工业全数字运动控制系统实训平台

工业全数字运动控制系统实训平台由控制系统和对象模型两大部分组成。控制系统包含了西门子S7-Technology系列的CPU, IM174接口模块、ASi接口模块、以太网模块、LOGO!模块以及ASi接口模块,其集成了PROFIBUS总线技术、ASi总线技术以及运动工艺控制功能。各分系统独·立安装于挂件箱中,模块上的I0端口均引出到面板的实验导线插口上,相关资源可充分利用。
对象模型由运动小车、同步带轮传动机构、步进电机、驱动器、光电传感器、电感式传感器、电容式传感器、行程开关等组成,通过传感检测、PLC编程,可实现多种控制功能。
2、硬件组成
实训装置由控制屏、实训桌、以及各个实训模块组件构成。
(1)控制屏
采用铁质双层亚光密纹喷塑结构,控制屏上可以挂放两层挂件。
(2)实训桌
实训桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构,桌面为防火、防水、耐磨高密度板;左右设有两个大抽屉(带锁) ,用于放置工具及资料,设计合理,蓝型美观天方。
(3) ANA06总电源组件
主要由电源总开关、电源指示、总电源保险丝、24V直流稳压电源等组成,为挂件提供工作电源。(4) ANA10运动控制器实训组件
主机(CPU315T-2DP)一台: PLC工作储存器容量为128K字节,主机集成一个MPI口,最高传输速率187.5K/s,主机还集成2个DP口,支持主站和从站设置,最高传输速率12M/s,具有技术/运动控制功能。存储卡(MMC)一个:用于SIMATIC S7-300程序的保存。
接口模块(IM174)一个:用于将主机的技术/运动控制功能以端子接口的模式连接,可以驱动4个轴。
数字量输入/输出(SM323)一个: 16路数字量输入/输出;
通讯模块(CP343-1)一个:用于将S7-300PLC接入以太网。
通讯模块(CP343-2)一个:用于连接AS-I总线。
(5) ANA20逻辑控制器实训组件
逻辑控制器(LOGO)一个: 8点输入, 4点输出(继电器)。
AS-I通讯模块一个:用于将LOGO接入AS-I现场总线。
AS-I电源模块一个:为AS-I总线提供电源。
(6)运动控制实训模型
运动控制系统实训模型由运动小车、同步带轮传动机构、步进电机、光电传感器、电感式传感器、电容式传感器、超声波传感器、行程并,等组成,通过传感检测、PLC编程,实现运动距离测量、传动控制、键值优化比较行走控制、定句控制、定位控制、报警运行控制、点动控制、位置显示控制等,能实现小车的精确定位。该系统外观精美,体积紧凑,重量轻,行程范围: 0.6米。
(7) РС/MРI下载线
(8) LOGO编程电缆一个
用于对LOGO程序的上下装。
3、小车对象模型
(1)概述
本小车运动控制系统实训教学模型由运动小车、同步带轮传动机构、步进电机、驱动器、光电传感器、电感式传感器、电容式传感器、行程开关等组成,通过传感检测、PLC编程,实现运动距离测量、传动控制、键值优化比较行走控制、定向控制、定位控制、点动控制、位置显示控制等,能实现小车的精确定位。
(2)系统配置

①安装底板:用于安装各种执行器及控制器的支撑体;
②导轨:用于固定同步带/轮,牵曳滑块小车运动及定义滑块小车的运行轨迹;
③滑块小车:整套系统的被控对象;

④步进电机及驱动器:整套系统的执行机构,用于带动被控对象小车;
⑤操作盒:安装有各种控制输入及输出显示机构;如下图所示:

⑥传感器机构:安装有各种传感器,例如电感式、电容式、光电式等,用于检测控制对象的位置信息;
4、主要实验项目
LOGO!编程
西门子S7300可编程控制器编程
组态王编程
Asi总线应用
基于西门子Technology工艺功能的小车运动控制
基于组态技术的交通灯控制系统设计
基于组态的技术的抢答器控制系统设计
(二)、下位机软件Step7中的硬件配置及编程以闪烁灯为例进行说明。
1、硬件配置

2.软件编程

(三)、上位机组态软件组态王/MCGS应用
1、组态王组态
(1)新建工程
(2)板卡
S7-300(TCP),218.196.11.233:2
(3)数据词典
新建变量“开关M1.1", "指示灯Q1.1"
(4)画面建立
(5)变量关联
开关--M1.1, 指示灯---Q1.1
(6)组态监控运行。

2、MCGS组态
(1)新建工程
(2)设备窗口
设置IP、内部属性、选定2号槽、建立通道
(3)实时数据库
新建变量“开关”, “指示灯”
(4)设备窗口右键点击进行通道连接
开关--M1.1, 指示灯--Q1.1
(5)用户窗口进行画面组态
设置可见度,填充属性等。
(6)组态监控运行。

二、基于西门子Technology工艺功能的小车运动控制
1、实验目的
(1)了解步进电机的工作原理与控制方式。
(2)熟悉西门子S7-Technology运动工艺控制功能。
2、实验设备

序号	型号	备注
1	工业全数字运动控制实验平台
2	对象小车一台
3	计算机一台	用户自备
4	USB LOGO!下载线一根
5	以太网线一根
6	实验导线	若干

3、实验内容
(1)实验线路的连接。
(2)步进电机的1作原理与控制方式的了解。
(3) IM174接口模块的硬件组态。
(4) S7-Technology 运动工艺功能组态。
(5) 下载程序并验证。
4、实验线路
按照下列表所示用实验导线连接挂件上的各端口

序号	NY10西门子315T挂件	NY15挂件(控制系统连接区)
1	SM323数字量输入I0.0端口	SM323接口键值信号1
2	SM323数字量输入I0.1端口	SM323接口键值信号2
3	SM323数字量输入I0.2端口	SM323接口键值信号3
4	SM323数字量输入I0.3端口	SM323接口键值信号4
5	SM323数字量输入I0.4端口	SM323接口手动\自动
6	SM323数字量输入I0.5端口	SM323接口启动\停止
7	SM323数字量输出Q0.0端口	SM323接口位置显示A
8	SM323数字量输出Q0.1端口	SM323接口位置显示B
9	SM323数字量输出Q0.2端口	SM323接口位置显示C
10	SM323数字量输出Q0.3端口	SM323接口左行指示
11	SM323数字量输出Q0.4端口	SM323接口右行指示
12	SM323数字量输出Q0.5端口	SM323接口报警

表1 NY10挂件与NY15挂件连接

序号	NY13西门子LOGO!挂件	NY15挂件(控制系统连接区)
1	I1端口	LOGO!接口传感器信号A
2	I2端口	LOGO!接口传感器信号B
3	I3端口	LOGO!接口传感器信号C
4	I4端口	LOCO!接口传感器信号D
5	M端口	LOGO!接口 M

表2 NY13挂件与NY15挂件连接

序号	NY11 IM174运动控制接口挂件	NY15挂件(控制系统连接区)
1	IM174 50针接口绿色线	IM174接口 PULSE端口
2	IM174 50针接口黑色线	IM174接口 GND端口

表3 NY11挂件与NY15挂件连接

序号	NY01 主电源挂件	NY15挂件(控制系统连接区)
1	直流电源 24V 输出 +	电源 +24V
2	直流电源 24V 输出-	电源 GND

表4 NY01挂件与NY15挂件连接

序号	对象小车实物	NY15挂件(小车对象连接区)
1	键值信号输出1、2、3、4	键值信号输出1、2、3、4
2	传感器信号输出A, B,C,D	传感器信号输出A、B、C、D
3	手动/自动	手动自动
4	启动/停止	启动停止
5	位置显示控制输入A, B、C	位置显示控制输入A、B、C
6	CP	步进驱动CP
7	DIR	步进驱动DIR
8	左行、右行指示,报警	左行、右行指示,报警
9	GND	GND
10	+24V	+24V

表5 对象小车实物面板与NY15挂件连接
(一)、硬件配置、程序下载运行

(二)、上位机组态监控