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西門子模塊6ES7322-5FF00-0AB0
產品基本常識 1. 人機界面產品的定義
1.連接可編程序控制器（PLC）、變頻器、直流調速器、儀表等工業(yè)控制設備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標等）寫入工作參數或輸入操作命令，實現人與機器信息交互的數字設備,由硬件和軟件兩部分組成。HMI為英文Human-Machine Interface的縮寫。
2. 人機界面（HMI）產品的組成及工作原理 人機界面產品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數據存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI產品的性能高低，是HMI的核心單元。根據HMI的產品等級不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。HMI軟件一般分為兩部分，即運行于HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運行于PC機Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件（如JB－HMI畫面組態(tài)軟件）。使用者都必須先使用HMI的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件"，再通過PC機和HMI 產品的串行通訊口，把編制好的“工程文件"下載到HMI的處理器中運行。 圖1 人機界面硬件構成 圖2 人機界面軟件構成
3. 人機界面產品的基本功能及選型指標
基本功能： 設備工作狀態(tài)顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線等；
數據、文字輸入操作，打印輸出；
生產配方存儲，設備生產數據記錄；
簡單的邏輯和數值運算；
可連接多種工業(yè)控制設備組網。
選型指標： 顯示屏尺寸及色彩，分辨率；
HMI的處理器速度性能；
輸入方式：觸摸屏或薄膜鍵盤；
畫面存貯容量，注意廠商標注的容量單位是字節(jié)（byte）、還是位（bit）；
通訊口種類及數量，是否支持打印功能。
4. 人機界面產品分類 薄膜鍵輸入的HMI，顯示尺寸小于5.7ˊ，畫面組態(tài)軟件免費，屬初級產品。如POP－HMI 小型人機界面；
觸摸屏輸入的HMI，顯示屏尺寸為5.7ˊ～12.1ˊ，畫面組態(tài)軟件免費，屬中級產品；
基于平板PC計算機的、多種通訊口的、高性能HMI，顯示尺寸大于10.4ˊ，畫面組態(tài)軟件收費，屬產品。
5. 人機界面的使用方法 明確監(jiān)控任務要求，選擇適合的HMI產品；
1.閉環(huán)操控
因為開環(huán)操控的精度不能很好地滿意機床的要求，為了提高英威騰伺服驅動器的操控精度，根本的辦法是選用閉環(huán)操控方法。即不光有前身操控通道，并且有檢測輸出的反應通道，指令信號與反應信號比較后得,到偏差信號，形成以偏差操控的閉環(huán)操控體系。
2.反應補償型開環(huán)操控
開環(huán)體系的精度較低，這是因為英威騰伺服驅動器的步距差錯、起停差錯、機械體系的差錯都會直接影響到定位精度。應選用補償型進行改進，這種體系且有開環(huán)與閉環(huán)兩者的優(yōu)點，即具有開環(huán)的穩(wěn)定性和閉環(huán)的精,確性。不會因為機床的諧振頻率、匍匐、失動等引起體系振蕩。反應補償型開環(huán)操控不需要空隙補償和螺距補償。
3.反應補償型的半閉環(huán)操控
這種伺服電機驅動器操控補償原理與開環(huán)補償體系相同，由旋轉變壓器和感應同步器組成的兩套獨,立的測量體系均以鑒幅方法作業(yè)。該體系的缺點是本錢高，要用兩套檢測體系，優(yōu)點是比全閉環(huán)體系調整容易，穩(wěn)定性好，適合用做高精度大型數控機床的進給驅動。
4.半閉環(huán)操控
關于閉環(huán)操控體系，合理的規(guī)劃可以得,到牢靠的穩(wěn)定性和很高的精度，可是直接測量作業(yè)臺的方位信號需要用如光柵、有磁尺或直線感應同步器等設備、維護要求較高的方位檢測設備。通過對傳動軸或絲杠角位移的測量，可間接地取得方位輸出量的等效反應信號。因為這部分傳動引起的差錯不能被閉環(huán)體系中不包含從旋轉軸到作業(yè)臺之間的傳動鏈，因而這部分傳動引起的差錯不能被閉環(huán)體系主動補償，所以稱這種由等效反應信號構成的閉環(huán)操控體系為半閉環(huán)伺服驅動器，這種操控方法稱為半閉環(huán)操控方法
監(jiān)控通信結果
對S7-1200和S7-300都組態(tài)和編程后，下載所有組態(tài)及程序并搭建好網絡后，首先在在S7-1200中將M8.0置位為1，然后再在S7-300中將M8.0置位為1，兩個站的“TCON" 被激活，建立兩個站之間的ISO on TCP連接。
連接正常建立后，即可以進行數據的交換。在S7-1200和S7-300站中將 "TRCV" 功能塊的EN_R置位為1，使能接收，監(jiān)控通信結果如圖26所示。
通過監(jiān)控結果可以看到，S7-1200中發(fā)送數據塊DB3的8個字節(jié)數據被發(fā)送到S7-300站的DB3中，同時，S7-300的DB3中接收到的數據又被發(fā)送到S7-1200的接收數據塊DB4中。
圖26 在線監(jiān)控通信結果
1.概述
1.1 S7-1200 的PROFINET 通信口
S7-1200 CPU 本體上集成了一個 PROFINET 通信口，支持以太網和基于 TCP/IP 的通信標準。使用這個通信口可以實現 S7-1200 CPU 與編程設備的通信，與HMI觸摸屏的通信，以及與其它 CPU 之間的通信。這個PROFINET 物理接口是支持10/100Mb/s的 RJ45口，支持電纜交叉自適應，因此一個標準的或是交叉的以太網線都可以用于這個接口。
1.2 S7-1200支持的協(xié)議和zui大的連接資源
S7-1200 CPU 的PROFINET 通信口支持以下通信協(xié)議及服務
• TCP
• ISO on TCP ( RCF 1006 )
• S7 通信 (服務器端)
通信口所支持的zui大通信連接數
S7-1200 CPU PROFINET 通信口所支持的zui大通信連接數如下：
• 3個連接用于HMI (觸摸屏) 與 CPU 的通信
• 1個連接用于編程設備（PG）與 CPU 的通信
• 8個連接用于Open IE ( TCP, ISO on TCP) 的編程通信，使用T-block 指令來實現
• 3個連接用于S7 通信的服務器端連接，可以實現與S7-200，S7-300以及 S7-400 的以太網S7 通信
S7-1200 CPU可以同時支持以上15個通信連接，這些連接數是固定不變的，不能自定義。
TCP（Transport Connection Protocol）
TCP是由 RFC 793描述的標準協(xié)議，可以在通信對象間建立穩(wěn)定、安全的服務連接。如果數據用TCP協(xié)議來傳輸，傳輸的形式是數據流，沒有傳輸長度及信息幀的起始、結束信息。在以數據流的方式傳輸時接收方不知道一 條信息的結束和下一條信息的開始。因此，發(fā)送方必須確定信息的結構讓接收方能夠識別 。在多數情況下TCP應用了IP (Internet protocol) ，也就是“TCP/IP 協(xié)議"， 它位于 ISO-OSI 參考模型的第四層。
協(xié)議的特點：
• 與硬件綁定的高效通信協(xié)議
• 適合傳輸中等到大量的數據 (<=8192 bytes)
• 為大多數設備應用提供
– 錯誤恢復
– 流控制
– 可靠性
• 一個基于連接的協(xié)議
• 可以靈活的與支持TCP協(xié)議的第三方設備通信
• 具有路由兼容性
• 只可使用靜態(tài)數據長度
• 有確認機制
• 使用端口號進行應用尋址
• 大多數應用協(xié)議，如NET、FTP都使用TCP
• 使用 SEND/RECEIVE 編程接口進行數據管理需要編程來實現
1.3 硬件需求和軟件需求
硬件：
① S7-1200 CPU
② S7-300 CPU + CP343-1（支持S7 Client）
③ PC（帶以太網卡）
④ TP以太網電纜
軟件：
① STEP 7 Basic V10.5
② STEP 7 V5.4
2. ISO on TCP 通信
S7-1200 CPU 與S7-300/400 之間通過ISO on TCP 通信，需要在雙方都建立連接，連接對象選擇“Unspecified"。
所完成的通信任務為：
① S7-1200將DB3里的100個字節(jié)發(fā)送到S7-300的DB2中
② S7-300將輸入數據IB0發(fā)送給S7-1200的輸出數據區(qū)QB0。
2.1 S7-1200 CPU 的組態(tài)編程
組態(tài)編程過程與 S7-1200 CPU 之間的通信基本相似 （見 6.3 ），這里簡單描述一下步驟：
① 使用STEP 7 Basic V10.5 軟件新建一個項目
在STEP 7 Basic 的“Portal View"中選擇 “Create new project"創(chuàng)建一個新項目
② 添加新設備
然后進入“Project view"，在“Project tree"下雙擊“Add new device"，在對話框中選擇所使用的S7-1200 CPU添加到機架上，命名為 PLC_1。
③ 為 PROFINET 通信口分配以太網地址
在“Device View"中點擊 CPU 上代表PROFINET 通信口的綠色小方塊，在下方會出現PROFINET 接口的屬性，在 “Ethernet addresses"下分配IP 地址為 192.168.0.1 ，子網掩碼為255.255.255.0。
④ 在 S7-1200 CPU 中調用“TSEND_C"通信指令并配置連接參數和塊參數
在主程序中調用發(fā)送通信指令，進入“Project tree" > “ PLC_1">“Program blocks">“Main"主程序中，從右側窗口“Instructions"> “Extended Instructions">“Communications"下調用“TSEND_C"指令，并選擇“Single Instance"生成背景 DB塊。然后單擊指令塊下方的“下箭頭"，使指令展開顯示所有接口參數。
然后，創(chuàng)建并定義發(fā)送數據區(qū) DB 塊。通過“Project tree">“ PLC_1"> “Program blocks" >“Add new block" ，選擇 “Data block"創(chuàng)建 DB 塊，選擇尋址，點擊“OK"鍵，定義發(fā)送數據區(qū)為 100個字節(jié)的數組。
根據所使用的參數創(chuàng)建符號表，如圖1所示。
配置連接參數，如圖2所示。
配置塊接口參數，如圖3所示。
圖1 創(chuàng)建所使用參數的符號表圖PLC tag
圖2 配置連接參數
圖3 配置 TSEND_C 塊參數
⑤ 調用“TRCV"通信指令并配置塊參數如圖6 47所示。
因為與發(fā)送使用的是同一連接，所以使用的是不帶連接的發(fā)送指令“TRCV"，連接“ID"使用的也是“TSEND_C"中的“Connection ID"號，如圖4所示。
圖4 配置 T_RCV 塊參數
2.2 S7-300 CPU 的ISO on TCP通信的組態(tài)編程
① 使用STEP 7 軟件新建一個項目并進行硬件組態(tài)
創(chuàng)建完新項目，在項目的窗口下，右鍵菜單里，選擇“Insert New Object">“SIMATIC 300 Station" ，插入一個S7-300 站。
為了編程方便，我們使用時鐘脈沖激活通信任務，在CPU的“Properties"＞“Cycle/Clock Memory"中設置，如圖5所示。
圖5 設置時鐘脈沖
每一個時鐘位都按照不同的周期／頻率在０和１之間切換變化，見表1。
表1：時鐘位頻率
| 位 | ７ | ６ | ５ | ４ | ３ | ２ | １ | ０ |
| 周期（S） | 2 | 01. Jun | 1 | 0.8 | 0.5 | 0.4 | 0.2 | 0.1 |
| 頻率（Hz） | 0.5 | 0.625 | 1 | Jan 25 | 2 | 02. Mai | 5 | 10 |
② 配置以太網模塊
進入“HW Config"中，組態(tài)所使用的 CPU 及“CP343-1"模板。并新建以態(tài)網 Ethernet (1) ，配置“CP343-1"模板IP 地址為：192.168.0.2，子網掩碼為： 255.255.255.0 。如圖6所示。配置完硬件組態(tài)及屬性，編譯存盤并下載所有硬件組態(tài)。
圖6 S7-300 硬件配置
③ 網絡組態(tài)
打開 “NetPro" 配置網絡，選中 CPU，在連接列表里建立新的連接并選擇連接對象和通信協(xié)議，如圖7所示。
圖7 創(chuàng)建新的連接并選擇 ISO-on-TCP 協(xié)議
這時會跳出通用信息，如圖8所示。
圖8 通用信息
然后，進入“Addresses"配置通信雙方的IP 地址及TSAP 地址，如圖9所示。
