1、<p><b>　　2013屆畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目 基于315T的雕刻機(jī)模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 院 自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 &l

2、t;/p><p>　　班 級(jí) 　 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 x

3、x </p><p>　　完成日期 2013年5月20日 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本論文是以三維雕刻機(jī)模型為基礎(chǔ)的，主要是利用西門子校企合作自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室的西門子300PLC和U320西門子伺服控制器，帶動(dòng)三個(gè)S120的西門子伺服電

4、機(jī)在三維空間上協(xié)調(diào)工作達(dá)到目的。西門子S7-300PLC是SIEMENS公司生產(chǎn)的中型PLC，采用模塊式結(jié)構(gòu)，I/O點(diǎn)多，功能強(qiáng)，擴(kuò)展性好，使用方便，既能用于單機(jī)控制，又能組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，且能滿足工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域的絕大多數(shù)控制要求。本實(shí)驗(yàn)采用型號(hào)為CPU315T-2DP的西門子300PLC，這款CPU為技術(shù)功能型，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用廣泛，結(jié)合控制單元CU320驅(qū)動(dòng)器，控制S120三臺(tái)伺服電機(jī)，采用以太網(wǎng)和DP通訊模塊，完美地將PC、U320-S

5、120、S7-300、MM440組網(wǎng)通訊。通過(guò)硬件組態(tài)，軟件編寫，系統(tǒng)調(diào)試，使三臺(tái)伺服電機(jī)按一定的規(guī)律在三維（XYZ軸）空間上控制三個(gè)軸按程序的步進(jìn)規(guī)律做運(yùn)動(dòng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求完成預(yù)期的控制目標(biāo)。</p><p>　　關(guān)鍵字：SIEMENS；CU320驅(qū)動(dòng)器；S120伺服電機(jī) </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>

6、　　This paper is based on the three dimensional engraving machine model as the foundation, mainly using Siemens 300PLC Automation Laboratory of school-enterprise cooperation Siemens Siemens Siemens and U320 servo controll

7、er, servo motor to drive three S120 coordination in three-dimensional space to achieve the purpose of. Siemens S7-300PLC is SIEMENS company production of medium-sized PLC, using modular structure, I/O points, strong func

8、tion, good expansibility, convenient use, which can be used as</p><p>　　Keywords：SIEMENS；CU320 Driver；S120 Servo Motor</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b&

9、gt;</p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 選題的背景和意義1</p><p>　　1.2 實(shí)驗(yàn)控制任務(wù)和成果2</p><p><b>　　2 硬件組態(tài)3</b></p

10、><p>　　2.1 315T-CPU硬件介紹、電氣圖參數(shù)分配及組態(tài)3</p><p>　　2.1.1 315T-CPU硬件介紹3</p><p>　　2.1.2 電氣圖參數(shù)分配及組態(tài)參數(shù)分配3</p><p>　　2.1.3 硬件組態(tài)4</p><p>　　2.2 S120-U320的組態(tài)及參數(shù)設(shè)置

11、11</p><p>　　2.2.1 S120-U320結(jié)構(gòu)圖11</p><p>　　2.2.2 S120伺服電機(jī)介紹11</p><p>　　2.2.3 S120組態(tài)及參數(shù)設(shè)置12</p><p>　　3 “094”圖案雕刻的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程20</p><p>　　3.1 STEP7編程軟件及重要程

12、序塊命令說(shuō)明20</p><p>　　3.2 STEP7項(xiàng)目的生成過(guò)程23</p><p>　　3.3“094”圖案的編程24</p><p>　　3.3.1 “094”自動(dòng)雕刻的控制期望24</p><p>　　3.3.2 編寫符號(hào)表24</p><p>　　3.3.3 “094”程序控制圖27&l

13、t;/p><p>　　3.3.4 雕刻“094”的主要程序28</p><p><b>　　4 結(jié)論31</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>

14、;　　附錄34</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 選題的背景和意義</p><p>　　如今隨著勞動(dòng)力成本的不斷攀升，中國(guó)各個(gè)勞動(dòng)密集型的制造型企業(yè)面臨一個(gè)非常現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，勞動(dòng)力成本提升與原材料價(jià)格增加之間的矛盾。因此現(xiàn)在我們國(guó)內(nèi)的大部分制造型企業(yè)都在轉(zhuǎn)型，由勞動(dòng)密集型向工業(yè)自動(dòng)

15、化轉(zhuǎn)型。近幾年伺服控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速，以匯川為主的國(guó)產(chǎn)伺服驅(qū)動(dòng)器在國(guó)內(nèi)外已小有起色，其他國(guó)產(chǎn)品牌的伺服控制系統(tǒng)也迅速發(fā)展起來(lái)了。在高精度的數(shù)控領(lǐng)域伺服電機(jī)已有一席之地。伺服系統(tǒng)在各種位置控制上也得到廣泛的應(yīng)用，如集裝箱的自動(dòng)頂板線上的壓板工序，預(yù)處理飛剪，倒角機(jī)，自動(dòng)側(cè)長(zhǎng)等等都離不開(kāi)伺服控制系統(tǒng)。西門子300/400PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用更是不言而喻的了?，F(xiàn)代工廠采用流水線自動(dòng)化生產(chǎn)線作業(yè)必然要用到PLC，同時(shí)一整條流水線的P

16、LC，西門子品牌的是首選，模塊化中小型S7-300系列PLC適用于極其快速的過(guò)程處理或?qū)?shù)據(jù)處理能力有特別要求的中小型自動(dòng)化控制系統(tǒng)。它具有高速的計(jì)算能力，完整的指令集，多點(diǎn)接口（MPI）和通過(guò)SINCE LAN的聯(lián)網(wǎng)能力；內(nèi)置功能，綜合的診斷能力，推出的口令保護(hù)，簡(jiǎn)便的連接系統(tǒng)和無(wú)限的插入模塊組態(tài)，使系統(tǒng)組態(tài)處理更加方便；極快的指令處理速度，縮短了循環(huán)時(shí)間；高性能</p><p>　　如今工業(yè)自動(dòng)化已經(jīng)成為一種

17、趨勢(shì)，高效率的、可靠的、安全的、能應(yīng)付復(fù)雜加工部件加工工序的控制平臺(tái)顯得尤為重要。這次實(shí)驗(yàn)以實(shí)踐為主導(dǎo)，以應(yīng)用為目的，CPU315T-2DP是一款非常優(yōu)秀的西門子功能型的CPU，和三臺(tái)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)主要是使我了解并掌握PLC程序的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，西門子伺服電機(jī)的硬件的組態(tài)，MM440變頻器的使用，對(duì)伺服電機(jī)走通訊的把握，對(duì)PROFINET通訊網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，對(duì)PROFIBUS通訊的應(yīng)用，對(duì)西門子整一套設(shè)備的軟硬件的了解熟悉并掌握

18、。為以后步入工控這一行業(yè)打下基礎(chǔ)，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)有一個(gè)形象的了解。</p><p>　　1.2 實(shí)驗(yàn)控制任務(wù)和成果</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)的主要任務(wù)是用西門子校企合作實(shí)驗(yàn)室里西門子315T-2DP系列PLC的軟硬件設(shè)備，結(jié)合U320驅(qū)動(dòng)器和S120伺服電機(jī)，在KNT的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)三維（XYZ三軸聯(lián)動(dòng)）的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。現(xiàn)對(duì)本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)最終目標(biāo)做一下歸納：</p>&

19、lt;p>　　1、熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備的每個(gè)硬件，做到主要參數(shù)的熟悉和其工作的原理；看懂電氣原理圖，知道設(shè)備之間的主從關(guān)系控制與被控制的條理。</p><p>　　2、熟悉掌握STEP7的各個(gè)編程塊，如OB塊、FB功能塊、FC功能、DB數(shù)據(jù)塊等作用，熟練掌握基本的編程指令。</p><p>　　3、首先在STEP7中做好硬件組態(tài)，做好通訊，硬件組態(tài)主要由三部分組成，第一對(duì)于CPU的硬件組態(tài)，

20、第二對(duì)于伺服系統(tǒng)的硬件組態(tài)，第三對(duì)于MM440變頻器的硬件組態(tài)；然后對(duì)伺服控制臺(tái)做好軟硬件限位對(duì)即將要試驗(yàn)的工件做好保護(hù)；最好編寫程序，調(diào)試運(yùn)行。</p><p>　　4、在空白工件上，以雕刻“094”的圖案為目標(biāo)，在STEP7內(nèi)編寫相應(yīng)的程序，下載到CPU上，反復(fù)進(jìn)行調(diào)試，不斷修改，最終實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)成果：通過(guò)程序的控制實(shí)現(xiàn)“094”的雕刻 ，還可以通過(guò)修改坐標(biāo)參

21、數(shù)，實(shí)現(xiàn)其他數(shù)字，漢字，字母和圖案的雕刻。</p><p><b>　　2 硬件組態(tài)</b></p><p>　　2.1 315T-CPU硬件介紹、電氣圖參數(shù)分配及組態(tài)</p><p>　　2.1.1 315T-CPU硬件介紹</p><p>　　315T-CPU既可以完成開(kāi)關(guān)邏輯量控制，模擬量控制，又可以獨(dú)立完成

22、運(yùn)動(dòng)控制，可以通過(guò)PROFINET和Profibus DP總線組成分布式的伺服控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)單軸到多軸的速度、位置控制，完成復(fù)雜的同步軸的運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)，如電子齒輪，電子凸輪盤，實(shí)軸耦合連接虛擬軸運(yùn)動(dòng)，實(shí)軸間的電子耦合連接運(yùn)動(dòng)，電子凸輪開(kāi)關(guān)輸出，印刷標(biāo)記點(diǎn)修正等等。分布式的伺服控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的靈活部署，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)控制器和伺服驅(qū)動(dòng)裝置間的大量接線。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)總線的分布模式，提供了控制系統(tǒng)的最佳防護(hù)，讓接地、安裝及機(jī)柜整體設(shè)計(jì)的

23、過(guò)程變得更加簡(jiǎn)單、方便。 您可設(shè)置的一個(gè)參數(shù)。</p><p>　　2.1.2 電氣圖參數(shù)分配及組態(tài)參數(shù)分配</p><p>　　在實(shí)驗(yàn)臺(tái)導(dǎo)軌上，從左到右，對(duì)應(yīng)的模塊：</p><p><b>　　表1 模塊表</b></p><p>　　電源模塊PS307,他的訂貨號(hào)為 6ES7 307-1EA00-0AA0 輸入

24、交流電壓為 120－230 V，電流為5 A，直流電壓輸出24 V；</p><p>　　CPU315T-2DP模塊訂貨號(hào)為6ES7 315-6TH13-0AB0內(nèi)存為 256KB;掃描周期為 0.1MS; 通訊鏈接方式為MPI/DP和DP(DRIVE),通訊地址分配為PROFIBUS 2；</p><p>　　通訊模塊CP343訂貨號(hào)為6GK7 343-1GX30-0XE0,工業(yè)以太網(wǎng)接

25、口。</p><p>　　數(shù)字量DI/DO模塊訂貨號(hào)為6ES7 323-1BL00-0AA0，數(shù)字I/O均為32點(diǎn)，電壓為直流24V,電流為0.5A；</p><p>　　模擬量AI/AO模塊訂貨號(hào)為6ES7 334-0CE01-0AA0 模擬I/O為16點(diǎn)；</p><p>　　變頻器模塊訂貨號(hào)為6SE6400-1PB00-0AA0，MM440的變頻器；</

26、p><p>　　伺服控制系統(tǒng)模塊是SINAMICS U320 伺服驅(qū)動(dòng)器。</p><p>　　2.1.3 硬件組態(tài)</p><p>　　打開(kāi)Step7項(xiàng)目，點(diǎn)擊SIMATIC300后，在出現(xiàn)的圖表中，點(diǎn)擊Hardware，然后依次插入導(dǎo)軌，電源模塊，CPU模塊，通訊模塊，輸入輸出模塊，然后創(chuàng)建DP通訊網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)，分別把伺服控制系統(tǒng)和變頻器掛到上面去并設(shè)置好響應(yīng)的地址如

27、圖1示:</p><p><b>　　圖1 硬件組態(tài)圖</b></p><p>　　組態(tài)好硬件后點(diǎn)擊圖2中的在線網(wǎng)絡(luò)圖標(biāo)，進(jìn)行PG/PC等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M態(tài)如圖3示：</p><p>　　圖2 在線網(wǎng)絡(luò)圖標(biāo)圖</p><p><b>　　圖3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D</b></p><p>　

28、　在這在線網(wǎng)絡(luò)中，如果要實(shí)現(xiàn)PC與S7-300的通信，必須在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中插入PG/PC模塊，并設(shè)置相應(yīng)的地址參數(shù)，如圖4示：</p><p><b>　　圖4 PG/PC圖</b></p><p>　　雙擊PG/PC圖標(biāo)后，在屏幕右方將會(huì)出現(xiàn)PG/PC圖標(biāo)，將其拖放到合適的位置，并雙擊此圖標(biāo)出現(xiàn)如下圖5所示：</p><p>　　圖5 PG/

29、PC參數(shù)設(shè)置圖</p><p>　　選中Interfaces接著選中NEW，然后選中Industrial Ethernet ，點(diǎn)擊OK按鈕，如圖6所示。如圖7，再設(shè)置參數(shù)，將這個(gè)PG/PC的IP地址與自己現(xiàn)在使用的計(jì)算機(jī)地址一致，但要和PLC的以太網(wǎng)地址不同，MAC地址的設(shè)置“√”取消同時(shí)選中Ethernet（1）。</p><p><b>　　圖6 IP地址圖</b>

30、;</p><p><b>　　圖7 組態(tài)以太網(wǎng)</b></p><p>　　將Set MAC address的打鉤去掉，將IP address設(shè)置為192.168.0.2，這個(gè)的設(shè)置需要同計(jì)算機(jī)實(shí)際設(shè)置的TCP/IP 中的地址一樣，于是我們應(yīng)該打開(kāi)設(shè)置TCP/IP的實(shí)際地址，使用下面的IP地址的選項(xiàng) ，設(shè)置IP地址為192.168.0.2，再設(shè)置子網(wǎng)掩碼255.25

31、5.255.0。如圖8示：</p><p>　　圖8 電腦IP設(shè)置圖</p><p>　　只有做到前后的地址相同，才能通過(guò)以太網(wǎng)下載程序到S7-300，并且提供識(shí)別上來(lái)的IP通訊地址，選中Ethernet(1),點(diǎn)擊OK。以上幾點(diǎn)是我在一開(kāi)始組態(tài)的時(shí)后出錯(cuò)比較頻繁的，所以特別強(qiáng)調(diào)一下。</p><p>　　接著分配此PG的鏈接網(wǎng)卡路徑，選中Assignment，如圖

32、9示：</p><p>　　圖9 Assignment設(shè)置圖</p><p>　　單擊Assign 分配按鈕后，在Assigned中會(huì)出現(xiàn)一條原先組態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，點(diǎn)擊OK按鈕，完成。如圖10所示，此時(shí)PG/PC已經(jīng)被掛在了Ethernet（1）網(wǎng)絡(luò)上了，表示計(jì)算機(jī)已經(jīng)連入了工業(yè)以太網(wǎng)中了。</p><p><b>　　圖10 組態(tài)完成圖</b>&l

33、t;/p><p>　　下一步就是保存并編譯點(diǎn)擊窗口左上端的按鈕，單擊OK 即完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的工作了。</p><p>　　接下來(lái)我們就可以將硬件組態(tài)的信息下載到S7-300上去了，在此之前，我們?nèi)匀灰M(jìn)行PG/PC的網(wǎng)卡設(shè)置，保證對(duì)應(yīng)本機(jī)的網(wǎng)卡，設(shè)置好后，我們點(diǎn)擊窗口左上角的下載按鈕，將出現(xiàn)以下如圖11，第一次下載的時(shí)候，我們要查看自己下載的地址，點(diǎn)擊View，如果出現(xiàn)多個(gè)IP地址，我們將選

34、擇CP343的地址,而不是HMI對(duì)應(yīng)的地址，然后點(diǎn)擊OK按鈕，進(jìn)行下載，第一次下載伺服控制系統(tǒng)時(shí)間會(huì)不較長(zhǎng)，一般時(shí)間在30分鐘左右。</p><p>　　圖11 硬件組態(tài)下載圖</p><p>　　注意在下載硬件組態(tài)是一定要注意在Technology塊中打“√”。</p><p>　　2.2 S120-U320的組態(tài)及參數(shù)設(shè)置</p><p&

35、gt;　　2.2.1 S120-U320結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　圖12 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　通過(guò)上圖可以看出伺服控制系統(tǒng)的組成包括：</p><p>　　控制單元CU320；整流單元；功率單元； 電機(jī)模塊； 24V直流電源； 端子排；電源濾波器；伺服電機(jī)絕對(duì)式編碼器；帶有Drive_CLIQ接口的通訊電纜；動(dòng)力

36、線；上位機(jī)HMI。</p><p>　　2.2.2 S120伺服電機(jī)介紹</p><p>　　模塊化的伺服控制系統(tǒng)，能適用于控制要求精密的驅(qū)動(dòng)任務(wù)。S120 伺服電機(jī)可以勝任工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中的各種運(yùn)動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)任務(wù)，其特有的模塊化設(shè)計(jì)，可解決要求極為嚴(yán)格的驅(qū)動(dòng)任務(wù)。大量部件和功能相互之間的協(xié)調(diào)性，為用戶提供了組合使用的便利，以構(gòu)成最佳的方案。功能卓越的組態(tài)工具SIZER 使選型和驅(qū)動(dòng)配置的

37、優(yōu)化計(jì)算變得易如反掌。豐富的電機(jī)型號(hào)組配使SINAMICS S120 的功能更加強(qiáng)大。不管是同步還是異步電機(jī)， SINAMICS S120 均能極為理想地予以支持。</p><p>　　多軸應(yīng)用驅(qū)動(dòng)裝置。機(jī)械制造業(yè)中的單軸驅(qū)動(dòng)趨勢(shì)不斷向前發(fā)展。今后，中央驅(qū)動(dòng)裝置將會(huì)被電子協(xié)調(diào)式伺服驅(qū)動(dòng)裝置所取代。為此將需要使用配有耦合式直流鏈路的驅(qū)動(dòng)裝置，這樣就能以節(jié)省成本的方式，在制動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)軸之間實(shí)現(xiàn)能量交換。SINAMIC

38、S S120 擁有大功率范圍的電源供應(yīng)裝置和逆變器模塊，這些模塊的設(shè)計(jì)構(gòu)造型式適用于無(wú)縫集成，并且能以節(jié)省空間的方式實(shí)現(xiàn)多軸驅(qū)動(dòng)配置。</p><p>　　配有中央控制單元的新型系統(tǒng)體系電子協(xié)調(diào)式單獨(dú)驅(qū)動(dòng)裝置可共同解決您的驅(qū)動(dòng)任務(wù)?？刂破骺墒跪?qū)動(dòng)裝置進(jìn)行所需的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。為此，必須在控制系統(tǒng)和所有驅(qū)動(dòng)裝置之間進(jìn)行周期性數(shù)據(jù)交換。迄今為止，這種數(shù)據(jù)交換必須通過(guò)一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)，安裝和設(shè)計(jì)費(fèi)用相應(yīng)較高。SINAMICS

39、 采用的是全新的方法：一個(gè)中央控制器對(duì)所有連接的軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，并且還可在驅(qū)動(dòng)裝置之間或者在軸之間實(shí)現(xiàn)工藝性互聯(lián)。由于所有必要的信息均在中央控制單元中，因此無(wú)需費(fèi)時(shí)費(fèi)力地進(jìn)行傳輸。各軸的互聯(lián)可在一個(gè)控制單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)，并且在STARTER 調(diào)試工具中簡(jiǎn)單擊鼠標(biāo)即可進(jìn)行組態(tài)。SINAMICS S120 控制單元可單獨(dú)解決簡(jiǎn)單的工藝任務(wù)。對(duì)于要求苛刻的數(shù)控或者運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)，就要使用功能強(qiáng)大的SIMOTION D 模塊來(lái)代替。</p>

40、<p>　　DRIVE-CLiQ - 所有部件之間的數(shù)字式接口。SINAMICS S120 的所有部件，包括電機(jī)和編碼器，均通過(guò)共用的串行接口DRIVE-CLiQ 相互連接。統(tǒng)一的電纜和連接器技術(shù)規(guī)格可減少零件的多樣性和倉(cāng)儲(chǔ)成本。對(duì)于其它廠商的電機(jī)或者改造應(yīng)用，可使用轉(zhuǎn)換模板 ( 傳感器模板)將常規(guī)編碼器信號(hào)轉(zhuǎn)換成DRIVE-CLiQ。</p><p>　　2.2.3 S120組態(tài)及參數(shù)設(shè)置<

41、;/p><p>　　待上一個(gè)項(xiàng)目下載到CPU完畢后，我們關(guān)閉硬件組態(tài)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M態(tài)的畫面，接著打開(kāi)S120的Commissioning,如下圖13示：</p><p><b>　　圖13 項(xiàng)目圖</b></p><p>　　打開(kāi)后，我們首先要進(jìn)行下載編譯，檢驗(yàn)前述步驟是否會(huì)出錯(cuò)。點(diǎn)擊圖14中的按鈕</p><p>　　圖14

42、 S120組態(tài)界面圖</p><p>　　這個(gè)過(guò)程需要一點(diǎn)時(shí)間，我們要時(shí)刻注意下方的錯(cuò)誤提示，如果未出現(xiàn)錯(cuò)誤，那在完成此任務(wù)后，會(huì)跳出圖15以下窗口，此時(shí)我們還要點(diǎn)擊“download”按鈕，用于讀取電機(jī)的參數(shù)。</p><p>　　圖15 電機(jī)參數(shù)讀取圖</p><p>　　然后接著我們要使整個(gè)S120恢復(fù)成出廠設(shè)置。按鈕做法如 圖16示：</p>

43、<p>　　圖16 恢復(fù)出廠設(shè)置圖</p><p>　　下一步我們要進(jìn)行S120_CU320的自動(dòng)組態(tài)，這樣比我們自定義組態(tài)要節(jié)省很多時(shí)間，同時(shí)我們即使我們要重新更改參數(shù)，那么點(diǎn)擊修改界面也是比較簡(jiǎn)單的。自動(dòng)組態(tài)如圖17示，點(diǎn)擊Automatic Configuration按鈕,然后點(diǎn)擊出現(xiàn)的Start按鈕。</p><p><b>　　圖17 自動(dòng)組態(tài)圖</b&

44、gt;</p><p>　　自動(dòng)組態(tài)后，S120就會(huì)把連接的驅(qū)動(dòng)器參數(shù)讀上來(lái)，此時(shí)我們因?yàn)槭侨S控制，故有三個(gè)驅(qū)動(dòng)的功率模塊，型號(hào)為SLM(智能型)，有三個(gè)電機(jī)。此時(shí)我們打開(kāi)一個(gè)電機(jī)軸，如SERVO_02,我們要再次對(duì)電機(jī)的編碼方式，速度控制方式以及報(bào)文的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和重讀確認(rèn)。如圖18示：</p><p><b>　　圖18 參數(shù)確認(rèn)圖</b></p>

45、<p>　　點(diǎn)擊后，我們?cè)诔霈F(xiàn)的設(shè)置中直接默認(rèn)控制結(jié)構(gòu)（Control Structure）的設(shè)置，點(diǎn)擊NEXT繼續(xù)，在出現(xiàn)的電源模塊設(shè)置中，我們將電機(jī)名字改為“Motor_2”,方便對(duì)照與記憶。如圖19示:</p><p><b>　　圖19 電機(jī)組態(tài)圖</b></p><p>　　繼續(xù)點(diǎn)擊NEXT，將p0864使能端置”1” 如果這個(gè)不置位，那么電機(jī)是

46、不能啟動(dòng)的。</p><p>　　接下來(lái)我們?cè)陔姍C(jī)軸的組態(tài)畫面將電機(jī)名稱改為Motor_2，與此前的相對(duì)應(yīng)，同時(shí)選擇“Motor with DRIVE-CLiQ,并且勾上重新讀電機(jī)參數(shù)的選項(xiàng)。如圖20示：</p><p>　　圖20 電機(jī)名稱修改圖</p><p>　　后面的兩項(xiàng)抱匝和編碼的選項(xiàng)是由S120根據(jù)實(shí)際配置讀上來(lái)的，故無(wú)需設(shè)置，點(diǎn)擊Next即可。關(guān)于報(bào)文

47、的選項(xiàng)，我們選擇105的項(xiàng)。如圖21示：</p><p><b>　　圖21 電機(jī)報(bào)文圖</b></p><p>　　此時(shí)我們完成了所有電機(jī)的參數(shù)設(shè)置，整個(gè)過(guò)程較煩?，F(xiàn)在我們即可點(diǎn)擊Finish按鈕即可，如果我們有任何想更改的，也可點(diǎn)擊返回按鈕再次設(shè)定。</p><p>　　接著我們要使S120置于在線模式，同時(shí)進(jìn)行下載，出現(xiàn)如圖22示：<

48、;/p><p>　　圖22 電機(jī)參數(shù)下載圖</p><p>　　下載完成后，我們通過(guò)添加新的驅(qū)動(dòng)模塊，再依次對(duì)其他二軸進(jìn)行組態(tài)，組好后，我們打開(kāi)SERVO_2的Control panel，如圖23示：</p><p>　　圖23 電機(jī)調(diào)試進(jìn)入圖</p><p>　　打開(kāi)控制面板后，我們即可見(jiàn)到如下圖24的控制畫面：</p><

49、p>　　圖24 電機(jī)調(diào)試界面</p><p>　　我們接著要進(jìn)行申請(qǐng)控制權(quán)，將Enables使能，同時(shí)將電機(jī)軸的速度設(shè)置為100轉(zhuǎn)/分，同時(shí)按下綠色的“1“按鈕，電機(jī)即會(huì)啟動(dòng)了。效果圖如圖25示：</p><p><b>　　圖25 電機(jī)調(diào)試圖</b></p><p>　　此時(shí)我們就可以觀察電機(jī)的轉(zhuǎn)速。我們也可以在控制面板上設(shè)置不同的速度

50、、方向的改變進(jìn)行測(cè)試。關(guān)于其他兩個(gè)軸的組態(tài)幾乎和這個(gè)一樣，這里就不在累述，同時(shí)技術(shù)軸的組態(tài)跟此類似，無(wú)非就是要將組態(tài)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行創(chuàng)建生成，放到S7項(xiàng)目中，作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)來(lái)使用。我這里也就略述。</p><p>　　3 “094”圖案雕刻的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程</p><p>　　3.1 STEP7編程軟件及重要程序塊命令說(shuō)明</p><p>　　STEP7的所支持的編程

51、語(yǔ)言非常豐富，標(biāo)準(zhǔn)版地語(yǔ)言主要有梯形圖（LAD）、語(yǔ)句表(STL)、功能塊圖（FBD）3種基本編程語(yǔ)言，專業(yè)版還附加對(duì)順序功能圖（GRAPH）、結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言（SCL）、圖形編程語(yǔ)言（HiGraph）、連續(xù)功能圖（CFC）等語(yǔ)言的支持，LAD（梯形圖）是一種圖形語(yǔ)言，比較形象直觀，容易掌握，是使用最多的編程語(yǔ)言。梯形圖與繼電器控制電路圖的表達(dá)方式極為相似，適合于熟悉繼電器控制電路的用戶使用，特別適用于數(shù)字量的邏輯控制，所以本實(shí)驗(yàn)采用LA

52、D梯形圖語(yǔ)言編程。</p><p>　　首先我對(duì)Technology技術(shù)功能塊的幾個(gè)重要的程序塊進(jìn)行解釋：</p><p>　　圖26中FB401是使能模塊,Axis是技術(shù)軸“1”代表軸1，, Enable是塊的使能上升沿觸發(fā)信號(hào)；Mode的控制方式有“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”分別表示默認(rèn)系統(tǒng)設(shè)置、速度控制、使能電機(jī)模塊、停止電機(jī)模塊、模擬仿真、位置控制；Error是出

53、錯(cuò)信號(hào)的標(biāo)志位，當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤信號(hào)時(shí)“M10.1”被置“1”，這個(gè)主要用來(lái)報(bào)警信號(hào)；其他一些參數(shù)這里不做過(guò)多的解釋。</p><p>　　圖27中FB405是技術(shù)軸停止控制塊，只要Execute被置為“1”，技術(shù)軸“1”立即被要求停止，停止后Done將被置為“1”但不是永遠(yuǎn)被置為“1”，所以Done的作用很大后面再做介紹。</p><p>　　圖26 使能模塊圖

54、 圖27 技術(shù)軸停止控制塊圖</p><p>　　圖28中FB402是復(fù)位控制塊，只要Execute被置為“1”，對(duì)應(yīng)的技術(shù)軸Axis即將被復(fù)位為一開(kāi)始定義的初始位置初始值再重新開(kāi)始。執(zhí)行完后，對(duì)應(yīng)的輸出端Done將被短暫的置為“1”。</p><p>　　圖29中FB410絕對(duì)位置控制塊，一旦”Execute”被置為“1”，對(duì)應(yīng)的技術(shù)軸，將按照寄存器給定的“Position”位置坐標(biāo)，以

55、原先設(shè)定的“Velocity”速度值、“Acceleration”加速度值 、“Deceleration”減速度值，運(yùn)行到寄存器設(shè)定的位置后，“Done”被置“1”。這主要用于自動(dòng)程序運(yùn)動(dòng)控制。</p><p>　　圖28 復(fù)位控制模塊圖 圖29 絕對(duì)位置控制塊圖</p><p>　　圖30中FB414是速度控制塊，主要用于手動(dòng)程序的控制，只要“Execute

56、”被置為“1”，對(duì)應(yīng)的技術(shù)軸將被激活，“Direction”方向控制信號(hào)，“1”表示電機(jī)正轉(zhuǎn)，“3”表示電機(jī)反轉(zhuǎn)，“#axis1_direct”是靜態(tài)局部變量改變他的值就可以改變電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)?！癡elocity“是速度值，通過(guò)改變寄存器的值從而來(lái)改變速度值使軸按照不同的速度做各種調(diào)速運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　圖30 速度控制塊圖</p><p>　　3.2 STEP7項(xiàng)目的生成過(guò)

57、程 </p><p>　　用戶程序的一般創(chuàng)建過(guò)程如下圖示： </p><p><b>　　圖31 項(xiàng)目創(chuàng)建圖</b></p><p>　　如果要?jiǎng)?chuàng)建有幾百個(gè)輸入輸出點(diǎn)的項(xiàng)目，我建議先理清輸入輸出點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的的含義，再分幾個(gè)塊來(lái)對(duì)其進(jìn)行編寫程序，當(dāng)然在編寫程序前應(yīng)先做好硬件，保證硬件沒(méi)有問(wèn)題。</p><p>　　在硬件配置

58、中，可以自行定義和改變地址，還可以改變模塊的參數(shù)和屬性。例如，要操作多個(gè)變頻器，則必須重新分配各個(gè)變頻器的PROFIBUS 地址。</p><p>　　STEP7把用戶編寫的程序和程序所需要的數(shù)據(jù)放置在一個(gè)個(gè)塊中，使程序塊之間分工明確。利用塊與塊之間類似的子程序的調(diào)用，使用戶程序變得結(jié)構(gòu)化，可以理清程序組織結(jié)構(gòu)，減少程序掃描時(shí)間，使程序易于修改、查錯(cuò)和調(diào)試，大大的優(yōu)化了程序。STEP7主要有OB組織塊、FB功能塊

59、、FC功能、SFB系統(tǒng)功能塊、SFC系統(tǒng)功能、DB數(shù)據(jù)塊等組成。</p><p>　　1、組織塊OB主要功能為操作系統(tǒng)與用戶程序的接口，決定用戶的程序，其啟動(dòng)的順序由設(shè)定的優(yōu)先級(jí)決定。最重要的OB1是循環(huán)掃描的主程序塊，它的優(yōu)先級(jí)最低。其循環(huán)時(shí)間被監(jiān)控，即除OB90以外，其他所有的OB均可中斷OB1的執(zhí)行。以下兩個(gè)事件可導(dǎo)致操作系統(tǒng)調(diào)用OB1。</p><p>　　2、系統(tǒng)功能塊SFB集成

60、在CPU模塊中，通過(guò)SFB調(diào)用一些重要的系統(tǒng)功能，有存儲(chǔ)區(qū)。</p><p>　　3、系統(tǒng)功能SFC 集成在CPU模塊中，通過(guò)SFC調(diào)用一些重要的系統(tǒng)功能，無(wú)存儲(chǔ)區(qū)。</p><p>　　4、功能塊FB是用戶編寫的包含經(jīng)常使用的功能的子程序，有存儲(chǔ)區(qū)。</p><p>　　5、功能FC是用戶編寫的包含經(jīng)常使用的功能的子程序，無(wú)存儲(chǔ)區(qū)。</p><

61、p>　　6、背景數(shù)據(jù)塊DI是調(diào)用FB和SFB時(shí)用于傳遞參數(shù)的數(shù)據(jù)塊，在編譯過(guò)程中自動(dòng)生成數(shù)據(jù)。</p><p>　　7、共享數(shù)據(jù)塊（DB）存儲(chǔ)用戶的數(shù)據(jù)區(qū)域，供所有的塊共享。</p><p>　　其中我們實(shí)驗(yàn)中將大量運(yùn)用到FB和FC模塊，其中FC模塊主要用于手動(dòng)模塊子程序和自動(dòng)模塊子程序的編寫，F(xiàn)B模塊則主要用于控制電機(jī)的啟動(dòng)，停止，運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)行方式等，在OB1中直接編程。<

62、/p><p>　　3.3“094”圖案的編程</p><p>　　3.3.1 “094”自動(dòng)雕刻的控制期望</p><p>　　1、在OB1主循環(huán)塊中編寫總的控制程序任務(wù)，調(diào)用FC1，F(xiàn)C2，F(xiàn)C3,FC4，原點(diǎn)回歸等塊。MM440變頻器的控制字與速度的給定。</p><p>　　2、在FC1塊中對(duì)本實(shí)驗(yàn)所涉及到的輸入點(diǎn)進(jìn)行編寫，將“I”應(yīng)的點(diǎn)全

63、部用寄存器“M”替代。</p><p>　　3、在FC2中對(duì)輸出點(diǎn)進(jìn)行編寫。</p><p>　　4、在FC3中對(duì)手動(dòng)控制程序進(jìn)行編寫。</p><p>　　5、在FC4中對(duì)自動(dòng)程序進(jìn)行編寫。</p><p>　　6、在FC4中再調(diào)用“094”的程序塊。</p><p>　　7、在“094”的程序塊中再對(duì)構(gòu)成“094”

64、的筆畫程序塊進(jìn)行調(diào)用。</p><p>　　3.3.2 編寫符號(hào)表</p><p><b>　　表2 符號(hào)表 </b></p><p>　　3.3.3 “094”程序控制圖</p><p>　　“094”程序控制圖如下：</p><p>　　圖32 “094”程序控制圖</p>

65、<p>　　3.3.4 雕刻“094”的主要程序</p><p>　　根據(jù)控制要求,控制程序（見(jiàn)附錄1）</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，面對(duì)功能強(qiáng)大的CPU315T-2DP、全新的CU320的S120伺服控制系統(tǒng)，有那么多的CPU和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的指示燈，顯示當(dāng)前的整個(gè)三維系統(tǒng)的

66、運(yùn)行狀況，特別是伺服控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)和網(wǎng)絡(luò)通訊這一塊，在以前的PLC實(shí)驗(yàn)室里只是接觸到CPU312系列的模塊，再就是I/O模擬量輸入輸出模塊，其實(shí)這個(gè)只是很小的一部分，充其量只是使用一些輸入輸出來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際動(dòng)作，與真正的PLC在工業(yè)自動(dòng)化的運(yùn)用中相比，它不僅要真正實(shí)現(xiàn)對(duì)這個(gè)工藝過(guò)程的控制與監(jiān)控，還要啟動(dòng)大型動(dòng)力設(shè)備，如伺服電機(jī)，三相交流異步電機(jī)，這就必須要有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)模塊，電源模塊，以及可靠的控制模塊，這里U320-S120就顯示

67、出了它不可替代的作用。</p><p>　　這里我首先要說(shuō)說(shuō)我是如何解決我在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)碰到的一些難題，我覺(jué)得這才是我學(xué)到的我的東西，這種通過(guò)自己上網(wǎng)搜索資料和自己學(xué)習(xí)專研后掌握的知識(shí)和理解西門子運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)產(chǎn)品的整個(gè)思維模式會(huì)使我變得更加適于從事自動(dòng)化控制方面的工作。開(kāi)始的時(shí)候我碰到問(wèn)題總喜歡問(wèn)我的同學(xué)二東，問(wèn)多了估計(jì)他們也覺(jué)得我有點(diǎn)煩，所以他建議我去西門子的官方網(wǎng)站去下載這個(gè)方面的一些技術(shù)資料來(lái)看。每當(dāng)自己碰

68、到硬件組態(tài)出錯(cuò)，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)也有錯(cuò)誤，伺服電機(jī)的技術(shù)軸配的有錯(cuò)誤，伺服電機(jī)就是轉(zhuǎn)不起來(lái)，經(jīng)過(guò)看資料之后，就想明白了。于是我開(kāi)始非常認(rèn)真的看S7-300和Technology的技術(shù)手冊(cè)來(lái)，開(kāi)始試著回憶自己以前學(xué)過(guò)的專業(yè)英語(yǔ)詞匯來(lái)理解那些專業(yè)名詞的真正意思，，居然一點(diǎn)一點(diǎn)地看懂了，于是就有百度有道詞典來(lái)進(jìn)行翻譯著看看！特別是當(dāng)我看懂了一個(gè)運(yùn)動(dòng)模塊的意思，然后將它放進(jìn)程序去調(diào)試，原來(lái)其運(yùn)動(dòng)完全如手冊(cè)那樣。這種當(dāng)時(shí)的興奮心情是無(wú)法用語(yǔ)言來(lái)形容的，不

69、用當(dāng)初花那么的時(shí)間自己苦想。也許這個(gè)獨(dú)立學(xué)習(xí)的過(guò)程，讓我有了自己的學(xué)習(xí)方法，從而使我有了真正的成長(zhǎng)。</p><p>　　在這次實(shí)驗(yàn)中，我解決了以下問(wèn)題：</p><p>　　1、在硬件組態(tài)過(guò)程中，必須按照硬件來(lái)接，哪里接什么都需要跟硬件相配合，不能想當(dāng)然，而且硬件接好之后要經(jīng)過(guò)反復(fù)的檢查，千萬(wàn)不要因?yàn)闆](méi)打?qū)μ?hào)而導(dǎo)致再燒20多分鐘程序。</p><p>　　2、在下

70、載通訊之前，必須設(shè)置好本機(jī)通訊IP地址，如果這個(gè)通訊被占用，或是端口設(shè)置不正確，也是不能進(jìn)行下載的。</p><p>　　3、對(duì)于S120的組態(tài)，必須細(xì)心來(lái)，要在在線的模式中，設(shè)置好技術(shù)軸的各類參數(shù)，做好硬件和軟件限位。</p><p>　　4、在OB1的編程過(guò)程中，可以在功能塊FC中編程子程序，通過(guò)反復(fù)調(diào)用，不但可以簡(jiǎn)化程序，也可以提高CPU的執(zhí)行效率。</p><p

71、>　　5、三軸聯(lián)動(dòng)的控制，通過(guò)結(jié)構(gòu)化的程序編寫使其完美的組合在一起，完成我預(yù)期要達(dá)到的目標(biāo)。</p><p>　　6、雖然初步實(shí)現(xiàn)了這個(gè)我需要的功能，但是在同步軸的運(yùn)用和凸輪的應(yīng)用還有所欠缺，需要我不斷的學(xué)習(xí)探索。 </p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我特別要感謝xx老師為我提供一個(gè)良好的

72、環(huán)境，一個(gè)平臺(tái)，尤其我在中集實(shí)習(xí)期間，給予了我很大的自由時(shí)間。當(dāng)我22號(hào)回來(lái)，xx老師馬上安排我進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，讓我有了一個(gè)全面接觸實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的寶貴機(jī)會(huì)，同時(shí)xx老師在百忙之中具體指導(dǎo)我實(shí)驗(yàn)過(guò)程，給了我整個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的整個(gè)過(guò)程的資料，這些在我做實(shí)驗(yàn)當(dāng)中是非常重要的，真是萬(wàn)分感謝xx老師。</p><p>　　同時(shí)，由于我院的SIMATIC實(shí)驗(yàn)室用的人不多，在我同學(xué)二東的幫助下，我們互相討論，學(xué)會(huì)了大量的關(guān)于硬件接線控制的

73、方式和軟件組態(tài)通訊的方式，這些是在他幫助下完成的，他的良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣對(duì)我收益很大，同時(shí)這些也是在書本上學(xué)不到的最寶貴的東西，特別是他做事的態(tài)度上讓我深深感覺(jué)到自己的全面不足，謝謝他！</p><p>　　總之，在整個(gè)過(guò)程中，我查閱了大量的關(guān)于西門子的技術(shù)資料，對(duì)STEP7有了進(jìn)一步的理解，我再次衷心感謝在此之中給我?guī)椭膞x老師以及其他幫助過(guò)我解決問(wèn)題的老師和同學(xué)，是你們讓我成為了一個(gè)合格的畢業(yè)生！</p&

74、gt;<p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 蘇昆哲,何 華. 深入淺出S7-300PLC[M] 北京航空航天大學(xué)出版社,2004 </p><p>　　[2] 陽(yáng)勝峰，吳志敏 圖解西門子S7-300/400PLC編程技術(shù)[] 中國(guó)電力出版社，2010 </p><p&

75、gt;　　[3] 劉 鍇,周 海. 深入淺出WINCC V6[M] 北京航空航天大學(xué)出版社,2004 </p><p>　　[4] 柴瑞娟，孫承志，孫書芳，陳海霞，熊田忠，任慶海.西門子PLC高級(jí)培訓(xùn)教程[M]</p><p>　　人民郵政出版社，2010 </p><p>　　[5] 李方園.西門子S7系列PLC電氣控制精解[M] 化學(xué)工業(yè)出版社，201

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78、Logic Controllers[M].Newnes,2009,8.</p><p><b>　　附錄 主要程序</b></p><p><b>　　OB1組織塊程序：</b></p><p><b>　　FC3塊自動(dòng)程序：</b></p><p><b>　　FC