基于西门子S7

摘要：本文以西门子S7-1200系列PLC、步进电机及西门子KTP700PN触摸屏为研究对象，步进电机控制为例，利用TIA Portal V15.1编程软件进行硬件组态和软件编程，实现了PLC以及触摸屏对温度PID控制的功能。实验结果表明，S7-1200完全实现了步进电机控制，并具有稳定的速度，位置曲线，可以较好地应用在工业生产中。

关键词：西门子PLC1200；步进电机；KTP700PN触摸屏

Stepper motor control based on the Siemens S7-1200PLC

Abstract: in this paper, Siemens S71200 series PLC, stepper motor and KTP700PN touch screen as the research object, stepper motor control as an example, using TIA Portal V15.1 programming software for hardware configuration and software programming. The function of PLC and touch screen to stepper motor is realized. The experimental results show that S7-1200 fully realizes the stepper motor control ,and has a stable velocity and position curve, which can be well applied in industrial production.

Key words: Siemens PLC; stepper motor ; KTP700PN touch screen

利用西门子TIA Portal V13编程软件，实现PLC（S7-1200系列：CPU1214C AC/DC/RLY）对步进电机的控制，以及PLC与触摸屏之间的以太网通讯，触摸屏应能控制步进电机的运动方向速度以及距离。

具体内容如下：

（1）本文主要实现了利用西门子S7-1200PLC、KTP700PN触摸屏及步进电机实现机械轴的往复运动。

（2）要求按下启动按钮后，机械轴自动向左寻原点（SQ1），寻到原点后向右移动一定距离x后开始进行往复运动，往复运动距离为y，要求x和y的值及速度值均可在触摸屏进行修改。  

                        图1 步进电机运动图示

要实现PLC对步进电机的控制，先对PLC的硬件进行组态，打开博途软件，创建项目，命名为“项目1”，打开“项目1”，在“项目1”下添加新设备，选择控制器，找到S7-1200CPU下面的CPU 1214 AC/DC/RLY 6ES7-214-1BG40-0XB0型号的PLC，点击确定，如图2所示。

图2  PLC_1组态界面

首先添加硬件目录中的信号板一栏中DQ分类里的DQ 4×24VDC,然后选中CPU，点击属性中的以太网地址，设定IP地址为192.168.0.1，子网掩码为255.255.255.0，点击启用该脉冲发生器，选中脉冲发生器第一栏出现如图3所示画面。参照图内更改参数。

 图3  PLC脉冲选项界面

接下来创建工艺对象，在“项目1”中工艺对象插入新对象，在运动控制中选择第一个轴对象，确认后出现如图3所示画面，参照图4组态工艺对象。

图4  PLC组态工艺对象界面

查看步进电机，观察步进电机驱动器侧边细分状态，下图位SH-2024驱动器的细分表，以三个开关的开关状态组合确定细分选择，如下图5、图6。

图5 细分参考

                图6 步进电机驱动器实物

根据驱动器的细分进行更改，如上图所示，三个开关的开合状态决定了电机转动一圈所需要发出的脉冲数目，例如本实例所用的步距角为1.8°的步进电机开关组合细分为8，所以电机转动一圈需要的脉冲为6400，再仔细测得丝杠两个螺纹之间的间距为1mm，就写入机械组态中，如下图7所示。

图7  PLC电机机械参数设置界面

输入结束后，其他单元参数可默认不变，按需求更改，当参数调整完毕时可以在调试界面进行调试，检测PLC组态机械参数的准确度以及步进电机本身和接线问题。

下面再对块参数进行设置，如图8所示。

图8 PLC启用/禁用轴参数设置界面

选择选择以相对方式定位轴，块参数设置如图9所示。

图9  PLC以相对方式定位轴块参数设置界面

选择选择点动模式移动轴，块参数设置如图10所示。

图10  PLC点动模式移动轴块参数设置界面

 PLC的编程的主要内容如上所示，其中数据块可在程序块内添加，更改数据块属性，确保数据换算无误。

在“项目1”下添加新设备，选择HMI，在SIMATIC面板下找到KTP700PN，点击确定，出现如图10所示，连接PLC,然后点击属性里的以太网地址，选择子网PN/IE-1，填写IP地址192.168.0.2，子网掩码255.255.255.0，至此，触摸屏的硬件组态已经完成。

图11 HMI-1建立连接初始界面

分别对PLC和HIMI进行下载。

触摸屏运行界面如图11所示。

图12 触摸屏运行界面

本文以实例介绍了西门子S7-1200系列PLC对于步进电机的控制以及触摸屏与PLC之间的以太网通信。通过触摸屏对PLC之间进行通信来进行实时控制步进电机，具有通信速度快、稳定性好、设置方便、编程简单等特点，这将是未来电机控制的主流。

参考文献：