任务7.2 S7-1200 PLC PN控制直流调速器

S7-1200PLCPROFINET-IO控制直流调速器任务引入全国职业院校技能大赛“工业网络智能控制与维护”设备，远程IO安装于自动供料单元、智能分拣单元、智能仓储单元，S7-1200PLC通过PROFINET-IO通信实现设备本地层的数据采集与控制。任务引入如图所示某企业用于高精度磨线机上的转线电机需采用速度控制。本任务拟采用S7-1200PLC通过PROFINET-IO通信控制直流调速器速度，选用西门子KTP700做HMI，模拟实现高精度磨线机中“转线”电机的速度控制。高精度磨线机系统结构示意图实验设备如图所示，通过HMI可以控制直流电机正转、反转、停止、故障复位，设置电机速度，运行、正转、反转和报警指示灯指示运行状态。请设计电气原理图，选用必要的电器设备，完成系统控制电路接线，设置直流调速器的通信参数，编写S7-1200PLC程序，并进行调试试车。图实验设备任务目标任务目标（1）了解PROFINET-IO通信的原理（控制器、设备、监视器）及GSD文件的作用。（2）掌握直流调速器PROFINET通信卡的硬件安装。（3）理解GSD文件的添加方法、PLC与直流调速器之间输入/输出缓冲区的数据对应关系。1.

知识目标（1）能识读、绘制S7-1200PLCPROFINET-IO控制直流调速器的电气图。（2）能完成直流调速器PROFINET通信卡的安装，并正确接线（网线连接）。（3）能在TIAPortal中安装GSD文件，添加PROFINET从站，配置网络和硬件参数。（4）能够分配设备名称和IP地址，并编写PLC程序（MOVE指令）读写控制字、速度给定、状态字等。（5）能组态HMI画面（按钮、IO域、指示灯），实现直流电动机的正反转、调速、停止和故障复位。任务目标2.能力目标（1）通过了解我国直流调速技术的进步，厚植爱国情怀，增强科技报国信心。（2）养成规则意识、标准意识和5S管理的职业素养，培养开拓创新的科学精神。任务目标3.素质目标任务准备PROFINET-IO通信是一种基于工业以太网的分布式控制系统通信协议，广泛应用于工业自动化领域，由‌IO控制器、‌IO设备和‌IO监视器系统组成。（1）‌IO控制器作为主站，负责执行用户程序、与IO设备进行数据交换和处理通信请求；（2）‌IO设备‌作为从站，由分布式IO模块组成，用于获取和输出数据‌；（3）‌IO监视器‌用于组态、编程、诊断和监控，通常为编程电脑‌。通信配置时，‌设备名称仅允许使用小写字母、数字、破折号和句点，且不能以连字符开头或结尾‌；‌通过组态软件（如博途）为IO设备分配IP地址和设备名称；‌在与其他设备通信时，需添加GSD文件以完成组态。PROFINET-IO通信概述DC190S直流调速器带有Anybus扩展接口，使用PROFINET-IO通讯时，需选购通讯扩展卡，将通信卡插在主板的CN5接口的位置，如图所示。PROFINET-IO通信卡及其安装位置PROFINET-IO从站模块PNIO9800V当前使用的GSDML名称是“GSDML-V2.33-ETD-PNIO9800_V650-20190710”，其在博途中的安装方式如下。如图所示，通过“选项”－＞“管理通用站描述文件（GSD）(D)”，打开GSD文件安装目录。打开GSD文件安装目录PLC设置与编程安装GSDML文件浏览路径找到GSD文件所在的文件夹，对应的GSD文件就显示在列表中，选中正确的GSD文件名称（不显示文件名称），点击安装，如图所示。GSD文件安装GSD文件安装成功后，TIAPORTAL会自动更新硬件目录。ETD公司的PROFINET-IO从站模块在硬件目录中的名称是“ETDPNIO9800_650V”，其在硬件目录中的位置如图中右侧“硬件目录”中所示。本文中以1台PLCS7-1200作为主站，1台ETDETD-PNIO9800_650V模块作为从站为例，介绍从站模块的硬件配置。主站PLC的添加和硬件配置在此不在赘述。首先从硬件目录中，找到对应的从站模块，此处选择“Standard,MRP”,使用鼠标双击或拖动其到网络视图区，如图所示。添加PROFINET从站模块添加PROFINET从站模块在网络视图中，单击从站模块图标上的“未分配”，选择IO控制器，将从站模块连接到PLC的PROFINET接口；或者用鼠标左键按住其中一个接口不释放，连接到另一接口。连接后如图所示。在拓扑视图中建立网络连接PROFINET从站模块的网络连接鼠标双击网络视图中的“Standard,MRP”模块，切换到设备视图，打开如图所示界面右侧的硬件目录，选择输入输出数据格式，此处首先配置“64byteI”，然后配置“64byteO”。输入输出格式配置PROFINET从站模块的硬件配置PLC在组态ETD-PNIO9800_650V通讯模块的数据长度时，请固定为如图所示的格式，插槽1固定为64byteI示例地址为68-131，插槽2固定为64byteO示例地址为68-131，否则PLC与通讯模块将无法通讯。虽然PLC组态为输入64个字节，输出64个字节，在实际使用时，输入、输出仅使用前32个字节。输入输出格式配置如图所示，将“IP协议”设置为选择“在设备中直接设定IP地址”，修改IP地址与PLC的IP地址在同一网段，即前3个字段相同、最后1位不同。可以取消或勾选“自动生成PROFINET名称”，如果取消勾选需同时修改“PROFINET设备名称”，例如：“ETD_PN_1”，点击确认。硬件配置完成后，下载到PLC中。从站设备的“常规”设置在左侧“项目树“下“在线访问“中，选择电脑连接PLC的网络适配器，双击“更新可访问的设备”，访问成功后，访问到的设备会出现在下方列表中，如图所示。双击访问到的从站设备的“在线和诊断”，将“分配IP地址”和“分配PROFINET设备名称”改为与前面“从站设备‘常规’设置”的一样。如果网络上同时连接多个PN模块，为了确定模块的对应关系，选中“分配profinet设备名称”目录下“LED闪烁”时，对应的PN板H2灯会闪烁。修改从站设备名称在线访问修改PROFINET从站设备名称PLC通过MOVE指令或者DPRD_DATA（DPWR_DATA）模块均可以从调速器读取数据或者向调速器写入数据。790P直流调速器将自身的状态字、错误标志、速度反馈、输出总电流等送入PLC，790P直流调速器发送缓冲区与PLC输入缓冲区的对应关系见表所示。790P直流调速器发送缓冲区PLC输入缓冲区地址意义地址名称说明数据类型360_2c_any_tx1LO发送1低字节字IW70故障反馈360_3c_any_tx1HI发送1高字节字IW68状态标志反馈360_4c_any_tx2LO发送2低字节字IW74速度反馈（10000对应最大速度）360_5c_any_tx2HI发送2高字节字IW72输出电流反馈（10000对应电机额定电流）360_6c_any_tx3LO发送3低字节字IW78

360_7c_any_tx3HI发送3高字节字IW76

360_8c_any_tx4LO发送4低字节字IW82

360_9c_any_tx4HI发送4高字节字IW80

360_10c_any_tx5LO发送5低字节字IW86

360_11c_any_tx5HI发送5高字节字IW84

360_12c_any_tx6LO发送6低字节字IW90

360_13c_any_tx6HI发送6高字节字IW88

360_14c_any_tx7LO发送7低字节字IW94

360_15c_any_tx7HI发送7高字节字IW92

360_16c_any_tx8LO发送8低字节字IW98

360_16c_any_tx8HI发送8高字节字IW96790P直流调速器发送缓冲区与PLC输入缓冲区的对应关系PLC读写790P直流调速器数据方式PLC输出缓冲区与790P直流调速器接受缓冲区与的对应关系PLC输出缓冲区地址790P直流调速器接受缓冲区意义地址名称说明数据类型QW70360_10c_any_tx1LO接收1低字节双字速度给定（10000对应最大速度）QW68c_any_tx1HI接收1高字节扭矩限幅（10000对应额定电流）QW74360_12c_any_tx2LO接收2低字节双字

QW72c_any_tx2HI接收2高字节控制字QW78360_14c_any_tx3LO接收3低字节双字

QW76c_any_tx3HI接收3高字节

QW82360_16c_any_tx4LO接收4低字节双字

QW80c_any_tx4HI接收4高字节

QW86360_18c_any_tx5LO接收5低字节双字

QW84c_any_tx5HI接收5高字节

QW90360_20c_any_tx6LO接收6低字节双字

QW88c_any_tx6HI接收6高字节

QW94360_22c_any_tx7LO接收7低字节双字

QW92c_any_tx7HI接收7高字节

QW98360_24c_any_tx8LO接收8低字节双字

QW96c_any_tx8HI接收8高字节状态标志位、故障标志位、控制字见表所示，当调速器达到某种状态时，状态标志IW68中对应的位置1；当调速器处于某种故障时，故障反馈IW70对应的位置1；控制字QW72对应的位置1，直流调速器按照控制要求运行，例如：控制调速器启动命令为十进制2（QW72=2），即速度使能位为1。可以通过调试软件监控直流调速器发送字各位或设置接收各字，也可以在TIAPortal软件中监控对应的PLC输入和输出。状态标志位故障标志位控制字

态标志位、故障反馈标志位、控制字PROFINET-IO通信控制直流调速器速度，除了设置直流调速器的常用参数外。Anybus地址设为非0，使能PN通讯参数。在790P菜单中启用PROFINET通信功能，路径：参数>通讯>PROFINET，设置IP地址等通信参数，关联映射变量‌。790P不允许通信控制控制字“调速器使能位”，必须通过外部IO点控制调速器使能端子，例如M5.1，见前面DC190S直流调速器总体接线图所示。地址参数名范围默认更改类型510数字量1组态第0位调速器使能调速器使能+模拟量1使能+模拟量2使能※第1位速度使能第2位模拟量1使能第3位模拟量2使能第4位模拟量3/4使能第5位点动参考1使能第6位点动参考2使能第7位正反转切换第8位斜坡使能第9位开关1使能第10位接近开关第11位转矩使能第12位复位第13位开关2使能第14位外部故障第15位磁场使能790P直流调速器通信参数DC190P直流调速器通信控制参数任务实施根据任务要求，每组配备配电盘或试验台；包括西门子S7-1200PLC、直流调速器、直流电机、网线、串口线、电工工具等；任务实施分工计划表、评分评价表。请同学们根据任务和实训设备情况采用扑克牌分组法分组，完成分工计划表。组名

小组LOGO

组训

团队成员学号

角色

职责

项目分工计划表根据任务要求和实训设备情况，设计本任务电气接线原理图和网络拓扑图。绘制完成后，对照电气图和网络拓扑图检查评分表，检查电气图是否存在错误或不标准的地方，完成表中小组自评和互评得分。评分点配分评分标准自评得分互评得分电气图和网络拓扑图设计绘制10正确设计绘制的电气原理图，选择元器件，接线正确，图形符号和文字符号符合国家标准要求。每错、漏1处扣2分，不规范每处扣0.5分

电气图和网络拓扑图设计与绘制电气图检查评分根据绘制的电气图，结合实训设备，完成设备安装与线路连接。安装和接线完成后，按照电路检查评分表中的评分标准，进行自查和互查并在表中评出分数，评分采用扣分制，每项扣完为止。

电路检查评分表评分点配分评分标准自查得分互查得分元件安装1直流调速器、PLC等安装不合理，每处扣0.5分

接线头工艺1导线必须压接接线端子，未压接每处扣0.5分

1接线端子露铜超2mm，每处扣0.5分

号码管工艺1导线两端必须套上编号合理的号码管，每少1处扣0.5分

线槽工艺1所有线垂直进线槽，盖上线槽盖，不合要求每处扣0.2分

导线工艺1导线颜色、线径等符合标准规范，不合要求酌情扣0.2-1分

保护接地1直流调速器应该可靠接地，没接地，扣1分

整体美观度1根据工艺连线的整体美观度酌情扣分

系统初步调试2上电前安全检查，上电后初步检测元件工作是否正常，检查局部电路功能；

能够正常上电，给1分

合计

电气安装根据任务要求，结合选用直流电机的参数，设计通过PN通信控制直流驱动器的参数表，参数设计完成后，对照直流调速器参数设计评分表，进行自评和互评。评分点配分评分标准自评得分互评得分直流调速器参数设计10每错1处参数扣1分，扣完为止

参数设计

直流调速器参数设计评分表检查电路无误后，给系统上电。通过软件或面板完成直流调速器的参数设置并调试。对照直流调速器参数设置评分表，进行自评和互评。

直流调速器参数设置评分表评分点配分评分标准自评得分互评得分参数设置10设置直流调速器参数，错误1处扣1分

参数设置PLC编程与调试07-03-PN通信控制直流调速器的PLC编程与调试视频编写PLC程序，尝试读写变频器更多参数。将编写好的程序下载到PLC中，通过监控强制的方法调试程序。调试完成，演示并按照PLC编程与调试评分表进行自评和互评。评分点配分评分标准自评得分互评得分PLC编程与调试10能够实现电机的连续正反转和转速输入输出的PLC控制。不能实现或错误1处扣4分

PLC编程与调试PLC编程与调试评分表HMI组态与调试07-04-PN通信控制直流调速器的HMI组态与调试视频将触摸屏程序下载到触摸屏，输入电机设定转速，点击“正转”和“反转”按钮。观察电机运行状态和触摸屏的输出转速。调试完成，演示并按照HMI组态与调试评分表中评分标准进行小组自评和互评。评分点配分评分标准自评得分互评得分系统运行调试10能够实现电机