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      公司新聞
      西門子1200PLC實用定位控制程序案例
      發布時間: 2024-06-28 22:22 更新時間: 2024-12-02 08:00
      1. 引言

      本文是一篇綜合性非常強的文章,從PLC輸入輸出及步進電機接線開始,到PLC運動控制程序編寫,再到后續的ModbusTCP通信協議及上位機編程實現Zui終控制,涉及知識面比較廣,能夠讓我們很好地將所學知識結合起來。

      2. 項目開發平臺

      采用西門子TIA Portal V15編程軟件編寫運動控制程序,實現PLC(S7-1200系列:CPU1214C DC/DC/DC )對步進電機的控制,再通過編寫ModbusTCP程序,將控制地址進行映射,從而方便上位機(VS 2019開發)與PLC進行通信,Zui終實現步進電機的運動方向、速度及距離的靈活控制。

      涉及硬件:開關電源、S7-1200PLC、步進驅動器、步進電機、單軸模組、限位開關

      涉及軟件:TIA Portal V15、VS2019、ModbusPoll(用于測試通信)


      3. 硬件接線

      圖片

      4. PLC編程


      步   驟操作說明
      1通過博圖軟件創建一個新的PLC項目,
      根據硬件型號插入新設備,這里為
      CPU 1214C DC DC DC
      圖片
      2雙擊PLC的以太網口,設置IP地址,
      這里設置為192.168.2.210
      圖片
      3雙擊CPU,在脈沖發生器PTO/PWM選項中設置信號類型為PTO,脈沖輸出為Q0.0,方向輸出為Q0.1圖片
      4新建一個工藝對象,名稱為軸1,通過基本參數>驅動器,設置脈沖輸出為Pulse1圖片
      5通過擴展參數>位置限制,設置上下限位分別為I0.1和I0.2圖片
      6通過擴展參數>回原點>主動,設置原點開關為I0.0圖片
      7程序段1,調用MC_Power使能,各個引腳填寫如圖所示,其中Asix選擇軸1圖片
      8程序段2,調用MC_MoveRelative,各個引腳填寫如圖所示,該程序段主要用于執行相對運動圖片
      9程序段3,調用MC_MoveAbsolute,各個引腳填寫如圖所示,該程序段主要用于執行juedui運動圖片
      10程序段4,調用MC_MoveJog,各個引腳填寫如圖所示,該程序段主要用于執行前進和后退點動圖片
      11程序段5,調用MC_Home,各個引腳填寫如圖所示,該程序段主要用于執行歸零圖片
      12程序段6,調用MC_Reset,各個引腳填寫如圖所示,該程序段主要用于執行復位功能圖片
      13程序段7,調用MC_Halt,各個引腳填寫如圖所示,該程序段主要用于執行暫停功能圖片
      14程序段8,調用MC_ReadParam,來讀取相關參數,各個引腳填寫如圖所示,該程序段主要用于讀取實時脈沖圖片


      5. 上位機開發思路

      目前比較主流開發上位機的方式,主要是組態軟件(觸摸屏)、C#開發上位機,C#開發上位機與傳統的組態軟件之間的區別,主要體現在如下三個方面:

    2. 功能限制:組態軟件對于一些特定的需求或者邏輯,會有一定的局限性,使用上也受到軟件本身的約束;C#開發上位機完全自主開發,幾乎不存在功能上的限制,并且擴展方便。
    3. 技術要求:組態軟件Zui大的優勢在于方便,因為它本身都集成了一些通用協議和元件,只需要按照使用說明進行組態配置即可;C#開發需要完全自己搭建框架和實現底層代碼,對開發者的技術要求會更高一些。
    4. 價格成本:組態軟件需要按套、按點位收費,意味著每個項目無形中都有一個基礎成本;C#開發上位機自主開發,不需要二次授權費用,并且開發一套之后,可以快速應用到其他項目中。

    5. 采用C#上位機開發,首先需要考慮的是通信問題。西門子S7-1200支持很多種不同的通信協議,包括S7、ModbusTCP、TCP/IP、UDP、OPC等,從開發成本上來說,我們優先考慮S7和ModbusTCP,對于S7和ModbusTCP通信協議,比較一下兩者的優缺點:

    6. S7協議為西門子內部協議,協議本身不公開,需要調用或者自己開發通信庫,使用S7通信協議需要勾選CPU中的允許來自遠程對象的PUT/GET通信訪問。
    7. ModbusTCP為公開、免費協議,可以自己開發通信庫或者使用開源庫,使用ModbusTCP通信協議需要編寫一定的PLC程序來實現地址映射。
    8. 從公開免費和使用范圍的角度來考慮,這里采用ModbusTCP通信協議,因為學會了ModbusTCP,意味著市場上的大部分儀表、PLC通信都可以搞得定,PLC程序編寫如下如下所示:

    9. 創建DB塊

      這里首先創建一個DB塊,里面包含了常用的一些操作和參數設置,值得注意的是,由于Modbus保持型寄存器的Bit位操作比較麻煩,因此這里我們統一使用Word類型來代替Bit。

    10. 圖片

    11. Modbus地址與PLC地址的映射(控制位)
    12. 圖片

    13. Modbus地址與PLC地址的映射(參數地址)
    14. 圖片

    15. ModbusServer程序編寫
    16. 圖片

    17. 上位機UI界面設計
    18. 圖片

    19. ModbusTCP通信庫

      上位機開發功能實現的核心在于ModbusTCP通信庫編寫,由于Modbus協議是公開免費,可以自己根據Modbus協議來開發,也可以使用開源的Modbus庫,如NModbus等,有了ModbusTCP通信庫之后,我們可以將更多的精力放在業務處理及邏輯處理上面。

    20. 6. 上位機功能開發
    21. 首先創建一個Windows窗體應用項目,項目名稱為thinger.com.MotionPro。
    22. 日志顯示功能:日志顯示采用ListView進行顯示,綁定一個ImageList用來區分信息、報警、錯誤,添加日志方法的參數包含日志等級及日志內容。
    23. 自己開發ModbusTCP通信庫或者使用開源庫,該庫應該具備建立連接、斷開連接、預置寄存器、讀取寄存器的功能。
    24. 建立連接和斷開連接:這里通過按鈕實現建立連接和斷開連接2個功能。
    25. 相對位置運動:設置相對運動速度和相對運動位置,實現電機的相對運動。
    26. juedui位置運動:設置juedui運動速度和juedui運動位置,實現電機的相對運動。
    27. 點動運動模式:設置點動運動速度,按住正向點動或者反向點動,實現電機的點動運動。
    28. 回原點模式:點擊回原點,可以控制物體回到原點位置并停止。
    29. 運動停止、運動暫停、復位相關功能。
    30. 7. 寫在Zui后

      這個項目整體來說難度不是很大,但是涉及的知識面比較廣,非常適合上位機初學者進行學習和練手。


      聯系方式

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