设置HMI触摸屏和G120C变频器的IP地址和设备名称

1.硬件组态

1)添加设备

打开TIA Portal V14，创建一个新项目，添加新的设备。PLC 是CPU 1215C DC/DC/DC/中的6ES7 215－1AG40－0XB0 型号。HMI 触摸屏是SIMATIC 精智面板中7 英寸显示屏TP700 Comfort 中6AV2 124－0GC01－0AX0，这两个设备的添加方法不再赘述。

在博途软件的项目视图中，单击“设备和网络”，我们看到已添加了PLC 和触摸屏两个设备。将右边的硬件目录中 “其他现场设备→PROFINET IO →Drives →Siemens AG →SINAMICS→SINAMICS G120 CU250S－2 PN Vector V4.7”模块拖拽到网络视图空白处。变频器型号所在位置，如图9－2所示。

图9-2　G120C 型变频器的型号

在“网络视图”界面，单击鼠标左键PLC 和触摸屏的网口连接起来，在变频器的下方“未分配”处单击，出现“选择IO 控制器”选项，单击“PLC_1.PROFINET 接口_1”，完成与IO 控制器的网络连接，如图9－3所示。

图9-3　设备的网络连接

2)组态设备名称和分配IP 地址

选择CPU，单击“以太网地址”，分配IP 地址为192.168.0.1，设置其设备名称为“plc_1”。用同样的方法设置HMI 触摸屏，分配IP 地址为192.168.0.2，设备名称为“hmi_1”。

选择G120C，单击“以太网地址”，分配IP 地址为192.168.0.3，设置其设备名称为“sinamics－g120c－pn”，如图9－4所示。这里要注意PLC、触摸屏、变频器的IP 地址不能重复。

图9-4　变频器的IP 地址

3)组态变频器G120C 的报文

在网络视图中单击“变频器”设备进入“设备视图”，在右边有个硬件目录，在这个硬件目录中双击“标准报文1，PZD－2/2”模块，或将模块拖拽到“设备概览”视图的插槽中，在设备概览的列表里就出现了标准报文，如图9－5所示。右键单击“标准报文1”选择“属性”，确定输入/输出地址，可采用默认设置，如图9－6所示。

图9-5　变频器添加报文

4)下载硬件配置

鼠标单击“PLC_1”选项，单击“下载到设备”按钮，选择PG/PC 接口类型，PG/PC接口和子网的链接，单击“开始搜索”按钮，选中搜索到的设备“PLC_1 ”，单击“下载”按钮，完成下载操作。

2.变频器G120C 的配置

图9-6　标准报文1 的I/O 地址

在完成S7－1200 的硬件配置下载后，S7－1200 与G120C 还无法进行通信，必须为G120C 分配设备名称和IP 地址，保证为G120C 实际分配的设备名称与硬件组态中为G120C分配的设备名称一致。

如图9－7所示，选择“更新可访问的设备”，并单击“在线并诊断”，单击“命名”，设置G120 PROFINET 设备名称为“sinamics－g120c－pn”，并单击“分配名称”按钮，从消息栏中可以看到提示。

图9-7　G120C 变频器分配名称

变频器G120C 实际分配的IP 地址要与硬件组态中为G120C 分配的IP 地址一致。如图9－8所示，选择“更新可访问的设备”，并单击“在线并诊断”，单击“分配IP 地址”，设置G120C 的IP 地址和子网掩码，单击“分配IP 地址”按钮，分配完成后，需重新启动驱动，新配置才生效。

图9-8　G120C 变频器分配IP 地址

在变频器里设置P15 ＝7，选择“现场总线控制”；P922 ＝1，选择“标准报文1，PZD2/2”。(www.xing528.com)

S7－1200 通过PROFINET PZD 通信方式将控制字1 (STW1)和主设定值(NSOLL_A)周期性地发送至变频器，变频器将状态字1 (ZSW1)和实际转速 (NIST_A)发送到S7－1200。

(1)控制字:有关控制字，(STW1)详细定义请参考相关说明书。常用控制字:047E(16 进制)——OFF1 停车，047F (16 进制)——正转启动，0C7F (16 进制)——反转启动。

(2)主设定值:速度设定值要经过标准化，变频器接收十进制有符号整数16384(4000H 十六进制)对应于100%的速度，接收的最大速度为32 767 (200%)。参数P2000中设置100%对应的参考转速，这里设置P2000 ＝1 400。

变频器最大速度为1 400 r/min，设置P1082 ＝1 400，加减速时间为4 s，设置P1120 ＝4，P1121 ＝4。转速设定值来源为现场总线，P1000 ＝6。

3.确定变量表

根据任务要求，可以确定PLC 的输入、输出变量及其他中间变量，如图9－9所示。

4.程序设计

首次启动变频器需将控制字1 (STW1)16＃047E 写入QW68，使变频器运行准备就绪，然后将16＃047F 写入QW68 启动变频器。将16＃047E 写入QW68 停止变频器；将主设定值(NSOLL_A)十六进制2000 写入QW70，设定电机转速为700 r/min。读取IW70 可以监视电机实际转速。

该任务的PLC 程序如图9－10所示。程序段1:按下外部启动按钮I0.0 或触摸屏启动按钮M0.0，M20.0 启停标志位接通，按下外部停止按钮I0.1 或触摸屏启动按钮M0.1 或计数次数到时，M20.0 启停标志位断开。不在七段速度期间，PLC 将16＃047E 写入QW68 控制字，扫描首周期，M10.0 开始连续7 位清零。程序段2:M20.0 启停标志位接通后，9 个定时器分别计时9 个时间段，包括7 段速度的时间、中间暂停和一个周期后的停止时间，一个周期时间到后接通时间标志位M2.0。程序段3:在7 段速度的各个时间段内分别接通位存储器M10.0 ～M10.6，存储七段速度的时间。程序段4:时间标志位M2.0 接通后计一次数，若有按下外部启动按钮或触摸屏启动按钮，计数器清零。程序段5:在每个速度的时间段里分别把相应的16＃047F 或16＃0C7F 写入QW68 正转或反转变频器，并写入对应速度的十六进制到QW70，比如350 r/min 对应的十六进制为16＃1000。程序段6:把变频器反馈过来的实际转速IW70 转化成浮点数类型的转速传送给MD30。

图9-9　液体搅拌机控制的PLC 变量表

图9-10　液体搅拌机的PLC 程序

图9-10　液体搅拌机的PLC 程序(续)

图9-10　液体搅拌机的PLC 程序(续)

图9-10　液体搅拌机的PLC 程序(续)

5.触摸屏设计

图9-11　触摸屏界面

根据任务要求，在HMI 触摸屏里添加两个按钮，分别关联触摸屏启动M0.0 和触摸屏停止M0.1 变量。在HMI 触摸屏添加一个“I/O 域”，双击打开“属性”窗口，在“常规”选项里把“过程”中的变量关联“速度显示”变量MD30，“类型”中的模式为“输出”类型。触摸屏界面如图9－11所示。

6.仿真与调试

选中PLC_1，按前文2.3 介绍的方法，创建PLC_1程序的仿真项目。仿真设备连接后，在项目树下的“SIM 表格”下的“SIM 表格_1”中输入PLC程序相关的变量，双击“启动按钮”I0.0，模拟按下启动按钮，“一段速度”M10.0 接通，如图9－12所示。观察每段速度对应的变量是否按时间要求陆续接通，若与控制要求一致，则说明本次任务仿真成功。

图9-12　PLC 程序仿真SIM 表

根据任务要求，PLC 外部接一个启动按钮和一个停止按钮，G120C 变频器按照说明书接好输入电源与电机，PLC、触摸屏及变频器的网口用网线连接。将编辑好的用户程序及设备组态下载到CPU 中。下载成功并与PLC 建立好在线连接后，打开需要监视的程序，单击程序编辑器工具栏上的“启用/禁用监视”按钮，启动程序状态监视。打开项目树中PLC的“监控与强制表”文件夹，双击其中的“添加新监控表”，生成一个名为“监控表_1”的新监控表。按下外部启动按钮I0.0 或触摸屏启动M0.0，“启停标志位”M20.0 接通，同时“一段速度”M10.0 接通，如图9－13所示。观察每个速度段的运行、速度显示及计数次数是否符合控制要求。若监视结果、电机的运行速度与控制要求一致，则说明调试成功，完成任务要求。

图9-13　PLC_1 的监控表