基于西门子工业面板控制的回转控制系统设计

张朝文 刘金山 第二炮兵工程大学 陕西西安 710025



基于西门子工业面板控制的回转控制系统设计

张朝文 刘金山 第二炮兵工程大学 陕西西安 710025

【文章摘要】

本文介绍了基于西门子工业面板控制的回转控制系统的设计方法，进行了回转部分控制程序的编写以及基于WinCC组态软件的人机界面画面的设计，并利用PLC的在线监控功能对控制系统进行了实训操作。

系统基于西门子 PLC 和人机界面（HMI）设备来实现对步进电机所带动的平台转动的控制。在使用时操作人员通过人机界面对PLC进行对话并相互作用，PLC进一步通过对步进电机驱动器的控制驱动步进电机完成相关动作。

【关键词】

WinCC 组态软件； PLC；步进电机;驱动器

1 基于S7-200的回转控制程序设计

结合功能要求，本系统选用的西门子公司生产的S7-200系列的PLC，其编程软件为STEP 7 MicroWIN。系统为开环控制系统，功能为实现步进电机的启停，正反转，快慢转。因篇幅原因，本程序只写出“初始化”，“快速正转”，“停止”三段程序，用语句列表形式写出，可在编程软件中更改为梯形图程序，方便理解，程序如下：

“快速反转”，“慢速正转”，“慢速反转”等程序段可由修改装载到寄存器中的控制字节而得到，详细内容可以参考西门子公司的《S7-200系统手册》，程序段中控制寄存器所装载控制字节的意义亦可以从中得到，此处不作过多解释。

2 基于Wincc flexible软件的控制面板设计

2.1变量的组态

变量分为外部变量和内部变量，其中外部变量可以在人机面板和PLC中被访问。打开Wincc flexible软件，建立一个项目后，在变量表中生成 “变量1”至“变量10”等10个变量。设置“变量1”至“变量5”为外部变量，其“连接”均选择“连接1”（S7-200），地址为M0.0至M0.4，用于组态按钮；设置“变量6”至“变量10”为内部变量，其“连接”均选择“内部变量”，用于组态指示灯。10个变量的数据类型设为Bool型。组态完成后，可根据变量的用途改变变量名称，方便区分。

2.2画面的组态

面板组态了“起始画面”、“启动画面”、“功能介绍”等三个画面，为按钮“按下”事件组态函数“Activate Screen”可实现画面间的切换。图2.1为“启动画面”，画面上有按钮和指示灯等对象，此处主要讲解按钮的组态及功能。以“正向快转”按钮为例，在按钮“事件”栏“单击”选项的函数列表中。对外部变量“正向快转”（对应地址M0.0）和内部变量“正向快转指示灯”均组态函数“SetBit”（置位）。以上两个置位函数前者是为了使外部变量“正向快转”的位值为“1”，使梯形图程序中M0.0对应的常开触点按钮闭合，后者是为了使内部变量“正向快转指示灯”的位值为“1”，使指示灯在单击按钮后被点亮。之后再为其余的8个变量分别组态函数“ResetBit”（复位），使其他的外部变量所对应的触点按钮的位值为“0”，内部变量的值亦为“0”（指示灯熄灭）。到这里，一个按钮就组态完成，其余按钮的组态类似。需要说明的是“全复位”按钮的功能是在系统停止后使所有的变量的位值为“0”，系统复位，所以它为10个变量均组态函数“ResetBit”。组态完成后，可在仿真软件中可对组态的面板进行测试，检验组态是否正确。

图2.1　控制面板启动画面

3 回转控制系统论证试验

由于暂无触摸屏实物，系统的试验方法为通过计算机在线监控PLC运行，即利用编程软件中的状态表在线监控功能修改相应触点按钮的位值（相当于HMI设备对外部变量进行访问并执行相关操作），使PLC对驱动器发出相应信号，达到控制步进电机的目的，系统电气图如图3.1。电路连接完毕后，在线运行PLC，点击编程软件中的“状态表监控”按钮，进入“状态表”窗口，在需要改变位值的触点按钮对应的“新值”一栏中输入“1”或“0”，点击“全部写入”按钮，使各个触点按钮的位值发生改变，从而控制触点按钮的“通”或“断”，使相应程序段运行。经观察，电机能够按照程序控制执行正反转、快慢转、启停等设定工步。试验完毕，控制系统工作正常。

4 总结

本回转控制系统操作简单，使用方便，较传统系统其可靠性进一步提高，能够直接通过屏幕面板对系统进行控制与观察，节省了时间，提高了工作效率，具有很好的实用性与出色的安全性能，值得推广。

【参考文献】

[1]常斗南.PLC运动控制实例及解析主编[M].北京：机械工业出版社，2009.11

[2]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2004

[3]廖常初.西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术[M].北京:机械工业出版社，2008.6

图3. 1　系统电气图