基于S7-300PLC的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

魏 寧

（中國-阿拉伯化肥有限公司，河北秦皇島，066004）

基于S7-300PLC的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

魏 寧

（中國-阿拉伯化肥有限公司，河北秦皇島，066004）

本文針對(duì)S7-300PLC設(shè)計(jì)了一套實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，主要包括硬件、軟件及人機(jī)界面設(shè)計(jì)等，并對(duì)其進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。

硬件；設(shè)計(jì)

0　引言

本文利用S7-300設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，主要包括實(shí)訓(xùn)臺(tái)、電源部分、S7-300PLC、ET200M、變頻器、實(shí)訓(xùn)板、三相異步電動(dòng)機(jī)、穩(wěn)壓直流電源、觸摸屏等。本文對(duì)S7-300各個(gè)模塊的接線、數(shù)字輸入輸出模塊、模擬輸入輸出模塊等進(jìn)行了設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，并通過PROFIBUS DP，實(shí)現(xiàn)S7-300、ET200M、變頻器之間的通訊及異步電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變等，最后，利用WinCC對(duì)S7-300進(jìn)行組態(tài)，實(shí)現(xiàn)基于WinCC的人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。

1　PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

S7-300采用模塊化結(jié)構(gòu)，CPU通過24V連接器與電源模塊相連，通過PROFIBUS DP完成與ET200M以及變頻器間的通訊。DI為DI16*DC24V，兩組16點(diǎn)，分別接8個(gè)按鈕，4個(gè)接近開關(guān)和四個(gè)鈕子開關(guān)。DO為DO16*REL，16點(diǎn)數(shù)字輸出，第一組接8個(gè)指示燈。AI為AI8*12BIT，四通道，采用第一組接一個(gè)電位器，同時(shí)還與一個(gè)顯示器相連。AO為AO4*12BIT，4通道，第一通道接一個(gè)顯示器。ET200M是DP從站，其模塊S7-300相同，接口電路大體相同。S7-300系列，從電源，I/O，CPU都是單獨(dú)模塊的，模塊裝在一根導(dǎo)軌上的，稱之為一個(gè)機(jī)架，與中央機(jī)架對(duì)應(yīng)的是擴(kuò)展機(jī)架，機(jī)架還在軟件里反映出來，通過在底部的U型總線連接器連接的，I/O輸入是接在前連接器上的，前連接器再接在信號(hào)模塊上，而不是I/O信號(hào)直接接在信號(hào)模塊上，這樣可以更換信號(hào)模塊而不用重新接線，部分CPU帶有profibus接口。

2　主電路圖

本文設(shè)計(jì)的平臺(tái)的主電路圖如圖1所示。

圖1　主電路圖

圖2　組態(tài)硬件參數(shù)

3　系統(tǒng)及參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1組態(tài)硬件，該參數(shù)設(shè)置如圖2所示。

3.2MM420變頻器參數(shù)設(shè)置。使用變頻器前應(yīng)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，包括快速調(diào)試以及相關(guān)參數(shù)設(shè)置。進(jìn)行快速設(shè)置時(shí)應(yīng)將P0010設(shè)置為1，并設(shè)置P0003來改變用戶訪問級(jí)，先將P0003設(shè)置為1，進(jìn)行一下操作，再使P0003設(shè)置為2，再設(shè)置P0310為50.00.最后將P3900設(shè)置為1，完成必要的電動(dòng)機(jī)參數(shù)計(jì)算，并將其他所有的參數(shù)恢復(fù)出廠設(shè)置。

3.3電壓輸出的設(shè)計(jì)：使用FC105和FC106兩個(gè)模塊的編程實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，使兩個(gè)數(shù)碼管分別顯示輸入和輸出電壓。

3.4變頻器設(shè)置：通過編輯變量表，從軟件中改變變頻器的參數(shù)，從而間接控制交流電機(jī)的啟動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)和電機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)定和顯示。設(shè)置程序如圖3所示。

圖3　變頻器設(shè)置梯形圖

3.5Wincc 界面設(shè)計(jì)：本文實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的界面設(shè)計(jì)如圖4所示。

4　控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及界面設(shè)計(jì)

在組態(tài)CPU時(shí)，為PLC新建現(xiàn)場(chǎng)總線連接，采用現(xiàn)場(chǎng)總線的默認(rèn)設(shè)置。組態(tài)完畢后，在現(xiàn)場(chǎng)總線上插入MM420變頻器。選擇參數(shù)，保存，編譯，并且下載到PLC中。下載程序到可編程控制器，完成所有的組態(tài)、參數(shù)賦值和編程任務(wù)之后，可以下載整個(gè)用戶程序到可編程控制器。在下載程序時(shí)可編程控制器必須在允許下載的工作模式下（STOP或RUN-P）， RUN-P模式表示，一般在下載前將CPU切換到STOP模式。

再將PLC打到RUN-P模式，并進(jìn)行如下操作進(jìn)行驗(yàn)證：

（1）按下“啟動(dòng)按鈕”，檢驗(yàn)三個(gè)燈是否依次輪流亮，間隔5S。

（2）旋轉(zhuǎn)點(diǎn)位調(diào)節(jié)器，數(shù)碼顯示器輸入數(shù)字改變，輸出數(shù)字也隨之改變，并且，兩數(shù)相差微小或相同。

（3）編程完之后，查看硬件通訊地址是否符合ET200M通訊地址，然后分別按動(dòng)按鈕和對(duì)應(yīng)的接觸開關(guān)和鈕子開關(guān)，檢驗(yàn)是否能夠同時(shí)控制相應(yīng)的燈，經(jīng)檢驗(yàn)符合要求。

（4）編譯該程序之前，應(yīng)先編輯相對(duì)應(yīng)端口的變量表，變量表指令通過PLC編寫的MOVE語句段傳輸給變頻器的端口，令變頻器接收啟動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)和速度設(shè)定、反饋等指令，再發(fā)送給電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的相應(yīng)動(dòng)作。進(jìn)行通訊之后，修改電機(jī)變量位，調(diào)節(jié)VAL-1為W#16#47F使電機(jī)啟動(dòng)，調(diào)節(jié)VAL-1為W#16#47E停止，將“電機(jī)速度”輸入1000轉(zhuǎn)，查看反饋速度，經(jīng)檢查，反饋速度與給定相同。

（5）打開按鈕之后，檢驗(yàn)是否第一排交通燈綠燈亮，第二排紅燈亮，亮25S，然后綠燈閃爍3次黃燈亮，第二排紅燈滅，黃燈亮，經(jīng)過兩秒，第一排紅燈亮，第二排綠燈亮，依次循環(huán)。然后，中途按下停止開關(guān)，檢驗(yàn)燈是否全滅。

（6）打開WinCC界面，激活運(yùn)行，檢驗(yàn)右鍵點(diǎn)擊開關(guān)按鈕是否能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)燈及開關(guān)控制等功能。

［1］ 西門子PLC S7-300模塊中文選型手冊(cè).2010.

［2］ 劉華波，何文雪.西門子S7-300/400 PLC編程與應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.6

Design and implementation of training platform based on S7-300PLC

Wei Ning
（China Arabia chemical fertilizer Co.，Ltd.，Qinhuangdao，Hebei，066004）

This paper designed a set of training platform for S7-300PLC，including hardware，software and human-computer interface design，etc.，and its implementation.

Hardware；design

圖4　Wincc 界面