S7系列PLC电气控制设计与应用第5讲 S7-200在定长切割中的应用

2013-08-18李方园

自动化博览 2013年4期

1 前言

在运动控制中的大量场合，输入的都是一些高速脉冲信号，如光电编码器信号，这时候PLC可以使用高速计数器功能对这些特定的脉冲量进行加减计数，来最终获取所需要的工艺数据（转速、角度、位移等）。从硬件角度来讲，PLC都会内置一些端口用于高速脉冲输入，其结构与普通的数字量不同。从软件角度来讲，PLC都会采用特殊的高速计数器指令，来进行中断处理。

2 定长切割的硬件设计

图1所示是用于片材或带材定长切割的应用案例。待切材料从左向右随牵引电机前行，光电编码器信号用来测量牵引过的长度，待牵引长度达到预先设定的数值时，电机制动且切刀动作，即实现定长切割。

图1 定长切割

PLC作为定长切割控制的核心，主要对牵引长度进行计算和对切刀进行控制。根据工艺流程图，可以转换为图2所示的定长切割电气图。

图2 定长切割电气图

由图2可以得出定长切割控制的I/O资源分配（如表1所示）。

表1 I/O资源分配

由于光电编码器（通常是5～12V）与PLC输入信号（24V）经常不一致，建议使用高速光耦转换器进行电平转换。

3 定长切割的软件编程

（1）HSC向导编程

在S7-200编程环境中，选择菜单命令工具（T）> 指令向导HSC；或点击浏览条中的指令向导图标，然后选择 HSC；或打开指令树中的“向导”文件夹并随后打开HSC向导。

☆ 选择计数器类型和操作模式

从图3的列表框（根据 PLC）选择须配置的计数器，从列表框选择操作模式，根据选择的计数器决定它可用的模式。

图3 选择计数器类型和操作模式

☆ 指定初始参数

如图4所示的初始化参数包括：向导为子程序指定一个默认名称，用户也可以指定一个不同的名称，但请勿使用现有子程序名称；为计数器 CV 和 PV 指定一个双字地址、全局符号或整数常数；指定初始计数方向。

☆ 程序中断事件／编程多步操作

计数器类型和操作模式选择决定可用的中断事件。当用户选择对当前数值等于预置值事件（CV = PV）进行编程时，向导允许指定多步计数器操作，如图5所示。

图4 指定初始参数

图5 程序中断事件／编程多步操作

☆ 生成代码

完成 HSC 参数配置后，可以检查计数器使用的子程序／中断程序列表。在点击“完成”按钮后，允许向导为 HSC 生成必要的程序代码。代码包括用于高速计数器初始化的子程序。另外，为用户选择编程的每一个事件生成一个中断程序。对于多步应用，则为每一个步生成一个中断程序。当然要使能计数器操作，必须从主程序中调用包含初始化代码的子程序，如使用 SM 0.1 或沿触发指令确保该子程序仅被调用一次。

（2）高速计数器设置的相关步骤

从定长切割的电气图中可以看出，这里选用的是A/B相正交计数器，它可以选择模式9、10或11，对于该模式，可以按照以下步骤来进行：

☆使用首次扫描内存位调用执行初始化操作的子程序。因为使用子程序调用，随后的扫描不再调用子程序，因此可减少扫描时间执行并使程序结构更条理化。

☆在初始化子程序中，根据所需的控制操作载入SMB47。

例如（1x 计数模式），即设SMB47 = 16#FC产生下列结果：启用计数器、写入新当前值、写入新预设值、设置HSC初始方向、向上计数、将起始和复原输入设为现用水平高。

又如（4x计数模式）：即设SMB47 = 16#F8产生下列结果：启用计数器、写入新当前值、写入新预设值、设置初始HSC方向、向上计数、将起始和复原输入设为现用水平高。

☆执行HDEF指令，HSC输入设为1，无外部复原或起始的MODE（模式）输入设为9，有外部复原但无起始设为10，有外部复原和起始设为11。

☆用所需的当前值载入SMD48（双字尺寸数值）（载入零可加以清除）。

☆用所需的预设值载入SMD52（双字尺寸数值）。

☆为了捕获当前值等于预设值，将CV＝PV中断事件（事件13）附加于中断例行程序中，为中断编程。

☆为了捕获方向改变，将方向改变中断事件（事件14）附加于中断例行程序中，为中断编程。

☆为了捕获外部复原事件，将外部复原中断事件（事件15）附加于中断例行程序中，为中断编程。