| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 化工,電子,電氣 | 產(chǎn)地 | 德國(guó) |
|---|---|---|---|
| 品牌 | 西門子 |
6ES7317-7TK10-0AB0安裝調(diào)試
通訊口初始化
plc內(nèi)部特殊存儲(chǔ)器位smb30和smb130分別配置通訊端口0和1，為自由端口通訊選擇波特率、奇偶校驗(yàn)和數(shù)據(jù)位數(shù)。自由端口的控制字節(jié)描述如下所示
例如：在通訊協(xié)議中規(guī)定奇偶校驗(yàn)為奇校驗(yàn)、每個(gè)字符的數(shù)據(jù)為8位、波特率為19200、自由口協(xié)議，采用通訊端口0，則在plc初始化程序中將smb30賦值為0c5h。
例：//串口初始化
…
network7
ldsm0.0
movb16#c5，smb30//波特率為19200奇校驗(yàn)//1起始位1停止位8數(shù)據(jù)位
eni//允許中斷
movb2，smb34
movb20，smb35
atchint_0，8
…
5、PLC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理
由于s7-200系列plc在自由口模式下，通訊協(xié)議由梯形圖程序或stl編輯器控制，程序可以使用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令和接收指令來控制通訊操作。cpu連續(xù)掃描用戶程序，執(zhí)行用戶任務(wù)。plc在程序執(zhí)行過程中，基于穩(wěn)定、快速靈活等方面考慮，cpu每個(gè)掃描周期都通過輸入輸出映像寄存器來執(zhí)行實(shí)際輸入輸出操作，即讀實(shí)際輸入點(diǎn)值到映像寄存器、寫映像寄存器值到實(shí)際輸出點(diǎn)。由于在中斷中不能順利進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫操作，因此，可通過編程，利用plc循環(huán)掃描執(zhí)行程序的特點(diǎn)，使得在程序掃描期間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)與輸入輸出映像寄存器區(qū)交換數(shù)據(jù)。
在本實(shí)例中，plc上電初始化后轉(zhuǎn)入接收字符中斷，當(dāng)上位機(jī)發(fā)出查詢命令后，plc判斷所發(fā)命令的地址和地址補(bǔ)碼是否正確；如果正確判斷上位機(jī)是向plc發(fā)送命令還是查詢plc狀態(tài)；如果執(zhí)行命令則plc轉(zhuǎn)入主程序執(zhí)行相關(guān)命令，如果查詢plc狀態(tài)則將協(xié)議定義的信息發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)收到信息后發(fā)送應(yīng)答幀給plc。
例：interrupt0//接收開始
network1
ldnsm3.0
ab＝smb2，vb0
movw+0，ac0
movd&vb600，vd638
movbsmb2，＊vd638
xorwsmw1，ac0
movbac0，vb300
atchint_1，8
atchint_6，11
creti
network2
ldsm0.0
dtch8
atchint_6，10
interrupt1//接收地址補(bǔ)碼
network1
ldnsm3.0
ansm1.0
movbsmb2，＊vd638
xorwsmw1，ac0
network2
ldsm0.0
atchint_6，10
interrupt2//接收命令后判斷
…
network3//發(fā)送信息
ldw＝ac2，+0
ab＝vb301，vb604
ab＝vb603，16#00
atchint_4，10
dtch11
creti
network4
ldsm0.0
wdr
…
network7
ldsm0.0
sm31.0，1
dtch11
atchint_5，10
interrupt3//接收應(yīng)答字節(jié)
network1
ldnsm3.0
ansm1.0
movbsmb2，＊vd638
incdvd638
xorwsmw1，ac0
decwac2
network2
ldw＝ac2，16#0000
movwac0，vw300
network3
ldsm0.0
dtch8
atchint_6，10
interrupt4//發(fā)送信息碼
…
network6
ldsm0.0
movwac0，vw105
xmtvb100，0
atchint_6，9
…
interrupt5//發(fā)送應(yīng)答幟
…
network9
ldsm0.0
movwac0，vw105
xmtvb100，0
rm31.0，1
atchint_6，9
…
interrupt6//轉(zhuǎn)入接受中斷
network1
ldsm0.0
dtch9
dtch10
dtch11
atchint_0，8
6、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理
計(jì)算機(jī)程序由車輛級(jí)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商提供，根據(jù)雙方制定的通訊協(xié)議，通常采用vb或vc編寫，在此不做詳細(xì)描述。
7、結(jié)束語
從以上敘述可以看到，由車輛計(jì)算機(jī)與plc（或其它智能可編程設(shè)備）組建的車輛級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵在于解決計(jì)算機(jī)與plc的實(shí)時(shí)通訊、plc對(duì)車上設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控的問題。通過這種方式組建的車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，只是在原有的設(shè)備控制器軟件內(nèi)增加了通訊程序，所以并沒有增加設(shè)備供應(yīng)商的成本，因此這種監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)成本低，而且實(shí)時(shí)性好、操作簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)。再利用計(jì)算機(jī)易組網(wǎng)的功能，實(shí)現(xiàn)了整列車的實(shí)時(shí)監(jiān)控，大大提供了列車行駛中的可靠性和安全性，因此這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在旅客列車、特別是高速列車上已普遍使用。
6ES7317-7TK10-0AB0安裝調(diào)試
對(duì)于由伺服電機(jī)帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)物體進(jìn)行位置控制，通常采用套軸式的電磁旋轉(zhuǎn)變壓器加復(fù)雜的處理電路來實(shí)現(xiàn)角度的編碼，再由角度編碼進(jìn)行位置的閉環(huán)控制。上述的位置控制多用于測(cè)角精度要求高的場(chǎng)合中，設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜、成本較高。在某些實(shí)際應(yīng)用中，需要進(jìn)行較為簡(jiǎn)單的位置定位。比如在一個(gè)由伺服電機(jī)帶動(dòng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)需要在360°的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)進(jìn)行4個(gè)或多個(gè)檔位的定位，實(shí)際應(yīng)用中像建筑行業(yè)中控制閥門的大小來對(duì)給水量、水泥量、沙石量進(jìn)行控制或軍工工程控制，這樣的定位控制精度要求不高，采用上述的方法進(jìn)行位置控制顯然不夠經(jīng)濟(jì)，成本過高。
PLC(Programmable Logic Controller)在工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛。其高可靠性、高穩(wěn)定性、友好的編程環(huán)境以及輔以觸摸式人機(jī)界面，使得各種工業(yè)控制更方便直觀、經(jīng)濟(jì)可靠。這里主要闡述了基于S7-200PLC實(shí)現(xiàn)位置控制方法。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)是以PLC控制器為核心的位置控制系統(tǒng)，包含伺服電機(jī)、光電編碼器、操作及顯示屏、上位計(jì)算機(jī)、伺服電機(jī)控制電路和狀態(tài)返回電路。其硬件總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
1．1 S7-200 PLC
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)核心部件采用西門子S7-200系列的PLC，該系列PLC功能豐富，具有多種功能模塊，可方便通過人機(jī)界面對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作和監(jiān)視其狀態(tài)，高版本的PLC主機(jī)擁有2個(gè)通訊端口，在使用人機(jī)界面對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作的同時(shí)還可通過RS-485接口和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算及狀態(tài)管理，對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視。該系統(tǒng)使用S7-200 PLC的一個(gè)重要的功能：高速可逆計(jì)數(shù)。光電編碼器和伺服電機(jī)同軸連接，伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)光電編碼器產(chǎn)生連續(xù)的脈沖串，PLC通過輸入點(diǎn)讀取光電編碼器產(chǎn)生的脈沖，實(shí)現(xiàn)高速可逆計(jì)數(shù)。例如設(shè)置高、中、低3個(gè)給水量檔位并進(jìn)行控制。在調(diào)試階段應(yīng)先驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)進(jìn)行3個(gè)給水量的位置標(biāo)定，也就是說，高、中、低3個(gè)檔位分別對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)。應(yīng)該注意的是，由于采用的是增量式光電編碼器，也就是說，當(dāng)編碼器掉電后并不能將當(dāng)前的脈沖數(shù)保存。所以在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上還要設(shè)置2個(gè)限位開關(guān)，一來保護(hù)機(jī)械結(jié)構(gòu)；二來把逆向的限位開關(guān)的位置定為零位，這樣相對(duì)于這個(gè)零位的高、中、低3個(gè)給水檔位從光電編碼器讀到的脈沖數(shù)即為這3個(gè)檔位的位置。這3個(gè)位置可通過PLC編程對(duì)其控制。圖2給出S7-200 PLC高速可逆計(jì)數(shù)器的時(shí)序圖。
1．2 光電編碼器
光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90°的兩路脈沖信號(hào)。圖3為在實(shí)際項(xiàng)目中采用光電編碼器的時(shí)序圖，從圖中可以看出此光電編碼器的相位判斷角度為90°±45°；另外圖中標(biāo)識(shí)的CW(順時(shí)針)和CCW(逆時(shí)針)可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用在PLC程序中自行定義。圖4為在實(shí)際項(xiàng)目中采用光電編碼器的內(nèi)部電路和外部引線圖。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
2．1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)
該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)為：1)準(zhǔn)確配置高速計(jì)數(shù)器；2)位置控制器的允差設(shè)計(jì)，允差的選擇應(yīng)盡量小以提高伺服系統(tǒng)的控制精度，在滿足系統(tǒng)定位精度的前提下，允差的設(shè)計(jì)上還需要考慮于機(jī)械結(jié)構(gòu)定位的分辨率，以免設(shè)置值過小機(jī)械結(jié)構(gòu)控制不到位而引起驅(qū)動(dòng)電機(jī)反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)，往往需要現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定；3)初始位置的精確標(biāo)定，需要注意的是初次標(biāo)定各檔位位置時(shí)應(yīng)使用手動(dòng)控制方式，并且要將機(jī)械限位開關(guān)狀態(tài)接入PLC。由于采用增量式光電編碼器，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值要存在PLC的掉電可保存寄存器MDl4中。
2．2 程序設(shè)計(jì)
在程序中首先需要將高速計(jì)數(shù)器配置為A／B相正交輸入，4倍計(jì)數(shù)速率，增計(jì)數(shù)，并使能高速計(jì)數(shù)器，然后將標(biāo)定好的各檔位位置填入相應(yīng)的地址中，并且設(shè)置允差為兩個(gè)脈沖，也就是說各檔位的脈沖數(shù)加減2即為相應(yīng)的到位。伺服系統(tǒng)傳動(dòng)裝置的間隙是多樣性的，并且對(duì)伺服控制的性能有影響，設(shè)置允差的目的是為了消除由于伺服傳動(dòng)間隙引起的系統(tǒng)不穩(wěn)定，從而準(zhǔn)確定位。位置定位程序的流程如圖5所示。
在程序設(shè)計(jì)時(shí)除順、逆限位和順轉(zhuǎn)、逆轉(zhuǎn)的互鎖程序外，重點(diǎn)在于如何用PLC實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)重復(fù)定位。主要設(shè)計(jì)程序如下：
3 工程應(yīng)用情況
這種設(shè)計(jì)方法被利用在某雷達(dá)工程的衰減器控制的4位置定位系統(tǒng)中，系統(tǒng)要求驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件在0°～360°內(nèi)的4個(gè)位置往返定位，定位精度要求O．1°。在具體的設(shè)計(jì)中驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用型號(hào)為55TYD02的交流電機(jī)，編碼機(jī)構(gòu)選用型號(hào)為OMRON E6B2的相對(duì)式光電碼盤。位置的行程范圍360°對(duì)應(yīng)于8 400個(gè)脈沖，則使用S7-200 PLC高速計(jì)數(shù)器讀入的位置分辨率為360°／8400=0．043°；根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)際標(biāo)定位置允差值設(shè)置為2個(gè)脈沖，此定位系統(tǒng)的控制精度可達(dá)到0．86°，滿足系統(tǒng)定位精度0．1°的要求，電機(jī)正向或反向運(yùn)轉(zhuǎn)一次到位，快速準(zhǔn)確。
4 結(jié)束語
PLC適用于比較惡劣的工業(yè)環(huán)境，通過其通訊口和上位計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊，可以使操作人員在安全的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；光電編碼器構(gòu)造原理簡(jiǎn)單，機(jī)械壽命可達(dá)幾萬小時(shí)以上，抗干擾能力強(qiáng)。由兩者為核心構(gòu)成的硬件電路實(shí)現(xiàn)位置控制方法適用于具有多個(gè)設(shè)置點(diǎn)重復(fù)定位的機(jī)械旋轉(zhuǎn)控制設(shè)備，一般的工業(yè)控制要求。這種設(shè)計(jì)原理清晰、硬件需求明確、易于實(shí)現(xiàn)、調(diào)試維護(hù)方便，具有很好實(shí)用和適用性。上述的位置控制方法已經(jīng)應(yīng)用于某雷達(dá)工程的衰減器控制中，其控制精度可達(dá)到0．86°，滿足系統(tǒng)定位精度0．1°的要求，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，效果良好。
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