工業(yè)全數(shù)字運(yùn)動控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺

工業(yè)全數(shù)字運(yùn)動控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺由控制系統(tǒng)和對象模型兩大部分組成。控制系統(tǒng)包含了西門子S7-Technology系列的CPU, IM174接口模塊、ASi接口模塊、以太網(wǎng)模塊、LOGO!模塊以及ASi接口模塊,其集成了PROFIBUS總線技術(shù)、ASi總線技術(shù)以及運(yùn)動工藝控制功能。各分系統(tǒng)獨(dú)·立安裝于掛件箱中,模塊上的I0端口均引出到面板的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線插口上,相關(guān)資源可充分利用。
對象模型由運(yùn)動小車、同步帶輪傳動機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動器、光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、行程開關(guān)等組成,通過傳感檢測、PLC編程,可實(shí)現(xiàn)多種控制功能。
2、硬件組成
實(shí)訓(xùn)裝置由控制屏、實(shí)訓(xùn)桌、以及各個(gè)實(shí)訓(xùn)模塊組件構(gòu)成。
(1)控制屏
采用鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu),控制屏上可以掛放兩層掛件。
(2)實(shí)訓(xùn)桌
實(shí)訓(xùn)桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu),桌面為防火、防水、耐磨高密度板;左右設(shè)有兩個(gè)大抽屜(帶鎖) ,用于放置工具及資料,設(shè)計(jì)合理,藍(lán)型美觀天方。
(3) ANA06總電源組件
主要由電源總開關(guān)、電源指示、總電源保險(xiǎn)絲、24V直流穩(wěn)壓電源等組成,為掛件提供工作電源。(4) ANA10運(yùn)動控制器實(shí)訓(xùn)組件
主機(jī)(CPU315T-2DP)一臺: PLC工作儲存器容量為128K字節(jié),主機(jī)集成一個(gè)MPI口,最高傳輸速率187.5K/s,主機(jī)還集成2個(gè)DP口,支持主站和從站設(shè)置,最高傳輸速率12M/s,具有技術(shù)/運(yùn)動控制功能。存儲卡(MMC)一個(gè):用于SIMATIC S7-300程序的保存。
接口模塊(IM174)一個(gè):用于將主機(jī)的技術(shù)/運(yùn)動控制功能以端子接口的模式連接,可以驅(qū)動4個(gè)軸。
數(shù)字量輸入/輸出(SM323)一個(gè): 16路數(shù)字量輸入/輸出;
通訊模塊(CP343-1)一個(gè):用于將S7-300PLC接入以太網(wǎng)。
通訊模塊(CP343-2)一個(gè):用于連接AS-I總線。
(5) ANA20邏輯控制器實(shí)訓(xùn)組件
邏輯控制器(LOGO)一個(gè): 8點(diǎn)輸入, 4點(diǎn)輸出(繼電器)。
AS-I通訊模塊一個(gè):用于將LOGO接入AS-I現(xiàn)場總線。
AS-I電源模塊一個(gè):為AS-I總線提供電源。
(6)運(yùn)動控制實(shí)訓(xùn)模型
運(yùn)動控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)模型由運(yùn)動小車、同步帶輪傳動機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)、光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、超聲波傳感器、行程并,等組成,通過傳感檢測、PLC編程,實(shí)現(xiàn)運(yùn)動距離測量、傳動控制、鍵值優(yōu)化比較行走控制、定句控制、定位控制、報(bào)警運(yùn)行控制、點(diǎn)動控制、位置顯示控制等,能實(shí)現(xiàn)小車的精確定位。該系統(tǒng)外觀精美,體積緊湊,重量輕,行程范圍: 0.6米。
(7) РС/MРI下載線
(8) LOGO編程電纜一個(gè)
用于對LOGO程序的上下裝。
3、小車對象模型
(1)概述
本小車運(yùn)動控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模型由運(yùn)動小車、同步帶輪傳動機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動器、光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、行程開關(guān)等組成,通過傳感檢測、PLC編程,實(shí)現(xiàn)運(yùn)動距離測量、傳動控制、鍵值優(yōu)化比較行走控制、定向控制、定位控制、點(diǎn)動控制、位置顯示控制等,能實(shí)現(xiàn)小車的精確定位。
(2)系統(tǒng)配置

①安裝底板:用于安裝各種執(zhí)行器及控制器的支撐體;
②導(dǎo)軌:用于固定同步帶/輪,牽曳滑塊小車運(yùn)動及定義滑塊小車的運(yùn)行軌跡;
③滑塊小車:整套系統(tǒng)的被控對象;

④步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器:整套系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),用于帶動被控對象小車;
⑤操作盒:安裝有各種控制輸入及輸出顯示機(jī)構(gòu);如下圖所示:

⑥傳感器機(jī)構(gòu):安裝有各種傳感器,例如電感式、電容式、光電式等,用于檢測控制對象的位置信息;
4、主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
LOGO!編程
西門子S7300可編程控制器編程
組態(tài)王編程
Asi總線應(yīng)用
基于西門子Technology工藝功能的小車運(yùn)動控制
基于組態(tài)技術(shù)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于組態(tài)的技術(shù)的搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(二)、下位機(jī)軟件Step7中的硬件配置及編程以閃爍燈為例進(jìn)行說明。
1、硬件配置

2.軟件編程

(三)、上位機(jī)組態(tài)軟件組態(tài)王/MCGS應(yīng)用
1、組態(tài)王組態(tài)
(1)新建工程
(2)板卡
S7-300(TCP),218.196.11.233:2
(3)數(shù)據(jù)詞典
新建變量“開關(guān)M1.1", "指示燈Q1.1"
(4)畫面建立
(5)變量關(guān)聯(lián)
開關(guān)--M1.1, 指示燈---Q1.1
(6)組態(tài)監(jiān)控運(yùn)行。

2、MCGS組態(tài)
(1)新建工程
(2)設(shè)備窗口
設(shè)置IP、內(nèi)部屬性、選定2號槽、建立通道
(3)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫
新建變量“開關(guān)”, “指示燈”
(4)設(shè)備窗口右鍵點(diǎn)擊進(jìn)行通道連接
開關(guān)--M1.1, 指示燈--Q1.1
(5)用戶窗口進(jìn)行畫面組態(tài)
設(shè)置可見度,填充屬性等。
(6)組態(tài)監(jiān)控運(yùn)行。

二、基于西門子Technology工藝功能的小車運(yùn)動控制
1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> (1)了解步進(jìn)電機(jī)的工作原理與控制方式。
(2)熟悉西門子S7-Technology運(yùn)動工藝控制功能。
2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

序號	型號	備注
1	工業(yè)全數(shù)字運(yùn)動控制實(shí)驗(yàn)平臺
2	對象小車一臺
3	計(jì)算機(jī)一臺	用戶自備
4	USB LOGO!下載線一根
5	以太網(wǎng)線一根
6	實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線	若干

3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
(1)實(shí)驗(yàn)線路的連接。
(2)步進(jìn)電機(jī)的1作原理與控制方式的了解。
(3) IM174接口模塊的硬件組態(tài)。
(4) S7-Technology 運(yùn)動工藝功能組態(tài)。
(5) 下載程序并驗(yàn)證。
4、實(shí)驗(yàn)線路
按照下列表所示用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接掛件上的各端口

序號	NY10西門子315T掛件	NY15掛件(控制系統(tǒng)連接區(qū))
1	SM323數(shù)字量輸入I0.0端口	SM323接口鍵值信號1
2	SM323數(shù)字量輸入I0.1端口	SM323接口鍵值信號2
3	SM323數(shù)字量輸入I0.2端口	SM323接口鍵值信號3
4	SM323數(shù)字量輸入I0.3端口	SM323接口鍵值信號4
5	SM323數(shù)字量輸入I0.4端口	SM323接口手動\自動
6	SM323數(shù)字量輸入I0.5端口	SM323接口啟動\停止
7	SM323數(shù)字量輸出Q0.0端口	SM323接口位置顯示A
8	SM323數(shù)字量輸出Q0.1端口	SM323接口位置顯示B
9	SM323數(shù)字量輸出Q0.2端口	SM323接口位置顯示C
10	SM323數(shù)字量輸出Q0.3端口	SM323接口左行指示
11	SM323數(shù)字量輸出Q0.4端口	SM323接口右行指示
12	SM323數(shù)字量輸出Q0.5端口	SM323接口報(bào)警

表1 NY10掛件與NY15掛件連接

序號	NY13西門子LOGO!掛件	NY15掛件(控制系統(tǒng)連接區(qū))
1	I1端口	LOGO!接口傳感器信號A
2	I2端口	LOGO!接口傳感器信號B
3	I3端口	LOGO!接口傳感器信號C
4	I4端口	LOCO!接口傳感器信號D
5	M端口	LOGO!接口 M

表2 NY13掛件與NY15掛件連接

序號	NY11 IM174運(yùn)動控制接口掛件	NY15掛件(控制系統(tǒng)連接區(qū))
1	IM174 50針接口綠色線	IM174接口 PULSE端口
2	IM174 50針接口黑色線	IM174接口 GND端口

表3 NY11掛件與NY15掛件連接

序號	NY01 主電源掛件	NY15掛件(控制系統(tǒng)連接區(qū))
1	直流電源 24V 輸出 +	電源 +24V
2	直流電源 24V 輸出-	電源 GND

表4 NY01掛件與NY15掛件連接

序號	對象小車實(shí)物	NY15掛件(小車對象連接區(qū))
1	鍵值信號輸出1、2、3、4	鍵值信號輸出1、2、3、4
2	傳感器信號輸出A, B,C,D	傳感器信號輸出A、B、C、D
3	手動/自動	手動自動
4	啟動/停止	啟動停止
5	位置顯示控制輸入A, B、C	位置顯示控制輸入A、B、C
6	CP	步進(jìn)驅(qū)動CP
7	DIR	步進(jìn)驅(qū)動DIR
8	左行、右行指示,報(bào)警	左行、右行指示,報(bào)警
9	GND	GND
10	+24V	+24V

表5 對象小車實(shí)物面板與NY15掛件連接
(一)、硬件配置、程序下載運(yùn)行

(二)、上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控