运动控制技术与应用 教案 任务5.3 HMI通信控制S120驱动2轴同步

任务5.3HMI通信控制S120驱动2轴同步一、基本信息任务名称HMI通信控制S120驱动2轴同步授课学时2学时授课班级授课人数授课地点运动控制技术实训室课型理实一体化课参考标准国家标准GB/T12668.2-2002《调速电气传动系统》；西门子S120系统技术手册；XX学院《运动控制技术与应用》课程标准；CIMC“西门子杯”运控系统设计开发赛项标准参考教材《运动控制技术与应用》机械工业出版社2026.6二、教学分析（一）教学内容内容位置项目5运动控制综合应用→任务5.3HMI通信控制S120驱动2轴同步教学内容1.S120基本定位器的MDI（设定值直接设定）功能

2.变量连接关键参数：p2649（传送方式）、p2647（MDI激活）、p2641（取消运行任务）、p2648（绝对/相对定位）、p2653（调整/定位模式）、p2651/p2652（方向选择）

3.位置设定值p2642关联大圆盘当前位置（r2621），速度设定值p2643设置

4.HMI与S120直接通信的变量地址规则（DB:=参数号，DBX:=1024×装置号+下标）

5.HMI组态与联调：使能、回零、启动、速度设定、位置显示内容分析本次课是运动控制技术的进阶任务，学生需要掌握S120的MDI功能，实现两轴同步（小圆盘追随大圆盘）。重点在于理解MDI相关参数的BICO互联，以及HMI直接与S120通信的变量地址计算方法。通过2学时的理实一体化教学，使学生具备使用S120实现基本同步控制的能力。（二）学情分析知识和技能基础学生已完成任务5.2（2轴位置控制），掌握了V90PN的工艺对象和运动控制指令；对S120有一定了解（任务4.4），但对S120的MDI功能、BICO互联、HMI直接通信不熟悉。诉求和素养储备学生对两轴同步（如印刷、包装中的追随运动）有较高兴趣，因为这涉及先进运动控制；部分学生对参数地址计算感到困难。学习特点喜欢通过实际追随效果验证参数设置的正确性；对BICO互联的抽象概念需要借助实例理解；乐于小组协作完成同步调试。（三）目标分析知识目标1.理解S120基本定位器的MDI功能及其相关参数（p2647、p2648、p2649、p2653等）的作用。

2.掌握HMI与S120直接通信的变量地址确定方法（装置号、参数下标换算）。能力目标1.能通过Startdrive配置S120的MDI变量连接。

2.能计算S120参数对应的HMI变量地址。

3.能组态HMI画面（使能、回零、启动、速度设定、位置显示）并实现小圆盘追随大圆盘。素质目标1.通过实现两轴同步，增强科技报国决心。

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。（四）教学重难点类型重难点内容确立依据解决方法教学重点1.MDI功能关键参数的理解与设置（p2647、p2648、p2649、p2653）

2.位置设定值p2642关联大圆盘当前位置r2621

3.HMI变量地址的计算规则这是实现同步追随的核心配置1.逐一讲解每个参数的作用，通过监控表验证效果

2.演示将小圆盘的p2642连接到大圆盘的r2621（BICO互联）

3.给出地址计算公式示例，让学生练习计算教学难点1.装置号的查看（图5-42）及地址换算（1024×装置号+下标）

2.绝对定位与相对定位的区别及MDI中p2648的设置

3.调整模式（速度）与定位模式（位置）的切换地址计算易出错，同步逻辑需要理解1.提供地址换算练习题，现场核对

2.通过对比实验：p2648=0（相对）时小圆盘行为差异

3.分别设置大圆盘为调整模式（速度），小圆盘为定位模式（位置）（五）教学策略教学流程任务导入（5min）→新知讲解（15min）→MDI变量连接实训（15min）→HMI组态与同步调试（20min）→评价总结（5min）教学方法讲授法、任务驱动法、演示法、小组协作法、实训操作法信息化手段1.智慧树在线课平台：发布预习资料（MDI功能、HMI直接通信）

2.TIAPortal软件、Startdrive

3.数字化资源：地址换算速查表、MDI参数配置示例教学资源实物：S120（CU320-2PN、电源模块、双轴电动机模块）、2台伺服电动机（大圆盘、小圆盘）、HMI（KTP700）、网线、按钮、开关电源、电工工具；资料：装置号确认截图、变量地址表三、教学安排课前教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段知识探索1.观看微课《S120MDI功能与两轴同步》

2.预习教材中“S120变量连接”和“HMI通信控制”部分

3.浏览S120参数手册中MDI相关参数1.智慧树在线课平台发布预习视频和任务单

2.发布讨论题：“如何让小圆盘始终追随大圆盘位置？”

3.上传MDI参数说明1.观看视频，了解MDI概念

2.阅读教材，记录疑问

3.初步认识p2642、p2643等参数线上平台+微课视频，提前感知同步控制课中（2课时连上）教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段任务导入（5min）展示竞赛设备（圆盘追随）及HMI参考画面（图5-39），要求小圆盘追随大圆盘位置1.提问：“如何实现两个轴的位置同步？”

2.明确本课任务：MDI功能+HMI直接通信

3.强调安全注意事项1.思考并回答

2.明确学习目标案例教学法新知讲解（15min）1.MDI功能概述（设定值直接设定）

2.关键参数：

-p2649：传送方式（1=连续，0=脉冲）

-p2647：激活MDI（1=有效）

-p2640：中间停（1=无中间停）

-p2641：取消运行任务（1=不取消）

-p2648：定位类型（1=绝对，0=相对）

-p2653：模式（1=调整/速度，0=定位/位置）

-p2651/p2652：方向选择

3.位置设定值p2642关联大圆盘当前位置r2621（图5-41）

4.HMI变量地址规则：DB:=参数号，DBX:=1024×装置号+下标，数据类型对应（图5-44）1.讲解MDI的作用：允许外部实时修改位置、速度指令

2.对照表5-24解释方向选择逻辑

3.演示如何在Startdrive中配置：设置大圆盘为调整模式（速度），小圆盘为定位模式，并将小圆盘的p2642连接到大圆盘的r2621

4.讲解装置号查看方法（图5-42），给出地址计算示例（p2098.1→DB2098.DBD1025）1.记录MDI关键参数功能

2.理解绝对定位与相对定位的适用场景

3.学习地址计算方法，完成练习讲授法+演示法MDI变量连接实训（15min）1.在Startdrive中为大小圆盘配置MDI参数：p2649=1，p2647=1，p2640=1，p2641=1，p2653（大圆盘=1，小圆盘=0），p2648（小圆盘=1）

2.将小圆盘的p2642（位置设定值）连接到大圆盘的r2621（当前位置）

3.设置小圆盘速度p2643（如500rpm），大于大圆盘速度

4.下载参数到S1201.分步演示在参数视图中修改上述参数

2.演示BICO互联：将CI:p2642连接到r2621（通过拖拽或手动输入）

3.强调小圆盘速度必须大于大圆盘才能追上

4.指导学生完成配置并保存到ROM1.小组分别配置大圆盘和小圆盘的MDI参数

2.完成p2642的互联

3.设置速度值，下载参数实训操作法+任务驱动HMI组态与同步调试（20min）1.添加HMI（KTP700），新建与S120的连接（S7-300/400，地址同S120）（图5-43）

2.创建变量：根据地址规则创建HMI变量（如大圆盘速度p2643.0地址DB2643.DBD2048，数据类型REAL）

3.组态画面（参考图5-39）：按钮（使能、回零、启动）、IO域（大圆盘设定速度、小圆盘设定速度、实际位置）、指示灯

4.变量关联：按钮控制S120的使能信号等

5.联调：使能后先回零，启动大圆盘转动，观察小圆盘是否追随1.演示添加HMI并设置连接参数

2.演示计算并添加变量（以p2643.0为例）

3.演示组态按钮和IO域，关联变量

4.指导联调：设置大圆盘速度200rpm，小圆盘速度500rpm，启动后小圆盘应追上并保持相对位置

5.排查常见问题（如变量地址错误、使能未给）1.小组组态HMI画面，添加变量

2.下载HMI程序，进行联调

3.观察小圆盘是否追随大圆盘，记录追随过程实训操作法+演示法，[插入图片：图5-44、5-45]评价总结（5min）1.小组展示同步效果

2.教师点评与总结

3.完成自评、互评（表5-28、5-29）1.听取小组汇报，简要点评

2.总结本任务核心技能点：MDI参数配置、BICO互联、HMI地址计算、同步调试

3.强调安全规范与5S管理

4.发布课后拓展任务1.小组代表演示HMI控制两轴同步

2.填写评价表

3.整理工位，5S清扫展示评价法+归纳总结课后拓展（课后）1.完善实训报告

2.思考：如何实现电子凸轮（非匀速追随）？

3.预习后续内容1.智慧树在线课平台发布实训报告模板

2.推送电子凸轮资料

3.发布预习任务单1.提交实训报告

2.查阅资料，预习线上平台+任务驱动四、课后反思教学实效1.

技能掌握扎实：通过2课时的讲练结合，大部分学生能独立完成MDI参数配置、BICO互联、HMI变量地址计算和两轴追随调试。

2.

知识目标达成：学生能够理解MDI功能的用途，掌握p2647、p2648、p2653等关键参数的含义，并能正确计算HMI变量地址。

3.

安全意识提升：实训过程中强调先回零再启动，学生操作规范。

4.

团队协作有效：小组分工完成参数配置和HMI组