編碼器輸出波形圖

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

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

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

一.高速計數(shù)器知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1.高速計數(shù)器3）高速計數(shù)器的功能③雙相加/減計數(shù)器，雙脈沖輸入，如圖9.25所示。圖9.25雙相加/減計數(shù)器工作原理

一.高速計數(shù)器知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1.高速計數(shù)器3）高速計數(shù)器的功能④A/B相正交計數(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相加計數(shù)，B相超前A相減計數(shù)。1倍速模式在時鐘脈沖的每一個周期計1次數(shù)，4倍速模式在時鐘脈沖的每一個周期計4次數(shù)，使用4倍速模式則計數(shù)更為準確。圖9.26A/B相正交1倍速模式計數(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數(shù)。注意：每種高速計數(shù)器都有外部復位和內部復位兩種工作方式。所有的計數(shù)器無需外接啟動條件設置，在硬件設備中設置完成后下載到CPU中即可啟動高速計數(shù)器。

一.高速計數(shù)器知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1.高速計數(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間計算和報告一次新的頻率值。得到的是根據(jù)信號脈沖的計數(shù)值和測量周期計算出的頻率平均值，頻率單位為Hz（每秒的脈沖數(shù)）。（3）周期測量功能使用擴展計數(shù)器指令“CTRL_HSC_EXT”可以按指定的時間周期，用硬件的中斷的方式測量出被測信號的周期數(shù)和精確到us的時間間隔，從而計算出被測信號的周期。

一.高速計數(shù)器知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1.高速計數(shù)器4）高速計數(shù)器組態(tài)在用戶程序使用HSC之前，需要為HSC組態(tài)，設置HSC的工作模式。（1）打開PLC的設備視圖，選中其中的CPU。選中巡視窗口的“屬性”選項卡左邊的高速計數(shù)器HSC1的“常規(guī)”，勾選復選框“啟用該高速計數(shù)器”，如圖9.27所示。圖9.27啟用高速計數(shù)器

一.高速計數(shù)器知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1.高速計數(shù)器4）高速計數(shù)器組態(tài)（2）選中左邊窗口的“功能”，設置“計數(shù)類型”為“頻率”（頻率測量），“工作模式”為單相，內部方向控制，初始計數(shù)方向為加計數(shù)，頻率測量周期為1.0s，如圖9.28所示。在圖中，可以設置計數(shù)類型（頻率、計數(shù)、周期和運動控制）；設置工作模式（單相、兩相、A/B計數(shù)器和A/B計數(shù)器四倍頻）；計數(shù)方向（程序控制（內部方向控制）和輸入（外部方向控制））；初始計數(shù)方向（加計數(shù)和減計數(shù)）；頻率測量周期（0.01s、0.1s、和1.0s）。圖9.28高速計數(shù)器功能設置

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

一.高速計數(shù)器知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1.高速計數(shù)器4）高速計數(shù)器組態(tài)（4）選中左邊窗口的“事件組態(tài)”，設置“是否中斷”，如圖9.30所示。圖9.30事件組態(tài)

一.高速計數(shù)器知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1.高速計數(shù)器4）高速計數(shù)器組態(tài)（5）選中左邊窗口的“硬件輸入”，設置“時鐘發(fā)生器輸入”地址為I0.0，如圖9.31所示。圖9.31時鐘發(fā)生器輸入

一.高速計數(shù)器知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1.高速計數(shù)器4）高速計數(shù)器組態(tài)

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

一.高速計數(shù)器知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1.高速計數(shù)器5）設置數(shù)字量輸入的輸入濾波器的濾波時間高速計數(shù)器的數(shù)字量輸入點I0.0的濾波時間應小于計數(shù)輸入脈沖寬度（1ms），故設置I0.0的輸入濾波時間為0.8ms。如圖9.33所示。圖9.33數(shù)字量輸入濾波器濾波時間

一.高速計數(shù)器知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1.高速計數(shù)器【案例9-3】假設某旋轉機械設備上安裝有一個單相增量式編碼器作為反饋，連接到S7-1200PLC。要求在計數(shù)1000個脈沖時，計數(shù)器復位，置位Q0.0，并設定新預置值為1500個脈沖。當計滿1500個脈沖后復位Q0.0，并將預置值重新設置為1000，周而復始循環(huán)執(zhí)行此功能。第一步：硬件組態(tài)新建項目，打開設備組態(tài)對話框，參考上述高速計數(shù)器硬件組態(tài)步驟，選擇啟用HSC1高速計數(shù)器；設置“計數(shù)”→“單相”→“用戶程序（內部控制方向）”→“增計數(shù)”；設置“初始計數(shù)值”為0，“初始參考值”為1000；勾選“為計數(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地址及硬件標識符均使用系統(tǒng)默認值。圖9.33數(shù)字量輸入濾波器濾波時間

一.高速計數(shù)器知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1.高速計數(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。在第一個掃描周期輸入預置值1000，并復位Q0.0。圖9.34OB40控制程序圖9.35OB1初始化程序

二.高速脈沖輸出知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1.高速脈沖輸出西門子S7-1200的CPU有4個PTO/PWM發(fā)生器，分別通過DC輸出型CPU的Q0.0～Q0.7或信號板上的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.高速脈沖輸出知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2.PWM的組態(tài)PWM功能提供可變占空比的脈沖輸出，時間基準可以設置為us或ms。脈沖寬度為0時占空比為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，占空比為100%，沒有脈沖輸出，輸出值一直為TRUE（1狀態(tài)）。新建項目“頻率測量”，打開設備視圖，選中CPU。組態(tài)步驟如下:1）選中巡視窗口的“屬性>常規(guī)”選項卡，再選中左邊的“PTO1/PWM1”文件夾中的“常規(guī)”，用復選框啟用該脈沖發(fā)生器，如圖9.36所示。圖9.36啟用脈沖發(fā)生器

二.高速脈沖輸出知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制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。在右邊的窗口設置信號類型為PWM，“時基”為毫秒，“脈寬格式”為百分之一?！把h(huán)時間”（周期值）為2ms，用“初始脈沖寬度”輸入域設置脈沖的占空比為50%，即脈沖寬度為1ms。圖9.36參數(shù)分配

二.高速脈沖輸出知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制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”，設置用信號板上的Q4.0輸出脈沖，如圖9.37所示。圖9.37脈沖輸出硬件輸出

二.高速脈沖輸出知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制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.高速脈沖輸出知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制3.PWM的編程打開OB1，將右邊指令列表的“擴展指令”窗格的文件夾“脈沖”中的“脈寬調制”指令CTRL_PWM拖放到程序區(qū)，自動生成該指令的背景數(shù)據(jù)塊DB1，項目的變量表如圖9.39所示。單擊該圖最右邊的系統(tǒng)常量，可以打開系統(tǒng)常量對話框，如圖9.40所示，從中可以看到“Local～Pulse_1”到“Local～Pulse_4”對應的數(shù)據(jù)類型及值，其中“Local～Pulse_1”的值為9。圖9.39項目變量表圖9.40系統(tǒng)常量表（部分）

二.高速脈沖輸出知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制3.PWM的編程單擊指令框參數(shù)PWM左邊的問號，再單擊出現(xiàn)的按鈕，用下拉式列表選中“Local～Pulse_1”，它是PWM1的硬件標識符的值。在使能輸入ENABLE端輸入I0.4來啟動或停止脈沖發(fā)生器，產生周期為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、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制運動控制是指通過對電動機的電壓、電流和頻率等輸入電量的控制，來改變機械的轉矩、速度和位移等機械量，使機械按照人們發(fā)出的指令要求運行，以滿足生產工藝及其它應用的要求。1．運動控制概述1）運動控制系統(tǒng)的組成運動控制系統(tǒng)一般由控制器、驅動器、電動機及反饋裝置組成，其構成示意圖如圖9.42所示。圖9.42運動控制系統(tǒng)構成示意圖三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1．運動控制概述2）S7-1200的運動控制方式根據(jù)S7-1200PLC的驅動連接方式，S7-1200運動控制可以分為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的運動控制方式三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1．運動控制概述2）S7-1200的運動控制方式（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向驅動器發(fā)送高速脈沖信號，來實現(xiàn)對伺服驅動器的控制，一個S7-1200PLC最多可以控制4臺驅動器。S7-1200不提供定位模塊，如果需要控制的驅動器數(shù)量超過4臺，每臺驅動器動作配合要求不高的情況下，則可以考慮使用多個S7-1200CPU，這些控制器之間可以通過以太網通信。（2）PROFINET控制方式S7-1200PLC可以通過PROFINET控制方式連接驅動器，PLC和驅動器之間通過PROFIdrive報文進行通信。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作為驅動器的速度給定，實現(xiàn)驅動器的速度控制。三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1．運動控制概述3）西門子V90伺服驅動器伺服驅動器是用于伺服電動機控制的一種驅動器，其功能類似于變頻器作用于普通交流電動機。伺服驅動器一般通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電動機進行控制，實現(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)，可以實現(xiàn)位置、速度和扭矩控制。V90伺服系統(tǒng)由V90伺服驅動器，S-1FL6伺服電動機和MC300連接電纜3部分組成。V90伺服驅動器的功率為0.05kW~7.0kW，具有單相和三相的供電系統(tǒng)，被廣泛應用。三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1．運動控制概述3）西門子V90伺服驅動器（2）V90伺服驅動器

①V90伺服驅動器類型V90伺服驅動器有兩個版本，如圖9.44所示。（a）脈沖序列版本（PTI）（b）PROFINET版本（PN）圖9.44V90伺服驅動器類型脈沖序列版本（集成了外部脈沖位置控制、內部設定值位置控制、速度控制和扭矩控制等模式，滿足不同的控制要求。通過內置數(shù)字量輸入/輸出和脈沖輸出接口，可連接V90伺服驅動器和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)議與上位控制器進行通訊，完成不同的控制模式。三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1．運動控制概述3）西門子V90伺服驅動器（2）V90伺服驅動器

②V90伺服設備選型V90伺服驅動器型號及規(guī)格如圖9.45所示。圖中的型號為主電源三相交流380V，220V系列的0.4kW電動機。圖9.45V90伺服驅動器型號及規(guī)格三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制1．運動控制概述3）西門子V90伺服驅動器（2）V90伺服驅動器

②V90伺服設備選型伺服電動機型號及規(guī)格如圖9.46所示，圖中實例類型為：軸高-高慣量65mm；額定扭矩-高慣量9.55Nm，SH65；慣量類型-高慣量；額定轉速-2000rpm；電源為400V；接線方式為0；編碼器類型為A；機械結構為H；防護等級為1的伺服電動機。圖9.46伺服電動機型號及規(guī)格三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2．運動控制基本配置西門子S7-1200PLC在運動控制中使用了軸的概念，通過對軸的組態(tài)，包含硬件接口、位置定義、動態(tài)特性、機械特性等相關指令的組合使用，可以實現(xiàn)絕對位置、相對位置、點動、速度控制、轉速控制和自動尋找參考點等功能。1）運動控制的基本配置（1）運動控制的硬件構成CPU輸出脈沖和方向信號給步進或伺服電動機驅動設備，驅動設備再將CPU的輸出信號處理后傳輸給步進或伺服電動機，從而控制電動機運動到指定位置。電動機軸上的編碼器輸入信號，再反饋到驅動器，形成閉環(huán)控制，計算速度與位置。 圖9.46伺服電動機型號及規(guī)格三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2．運動控制基本配置（1）運動控制的硬件構成運動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動器的板載輸出，繼電器型輸出需要信號板來控制驅動器。兩個控制信號中，一個輸出脈沖信號，為驅動器提供脈沖數(shù)；一個輸出控制方向信號，用來控制驅動器行進方向。脈沖信號輸出和方向信號輸出具有特定的分配關系。板載輸出信號板輸出可用作脈沖輸出和方向輸出，在設備組態(tài)的“屬性”選項中可以選擇板載輸出或信號板輸出。 圖9.47運動控制的基本配置三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2．運動控制基本配置（2）伺服驅動器的參數(shù)配置對V90進行參數(shù)設置，有兩種方法：一是通過基本操作面板進行設置；二是通過使用西門子SINAMCISV-ASSISTANT調試軟件進行設置。SINAMICSV-ASSISTANT軟件工具可以安裝在PC上，并且可在Windows操作系統(tǒng)中運行。該工具通過USB電纜與SINAMICSV90伺服驅動建立通訊?？梢酝ㄟ^SINAMICSV-ASSISTANT在在線模式下更改驅動參數(shù)并且監(jiān)控驅動的工作狀態(tài)。具體是使用方法見西門子伺服操作手冊5部分-調試。不管使用哪一種方法，在設置參數(shù)前，先恢復出廠設置再進行參數(shù)設置。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、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2．運動控制基本配置（2）伺服驅動器的參數(shù)配置基本操作面板的控制按鍵及參數(shù)結構如圖9.49所示。圖9.49V90基本操作面板的控制按鍵及參數(shù)結構三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2．運動控制基本配置（2）伺服驅動器的參數(shù)配置保存參數(shù)操作過程如圖9.50所示。注意在參數(shù)設置完成后，正常情況下都需要按以下方法對參數(shù)進行保存，然后斷電重啟驅動器（保存前去除S_ON使能信號）。圖9.50保存參數(shù)操作過程如圖9.51所示為V90恢復出廠參數(shù)設置過程。注意恢復參數(shù)的出廠設置后，必須保存參數(shù)集；否則，默認值不會激活。圖9.51V90恢復出廠參數(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：通過移位鍵移動光標至相應的位數(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、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2．運動控制基本配置（2）伺服驅動器的參數(shù)配置圖9.52編輯參數(shù)過程（通過向上鍵和向下鍵修改）詳細的參數(shù)設置過程可以參考V90伺服操作說明書的6部分-BOP操作面板。三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2．運動控制基本配置2）脈沖（PTO）輸出配置在項目樹中選擇“設備組態(tài)”，在“設備視圖”中選擇“PLC_1”，在其屬性對話框中，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、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2．運動控制基本配置2）脈沖（PTO）輸出配置選擇信號類型為PTO輸出，如果沒有擴展信號板，那么唯一集成CPU輸出，如果擴展了信號板，則可以選擇信號板輸出或集成CPU輸出，一旦選擇，則默認的硬件輸出點就確定了。如圖9.54所示。圖9.54參數(shù)配置與硬件輸出三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2．運動控制基本配置3）工藝對象軸參數(shù)配置第一步：插入軸對象。在項目樹中，選擇“工藝對象”→“插入新對象”選項，并定義軸名稱和編號。如圖9.55所示。圖9.55插入工藝對象軸三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2．運動控制基本配置3）工藝對象軸參數(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，可以在項目樹中看到工藝對象“軸1”，雙擊“組態(tài)”圖標按鈕，進行參數(shù)組態(tài)，如圖9.56（b）所示。軸對象選擇“軸1”，在硬件進口區(qū)設置脈沖發(fā)生器的輸出位置，可選“集成CPU輸出”或“信號板輸出”。當選擇“集成CPU輸出”時，對應的“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設置軸的基本參數(shù)三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2．運動控制基本配置3）工藝對象軸參數(shù)配置第三步：擴展參數(shù)設置。①擴展參數(shù)中的驅動器信號：在“驅動器信號”欄選擇“啟動驅動器”，設置使能驅動器的輸出點。選擇“就緒輸入”，當驅動設備正常時會給出一個開關量輸出，此信號可以接入到CPU中，告知運動控制驅動器正常，如果驅動器不提供這種接口，此項設置為“TRUE”，如圖9.57所示。②擴展參數(shù)中的機械參數(shù)：在“機械”欄設置電動機每旋轉一周的脈沖數(shù)及電動機每轉一周產生的機械負載距離，如圖9.58所示。圖9.57設置驅動器信號圖9.58設置機械參數(shù)三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2．運動控制基本配置3）工藝對象軸參數(shù)配置第三步：擴展參數(shù)設置。③擴展參數(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”復選框，就可以設置“硬件下限位開關輸入”和“硬件上限位開關輸入”及I/O地址，還可以設置其觸發(fā)電平，圖中設置為“低電平”；選擇“啟用軟限位開關”復選框，就可以設置“軟限位開關下限位置”和“軟限位開關上限位置”的值。圖9.59設置位置監(jiān)視參數(shù)三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2．運動控制基本配置3）工藝對象軸參數(shù)配置第四步：動態(tài)參數(shù)設置。①在“常規(guī)”欄設置軸的常規(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/min”和“毫米/s”三種?！白畲筠D速”為系統(tǒng)運行的最大速度值；“啟動/停止速度”為系統(tǒng)運行的啟停速度及加速度和減速度（或加速時間、減速時間）。圖9.60設置常規(guī)動態(tài)參數(shù)三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2．運動控制基本配置3）工藝對象軸參數(shù)配置第四步：動態(tài)參數(shù)設置。②在“急?！睓谠O置軸的急停參數(shù)。如圖9.61所示，設置“最大轉速”和“啟動/停止速度”的值。圖9.61設置急停參數(shù)三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制2．運動控制基本配置3）工藝對象軸參數(shù)配置第五步：回原點參數(shù)設置。如圖9.62所示，設置“原點開關數(shù)字量輸入”的地址為“I0.0”和“選擇電平”為“高電平”；設置“逼近/回原點方向”為“負方向”；設置“參考點開關一側”為“下側”；如果勾選了“允許硬限位開關處自動反轉”，如果軸在碰到參考點前碰到了限位點，此時系統(tǒng)認為參考點在反方向，會按組態(tài)好的斜坡減速曲線停車并反轉；若該功能沒有被勾選，并且軸達到硬件限位，則回參考點的過程會因為錯誤被取消，并緊急停止。圖9.62設置回原點三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制3.相關指令運動控制指令屬于擴展指令的工藝指令，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相關指令三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制4．伺服電動機運動控制【案例9-4】S7-1200通過PTO模式控制控制V90PTI伺服驅動器。系統(tǒng)示意圖如圖9.64所示?？刂埔笕缦拢喊聪禄卦c按鈕后，工作臺回到原點。按下啟動按鈕后，工作臺以10.0mm/s的速度從原點移動到距離原點100mm處停止。如果在運行中按下停止按鈕，停止軸的運行；當再次按下啟動按鈕時，工作臺繼續(xù)運行到100mm處停止。圖9.64V90伺服運動控制示意圖1）硬件設計（1）硬件配置可編程控制器S7-1200PLC1臺（CPU1214CDC/DC/DC），訂貨號為6ES7214-1AG40-0XB0；SINAMICSV90伺服驅動器1臺，訂貨號為6SL3210-5FB10-4UA1；S-1FL6伺服電動機1臺，訂貨號為1FL6024-2AF21-1AA1；安裝博途V14及以上版本的計算機1臺。三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制4．伺服電動機運動控制【案例9-4】

（2）硬件電路圖如圖9.65所示，S7-1200的I0.0（啟動按鈕）、I0.1（停止按鈕）、I0.2（復位按鈕）、I0.7（左限位）、I1.0（原點）、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，接V90的36腳。V90的L1和L3接交流220V，U、V、W端子接伺服電動機。24V供電連線如圖所示。圖9.65西門子s7-1200控制伺服驅動器V90三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制4．伺服電動機運動控制【案例9-4】

（3）V90參數(shù)設置可以通過BOP模板或SINAMICSV-ASSISTANT軟件設置V90的參數(shù)。選擇驅動模式為“外部位置控制（PTI）”；“設置電子齒輪比”為設置轉動一圈所需給定脈沖數(shù)（2500）；設置脈沖輸入形式為“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）新建項目及組態(tài)①新建項目S7-1200控制V90伺服，選擇CPU1214CDC/DC/DC，訂貨號為6ES7214-1AG40-0XB0。設置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控制伺服驅動器V90三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制4．伺服電動機運動控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（1）新建項目及組態(tài)③新建PLC變量表在“項目樹”窗口中，單擊“PLC1”→“PLC變量”選項，雙擊“添加新變量表”選項，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、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制4．伺服電動機運動控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（1）新建項目及組態(tài)④組態(tài)工藝對象第一步：在項目樹中新增一個軸工藝對象。接下來進行參數(shù)設置，如圖9.67左側參數(shù)樹所示，參數(shù)分為基本參數(shù)（包含常規(guī)和驅動器2項）和擴展參數(shù)（包含機械、位置限制、動態(tài)、回原點4項）。參數(shù)設置正確后，每一項后面都有綠色背景的“√”，藍色背景的“√”表示參數(shù)未設置。第二步：進行基本參數(shù)設置，常規(guī)參數(shù)設置如圖9.67右側所示，需要設置“工藝對象-軸”、“驅動器”和“測量單位”3個參數(shù)。驅動器參數(shù)設置如圖9.68所示，需要設置“硬件接口”、“驅動裝置的使能和反饋”參數(shù)。硬件接口參數(shù)設置如圖9.69所示，需要設置“脈沖發(fā)生器”對象、“信號類型”為PTO（脈沖A和方向B）、“脈沖輸出”的對象和地址、勾選“激活方向輸出”并設置方向輸出的對象和地址參數(shù)。三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制4．伺服電動機運動控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（1）新建項目及組態(tài)④組態(tài)工藝對象第一步圖9.67工藝對象基本參數(shù)的常規(guī)參數(shù)設置三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制4．伺服電動機運動控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（1）新建項目及組態(tài)④組態(tài)工藝對象第二步圖9.68工藝對象基本參數(shù)的驅動器設置圖9.69工藝對象基本參數(shù)的硬件接口設置三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制4．伺服電動機運動控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（1）新建項目及組態(tài)④組態(tài)工藝對象第三步：擴展參數(shù)設置擴展參數(shù)-機械參數(shù)設置如圖9.70所示，設置電動機每轉的脈沖數(shù)為“2500”，電動機每轉的負載位移為“10.0mm”，所允許的旋轉分析為“雙向”。擴展參數(shù)-位置限制設置如圖9.71所示，設置啟用硬件限位開關，硬件下限位開關輸入“I1.1”，硬件上限位開關輸入“I0.7”選擇電平均為“高電平”。圖9.70擴展參數(shù)-機械參數(shù)設置圖9.71擴展參數(shù)-位置限制三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制4．伺服電動機運動控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（1）新建項目及組態(tài)④組態(tài)工藝對象第三步：擴展參數(shù)設置擴展參數(shù)-動態(tài)設置如圖9.72所示，包含“常規(guī)”和“急停”兩種參數(shù)類型。圖9.72擴展參數(shù)-動態(tài)參數(shù)設置三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制4．伺服電動機運動控制【案例9-4】

2）組態(tài)編程（1）新建項目及組態(tài)④組態(tài)工藝對象第三步：擴展參數(shù)設置擴展參數(shù)-回原點參數(shù)分為“主動”和“被動”，主動回原點操作如圖9.73所示，設置原點開關“I1.0”，選擇電平為“高電平”。勾選“允許硬限位開關處自動反轉”。本案例采用的是主動回原點，故未對“被動”回原點參數(shù)進行設置。第四步：參數(shù)設置完成，可以在博途軟件中使用軸控制面板測試軸參數(shù)和實際設備的連接是否正確。測試正常后再調用軸控制指令編寫控制程序。圖9.73擴展參數(shù)-回原點設置（主動）三、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制4．伺服電動機運動控制【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、運動控制知識卡19高速計數(shù)器、高速脈沖與運動控制4．伺服電動機運動控制【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，進行程序測試。軸使能：軸使能置位（M10.0）。軸回原點：軸回原點（M20.0，上升沿），軸回原點。軸絕對位移：軸絕對位移設定（MD32）為100，軸絕對位移速度設定（MD36）為10，然后置位絕對位移按鈕（M30.0，上升沿），軸將以設定速度移動到設置的絕對位置。圖9.74V90運動控制程序一．精簡系列面板知識卡20觸摸屏組態(tài)與應用1.人機界面

在控制領域，人機界面（HumanMachineInterface，HMI）一般特指用于操作人員與控制系統(tǒng)之間進行對話和相互作用的專用設備。人機界面可以用字符、圖形和動畫動態(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界面來控制現(xiàn)場的被控對象。此外，人機界面還有報警、用戶管理、數(shù)據(jù)記錄、趨勢圖、配方管理、通信等功能。隨著技術不斷進步，HMI的成本大幅下降，在工業(yè)控制系統(tǒng)中應用廣泛。人機界面的操作過程如下：首先需要用計算機上運行的組態(tài)軟件對人機界面組態(tài)，生成滿足用戶要求的畫面，進行相應的設置和簡單編程。然后組態(tài)結束后將畫面和組態(tài)信息編譯和下載到人機界面的存儲器中。在控制系統(tǒng)運行時，人機界面和PLC之間通過通信來交換信息，從而實現(xiàn)人機界面的各種功能。一．精簡系列面板知識卡20觸摸屏組態(tài)與應用2.人機界面類型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的硬件元件，減少PLC需要的I/O點數(shù)，降低系統(tǒng)成本，提高設備性能?，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，它適用于簡單應用，有很高的性能價格比，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RS-422/RS-485接口，一個RJ45以太網接口和一個USB2.0接口。采用TFT真彩液晶屏，64K色。RJ45以太網接口的通信速率為10Mbit/s或100Mbit/s，用于與計算機或S7-1200通信。一．精簡系列面板知識卡20觸摸屏組態(tài)與應用2.人機界面類型

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．精簡系列面板知識卡20觸摸屏組態(tài)與應用2.人機界面類型

3）西門子的其他人機界面簡介

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，有以太網接口和RS-422/485接口。Smart700IE具有很高的性能價格比。移動面板可以在不同的地點靈活應用。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的無線移動面板。3.博途中的WinCC簡介STEP7內含的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)知識卡20觸摸屏組態(tài)與應用1.畫面組態(tài)的準備工作1）添加HMI設備在項目視圖中生成一個名為“PLC_HMI”的新項目，CPU為CPU1214C。單擊“添加新設備”對話框中的“HMI”按鈕，去掉復選框“啟動設備向導”的勾，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)知識卡20觸摸屏組態(tài)與應用1.畫面組態(tài)的準備工作2）組態(tài)連接CPU和HMI的默認IP地址分別為192.168.0.1和192.168.0.2，子網掩碼均為255.255.255.0。在添加CPU和HMI后，雙擊項目樹中的“設備和網絡”，打開網絡視圖，單擊工具欄上的“連接”按鈕，設置連接類型為“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，看見網絡如圖9.76所示。圖9.76HMI連接二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識卡20觸摸屏組態(tài)與應用1.畫面組態(tài)的準備工作3）打開畫面將自動生成的“畫面_1”的名稱改為“啟動畫面”，如圖9.77所示。雙擊打開啟動畫面，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”選擇框設置畫面的背景色為白色。圖9.77啟動畫面二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識卡20觸摸屏組態(tài)與應用1.畫面組態(tài)的準備工作4）對象移動與縮放在畫面上生成一個按鈕，單擊選中該按鈕，按鈕四周出現(xiàn)8個小正方形。將鼠標的光標放到按鈕上，光標變?yōu)槭旨^圖形。按住鼠標左鍵并移動鼠標，可將按鈕移動到希望的位置。用鼠標左鍵單擊選中按鈕，選中某個角的小正方形，鼠標的光標變?yōu)?5的雙向箭頭，按住左鍵并移動鼠標，可以同時改變按鈕的長度和寬度。用鼠標左鍵選中按鈕4條邊中點的某個小正方形，鼠標的光標變?yōu)樗交虼怪钡碾p向箭頭，按住左鍵并移動鼠標，可將選中的對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)知識卡20觸摸屏組態(tài)與應用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“電動機”（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“基本對象”中的“圓”拖放到畫面上希望的位置。用鼠標調節(jié)圓的位置和大小。（2）設置外觀選中圓后選中巡視窗口的“外觀”，如圖9.78所示，設置圓的邊框為默認的黑色，樣式為實心，寬度為3個像素點，填充色為深綠色（RGB值為0，146，8），填充圖案為實心。（3）設置布局選中巡視窗口的“布局”，可以微調圓的位置和大小。圖9.78外觀布局二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識卡20觸摸屏組態(tài)與應用1.畫面組態(tài)的準備工作（4）設置動畫選中巡視窗口的“屬性>動畫>顯示”，雙擊“添加新動畫”，再雙擊出現(xiàn)的“添加動畫”對話框中的“外觀”，如圖9.79所示。設置指示燈在PLC的位變量“電動機”的“范圍”值為0和1時，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），對應于指示燈熄滅和點亮。通過這一步將顯示與PLC的Q0.0的狀態(tài)關聯(lián)起來，讓Q0.0的狀態(tài)控制燈的顯示狀態(tài)。圖9.79指示燈動畫制作二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識卡20觸摸屏組態(tài)與應用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）生成設置按鈕將工具箱的“按鈕”圖標拖放到畫面上，用鼠標調節(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“標簽”域的“文本”，輸入按鈕未按下時顯示的文本為“啟動”。如果選中復選框“按鈕‘按下’時顯示的文本”，可以分別設置未按下時和按下時顯示的文本。未選中它時，按下和未按下時按鈕上顯示的文本相同，按鈕標簽設置如圖9.80所示。圖9.80按鈕標簽設置二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識卡20觸摸屏組態(tài)與應用2）生成和組態(tài)按鈕（2）設置外觀選中巡視窗口的“外觀”，設置按鈕的背景色為淺灰色，文本色為黑色。（3）設置布局選中巡視窗口的“布局”，如果選中復選框“使對象適合內容”，將根據(jù)按鈕上的文本的字數(shù)和字體大小自動調整按鈕的大小。選中巡視窗口的“文本格式”，可以定義以像素點（px）為單位的文字的大小。字體為宋體，不能更改。可以設置字形和附加效果。（4）設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設置釋放事件二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識卡20觸摸屏組態(tài)與應用2）生成和組態(tài)按鈕（4）設置按鈕的事件功能單擊表中第2行，選中PLC的默認變量表中的變量“啟動按鈕（M2.0）”。在HMI運行時按下該按鈕，將變量“啟動按鈕”置位為1狀態(tài)，如圖9.82所示。圖9.82關聯(lián)變量名二．精簡系列面板的畫面組態(tài)知識卡20觸摸屏組態(tài)與應用2）生成和組態(tài)按鈕（4）設置按鈕的事件功能

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