《PLC應用技術(shù)（西門子S7-1200）（第二版）》 課件 （袁勇）項目7、8 三相異步電動機的變頻器控制、運料小車小車往返教程

項目七三相異步電動機的變頻器控制掌握變頻器的工作原理掌握G120變頻器的面板操作掌握G120變頻器與S7-1200的PROFINET通訊一學習目標掌握S7-1200通過端子控制方式控制G120變頻器2024/10/22二知識講座7.1變頻器工作原理與G120變頻器介紹變頻器原理（Variable-frequencyDrive，簡稱VFD）是應用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)的原理，通過改變電機工作電源頻率的方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。通常，把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。

變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的。2024/10/22二知識講座7.1變頻器工作原理與G120變頻器介紹

西門子SINAMICSG120變頻器是西門子新一代變頻驅(qū)動平臺，包括三個系列的產(chǎn)品：V系列、G系列和S系列。V系列提供用于運動/伺服控制的產(chǎn)品；G系列屬于通用型變頻器，可用于一般的調(diào)速控制長和；S系列屬于高端型變頻器，既可用于速度控制，也可用于運動/伺服控制。2024/10/22二知識講座7.1變頻器工作原理與G120變頻器介紹圖7-1功率模塊和控制單元SINAMICSG120變頻器由控制單元（ControlUnit）和功率模塊（PowerModule）組成。控制單元用來控制并監(jiān)測與其連接的電動機。控制單元由很多類型，可以通過不同的現(xiàn)場總線（如MODBUS-RTU,PROFIBUS-DP,PROFINET,DEVICENET等）與上層控制器（PLC）進行通訊。功率模塊用來為電機和控制模塊提供電能，實現(xiàn)電能的整流與逆變功能，其銘牌上有額定電壓、額定電流等參數(shù)。G120系列變頻器的功率模塊和控制單元外觀如圖7-1所示。2024/10/22二知識講座7.1變頻器工作原理與G120變頻器介紹G120的控制單元包括CU230系列、CU240系列和CU250系列。本項目中我們選用的型號為CU250S-2PN。下面我們以CU250S-2PN為例，介紹一下控制單元的命名規(guī)則：CU:ControlUnit的縮寫，表示“控制單元”；250：表示系列號；E：經(jīng)濟型；B：基本型；S：高級型；T：工藝型；P：風機水泵型2：表示SINAMICS開發(fā)平臺；若名稱中沒有“2”則表示MicroMaster開發(fā)平臺；PN：支持ProfiNet總線；其他類型包括：HVAC（USS,Modbus-RTU）、DP（Profibus-DP總線）、IP（Ethernet-IP協(xié)議）、DEV（DeviceNet總線）、CAN（CANopen協(xié)議）；如果控制單元集成了故障安全功能，則會在名稱后面加上“F”，比如CU250S-2PN-F。2024/10/22二知識講座7.2G120變頻器的基本操作（面板操作）(a)BOP-2操作面板(b)IOP-2操作面板G120變頻器的控制單元上，可以安裝兩種不同的操作面板：BOP和IOP。BOP（BasicOperatorPanel），翻譯為“基本操作面板”，面板上有一塊小液晶顯示屏，用來顯示參數(shù)、診斷數(shù)據(jù)等信息；面板下方有“自動/手動”、“確認/退出”等按鍵，可用來設(shè)置變頻器參數(shù)，并進行簡單的功能測試。BOP-2操作面板的外觀如圖7-2(a)所示。2024/10/22二知識講座7.2G120變頻器的基本操作（面板操作）(a)BOP-2操作面板(b)IOP-2操作面板IOP（IntelligentOperatorPanel）的縮寫，翻譯為“智能操作面板”，其液晶顯示屏比BOP大，采用文本和圖形顯示，界面提供參數(shù)設(shè)置、調(diào)試向?qū)А⒃\斷及上傳/下載等功能，有利于直觀操作和診斷變頻器。IOP面板可以直接卡緊在變頻器上，或者作為手持單元通過一根電纜與變頻器連接，通過面板上的手動/自動按鈕及菜單導航按鈕進行功能選擇，操作起來更加直觀，簡單方便。IOP-2操作面板的外觀如圖7-2(b)所示。

2024/10/22二知識講座7.2G120變頻器的基本操作（面板操作）圖7-3BOP-2面板功能說明將BOP-2操作面板安裝在控制單元上，并給變頻器通電后，面板液晶屏點亮，上面會顯示變頻器的一些狀態(tài)，參數(shù)等信息，如圖7-3所示。2024/10/22二知識講座7.2G120變頻器的基本操作（面板操作）表7-1BOP-2圖標描述2024/10/22二知識講座7.2G120變頻器的基本操作（面板操作）表7-2BOP-2的按鍵功能描述2024/10/22二知識講座7.2G120變頻器的基本操作（面板操作）表7-2BOP-2的按鍵功能描述2024/10/22二知識講座7.3G120變頻器的PROFINET通訊SINAMICSG120的控制單元CU250S-2PN支持基于PROFINET的周期過程數(shù)據(jù)交換和變頻器參數(shù)訪問。PROFINETIO控制器可以將控制字和主給定值等過程數(shù)據(jù)周期性的發(fā)送至變頻器，并從變頻器周期性的讀取狀態(tài)字和實際轉(zhuǎn)速等過程數(shù)據(jù)。2024/10/22二知識講座7.3G120變頻器的PROFINET通訊提供PROFINETIO控制器訪問變頻器參數(shù)的接口，有兩種方式能夠訪問變頻器的參數(shù)：

（1）周期性通訊的PKW通道（參數(shù)數(shù)據(jù)區(qū)）：通過PKW通道PROFINET

IO控制器可以讀寫變頻器參數(shù)，每次只能讀或?qū)懸粋€參數(shù)，PKW通道的長度固定為4個字。

（2）非周期通訊：PROFINETIO控制器通過非周期通訊訪問變頻器數(shù)據(jù)記錄

區(qū)，每次可以讀或?qū)懚鄠€參數(shù)。任務2通過示例介紹S7-1200與G120CU250S-2PN的PROFINETPZD通信，以組態(tài)標準報文1為例介紹通過S7-1200如何控制變頻器的起停、調(diào)速以及讀取變頻器狀態(tài)字和電機實際轉(zhuǎn)速。2024/10/22二知識講座7.4G120變頻器端子控制G120變頻器端子和現(xiàn)場總線接口的功能可以設(shè)置，用端子控制的方式控制變頻器。為了避免逐一地修改端子，可通過設(shè)置參數(shù)P0015（驅(qū)動設(shè)備宏指令）同時對多個端子進行設(shè)置。2024/10/22二知識講座7.4G120變頻器端子控制圖7-4宏程序1的端子定義表

方式1：通過PLC1200數(shù)字輸出端子控制實現(xiàn)G120變頻器宏程序1-雙方向兩線制控制兩個固定轉(zhuǎn)速，宏程序1的端子定義如圖7-4所示：

其中，轉(zhuǎn)速固定設(shè)定值3：p1003，轉(zhuǎn)速固定設(shè)定值4：p1004，轉(zhuǎn)速固定設(shè)定值生效：r1024，轉(zhuǎn)速設(shè)定值（主設(shè)定值）：p1070[0]=1024，當DI4和DI5=高電平時：變頻器將兩個轉(zhuǎn)速固定設(shè)定值相加。2024/10/22二知識講座7.4G120變頻器端子控制圖7-5宏程序12的端子定義

方式2：通過PLC1200數(shù)字輸出端子控制實現(xiàn)G120變頻器宏程序12-端子啟動模擬量調(diào)速，宏程序12的端子定義如圖7-5所示：

2024/10/22二知識講座7.4G120變頻器端子控制

下面簡單講解一下這些控制字。我們打開G120變頻器參數(shù)手冊，找到參數(shù)P0054（控制字），可以看到該控制字有16位，每一位的定義如表7-3所示：2024/10/22二知識講座7.4G120變頻器端子控制

我們打開G120變頻器參數(shù)手冊，找到參數(shù)P0054（控制字），可以看到該控制字有16位，每一位的定義如表7-3所示：表7-3控制字的說明2024/10/22二知識講座7.4G120變頻器端子控制

下面簡單講解一下這些控制字。我們打開G120變頻器參數(shù)手冊，找到參數(shù)P0054（控制字），可以看到該控制字有16位，每一位的定義如表7-3所示：表7-3控制字的說明2024/10/22二知識講座7.4G120變頻器端子控制

從其他報文切換到報文20時，前一個報文的定義保持不變。根據(jù)控制字的位定義，我們不難得到，如果想讓電機啟動，第15位至第00位的狀態(tài)將如圖7-6所示：圖7-6變頻器啟動信號047F

所以，在標準報文1下，電機啟動的控制字為“047F”。其他的控制字以此類推。此報文類型下，PLC發(fā)送給變頻器的過程數(shù)據(jù)分別為“控制字1”，“轉(zhuǎn)速設(shè)定值”。變頻器發(fā)送至PLC的過程數(shù)據(jù)分別為“狀態(tài)字1”，“轉(zhuǎn)速實際值”。2024/10/22二知識講座7.5變頻器參數(shù)設(shè)置參數(shù)號功

能出廠值備注說明P0100電機標準IEC/NEMA00:歐洲—[KW]1:北美—[hp]2:北美—[kW]P0300選擇電機類型10：沒有電機1：異步電動機2：同步電動機P0304電機額定電壓380V設(shè)定范圍為0V—20000V。參考電動機銘牌上的參數(shù)值進行設(shè)定。P0305電機額定電流參考電機銘牌設(shè)定范圍為0.01A—10000A。對于同步電動機，電動機電流的最大設(shè)定值為變頻器最大電流的2倍，對于異步電動機，電動機電流的最大設(shè)定值為變頻器最大電流。P0307電機額定功率參考電機銘牌設(shè)定范圍為0.00KW—100000.00KW本參數(shù)的缺省值取決于變頻器的型號和額定數(shù)據(jù)。P0310電機額定頻率50.00HZ設(shè)定范圍為0—650.00HZ，出廠值為0.00HZ。P0311電機額定轉(zhuǎn)速參考電機銘牌設(shè)定范圍為0.0—210000.0rpm，出廠值為0.0rpm。P1080最小轉(zhuǎn)速0.000rpm設(shè)定范圍為0—19500.000rpm，出廠值為0.0rpm。P1082最大轉(zhuǎn)速1300.000rpm設(shè)定范圍為0—210000.000rpm，出廠值為1500.0rpm。P1120斜坡函數(shù)發(fā)生器斜坡上升時間10.000S設(shè)定范圍為0—999999.000s，出廠設(shè)置為10.000S。P1121斜坡函數(shù)發(fā)生器斜坡下降時間10.000S設(shè)定范圍為0-999999.000S，出廠設(shè)置為10.000S。P1900電機數(shù)據(jù)檢測及旋轉(zhuǎn)檢測0設(shè)定范圍為0-3,11-12。0：禁用；1：電機數(shù)據(jù)檢測和轉(zhuǎn)速控制優(yōu)化2：電機數(shù)據(jù)檢測（靜止狀態(tài)）；3：轉(zhuǎn)速控制優(yōu)化（旋轉(zhuǎn)運行）11:電機數(shù)據(jù)檢測和轉(zhuǎn)速控制優(yōu)化，切換到運行12:電機數(shù)據(jù)檢測（靜止狀態(tài)），切換到運行2024/10/22三工作任務任務一G120變頻器面板操作控制電機正反轉(zhuǎn)及調(diào)速1.項目要求

使用操作面板控制電機正反轉(zhuǎn)及調(diào)速。2.項目分析

變頻器安裝功率模塊和控制單元安裝好以后，將BOP-2控制面板插入控制單元，然后給變頻器介入三相電源，通過操作面包設(shè)置相關(guān)參數(shù)，即可實現(xiàn)用操作面板控制電機正反轉(zhuǎn)及調(diào)速。2024/10/22四任務實施1.控制系統(tǒng)設(shè)計序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注1三相交流異步電機YS801260W臺1可根據(jù)實際情況選擇電機2交流接觸器CJX2-1210個1

3PLC西門子S7-12001214CDC/DC/RLY臺1可根據(jù)實際情況選擇繼電器輸出型PLC。4G120變頻器控制單元CU250S-PN功率模塊PM-240臺1

表7-5主要設(shè)備清單

將變頻器的功率模塊安裝在電氣柜中，然后將控制單元安裝在功率模塊上并將BOP-2控制面板插入控制單元的卡槽，聽到“咔嚓”一聲，即表示BOP-2控制面板已經(jīng)安裝好，最后給變頻器的輸入端子介入三相電L1，L2，L3，PE端接地，變頻器輸出端子接入電機的U，V，W端子，PE接地。接下來通過BOP-2面板對G120變頻器進行參數(shù)設(shè)置，并通過操作面板手動控制電機變頻啟動，停止，反向啟動，快速停止。根據(jù)以上分析，可以選用西門子S7-1200系列中CPU1214CDC/DC/RLY和控制單元為CU250S-PN，功率模塊為PM-240的G120變頻器。主要設(shè)備清單表7-5所示。2024/10/22四任務實施2.系統(tǒng)接線圖面板控制的系統(tǒng)接線圖如圖7-6所示。圖7-6系統(tǒng)接線圖（面板控制）2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)調(diào)試BOP-2面板安裝完成后，開始調(diào)試過程，分為以下步驟：（1）變頻器恢復出廠設(shè)置（2）將選擇光標調(diào)整至“EXTRAS”選項，如圖7-7（a）所示，然后按“OK”按鈕，如圖7-7（b）所示，將變頻器恢復出廠設(shè)置。2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)調(diào)試

（3）在參數(shù)設(shè)置菜單下，設(shè)置變頻器參數(shù)顯示為“EXPERT”級別，如圖7-8（a）所示。并將P1300設(shè)置為“0”（V/F控制方式），如圖7-8（b）所示。2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)調(diào)試（4）設(shè)置相關(guān)參數(shù)。進入“SETUP”菜單，選擇重置所有參數(shù)，如圖7-9所示。2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)調(diào)試（5）進入P100參數(shù)，選擇EUR標準，頻率為50HZ，如圖7-10所示；并設(shè)置輸入電壓為380V，如圖7-11所示，下面設(shè)置電機相關(guān)參數(shù)。2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)調(diào)試（6）本項目采用的電機為三相異步交流電動機，額定功率為60W，三角形接法，額定電流為0.66A。首先設(shè)置參數(shù)P300，選擇電機類型為感性電機，如圖7-12（a）所示，設(shè)置參數(shù)P304，電機額定電壓為380V，如圖7-12（b）所示：2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)調(diào)試（7）設(shè)置參數(shù)P305，額定電流和參數(shù)P307，額定功率，如圖7-13（a），（b）所示。2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)調(diào)試（8）設(shè)置參數(shù)P310，電機頻率和參數(shù)P311，額定轉(zhuǎn)速，如圖7-14（a），（b）所示：2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)調(diào)試（9）設(shè)置最小轉(zhuǎn)速（P1080）為0，,最大轉(zhuǎn)速（P1082）為1300RPM，如圖7-15（a），（b）所示：2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)調(diào)試（10）設(shè)置加速時間（P1120）和減速時間（P1121）均為10秒，如圖7-16（a），（b）所示。2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)調(diào)試（11）設(shè)置MOTID（P1900）為OFF（0），關(guān)閉電機數(shù)據(jù)檢測功能，如圖7-17所示。（如果此處打開電機靜態(tài)或動態(tài)數(shù)據(jù)檢測，可能變頻器會報錯，報錯后需要手動清除報警記錄）2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)調(diào)試（12）保存設(shè)置的參數(shù)。設(shè)置后的參數(shù)必須保存，在SETUP選項里，將前面的參數(shù)全部設(shè)置完成后，會自動跳到“FINISH”選項，選擇“YES”，按下確定鍵，參數(shù)設(shè)置保存成功，如圖7-18所示。2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)調(diào)試2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)調(diào)試（14）手動增加轉(zhuǎn)速至設(shè)定的額定轉(zhuǎn)速（1400RPM），然后減少轉(zhuǎn)速到負的額定轉(zhuǎn)速（-1400RPM），即可完成電機的正反轉(zhuǎn)變頻啟動。按下停止按鈕，電機按照設(shè)定的減速斜坡時間停止。再次啟動電機，然后快速按兩下停止按鈕，可以完成電機快速停止。2024/10/22三工作任務任務二G120變頻器PROFINET通訊控制電機正反轉(zhuǎn)及調(diào)速1.項目要求

使用PROFINET通訊方式，使變頻器控制電機正反轉(zhuǎn)及調(diào)速，并通過PZD過程通道讀取G120變頻器的狀態(tài)及轉(zhuǎn)速。2.項目分析

將變頻器和S7-1200接入同一以太網(wǎng)，使變頻器通過PROFINET通訊控制電機正反轉(zhuǎn)及調(diào)速，通過PZD過程通道讀取G120變頻器的狀態(tài)及轉(zhuǎn)速，變頻器選擇“標準報文1，PZD2/2”的通訊協(xié)議，根據(jù)該報文下，變頻器的常見控制字，來對變頻器進行PROFINET通訊控制。2024/10/22四任務實施1.控制系統(tǒng)設(shè)計啟動047F停止OFF1047EOFF2047COFF3047A反轉(zhuǎn)OC7F表7-6常見的控制字將G120變頻器、PLC1200和編程電腦用集線器接入同一網(wǎng)段，變頻器的輸出端還是接到任務一所用的電機上。為變頻器選擇“標準報文1，PZD2/2”的通訊協(xié)議，該報文下，變頻器的常見控制字如表7-6所示。2024/10/22四任務實施1.控制系統(tǒng)設(shè)計序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注1三相交流異步電機YS801260W臺1可根據(jù)實際情況選擇電機2交流接觸器CJX2-1210個1

3PLC西門子S7-12001214CDC/DC/RLY臺1可根據(jù)實際情況選擇繼電器輸出型PLC。4G120變頻器控制單元CU250S-PN功率模塊PM-240臺1變頻器與PLC通過PROFINET總線通訊

根據(jù)以上分析，我們可以選用西門子S7-1200系列中CPU1214CDC/DC/RLY和控制單元為CU250S-PN，功率模塊為PM-240的G120變頻器。主要設(shè)備清單表7-7所示：表7-7主要設(shè)備清單2024/10/22四任務實施2.I/O地址分配輸入輸出中間變量地址作用地址作用地址作用IW68變頻器狀態(tài)字QW64變頻器控制字MW100設(shè)置變頻器控制字IW70實際轉(zhuǎn)速Q(mào)W66設(shè)定轉(zhuǎn)速MW102設(shè)置電機轉(zhuǎn)速

MW104讀取變頻器狀態(tài)字

MW106讀取電機轉(zhuǎn)速表7-8I/O分配表2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)接線圖圖7-20系統(tǒng)接線圖（PROFINET總線）2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計（1）設(shè)備組態(tài)：

1）打開博途V14SP1軟件，新建項目。添加型號為“1214DC/DC/RLY”的CPU。CPU固件版本根據(jù)硬件實際情況選擇，這里我們用的是V4.2（如圖7-21所示）。2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計2）切換到網(wǎng)絡視圖，在硬件目錄下，找到PROFINETIO→DRIVERS→SIEMENSAG→SINAMICS→SINAMICSG120CU250S-2PNVECTORV4.7，雙擊，將變頻器控制單元添加至設(shè)備組態(tài)，如圖7-22所示。圖7-22添加控制單元2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計3）點擊變頻器上的藍色“未分配”字樣，在下拉列表中選擇PLC_1.PROFINET接口_1。完成與PLC的網(wǎng)絡連接，如圖7-23所示。圖7-23變頻器與PLC的網(wǎng)絡連接2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計4）雙擊變頻器模塊，在硬件目錄中選擇“子模塊”——標準報文1，PZD-2/2。雙擊將報文添加至設(shè)備組態(tài)中，然后在“設(shè)備概覽”中查看報文對應的輸入、輸出地址。這里可以看到輸入地址I為68----71，輸出地址Q為64----67，如圖7-24（a）、（b）所示。（a）選擇報文2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計4）雙擊變頻器模塊，在硬件目錄中選擇“子模塊”——標準報文1，PZD-2/2。雙擊將報文添加至設(shè)備組態(tài)中，然后在“設(shè)備概覽”中查看報文對應的輸入、輸出地址。這里可以看到輸入地址I為68----71，輸出地址Q為64----67，如圖7-24（a）、（b）所示。（b）查看輸入、輸出地址2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計5）組態(tài)S7-1200和G120變頻器的DEVICENAME和分配IP地址。點擊S7-1200上的網(wǎng)口，將PLC的設(shè)備名稱改為S71200，IP地址分配為，如圖7-25所示。圖7-25分配PLC的IP地址2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計6）雙擊變頻器圖標，選中變頻器的網(wǎng)絡接口圖標，將變頻器的設(shè)備名稱改為“G120”。IP地址分配為（與PLC在同一個網(wǎng)段），如圖7-26所示。圖7-26分配變頻器的設(shè)備名稱和IP地址2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計7）在線訪問設(shè)備，找打G120變頻器，然后點擊“在線并診斷”，在“功能”---“命名”菜單下，將PROFINET設(shè)備名稱改為g120，點擊“分配名稱”。在“分配IP地址”菜單下，設(shè)置IP地址為，點擊“分配IP地址”，如圖7-27所示。圖7-27分配IP地址和設(shè)備名稱2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計8）在線訪問菜單下，點擊G120變頻器——參數(shù)。切換到參數(shù)視圖，打開左邊列表的“通訊”——“配置”。將右側(cè)參數(shù)值改為，如圖7-28（a）、（b）所示：圖7-28（a）變頻器參數(shù)列表2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計8）在線訪問菜單下，點擊G120變頻器——參數(shù)。切換到參數(shù)視圖，打開左邊列表的“通訊”——“配置”。將右側(cè)參數(shù)值改為，如圖7-28（a）、（b）所示：圖7-28（b）變頻器參數(shù)列表2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計（2）變量定義。在主程序中，我們將中間變量“MW100”和“MW102”分別傳送至變頻器輸出地址“QW64”和“QW66”中，將變頻器的輸入地址“IW68”和“IW70”分別傳送至中間變量“MW104”和“MW106”中。然后在程序的監(jiān)控與強制表中，對變頻器的輸出值“MW100”和“MW102”進行數(shù)據(jù)賦值以控制電機的啟停，方向和轉(zhuǎn)速，并觀察變頻器的輸入值“MW104”和“MW106”的變化情況。2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計圖7-29主程序2024/10/22四任務實施5.系統(tǒng)調(diào)試

添加一個“監(jiān)控表”，添加中間變量M0.0，MW100（十六進制），MW102（十進制），MW104（十六進制），MW106（十進制）。如果是通電后第一次啟動變頻器，先將MW100賦值為“047E”，復位變頻器。然后再給MW100輸入“047F”（電機啟動控制字），MW102輸入8192，電機正轉(zhuǎn)啟動。觀察MW104（變頻器的狀態(tài)參數(shù)）和MW106的值（電機實際轉(zhuǎn)速值），如圖7-30所示。圖7-30通過監(jiān)控表控制變頻器啟動2024/10/22四任務實施5.系統(tǒng)調(diào)試設(shè)定值（顯示值）M與實際值N的關(guān)系為：N=P200X*M/16384十進制

其中，P200X為參考變量（參考變量表）。

例如：我們P2000中的參考轉(zhuǎn)速為1400RPM，如果想達到的實際轉(zhuǎn)速為350RPM，那么需要輸入的設(shè)定值為M=350*16384/1400=4096。2024/10/22三工作任務1.項目要求

使用PLC的輸出端子（數(shù)字量輸出和模擬量輸出）連接變頻器，實現(xiàn)控制電機的正反轉(zhuǎn)及調(diào)速。2.項目分析

將PLC1200的輸出端子接入G120變頻器的數(shù)字輸入端，通過PLC輸出高低電平模擬實際端子控制。通過設(shè)置參數(shù)P0015，分別使用控制單元的宏程序1（數(shù)字方式）來控制三相電機的啟動，停止和調(diào)速。任務三G120變頻器端子控制電機正反轉(zhuǎn)及調(diào)速（數(shù)字方式）2024/10/22四任務實施1.控制系統(tǒng)設(shè)計序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注1三相交流異步電機YS801260W臺1可根據(jù)實際情況選擇電機2交流接觸器CJX2-1210個1

3PLC西門子S7-12001214CDC/DC/RLY臺1可根據(jù)實際情況選擇繼電器輸出型PLC。4G120變頻器控制單元CU250S-PN功率模塊PM-240臺1變頻器與PLC通過PROFINET總線通訊510K電位器手動旋鈕電位器個1

選用西門子S7-1200系列中CPU1214CDC/DC/RLY和控制單元為CU250S-PN，功率模塊為PM-240的G120變頻器。主要設(shè)備清單表7-9所示。表7-9主要設(shè)備清單2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)接線圖圖7-31系統(tǒng)接線圖（數(shù)字方式）系統(tǒng)接線圖如圖7-31所示。2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計（1）設(shè)備組態(tài)。首先通過BOP-2面板進行參數(shù)設(shè)置。1）在“PARAMETER”菜單下，將參數(shù)P10設(shè)置成1，打開快速調(diào)試，然后將參數(shù)P15設(shè)置成1，將端子設(shè)置成宏程序1模式，再將P10設(shè)置回0，進入準備就緒狀態(tài)，如圖7-32所示：2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計（1）設(shè)備組態(tài)。首先通過BOP-2面板進行參數(shù)設(shè)置。2）在“PARAMETER”菜單下，將參數(shù)P1003設(shè)置成500（P1003用來設(shè)定固定轉(zhuǎn)速1，此處也可以設(shè)置成其他數(shù)值，只要在電機的額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)即可），將P1004設(shè)置成300（P1004用來設(shè)定固定轉(zhuǎn)速2，此處也可以設(shè)置成其他數(shù)值，只要在電機的額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)即可），如圖7-33所示。參數(shù)設(shè)置完成后，即可通過PLC輸出端子對G120變頻器進行端子控制。2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計（2）變量定義PLC1200的輸出端子Q0.0用來控制變頻器輸入端子DI0（正向啟動），Q0.1用來控制變頻器輸入端子DI1+（反向啟動），Q0.2用來控制變頻器輸入端子DI2（故障復位），Q0.3用來控制變頻器輸入端子DI4（固定轉(zhuǎn)速1），Q0.4用來控制變頻器輸入端子DI5+（固定轉(zhuǎn)速2）。通過PLC程序控制輸出點的高低電平狀態(tài)，從而控制變頻器的輸入端子高低電平狀態(tài)。變頻器的輸出端子DO0的常開點NO接24V故障燈，輸出端子DO1的常開點NO接24V報警燈。2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計（3）程序設(shè)計：1新建一個項目。2添加1214DC/DC/RLY型號的CPU，如圖7-34所示。圖7-34添加CPU2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計圖7-35添加新的監(jiān)控表圖7-36通過監(jiān)控表控制電機正向啟動3）在“監(jiān)控與強制表”菜單下新建一個監(jiān)控表，并輸入Q0.0，Q0.1，Q0.2，Q0.3，Q0.4，如圖7-35所示。4）將正向啟動信號“Q0.0”和固定轉(zhuǎn)速1信號“Q0.3”強制為“1”，然后打開監(jiān)視，修改選定值，可以看到電機已經(jīng)在固定轉(zhuǎn)速1下正向轉(zhuǎn)動。此時可以通過BOP-2操作面板上的“MONITOR”菜單觀察變頻器的運行狀態(tài)，看看實際轉(zhuǎn)速是否為我們剛才參數(shù)“P1003”設(shè)置的500RPM，如圖7-36所示。2024/10/22四任務實施4.PLC程序設(shè)計圖7-37通過監(jiān)控表控制電機反向啟動5）將反向啟動信號“Q0.1”和固定轉(zhuǎn)速2信號“Q0.4”強制為“1”，然后打開監(jiān)視，修改選定值，可以看到電機已經(jīng)在固定轉(zhuǎn)速2下反向轉(zhuǎn)動，此時可以通過BOP-2操作面板上的“MONITOR”菜單觀察變頻器的運行狀態(tài)，看看實際轉(zhuǎn)速是否為我們剛才參數(shù)“P1004”設(shè)置的300RPM，如圖7-37所示。2024/10/22五項目拓展項目拓展一觸摸控制變頻器啟動、停止1.任務要求及分析

在上述任務二的基礎(chǔ)上，加入型號為KTP700的西門子觸摸屏，在觸摸屏上設(shè)置四個按鈕，分別是啟停、反轉(zhuǎn)、加速、減速，用來控制變頻器。2024/10/22五項目拓展項目拓展一觸摸控制變頻器啟動、停止（1）硬件組態(tài)：1在對PLC和變頻器組態(tài)完成后，添加觸摸屏至設(shè)備組態(tài)，并選擇PLC連接，如圖7-38（a）、（b）所示。圖7-38（a）觸摸屏組態(tài)2024/10/22五項目拓展項目拓展一觸摸控制變頻器啟動、停止（1）硬件組態(tài)：1）在對PLC和變頻器組態(tài)完成后，添加觸摸屏至設(shè)備組態(tài)，并選擇PLC連接，如圖7-38（a）、（b）所示。圖7-38（b）觸摸屏組態(tài)2024/10/22五項目拓展圖7-39設(shè)置觸摸屏IP地址和分配名稱2）設(shè)置觸摸屏IP地址為，PROFINET名稱為hmi_1，如圖7-39所示。2024/10/22五項目拓展圖7-40程序段1

數(shù)據(jù)傳輸1）程序段1為PLC和G120變頻器之間的數(shù)據(jù)交互，如圖7-40所示。（2）程序設(shè)計：2024/10/22五項目拓展圖7-41程序段2啟動和停止（2）程序設(shè)計：2程序段2為變頻器的復位，“FirstScan”為上電后接通一次，用于在PLC啟動后將變頻器復位，按下停止按鈕M0.0也將變頻器復位2024/10/22五項目拓展程序段3為控制變頻器正反轉(zhuǎn)，當按下正轉(zhuǎn)啟停按鈕M0.1時，向變頻器發(fā)送“16#047F”（正轉(zhuǎn)啟動命令），電機正轉(zhuǎn)啟動；按下停止按鈕，電機停止運行；當按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕M0.2，向變頻器發(fā)送“16#0C7F”（反向啟動命令）（2）程序設(shè)計：2024/10/22五項目拓展程序段4為變頻器的速度控制。若轉(zhuǎn)速設(shè)定值小于16384，當按下加速按鈕時，每按一次轉(zhuǎn)速加10；若轉(zhuǎn)速設(shè)定值大于0，當按下減速按鈕時，每按一次轉(zhuǎn)速減10（2）程序設(shè)計：2024/10/22五項目拓展圖7-44觸摸屏畫面5）編輯HMI畫面。添加按鈕后雙擊按鍵，進行顯示文本的修改，并進行變量連接，以控制PLC變量，進而對G120變頻器進行控制，如圖7-44所示。（2）程序設(shè)計：2024/10/22五項目拓展圖7-45添加“事件”6）右鍵點擊按鈕后在下方彈出的“屬性”窗口中選中“事件”模塊，進行修改。以啟動按鈕為例，在“事件”中選中“單擊”，為其添加“取反位”指令，并連接至PLC變量“啟動按鈕”，如圖7-45所示。（2）程序設(shè)計：2024/10/22五項目拓展圖7-46添加“啟動”按鈕的事件7）為啟動按鈕所添加事件（按下啟動按鍵后，對應變量取反，以控制變頻器啟停），如圖7-46所示。（2）程序設(shè)計：2024/10/22五項目拓展圖7-47添加“反轉(zhuǎn)”按鈕的事件8）為反轉(zhuǎn)按鈕所添加事件（按下反轉(zhuǎn)按鍵后，對應變量取反，以控制電機正反轉(zhuǎn)），如圖7-47所示。（2）程序設(shè)計：2024/10/22五項目拓展9）為加速按鈕所添加事件（按下加速按鍵時，對應變量置位，開始加速，松開加速按鍵后，對應變量復位，加速停止），如圖7-48所示。（2）程序設(shè)計：圖7-48添加“加速”按鈕的事件2024/10/22五項目拓展10）為減速按鈕所添加事件（按下減速按鍵時，對應變量置位，開始減速，松開減速按鍵后，對應變量復位，減速停止），如圖7-49所示。（2）程序設(shè)計：圖7-49添加“減速”按鈕的事件2024/10/22五項目拓展11）將畫面編譯并下載至觸摸屏，如圖7-50所示。（2）程序設(shè)計：圖7-50觸摸屏畫面下載2024/10/22五項目拓展項目拓展二G120變頻器端子控制電機正反轉(zhuǎn)及調(diào)速（模擬方式）2024/10/22五項目拓展1.控制系統(tǒng)設(shè)計

將PLC1200的輸出端子接入G120變頻器的數(shù)字輸入端，控制變頻器的正反向啟動，將一個10KΩ的電位器的輸入端接入變頻器的模擬輸入端子AI0+，同時將電位器的兩固定端子分別接入變頻器的10V輸出端和GND，通過調(diào)節(jié)電位器上的旋鈕對電機的轉(zhuǎn)速進行無極調(diào)速。通過設(shè)置參數(shù)P0015，使用控制單元的宏程序12（模擬方式）來完成任務。2024/10/22五項目拓展1.控制系統(tǒng)設(shè)計序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注1三相交流異步電機YS801260W臺1可根據(jù)實際情況選擇電機2交流接觸器CJX2-1210個1

3PLC西門子S7-12001214CDC/DC/RLY臺1可根據(jù)實際情況選擇繼電器輸出型PLC。4G120變頻器控制單元CU250S-PN功率模塊PM-240臺1變頻器與PLC通過PROFINET總線通訊510K電位器手動旋鈕電位器個1

根據(jù)以上分析，我們可以選用西門子S7-1200系列中CPU1214CDC/DC/RLY和控制單元為CU250S-PN，功率模塊為PM-240的G120變頻器。主要設(shè)備清單表7-11所示。表7-11主要設(shè)備清單2024/10/22五項目拓展2.I/O地址分配表7-12I/O分配表PLC1200G120變頻器輸入輸出輸入輸出地址作用地址作用地址作用地址作用

Q0.0控制正向啟動DI0正轉(zhuǎn)啟動DO0COMDO0公共端

Q0.1控制反向啟動DI1+反轉(zhuǎn)啟動DO0NO故障燈

Q0.2故障復位DI2故障復位DO1COMDO1公共端

AI0+電位器輸入端DO1NO報警燈

DICOM1輸入端公共點

10VOUT變頻器10V輸出端

2024/10/22五項目拓展3.系統(tǒng)接線圖圖7-51系統(tǒng)接線圖（模擬方式）系統(tǒng)接線圖如圖7-51所示。2024/10/22五項目拓展4.PLC程序設(shè)計系統(tǒng)接線圖如圖7-51所示。（1）設(shè)備組態(tài)。

首先通過BOP-2面板進行參數(shù)設(shè)置。1）在“PARAMETER”菜單下，將參數(shù)P10設(shè)置成1，打開快速調(diào)試，然后將參數(shù)P15設(shè)置成12，將端子設(shè)置成宏程序12模式，再將P10設(shè)置回0，進入準備就緒狀態(tài)。如圖7-52所示。2024/10/22五項目拓展4.PLC程序設(shè)計2）設(shè)置參數(shù)P756為4，選擇模擬量的輸入類型為電壓輸入，范圍為-10V到10V。如圖所示。參數(shù)P756設(shè)置好后，P757（模擬量輸入特性曲線值x1），P758（模擬量輸入特性曲線值y1），P759（模擬量輸入特性曲線值x2），P760（模擬量輸入特性曲線值y2）這四個參數(shù)就會被自動的設(shè)置好了，如圖7-53所示。2024/10/22五項目拓展4.PLC程序設(shè)計（2）變量定義。

PLC1200的輸出端子Q0.0用來控制變頻器輸入端子DI0（正向啟動），Q0.1用來控制變頻器輸入端子DI1+（反向啟動），Q0.2用來控制變頻器輸入端子DI2（故障復位）。將Q0.0置高電平后，變頻器正向啟動，此時可以用手調(diào)節(jié)電位器旋鈕，控制電機的正向轉(zhuǎn)速。再將Q0.1置高電平后，變頻器反向啟動，此時再調(diào)節(jié)電位器旋鈕，控制電機的反向轉(zhuǎn)速。變頻器的輸出端子DO0的常開點NO接24V故障燈，輸出端子DO1的常開點NO接24V報警燈。2024/10/22五項目拓展（3）程序設(shè)計圖7-54新建項目1新建一個項目。2添加1214DC/DC/RLY型號的CPU，如圖7-54所示。2024/10/22五項目拓展（3）程序設(shè)計3）在“監(jiān)控與強制表”菜單下新建一個監(jiān)控表，并添加Q0.0，Q0.1，Q0.2三個監(jiān)控量，將Q0.0置高電平，電機正向啟動。此時調(diào)節(jié)電位器的旋鈕，觀察BOP-2操作面板上“MONITOR”菜單下的電機實際轉(zhuǎn)速是否隨著旋鈕的調(diào)節(jié)而變化，如圖7-55所示。圖7-55添加新的監(jiān)控表4）再將Q0.1置高電平，電機反向啟動。此時調(diào)節(jié)電位器的旋鈕，觀察BOP-2操作面板上“MONITOR”菜單下的電機實際轉(zhuǎn)速是否隨著旋鈕的調(diào)節(jié)而變化。2024/10/22六能力測試1.設(shè)計一個三相異步電動機控制系統(tǒng)，用實物按鈕通過端子方式控制變頻器實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)，畫出接線圖并進行程序設(shè)計。2.設(shè)計一個在觸摸屏控制的變頻器三相異步電動機控制系統(tǒng)，觸摸屏上有下列功能：

（1）觸摸屏上有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、加速按鈕。

（2）能夠顯示電機的實時轉(zhuǎn)速，單位為RPM。

（3）能夠在電機啟動前能對目標轉(zhuǎn)速進行手動設(shè)置。3.設(shè)計一個三相異步電動機控制程序，按下啟動按鈕后，運行時，電機正轉(zhuǎn)后勻加速到最大轉(zhuǎn)速，然后快速停止5秒，再反轉(zhuǎn)勻加速到最大值，最后快速停止。項目八運料小車小車往返教程掌握S7-1200PLC運動控制指令及應用掌握S7-1200PLC運控控制基本設(shè)計方法一學習目標2024/10/22二知識講座

S7-1200PLC運動控制的功能可以實現(xiàn)通過脈沖接口控制步進電機和伺服電機。在TIAPortal中，可以通過組態(tài)“軸”和“命令表”等工藝對象，CPU通過使用這些工藝對象來控制驅(qū)動器的脈沖和方向輸；在程序中，通過調(diào)用運動控制指令來控制軸，從而啟動驅(qū)動器來實現(xiàn)驅(qū)動任務。S7-1200PLC中DC輸出類型的CPU提供了直接控制驅(qū)動器的板載輸出，RLY輸出類型的CPU需要增加信號板來控制驅(qū)動器。2024/10/22二知識講座8.1運動控制方式圖8-1S7-1200PLC運動控制驅(qū)動方式S7-1200CPUV4.1版運動控制根據(jù)連接驅(qū)動方式不同，有三種控制方式，如圖8-1所示。（1）PROFIdrive：S7-1200PLC通過基于PROFIBUS/PROFINET的PROFIdrive方式與支持PROFIdrive的驅(qū)動器連接，進行運動控制；（2）脈沖輸出（PTO）：S7-1200PLC通過發(fā)送PTO脈沖的方式控制驅(qū)動器，可以是脈沖+方向、A/B正交、也可以是正/反脈沖的方式；（3）模擬量：S7-1200PLC通過輸出模擬量來控制驅(qū)動器。如果S7-1200CPU的版本是V4.0或者以下版本，則運動控制就只有PTO這一種控制方式。到目前為止，一個S7-1200最多可以控制4個軸，并且不能擴展。2024/10/22二知識講座8.2硬件組態(tài)

1.脈沖（PTO）輸出配置

本項目均以S7-1200CPU1214DC/DC/DC（6ES7214-1AG40-0XB0）進行說明。2024/10/22二知識講座8.2硬件組態(tài)（1）進入CPU→設(shè)備組態(tài)→常規(guī)屬性→設(shè)置脈沖發(fā)送器，如圖8-2所示。圖8-2脈沖輸出配置2024/10/22二知識講座8.2硬件組態(tài)（2）啟動脈沖發(fā)生器，如圖8-3所示。

圖8-3參數(shù)分配2024/10/22二知識講座8.2硬件組態(tài)PTO脈沖輸出有四種方式，如圖8-4所示。其中，PTO（脈沖A和方向B）：這種方式是比較常見的“脈沖+方向”方式，其中A點用來產(chǎn)生高速脈沖串，B點用來控制軸運動的方向，其波形圖如圖8-5所示。圖8-5PTO“脈沖+方向”波形圖圖8-4脈沖輸出方式2024/10/22二知識講座8.2硬件組態(tài)

S7-1200CPU1214CDC/DC/DC訂貨號：6ES7214-1AG40-0XB0脈沖的硬件輸出有4路，如表8-1所示。硬件輸出選擇那一路可以根據(jù)需要進行選擇，但是每路的輸出頻率以CPU型號的不同有一定差別，如表8-2所示。S7-1200CPU不論是使用板載I/O或SBI/O還是兩者的組合，最多可以組態(tài)4個脈沖發(fā)生器。輸出路號脈沖輸出口方向輸出口PULSE1Q0.0Q0.1PULSE2Q0.2Q0.3PULSE3Q0.4Q0.5PULSE4Q0.6Q0.7

表8-1S7-1200CPU1214CDC/DC/DC脈沖硬件輸出表2024/10/22二知識講座8.2硬件組態(tài)

S7-1200CPU1214CDC/DC/DC訂貨號：6ES7214-1AG40-0XB0脈沖的硬件輸出有4路，如表8-1所示。硬件輸出選擇那一路可以根據(jù)需要進行選擇，但是每路的輸出頻率以CPU型號的不同有一定差別，如表8-2所示。S7-1200CPU不論是使用板載I/O或SBI/O還是兩者的組合，最多可以組態(tài)4個脈沖發(fā)生器。

表8-2S7-1200CPU脈沖輸出頻率CPU型號1211121212141215Q0.0100KHZ100KHZ100KHZ100KHZQ0.1100KHZ100KHZ100KHZ100KHZQ0.2100KHZ100KHZ100KHZ100KHZQ0.3100KHZ100KHZ100KHZ100KHZQ0.4

20KHZ20KHZ20KHZQ0.5

20KHZ20KHZ20KHZQ0.6

20KHZ20KHZQ0.7

20KHZ20KHZQ1.0

20KHZ20KHZQ1.1

20KHZ20KHZ2024/10/22二知識講座8.3工藝對象軸

在運動控制中無論是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制方式，每一個軸都需要添加一個軸“工藝對象”。在項目中選擇“工藝對象”→“插入新對象”，并定義軸名稱。軸工藝對象有兩個：TO_PositioningAxis和TO_CommandTable。如圖8-6所示。

工藝對象“定位軸”(TO_PositioningAxis)用于映射控制器中的物理驅(qū)動裝置，這樣就可以通過脈沖接口控制步進電機和伺服電機。通過工藝對象“命令表”（TO_CommandTable），可以使用PLCopen以表格形式創(chuàng)建運動控制命令和運動曲線。所創(chuàng)建的曲線適用于帶有工藝對象“軸”的實際驅(qū)動裝置。2024/10/22二知識講座8.3工藝對象軸圖8-6添加新軸2024/10/22二知識講座8.3工藝對象軸圖8-6軸的基本參數(shù)

每個軸都至少需要插入一個工藝對象，每個軸添加了工藝對象之后，都會有三個選項：組態(tài)、調(diào)試和診斷。其中，“組態(tài)”用來設(shè)置軸的參數(shù)，包括“基本參數(shù)”和“擴展參數(shù)”?；緟?shù)如圖8-6所示，驅(qū)動器參數(shù)如圖8-7所示。

（1）軸名稱：定義該工藝軸的名稱，用戶可以采用系統(tǒng)默認值，也可以自行定義。

（2）驅(qū)動器：選擇通過PTO（CPU輸出高速脈沖）的方式控制驅(qū)動器。

（3）測量單位：Portal軟件提供了幾種軸的測量單位，包括：脈沖，距離和角度。距離有mm（毫米）、m（米）、in（英寸inch）、ft（英尺foot）；角度是o（360度）。如果是線性工作臺，一般都選擇線性距離：mm（毫米）、m（米）、in（英寸inch）、ft（英尺foot）為單位；旋轉(zhuǎn)工作臺可以選擇o（360度）。不管是什么情況，用戶也可以直接選擇脈沖為單位。測量單位是很重要的一個參數(shù)，后面軸的參數(shù)和指令中的參數(shù)都是基于該單位進行設(shè)定的。2024/10/22二知識講座8.3工藝對象軸圖8-7驅(qū)動器參數(shù)

每個軸都至少需要插入一個工藝對象，每個軸添加了工藝對象之后，都會有三個選項：組態(tài)、調(diào)試和診斷。其中，“組態(tài)”用來設(shè)置軸的參數(shù)，包括“基本參數(shù)”和“擴展參數(shù)”?；緟?shù)如圖8-6所示，驅(qū)動器參數(shù)如圖8-7所示。

（1）軸名稱：定義該工藝軸的名稱，用戶可以采用系統(tǒng)默認值，也可以自行定義。

（2）驅(qū)動器：選擇通過PTO（CPU輸出高速脈沖）的方式控制驅(qū)動器。

（3）測量單位：Portal軟件提供了幾種軸的測量單位，包括：脈沖，距離和角度。距離有mm（毫米）、m（米）、in（英寸inch）、ft（英尺foot）；角度是o（360度）。如果是線性工作臺，一般都選擇線性距離：mm（毫米）、m（米）、in（英寸inch）、ft（英尺foot）為單位；旋轉(zhuǎn)工作臺可以選擇o（360度）。不管是什么情況，用戶也可以直接選擇脈沖為單位。測量單位是很重要的一個參數(shù)，后面軸的參數(shù)和指令中的參數(shù)都是基于該單位進行設(shè)定的。2024/10/22二知識講座8.3工藝對象軸圖8-8機械參數(shù)設(shè)置（1）機械參數(shù)：設(shè)置電機每旋轉(zhuǎn)一周的脈沖數(shù)及電機每旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的機械距離，如圖8-8所示。2024/10/22二知識講座8.3工藝對象軸圖8-9位置限制參數(shù)設(shè)置圖8-10限位設(shè)置示意圖（2）位置限制：這部分的參數(shù)是用來設(shè)置軟件/硬件限位開關(guān)的。軟件/硬件限位開關(guān)是用來保證軸能夠在工作臺的有效范圍內(nèi)運行，當軸由于故障原因超過的限位開關(guān)，不管軸碰到的是軟限位開關(guān)還是硬限位開關(guān)，軸都要停止運行并報錯。限位開關(guān)的設(shè)置一般按照圖8-10所示的方式設(shè)置，軟限位的范圍小于硬件限位，硬件限位的位置要在工作臺機械范圍之內(nèi)。

通過激活硬件限位，就可以設(shè)置限位開關(guān)上限和下限開關(guān)，硬件上/下限位開關(guān)的電平一般設(shè)置成低電平有效。用戶應需要根據(jù)實際情況來設(shè)置該參數(shù)，不要盲目使能軟件和硬件限位開關(guān)，這部分參數(shù)不是必須使能的。2024/10/22二知識講座8.3工藝對象軸圖8-11動態(tài)參數(shù)設(shè)置（3）動態(tài)參數(shù)。動態(tài)參數(shù)中常規(guī)參數(shù)設(shè)置如圖8-11所示。①速度限制的單位：設(shè)置參數(shù)“最大轉(zhuǎn)速”和“啟動/停止速度”的顯示單位。無論“基本參數(shù)--常規(guī)”中的“測量單位”組態(tài)了怎樣的單位，在這里有兩種顯示單位是默認可以選擇的，包括“脈沖/s”和“轉(zhuǎn)/分鐘”。根據(jù)前面“測量單位”的不同，這里可以選擇的選項也不同。本例中在“基本參數(shù)--常規(guī)”中的“測量單位”組態(tài)了mm，這樣除了包括“脈沖/s”和“轉(zhuǎn)/分鐘”之外又多了一個mm/s。②最大轉(zhuǎn)速：用來設(shè)定電機最大轉(zhuǎn)速。最大轉(zhuǎn)速由PTO輸出最大頻率和電機允許的最大速度共同限定。以mm為例：在“擴展參數(shù)”“機械”中，用戶定義了參數(shù)“電機每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)”以及“電機每轉(zhuǎn)的負載位移”，則最大轉(zhuǎn)速為：2024/10/22二知識講座8.3工藝對象軸圖8-11動態(tài)參數(shù)設(shè)置③啟動/停止速度：根據(jù)電機的啟動/停止速度來設(shè)定該值。

④加速度：根據(jù)電機和實際控制要求設(shè)置加速度。

⑤減速度：根據(jù)電機和實際控制要求設(shè)置減速度。

⑥加速時間：如果用戶先設(shè)定了加速度，則加速時間由軟件自動計算生成。用戶也可以先設(shè)定加速時間，這樣加速度由系統(tǒng)自己計算。

⑦減速時間：如果用戶先設(shè)定了減速度，則減速時間由軟件自動計算生成。用戶也可以先設(shè)定減速時間，這樣減速度由系統(tǒng)自己計算。2024/10/22二知識講座8.3工藝對象軸

圖8-12急停參數(shù)設(shè)置

2024/10/22二知識講座8.3工藝對象軸圖8-13主動回原點參數(shù)設(shè)置（4）回原點。原點”也可以叫做“參考點”，“回原點”或是“尋找參考點”的作用是：把軸實際的機械位置和S7-1200PLC程序中軸的位置坐標統(tǒng)一，以進行絕對位置定位。一般情況下，西門子PLC的運動控制在使能絕對位置定位之前必須執(zhí)行“回原點”或是“尋找參考點”，

主動回原點就是傳統(tǒng)意義上的回原點或是尋找參考點。當軸觸發(fā)了主動回參考點操作，則軸就會按照組態(tài)的速度去尋找原點開關(guān)信號，并完成回原點命令，如圖8-13所示。

①輸入原點開關(guān)：設(shè)置原點開關(guān)的DI輸入點。

②選擇電平：選擇原點開關(guān)的有效電平，也就是當軸碰到原點開關(guān)時，該原點開關(guān)對應的DI點是高電平還是低電平。

③允許硬件限位開關(guān)處自動反轉(zhuǎn)：如果軸在回原點的一個方向上沒有碰到原點，則需要使能該選項，這樣軸可以自動調(diào)頭，向反方向?qū)ふ以c。

2024/10/22二知識講座8.3工藝對象軸

④逼近/回原點方向：尋找原點的起始方向。也就是說觸發(fā)了尋找原點功能后，軸是向“正方向”或是“負方向”開始尋找原點，如圖8-14所示。如果知道軸和參考點的相對位置，可以合理設(shè)置“逼近/回原點方向”來縮短回原點的路徑。圖8-14中的負方向回原點，觸發(fā)回原點命令后，軸首先運行到左邊的限位開關(guān)，然后掉頭繼續(xù)向正方向?qū)ふ以c開關(guān)。

⑤逼近速度：尋找原點的起始速度，當程序中觸發(fā)了MC_Home指令后，軸立即以“逼近速度”運行來尋找原點。

⑥參考速度：最終接近原點的速度，當軸第一次碰到原點開關(guān)有效邊沿后運行的速度，也就是觸發(fā)了MC_Home指令后，軸立即以“逼近速度”運行來尋找原點，當軸碰到原點開關(guān)的有效邊沿后軸從“逼近速度”切換到“參考速度”來最終完成原點定位?！皡⒖妓俣取币∮凇氨平俣取?，“參考速度”和“逼近速度”都不宜設(shè)置的過快。在可接受的范圍內(nèi)，設(shè)置較慢的速值。

⑦起始位置偏移量：該值不為零時，軸會在距離原點開關(guān)一段距離（該距離值就是偏移量）停下來，把該位置標記為原點位置值。該值為零時，軸會停在原點開關(guān)邊沿處。

2024/10/22二知識講座8.4S7-1200CPU運動控制指令圖8-15

MC_Power指令符號MC_Power指令用于使能軸或禁用軸，其指令符號如圖8-15所示。在程序里一直調(diào)用，并且在其他運動控制指令之前調(diào)用并使能。MC_Power指令需要生成對應的背景數(shù)據(jù)塊，各指令不能使用相同的背景數(shù)據(jù)塊。

（1）輸入端：①EN：該輸入端是MC_Power指令的使能端，不是軸的使能端；②Axis：軸名稱；③Enable：軸使能端。Enable=0：根據(jù)StopMode設(shè)置的模式來停止當前軸的運行；Enable=1：如果組態(tài)了軸的驅(qū)動信號，則Enable=1時將接通驅(qū)動器的電源。④StopMode：軸停止模式。StopMode=0：緊急停止，按照軸工藝對象參數(shù)中的“急?！彼俣然驎r間來停止軸；StopMode=1：立即停止，PLC立即停止發(fā)脈沖；StopMode=2：帶有加速度變化率控制的緊急停止：如果用戶組態(tài)了加速度變化率，則軸在減速時會把加速度變化率考慮在內(nèi)，減速曲線變得平滑。（2）輸出端：①ENO：使能輸出。②Status：軸的使能狀態(tài)。

③Busy：標記MC_Power指令是否處于活動狀態(tài)。

④Error：標記MC_Power指令是否產(chǎn)生錯誤。

⑤ErrorID：當MC_Power指令產(chǎn)生錯誤時，用ErrorID表示錯誤號。

⑥ErrorInfo：當MC_Power指令產(chǎn)生錯誤時，用ErrorInfo表示錯誤信息。1.MC_Power：啟動/禁用軸

2024/10/22二知識講座8.4S7-1200CPU運動控制指令圖8-16MC_Reset指令符號2.MC_Reset：確認故障

MC_Reset指令用來確認“伴隨軸停止出現(xiàn)的運行錯誤”和“組態(tài)錯誤”，如圖8-16所示。

（1）輸入端：

①EN：該輸入端是MC_Reset指令的使能端。

②Axis：軸名稱。

③Execute：MC_Reset指令的啟動位，用上升沿觸發(fā)。

④Restart：Restart=0：用來確認錯誤；Restart=1：將軸的組態(tài)從裝載存儲器下載到工作存儲器（只有在禁用軸的時候才能執(zhí)行該命令）。（2）輸出端：除了Done指令，其他輸出管腳同MC_Power指令。Done：表示軸的錯誤已確認。2024/10/22二知識講座圖8-17MC_Home指令符號3.MC_Home：回原點指令

MC_Home指令使軸歸位，設(shè)置參考點，用來將軸坐標與實際的物理驅(qū)動器位置進行匹配。軸做絕對位置定位前一定要觸發(fā)MC_Home指令。指令符號如圖8-17所示。

①Position：位置值。Mode=1時：對當前軸位置的修正值；Mode=0,2,3時：軸的絕對位置值；

②Mode：回原點模式值。Mode=0：絕對式直接回零點，軸的位置值為參數(shù)“Position”的值；Mode=1：相對式直接回零點，軸的位置值等于當前軸位置+參數(shù)“Position”的值；Mode=2：被動回零點，軸的位置值為參“Position”的值；Mode=3：主動回零點，軸的位置值為參數(shù)“Position”的值。2024/10/22二知識講座8-18絕對式直接回原點【應用舉例8.1】Mode=0絕對式直接回原點。Mode=0模式下，MC_Home指令觸發(fā)后軸并不運行，也不會去尋找原點開關(guān)。該指令執(zhí)行后，軸的坐標值更新成新的坐標，新的坐標值就是MC_Home指令的“Position”管腳的數(shù)值。程序中“Position”=0.0mm，則軸的當前坐標值也就更新成了0.0mm。該坐標值屬于“絕對”坐標值，也就是相當于軸已經(jīng)建立了絕對坐標系，可以進行絕對運動，如圖8-18所示。

8.4S7-1200CPU運動控制指令2024/10/22二知識講座

圖8-19相對式回原點【應用舉例8.2】Mode=1相對式直接回原點。

與Mode=0相同，相對式直接回原點觸發(fā)MC_Home指令后軸并不運行，只是更新軸的當前位置值。更新的方式與Mode=0不同，而是在軸原來坐標值的基礎(chǔ)上加上“Position”數(shù)值后得到的坐標值作為軸當前位置的新值。如圖8-19所示，執(zhí)行MC_Home指令后，軸的位置值變成了210mm，相應的A和B點的坐標位置值也相應更新成新值。8.4S7-1200CPU運動控制指令2024/10/22二知識講座4.MC_Halt:停止軸運行指令圖8-20MC_Halt指令符號MC_Halt指令是停止所有運動并以組態(tài)的減速度停止軸。通常用MC_Halt指令來停止通過MC_MoveVelocity指令觸發(fā)的軸的運行，如圖8-20所示。2024/10/22二知識講座5.MC_MoveAbsolute：絕對位置指令圖8-21MC_MoveAbsolute指令符號

MC_MoveAbsolute指令使軸以某一速度進行絕對位置定位。在使能絕對位置指令之前，必須先啟用軸，同時軸必須回原點。因MC_MoveAbsolute指令之前必須有MC_Home指令，如圖8-21所示。（1）Position：絕對目標位置值，默認值為0.0。（2）Velocity：絕對運動的速度，默認值為10.0。2024/10/22二知識講座6.MC_MoveRelative：相對位置指令圖8-22MC_MoveRelative指令符號MC_MoveRelative指令使軸以某一速度在軸當前位置的基礎(chǔ)上移動一個相對距離。MC_MoveRelative指令不需要軸執(zhí)行回原點命令，如圖8-22所示。（1）Distance：相對軸當前位置移動的距離，該值通過正/負數(shù)值來表示距離和方向。（2）Velocity：相對運動的速度。2024/10/22二知識講座7.MC_MoveVelocity：速度運行指令圖8-23MC_MoveVelocity指令符號MC_MoveVelocity指令可以使軸按預先設(shè)定的速度運行，如圖8-23所示。（1）Velocity：軸的速度。（2）Direction：方向數(shù)值。Direction=0：旋轉(zhuǎn)方向取決于參數(shù)“Velocity”值的符號；Direction=1：正方向旋轉(zhuǎn)，忽略參數(shù)“Velocity”值的符號；Direction=2：負方向旋轉(zhuǎn)，忽略參數(shù)“Velocity”值的符號。（3）Current：Current=0：軸按照參數(shù)“Velocity”和“Direction”值運行；Current=1：軸忽略參數(shù)“Velocity”和“Direction”值，軸以當前速度運行。2024/10/22二知識講座8.MC_MoveJog：點動指令圖8-24MC_MoveJog指令符號MC_MoveJog指令在點動模式下以指定的速度連續(xù)移動軸，在點動模式下正向點動和反向點動不能同時觸發(fā)，如圖8-24所示。

（1）JogForward：正向點動，JogForward為1時，軸運行；JogForward為0時，軸停止。類似于按鈕功能，按下按鈕，軸就運行，松開按鈕，軸停止運行，不是用上升沿觸發(fā)，。

（2）JogBackward：反向點動，使用方法參考JogForward。在執(zhí)行點動指令時，應保證JogForward和JogBackward不同時觸發(fā)，可以用邏輯進行互鎖。

（3）Velocity：點動速度。Velocity數(shù)值可以實時修改，實時生效。2024/10/22三工作任務任務

小車往返運動控制系統(tǒng)設(shè)計

圖8-25小車往返示意圖

現(xiàn)有一運動小車，動力裝置為步進電機，小車需要在A、B兩點之間進行往返運動，在小車遇到緊急情況時應當按下停止按鈕小車能立即停下，在小車回到原點后按下啟動按鈕才能進行新一次的循環(huán)。在非循環(huán)狀態(tài)下小車要可以手動控制左行、右行、自動回原點。手動左行、手動右行、回原點均在MCSC觸摸屏控制。如圖8-25所示。1.項目要求2024/10/22三工作任務序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注1PLC西門子S7-12001214CDC/DC/DC臺1可根據(jù)實際情況選擇繼電器輸出型PLC。2驅(qū)動器雷塞DM442個1

3觸摸屏MCGSTPC70362Ti

4路由器TP-LINKTL-SF1008D

2.項目分析（1）小車運行機構(gòu)是由滑臺、絲杠、步進