1.被控对象：滚珠丝杠（见图10.30）
（1）丝杆规格。滚珠丝杠1204，丝杆直径 12 mm，每转动一圈直线滑块行进距离 4 mm。
（2）有效行程。行程大约500 mm，从零点运动到终点丝杠旋转大约125圈。
（3）位置、速度反馈。采用 AB 两相增量型光电旋转编码器（本例采用型号为 LPD3806-400BM-G5-24C 的NPN型输出需外接上拉电阻），400 脉冲，24 V 集电极开路输出。
（4）刻度尺。丝杠滑台侧面贴有刻度尺，用于指示滑块位置，精度1 mm。
（5）限位开关。两端设有限位开关，超出行程时进行保护。
（6）电动机。采用 15 W三相220 V交流调速电动机，可用MM 420变频器直接驱动控制。
图10.30 滚珠丝杠图
2.基本要求
（1）西门子S7-1200系列PLC通过模拟量和数字量与MM 420变频器通信，控制电机的启动、停止及加减速运行。
（2）利用光电开关确定丝杠滑块的特殊位置；利用编码器反馈确定当前丝杠滑块的位置；利用编码器反馈确定丝杠电动机转速。
（3）将丝杠滑块定位到刻度尺零点位置，按下启动按钮，滑块归至最左侧光电开关1的位置，然后以给定速度v匀速通过光电开关2，到达光电开关3的位置停止并返回，返回速度要以0.8v的速度匀速通过光电开关2，并回到光电开关1位置停止。然后以最快的速度到达第四个光电开关4，在第四个光电开关4位置停止后，丝杠滑块以最短时间返回初始位置；并在返回过程中，先后在第三个和第二个光电开关位置上停止。
（4）丝杠在任意位置启动，可自动运行至刻度尺零点位置。
（5）通过HMI界面给定指定任意位置X，丝杠滑块将以最快速度达到指定位置X，要求稳、准、快。
3.西门子S7-1200 PLC与MM 420变频器的接线（见图10.31所示）
图10.31
本次实例需要用到“高速计数器”“数字量输入”和“模拟量输入”，所以在编写程序前，要先在Portal软件进行相关的设置。
图10.32
（1）添加信号板。“设备组态”选择“信号板”，如图10.32所示。（2）因为MM 420变频器控制端是采用电压输入方式，所以模拟量输出类型选择电压，如图10.33所示。
图10.33
（3）因为编码器是AB正交输出，所以高速计数器的工作模式为AB计数器四倍频，如图10.34所示。
图10.34
（4）如果输入信号有干扰、噪音，可调整输入滤波时间，滤除干扰，以免误动作。滤波时间可在0.1 μs～20 ms的范围中选择几档。如果滤波时间设定为6.40 ms，数字量输入信号的有效电平（高或低）持续时间小于6.4 ms时，CPU会忽略它；只有持续时间长于6.4 ms时，才有可能识别。
另外，支持高速计数器功能的输入点在相应功能开通时不受此滤波时间约束。滤波设置对输入映像区的刷新、开关量输入中断、脉冲捕捉功能都有效。操作中应选择合适的滤波时间，如图10.35所示。用户需要哪些通道就选择相应的滤波时间。
图10.35
（5）需要在“高速计数器”设置相应的输入口，如图10.36所示。
图10.36
（6）因为该控制过程需要使用触摸屏显示运动曲线，所以必须设置连接机制允许从远程PLC使用通信访问。
（7）程序如下。
① 主函数（见图10.37）。
图10.37 主函数
② 函数块FC1“高速计数值转化为位置块”。
添加FC模块编写，将高速计数值转化为位置值（见图10.38），倍数值的值为码盘脉冲值与高速计数器工作模式的倍频相乘，高速计数值/（码盘每转脉冲数*倍频）＝滑块位置（mm）。
图10.38
“高速计数值转化为位置块”的局部变量，如图10.39所示。
图10.39
③ 函数块FC2“校准块”。
添加FC模块。首先让滑块向左运行，直到左限位开关断电，滑块右移，滑块经过光电门1通过“高速计数器模块”确定位置，再反转，准确停止在光电门1上。
经过光电门1时，将进入硬件中断，改变计数值，确定滑块位置。程序如图10.40所示。(www.xing528.com)
图10.40
④ 光电门1（校准位置）的硬件中断。
通过“设备组态→属性、常规→数字量输入”，选择光电门1的通道，启用上升沿检测，新增硬件中断模块（见图10.41）。
改变新计数值NEW_CV，确定滑块具体位置。新计数值的数值大小与光电门位置有关，计数值经“高速计数值转化为位置块”转化为位置值，从而确定滑块位置。
图10.41
⑤ 函数块FC3运行块
实现滑块快速匀速运行与精确停止（见图10.42）。
图10.42
⑥ FC5函数“匀速调整块”。
还未到达指定位置时，滑块匀速运行（见图10.43）。
图10.43
匀速调整块变量（见图10.44）。
图10.44
⑦ FC4函数模块运行时到达光电门速度调整块。
当滑块接近指定位置时，滑块将匀减速停止且精确到达指定位置。实现滑块精准与稳定运行（见图10.45）。
图10.45
运行时到达光电门速度调整块变量如图10.46所示。
图10.46
⑧ 组织块时间中断“速度”。
添加循环中断，将每时段滑块运行位置相减，可得滑块的速度。可给予触摸屏监控滑块运行状态（见图10.47）。
图10.47
⑨ 组织块时间中断PID。
使滑块稳定匀速运行，PID闭环控制调节滑块匀速运行。全局变量表如图10.48所示，程序如图10.49所示。
图10.48 全局变量表
图10.49
PLC所有变量如图10.50所示。
图10.50 PLL变量
注：速度和PID控制都应该在循环中断中编程，光电门1（校准位置）程序应该在硬件中断中编程。硬件中断在数字量输入I0.2里添加。
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