魏 寧

（中國-阿拉伯化肥有限公司，河北秦皇島，066004）

基于S7-300PLC的實訓平臺設計及實現(xiàn)

魏 寧

（中國-阿拉伯化肥有限公司，河北秦皇島，066004）

本文針對S7-300PLC設計了一套實訓平臺，主要包括硬件、軟件及人機界面設計等，并對其進行了實現(xiàn)。

硬件；設計

0　引言

本文利用S7-300設計了一套實驗平臺，主要包括實訓臺、電源部分、S7-300PLC、ET200M、變頻器、實訓板、三相異步電動機、穩(wěn)壓直流電源、觸摸屏等。本文對S7-300各個模塊的接線、數(shù)字輸入輸出模塊、模擬輸入輸出模塊等進行了設計及實現(xiàn)，并通過PROFIBUS DP，實現(xiàn)S7-300、ET200M、變頻器之間的通訊及異步電機轉(zhuǎn)速的改變等，最后，利用WinCC對S7-300進行組態(tài)，實現(xiàn)基于WinCC的人機界面的設計。

1　PLC控制系統(tǒng)硬件設計

S7-300采用模塊化結(jié)構(gòu)，CPU通過24V連接器與電源模塊相連，通過PROFIBUS DP完成與ET200M以及變頻器間的通訊。DI為DI16*DC24V，兩組16點，分別接8個按鈕，4個接近開關和四個鈕子開關。DO為DO16*REL，16點數(shù)字輸出，第一組接8個指示燈。AI為AI8*12BIT，四通道，采用第一組接一個電位器，同時還與一個顯示器相連。AO為AO4*12BIT，4通道，第一通道接一個顯示器。ET200M是DP從站，其模塊S7-300相同，接口電路大體相同。S7-300系列，從電源，I/O，CPU都是單獨模塊的，模塊裝在一根導軌上的，稱之為一個機架，與中央機架對應的是擴展機架，機架還在軟件里反映出來，通過在底部的U型總線連接器連接的，I/O輸入是接在前連接器上的，前連接器再接在信號模塊上，而不是I/O信號直接接在信號模塊上，這樣可以更換信號模塊而不用重新接線，部分CPU帶有profibus接口。

2　主電路圖

本文設計的平臺的主電路圖如圖1所示。

圖1　主電路圖

圖2　組態(tài)硬件參數(shù)

3　系統(tǒng)及參數(shù)設計

3.1組態(tài)硬件，該參數(shù)設置如圖2所示。

3.2MM420變頻器參數(shù)設置。使用變頻器前應進行相關參數(shù)的設置，包括快速調(diào)試以及相關參數(shù)設置。進行快速設置時應將P0010設置為1，并設置P0003來改變用戶訪問級，先將P0003設置為1，進行一下操作，再使P0003設置為2，再設置P0310為50.00.最后將P3900設置為1，完成必要的電動機參數(shù)計算，并將其他所有的參數(shù)恢復出廠設置。

3.3電壓輸出的設計：使用FC105和FC106兩個模塊的編程實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，使兩個數(shù)碼管分別顯示輸入和輸出電壓。

3.4變頻器設置：通過編輯變量表，從軟件中改變變頻器的參數(shù)，從而間接控制交流電機的啟動、停止、反轉(zhuǎn)和電機轉(zhuǎn)速的設定和顯示。設置程序如圖3所示。

圖3　變頻器設置梯形圖

3.5Wincc 界面設計：本文實訓平臺的界面設計如圖4所示。

4　控制系統(tǒng)實現(xiàn)及界面設計

在組態(tài)CPU時，為PLC新建現(xiàn)場總線連接，采用現(xiàn)場總線的默認設置。組態(tài)完畢后，在現(xiàn)場總線上插入MM420變頻器。選擇參數(shù)，保存，編譯，并且下載到PLC中。下載程序到可編程控制器，完成所有的組態(tài)、參數(shù)賦值和編程任務之后，可以下載整個用戶程序到可編程控制器。在下載程序時可編程控制器必須在允許下載的工作模式下（STOP或RUN-P）， RUN-P模式表示，一般在下載前將CPU切換到STOP模式。

再將PLC打到RUN-P模式，并進行如下操作進行驗證：

（1）按下“啟動按鈕”，檢驗三個燈是否依次輪流亮，間隔5S。

（2）旋轉(zhuǎn)點位調(diào)節(jié)器，數(shù)碼顯示器輸入數(shù)字改變，輸出數(shù)字也隨之改變，并且，兩數(shù)相差微小或相同。

（3）編程完之后，查看硬件通訊地址是否符合ET200M通訊地址，然后分別按動按鈕和對應的接觸開關和鈕子開關，檢驗是否能夠同時控制相應的燈，經(jīng)檢驗符合要求。

（4）編譯該程序之前，應先編輯相對應端口的變量表，變量表指令通過PLC編寫的MOVE語句段傳輸給變頻器的端口，令變頻器接收啟動、停止、反轉(zhuǎn)和速度設定、反饋等指令，再發(fā)送給電動機，實現(xiàn)電動機的相應動作。進行通訊之后，修改電機變量位，調(diào)節(jié)VAL-1為W#16#47F使電機啟動，調(diào)節(jié)VAL-1為W#16#47E停止，將“電機速度”輸入1000轉(zhuǎn)，查看反饋速度，經(jīng)檢查，反饋速度與給定相同。

（5）打開按鈕之后，檢驗是否第一排交通燈綠燈亮，第二排紅燈亮，亮25S，然后綠燈閃爍3次黃燈亮，第二排紅燈滅，黃燈亮，經(jīng)過兩秒，第一排紅燈亮，第二排綠燈亮，依次循環(huán)。然后，中途按下停止開關，檢驗燈是否全滅。

（6）打開WinCC界面，激活運行，檢驗右鍵點擊開關按鈕是否能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)燈及開關控制等功能。

［1］ 西門子PLC S7-300模塊中文選型手冊.2010.

［2］ 劉華波，何文雪.西門子S7-300/400 PLC編程與應用［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2011.6

Design and implementation of training platform based on S7-300PLC

Wei Ning
（China Arabia chemical fertilizer Co.，Ltd.，Qinhuangdao，Hebei，066004）

This paper designed a set of training platform for S7-300PLC，including hardware，software and human-computer interface design，etc.，and its implementation.

Hardware；design

圖4　Wincc 界面