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品牌 | Siemens/西门子 | 应用领域 | 化工,电子,电气 |
---|---|---|---|
产地 | 德国 | 品牌 | 西门子 |
6AV6640-0DA11-0AX0西门子5.7寸显示屏
顺序控制继电器(SCR)指令是基于SFC的编程方式,使用顺序控制继电器(S0.0~S31.7),依据被控对象的顺序功能图进行编程,将逻辑程序划分为LSCR与SCRE之间的若干个SCR段,一个SCR程序段对应顺序功能图中的一个程序步,从而实现顺序控制。
s7-200PLC单流程程序梯形图举例
1. PLC控制系统的设计内容
(1)根据设计任务书,进行工艺分析,并确定控制方案,它是设计的依据。
(2)选择输入设备(如按钮、开关、传感器等)和输出设备(如继电器、接触器、指示灯等执行机构)。
(3)选定PLC的型号(包括机型、容量、I/O模块和电源等)。
(4)分配PLC的I/O点,绘制PLC的I/O硬件接线图。
(5)编写程序并调试。
(6)设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。
(7)编写设计说明书和使用说明书。
2. PLC控制系统设计步骤
(1)工艺分析
深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求,并划分控制的各个阶段,归纳各个阶段的特点,和各阶段之间的转换条件,画出控制流程图或功能流程图。
(2)选择合适的PLC类型
在选择PLC机型时,主要考虑下面几点:
1功能的选择。 对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能(如中断、PID等)。
2I/O点数的确定。 统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数,并考虑以后的扩充(一般加上10%~20%的备用量),从而选择PLC的I/O点数和输出规格。
3内存的估算。 用户程序所需的内存容量主要与系统的I/O点数、控制要求、程序结构长短等因素有关。一般可按下式估算:存储容量=开关量输入点数×10+开关量输出点数×8+模拟通道数×100+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。
(3)分配I/O点。 分配PLC的输入/输出点,编写输入/输出分配表或画出输入/输出端子的接线图,接着就可以进行PLC程序设计,同时进行控制柜或操作台的设计和现场施工。
(4)程序设计。 对于较复杂的控制系统,根据生产工艺要求,画出控制流程图或功能流程图,然后设计出梯形图,再根据梯形图编写语句表程序清单,对程序进行模拟调试和修改,直到满足控制要求为止。
(5)控制柜或操作台的设计和现场施工。 设计控制柜及操作台的电器布置图及安装接线图;设计控制系统各部分的电气互锁图;根据图纸进行现场接线,并检查。
(6)应用系统整体调试。如果控制系统由几个部分组成,则应先作局部调试,然后再进行整体调试;如果控制程序的步序较多,则可先进行分段调试,然后连接起来总调。
(7)编制技术文件。技术文件应包括:可编程控制器的外部接线图等电气图纸,电器布置图,电器元件明细表,顺序功能图,带注释的梯形图和说明
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本文主要介绍了如何使用CPU 1215C通过PROFINET 连接SINAMICS V90伺服系统实现位置闭环控制。其中对S7-1200 V4固件版本的运动控制功能、工艺对象的组态和V90 PN的相关参数设置作了简要介绍。
S7-1200 CPU固件版本从V3.0开始已经支持多4路PTO输出,以CPU1214C(6ES7214-1AG31-0XB0)为例,其CPU本体支持4路PTO输出,其中PTO 1、PTO 2的频率范围为 2 Hz ≤ f ≤ 100 kHz,PTO 3 、PTO 4的频率范围为2 Hz ≤ f ≤ 20 kHz。
S7-1200 CPU V4.0固件版本虽然也只支持4路PTO输出,但是PTO的信号类型可以进行选择,支持的信号类型见表2-1 PTO 信号类型所示。
信号类型 | 脉冲发生器输出数目 |
脉冲 A 和 方向 B(禁用方向输出) | 1 |
脉冲 A 和 方向 B | 2 |
加计数 A 和减计数 B | 2 |
A/B 相移 | 2 |
A/B 相移 - 四倍频 | 2 |
表2-1 PTO信号类型
V4.0固件版本的CPU高速脉冲信号发生器输出地址可以自由分配给PTO,输出地址分配与输出频率范围见表2-2 脉冲信号发生器地址分配所示。
Q0.0 | Q0.1 | Q0.2 | Q0.3 | Q0.4 | Q0.5 | Q0.6 | Q0.7 | Q1.0 | Q1.1 | |
CPU1211C(DC/DC/DC) | 100kHz | 100kHz | 100kHz | 100kHz | - | - | - | - | - | - |
CPU1212C(DC/DC/DC) | 100kHz | 100kHz | 100kHz | 100kHz | 20kHz | 20kHz | - | - | - | - |
CPU1214C(DC/DC/DC) | 100kHz | 100kHz | 100kHz | 100kHz | 20kHz | 20kHz | 20kHz | 20kHz | 20kHz | 20kHz |
CPU1215C(DC/DC/DC) | 100kHz | 100kHz | 100kHz | 100kHz | 20kHz | 20kHz | 20kHz | 20kHz | 20kHz | 20kHz |
CPU1217C(DC/DC/DC) | 1MHz | 1MHz | 1MHz | 1MHz | 100kHz | 100kHz | 100kHz | 100kHz | 100kHz | 100kHz |
表2-2 脉冲信号发生器地址分配
以CPU1214C CPU本体输出地址(6ES7214-1AG40-0XB0)为例,示例几种可能的PTO信号类型组合方式,见表2-3 脉冲方向组态所示:
l 示例1:4-100kHz PTO,不带方向输出。
l 示例2:2-100kHz PTO 和 2-20kHz PTO,脉冲A+方向B输出。
l 示例3:4-100kHz PTO,脉冲A+方向B输出,其中脉冲A 100kHz,方向B 20kHz。
P=脉冲 D=方向 | CPU板载输出 | ||||||||
100kHz输出 | 20kHz输出 | ||||||||
Q0.0 | Q0.1 | Q0.2 | Q0.3 | Q0.4 | Q0.5 | Q0.6 | Q0.7 | ||
示例1 | PTO1 | P | |||||||
PTO2 | P | ||||||||
PTO3 | P | ||||||||
PTO4 | P | ||||||||
示例2 | PTO1 | P | D | ||||||
PTO2 | P | D | |||||||
PTO3 | P | D | |||||||
PTO4 | P | D | |||||||
示例3 | PTO1 | P | D | ||||||
PTO2 | P | D | |||||||
PTO3 | P | D | |||||||
PTO4 | P | D |
表2-3 脉冲方向组态
S7-1200 CPU V4.1固件版本起不仅支持通过PTO输出方式对伺服电机进行开环控制,而且支持通过PROFIdrive或者模拟量输出(AQ)方式对伺服电机进行闭环控制,见表2-4驱动器连接方式所示。本文中例子就是使用PROFIdrive方式对SINAMICS V90 PN进行闭环控制。
驱动器连接 | 轴的闭环/开环控制 | 编码器连接 |
---|---|---|
PTO | 速度控制、开环 | - |
模拟量输出 | 位置控制、闭环 |
|
PROFIdrive | 位置控制、闭环 |
|
表2-4 驱动器连接方式
SINAMICS V90 是西门子推出的一款小型、高效便捷的伺服系统。SINAMICS V90 驱动器与 SIMOTICS S-1FL6 电机组成的伺服系统是面向标准通用伺服市场的驱动产品,覆盖0.05kW~7kw 功率范围。
2016 年 7 月底,推出了带PROFINET 接口的 V90 驱动器,配合SIEMENS PLC, 能够组成一套完善的、经济的、可靠的运动控制解决方案。SINAMICS V90 PROFINET (PN) 版本有 2个RJ45 接口用于与 PLC 的 PROFINET 通信连接,支持 PROFIdrive 运动控制协议。它也可以集成到博途中与 S7-1200,S7-1500 连接。
注意:
(1) SINAMICS V90 PN 支持 SIMATIC PLC 的工艺对象(TO),可通过 TO 实现位置及速度的控制,如 S7-1500 T-CPU, S7-1500 及 S7-1200。
(2) SINAMICS V90 PN 版本独立于当前的 SINAMCIS V90 脉冲串的控制器,它不支持 PTI、脉冲加方向、模拟量和USS/Modbus RTU 通信等控制方式。
(3) SINAMICS V90 PN 只支持 PROFINET 通信,支持西门子标准报文 1,2,3,5,102,105,支持 DSC控制。本例中 SINAMICS V90 PN 需要选择标准报文3。
PROFINET IO 是一种基于以太网的实时协议。在工业自动化应用中作为高级网络使用。一个完整的POFINET IO 网络包括以下设备:
l IO 控制器:典型的是 PLC,用于控制整个系统
l IO 设备:一个分散式 IO 设备(例如,编码器,传感器),通过 IO 控制器控制
l IO 检测器:HMI(人机接口)或个人计算机,用于诊断或调试
PROFINET 提供两种实时通信,PROFINET IO RT(实时)和 PROFINET IO IRT(等时实时)。实时通道用于 IO 数据和报警的传输。在 PROFINET IO RT 通道中,实时数据通过优先以太网帧进行传输。没有特殊的硬件要求。
SINAMICS V90 PN基于PROFINET IO RT(实时),其循环周期可达到 4 ms。基于PROFINET IO IRT 通道可用于传输具有更加精确时间要求的数据。其循环周期可达 2 ms,但需要具有特殊硬件的 IO 设备和开关的支持。
所有的诊断和配置数据通过非实时(NRT)通道进行传输。使用 TCP/IP 协议。因而,没有可确定的循环周期,其循环周期可能超过 100 ms。
SIMATIC S7-1200 目前仅支持PROFINET IO RT 通讯,所以后面章节所讲的与 SINAMICS V90 PN 连接做位置控制是通过PROFINET IO RT 通讯来实现的