基于西門子工業(yè)面板控制的回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)設(shè)計

張朝文 劉金山 第二炮兵工程大學(xué) 陜西西安 710025

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基于西門子工業(yè)面板控制的回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)設(shè)計

張朝文 劉金山 第二炮兵工程大學(xué) 陜西西安 710025

【文章摘要】

本文介紹了基于西門子工業(yè)面板控制的回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，進(jìn)行了回轉(zhuǎn)部分控制程序的編寫以及基于WinCC組態(tài)軟件的人機(jī)界面畫面的設(shè)計，并利用PLC的在線監(jiān)控功能對控制系統(tǒng)進(jìn)行了實訓(xùn)操作。

系統(tǒng)基于西門子 PLC 和人機(jī)界面（HMI）設(shè)備來實現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)所帶動的平臺轉(zhuǎn)動的控制。在使用時操作人員通過人機(jī)界面對PLC進(jìn)行對話并相互作用，PLC進(jìn)一步通過對步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的控制驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)完成相關(guān)動作。

【關(guān)鍵詞】

WinCC 組態(tài)軟件； PLC；步進(jìn)電機(jī);驅(qū)動器

1 基于S7-200的回轉(zhuǎn)控制程序設(shè)計

結(jié)合功能要求，本系統(tǒng)選用的西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列的PLC，其編程軟件為STEP 7 MicroWIN。系統(tǒng)為開環(huán)控制系統(tǒng)，功能為實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的啟停，正反轉(zhuǎn)，快慢轉(zhuǎn)。因篇幅原因，本程序只寫出“初始化”，“快速正轉(zhuǎn)”，“停止”三段程序，用語句列表形式寫出，可在編程軟件中更改為梯形圖程序，方便理解，程序如下：

“快速反轉(zhuǎn)”，“慢速正轉(zhuǎn)”，“慢速反轉(zhuǎn)”等程序段可由修改裝載到寄存器中的控制字節(jié)而得到，詳細(xì)內(nèi)容可以參考西門子公司的《S7-200系統(tǒng)手冊》，程序段中控制寄存器所裝載控制字節(jié)的意義亦可以從中得到，此處不作過多解釋。

2 基于Wincc flexible軟件的控制面板設(shè)計

2.1變量的組態(tài)

變量分為外部變量和內(nèi)部變量，其中外部變量可以在人機(jī)面板和PLC中被訪問。打開Wincc flexible軟件，建立一個項目后，在變量表中生成 “變量1”至“變量10”等10個變量。設(shè)置“變量1”至“變量5”為外部變量，其“連接”均選擇“連接1”（S7-200），地址為M0.0至M0.4，用于組態(tài)按鈕；設(shè)置“變量6”至“變量10”為內(nèi)部變量，其“連接”均選擇“內(nèi)部變量”，用于組態(tài)指示燈。10個變量的數(shù)據(jù)類型設(shè)為Bool型。組態(tài)完成后，可根據(jù)變量的用途改變變量名稱，方便區(qū)分。

2.2畫面的組態(tài)

面板組態(tài)了“起始畫面”、“啟動畫面”、“功能介紹”等三個畫面，為按鈕“按下”事件組態(tài)函數(shù)“Activate Screen”可實現(xiàn)畫面間的切換。圖2.1為“啟動畫面”，畫面上有按鈕和指示燈等對象，此處主要講解按鈕的組態(tài)及功能。以“正向快轉(zhuǎn)”按鈕為例，在按鈕“事件”欄“單擊”選項的函數(shù)列表中。對外部變量“正向快轉(zhuǎn)”（對應(yīng)地址M0.0）和內(nèi)部變量“正向快轉(zhuǎn)指示燈”均組態(tài)函數(shù)“SetBit”（置位）。以上兩個置位函數(shù)前者是為了使外部變量“正向快轉(zhuǎn)”的位值為“1”，使梯形圖程序中M0.0對應(yīng)的常開觸點按鈕閉合，后者是為了使內(nèi)部變量“正向快轉(zhuǎn)指示燈”的位值為“1”，使指示燈在單擊按鈕后被點亮。之后再為其余的8個變量分別組態(tài)函數(shù)“ResetBit”（復(fù)位），使其他的外部變量所對應(yīng)的觸點按鈕的位值為“0”，內(nèi)部變量的值亦為“0”（指示燈熄滅）。到這里，一個按鈕就組態(tài)完成，其余按鈕的組態(tài)類似。需要說明的是“全復(fù)位”按鈕的功能是在系統(tǒng)停止后使所有的變量的位值為“0”，系統(tǒng)復(fù)位，所以它為10個變量均組態(tài)函數(shù)“ResetBit”。組態(tài)完成后，可在仿真軟件中可對組態(tài)的面板進(jìn)行測試，檢驗組態(tài)是否正確。

圖2.1　控制面板啟動畫面

3 回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)論證試驗

由于暫無觸摸屏實物，系統(tǒng)的試驗方法為通過計算機(jī)在線監(jiān)控PLC運行，即利用編程軟件中的狀態(tài)表在線監(jiān)控功能修改相應(yīng)觸點按鈕的位值（相當(dāng)于HMI設(shè)備對外部變量進(jìn)行訪問并執(zhí)行相關(guān)操作），使PLC對驅(qū)動器發(fā)出相應(yīng)信號，達(dá)到控制步進(jìn)電機(jī)的目的，系統(tǒng)電氣圖如圖3.1。電路連接完畢后，在線運行PLC，點擊編程軟件中的“狀態(tài)表監(jiān)控”按鈕，進(jìn)入“狀態(tài)表”窗口，在需要改變位值的觸點按鈕對應(yīng)的“新值”一欄中輸入“1”或“0”，點擊“全部寫入”按鈕，使各個觸點按鈕的位值發(fā)生改變，從而控制觸點按鈕的“通”或“斷”，使相應(yīng)程序段運行。經(jīng)觀察，電機(jī)能夠按照程序控制執(zhí)行正反轉(zhuǎn)、快慢轉(zhuǎn)、啟停等設(shè)定工步。試驗完畢，控制系統(tǒng)工作正常。

4 總結(jié)

本回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)操作簡單，使用方便，較傳統(tǒng)系統(tǒng)其可靠性進(jìn)一步提高，能夠直接通過屏幕面板對系統(tǒng)進(jìn)行控制與觀察，節(jié)省了時間，提高了工作效率，具有很好的實用性與出色的安全性能，值得推廣。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]廖常初.西門子人機(jī)界面（觸摸屏）組態(tài)與應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.6

圖3. 1　系統(tǒng)電氣圖