西门子触摸屏6ES7272-0AA30-0YA1

系统结构
1.1实现功能
(1) 实时显示焊接测试的拉压力-时间曲线。
(2) 可进行连动与寸动控制，进行静态测试，动态测试。
(3) 运动到次数或**过拉力值后，自动停止，弹出提示信息，保存文件。
(4) 触摸屏也具有显示参数及控制功能，可与计算机软件同步控制。
1.2系统设计
1.jpg
基本配置
控制系统采用Trio ME309卡，单轴Motec伺服控制，1路模拟输入。串口采集电机电流。上位机使用本公司通过VC开发的系统软件。机械部分为本公司设计的平台。
1.3设备图片
2 控制过程及试验过程
2.1 控制过程
焊接系统将移动距离、速度、加速度写入控制卡，控制卡通过计算输出一定数目和频率的脉冲传送到驱动器上，由驱动器控制电机移动，电机带动丝杠连接的平台移动。移动过程中，连接在平台上的物体拉伸产生拉压力，经拉力传感器传输到控制卡，软件或触摸屏读取数据并显示。软件显示时间与拉力曲线，并且通过串口读取电机电流计算拉压力曲线显示。
2.2 试验过程
样品一端焊接(或其他方式固定)在板上，板两端通过连接件和工装件连接。样品另一端通过夹具和球形轴承连接。
静态试验中：样品一端固定，另一端用一定的力（小于2500N）去**，使固定的一端断裂，控制器通过压力传感器反馈到样品断裂时候的扭矩，上位机软件可实时显示受力曲线，保存数据。
动态测试中：触摸屏或电脑可以设定并记录振动的次数，振动振幅可调，分±5mm, ±8mm, ±10mm, ±20mm, ±30mm，精度按1mm设定。频率1Hz，依照现场情况，调节频率档位。上位机软件根据监测的电流计算受力曲线并保存数据。
3 系统介绍
3.1 主要功能
(1) 实时显示焊接测试的拉压力-时间曲线。
(2) 实时检测机器故障，显示当前位置，震动次数等参数。
(3) 打开，保存曲线文件为txt格式。
(4) 可进行连动与寸动控制，进行静态测试，动态测试。
(5) 运动到次数或**过拉力值后，自动停止，弹出提示信息，保存文件。
(6) 触摸屏也具有显示参数及控制功能，可与计算机软件同步控制。
与油压式注塑机相比，具有以下优点：
⑴ 速度控制范围宽、力矩响应快
⑵ 控制精度高、重复性高
⑶ 节约能源
若X12、X10均处于高电平，同样执行SPD指令，车床Z轴相应的脉冲信号由PLC的X2端子输入，并在1个时基内记数为D3，随后执行CMP比较指令，当D3大于设定的比较常数值K=3时，同样输出M3高电平信号，从而Y1输出高电平。若D3小于设定的比较常数值K=3，则说明Z轴方向处于正常状态，程序结束，进入下一个检测周期。
Y1接通后进一步使继电器(带自锁功能)的线圈接通，从而切断X轴、y轴步进电机的脉冲控制信号。当脉冲信号输入被切断时，X轴、y轴步进电机自动进入锁相状态，约1 s后进入半流锁相。Y2用于报警输出。
程序设计的一些说明。
1)关于高速输入端子。对于选用的FXlN-24M来说，不同输入端子的输入频率上限是不同的：低的，如X4、X5只有7kE引。如对GSK928TA数控车来说，刀架快速移动的速度设置为3 000mm／min时，此时其对应的数控系统的输出频率为5 333 Hz，并不**过PLC的X4、X5端口的频率上限7 kHz。若数控系统的CPU指令发出的脉冲信号频率**过PLC的X4、X5端口的频率7k，其后果只会导致脉冲信号丢失漏记，不会影响到PLC对电机转速或*移动速度是否为“快速”的判断。
2)关于CMP指令中比较常数K值的设定问题。对于GSK928TA的Z轴，数控车Z轴的脉冲当量为0．01 mm，当快速进给的速度为1 000mm／mim时，即要求在1 min的时间内发出1×105个脉冲，即脉冲频率应为1 777．7 Hz
显著提升画面显示质量
在微型工厂和小型应用中，可视化应用在目前变得尤为重要。新
一代 SIMATIC HMI 精简面板**，包含 HMI 所有重要的基本
功能，可广泛应用于机械工程各领域的操作和。
高分辨率宽屏显示西门子TP600面板6AV6647-0AC11-3AX0
新一代 SIMATIC HMI 精简面板配备有 4 ~ 12 寸高分辨率宽屏显示
屏，可支持垂直安装。64000 色显示，高分辨率，确保**显示效
果。同时，显示屏全范围的亮度调节，优化调整更为方便灵活。
创新的图形化用户界面
创新的图形化用户界面，操作更为直观便捷。新一代 SIMATIC HMI
精简面板配有界面友好易用的触摸屏和手感**且功能可自由定
义的按键。集成各种接口
SIMATIC HMI 精智面板可轻松集成到 PROFINET 和 PROFIBUS网络
中，还集成有 USB 接口。7 寸以上的精智面板还配备有一个双端
口以太网交换机接口，15 寸以上的精智面板则配有一个额外的
PROFINET 千兆以太网接口。
项目传输更为简单快捷
*使用电缆，标准电缆即可实现通过 PROFINET/以太网或
USB 端口进行 HMI 项目下载。组态时，系统同步完成相应的设备
设置，*再额外设置面板参数，从而*简化了调试过程。项目
数据和面板设置均保存在面板中所集成的系统卡内，可自动进行更
新。此外，通过这一系统卡，还可将项目传送到其它设备中。
新功能：通过网络摄像头进行
通过网络摄像头和摄像头控件，对工厂状况进行快速：
• 通过精智面板，各种远程操作
• 对操作人员难以进入的区域进行
• 对机器状态进行归档和保存
1）当电动机处于发电状态时，即实际转速**给定速度时，逐步提高补偿增益；
（2）当电动机处于电动状态时，即实际转速低于给定转速时，逐步提高补偿增益；
（3）转差补偿的调节范围为转差补偿限定值与额定转差值的乘积；
（4）自动转差补偿量的大小与电动机的额定转差相关，应正确设定电动机的额定转差值。
这里给出了电动机额定转差频率的计算公式：
额定转差频率＝电动机额定频率 ×（电动机同步转速－电动机额定转速）÷ 电动机同步转速式中电动机同步转速＝电动机额定频率×120 ÷ 电动机数。
2　载波频率的调整
变频器的信号调制是脉宽调制，其基本方法是：对输出的电压脉冲波，其脉冲的上升沿和下降沿都是由正弦波和三角波的交点所决定的。在这里，正弦波称为调制波，三角波称为载波，三角波的频率就是载波频率。
在pwm电压脉冲波序列的作用下，电流波形是脉动的，脉动频率与载波频率*，脉动电流将使电动机铁心的硅钢片之间产生电磁力并引起振动，产生电磁噪声。改变载波频率时，电磁噪声的音调也将发生变化，所以，一些变频器对于调节载波频率的功能，称为“音调调节功能”。
载波频率越高，因线路相互之间，以及线路与地之间分布电容的容抗越小，由高频脉冲电压引起的漏电流越大。
载波频率对其他设备的干扰主要是由于高频电压和高频电流引起的。载波频率越高，则高频电压通过静电感应对其他设备的干扰也就越严重；高频电生的高频磁场将通过电磁感应对其他设备的控制线路产生干扰；高频电磁场具有强大的辐射能量，使通讯设备等易产生扰动信号。
因此，我们可以总结出如表1所示的载波频率特性。
在上述三个因素中，电动机噪声是直接的、较明显的，尤其是在楼宇控制中，为此有些变频器还提供了“柔声载波频率”，即在变频器运行过程中，能自动地变换载波频率，使电磁噪声变成具有一定音调的较为柔和的声音；有些变频器提供了“电动机音调调节”，同样可以改变电动机运行时的音调。

将p1300设为2，变频器工作于抛物线特性v/f控制方式，这种方式适用于风机、水泵类负载。这类负载的轴功率n近似地与转速n的3次方成正比。其转矩m近似地与转速n的平方成正比。对于这种负载，如果变频器的v/f特性是线性关系，则低速时电机的许用转矩远大于负载转矩，从而造成功率因数和效率的严重下降。为了适应这种负载的需要，使电压随着输出频率的减小以平方关系减小，从而减小电机的磁通和励磁电流，使功率因数保持在适当的范围内。
可以进一步通过设置参数使v/f控制曲线适合负载特性。将p1312在0至250之间设置合适的值，具有起动提升功能。将低频时的输出电压相对于线性的v/f曲线作适当的提高以补偿在低频时定子电阻引起的压降导致电机转矩减小的问题。适用于大起动转矩的调速对象。
变频器v/f控制方式驱动电机时，在某些频率段，电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护，使得电机不能正常启动，在电机轻载或转矩惯量较小时更为严重。可以根据系统出现振荡的频率点，在v/f曲线上设置跳转点及跳转频带宽度，当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统能够正常运行。从p1091至p1094可以设定4个不同的跳转点，设置p1101确定跳转频带宽度。
有些负载在特定的频率下需要电机提供特定的转矩，用可编程的v/f控制对应设置变频器参数即可得到所需控制曲线。设置p1320、p1322、p1324确定可编程的v/f特性频率座标，对应的p1321、p1323、p1325为可编程的v/f 特性电压座标。
参数p1300设置为20，变频器工作于矢量控制。这种控制相对完善，调速范围宽，低速范围起动力矩高，精度高达0.01%，响应很快，高精度调速都采用svpwm矢量控制方式。
参数p1300设置为22，变频器工作于矢量转矩控制。这种控制方式是目前上的控制方式，其他方式是模拟直流电动机的参数，进行保角变换而进行调节控制的，矢量转矩控制是直接取交流电动机参数进行控制，控制简单， 度高。
（1）即使速度变化转矩也不大变化的恒转矩负载，此类负载如传送带、起重机、挤压机、压缩机等。
（2）随着转速的降低，转矩按转速的平方减小的负载。此类负载如风机、各种液体泵等。
（3）转速越高，转矩越小的恒功率负载。此类负载如轧机、机床主轴、卷取机等。
变频器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有线性v/f控制、抛物线特性v/f控制。将变频器参数p1300设为0，变频器工作于线性
v/f控制方式，将使调速时的磁通与励磁电流基本不变。适用于工作转速不在低频段的一般恒转矩调速对象
变频器v/f控制方式驱动电机时，在某些频率段，电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护，使得电机不能正常启动，在电机轻载或转矩惯量较小时更为严重。可以根据系统出现振荡的频率点，在v/f曲线上设置跳转点及跳转频带宽度，当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统能够正常运行。从p1091至p1094可以设定4个不同的跳转点，设置p1101确定跳转频带宽度

宽屏7寸、10寸两种尺寸，支持横向和竖向安装
·         高分辨率：800×480（7寸），1024×600（10寸），64K色，LED背光
·         集成以太网口可与S7-200系列PLC以及LOGO! 进行通讯（多可连接4台）
·         隔离串口（RS422/485自适应切换），可连接西门子、三菱、施耐德、欧姆龙以及台达部分系列PLC
·         支持Modbus RTU协议
·         支持硬件实时时钟功能
·         集成USB 2.0 host接口，可连接鼠标、键盘、Hub以及USB存储器
·         支持数据和报警记录归档功能
·         强大的配方管理，趋势显示，报警功能
·         通过Pack & Go功能，轻松实现项目更新与维护
·         全新的WinCC Flexible SMART V3组态软件，简单直观，功能强大
高亮度显示器，尺寸范围 7" 至 22"
所有的设备系列均采用统一的前面板设计并有相同的前面板安装尺寸
坚固的前面板设置，防尘，防潮，耐化学腐蚀（正面防护等级 IP65）
SIMATIC IPC277:性能优化的面板式 PC – 免维护，结构紧凑，带 7" 及以上显示屏
可灵活地选择不同尺寸坚固耐用的宽屏前端（从 7 寸到 19 寸），实现可自由组态的显示区域
高亮显示屏分辨率高、视角广且背光可调率高达 *，同时优化了功率消耗
由于使用 CF/CFast 卡和固态硬盘作为大容量存储装置，可以在高达 50 °C 的环境温度条件下无风扇运行，因此是免维护的
采用非易失性存储器（选件），具有高的工业功能
即装即用型嵌入式程序，带有可视化软件和/或控制软件
SIMATIC IPC477D:功能强大的嵌入面板式 IPC – 免维护，配置多样
结构紧凑
性能高，结构紧凑，坚固可靠
使用 PCIe I/O 卡（可选）进行灵活扩展
不含旋转部件（无硬盘、风扇）
安全性高，采用操作系统
Windows Embedded Standard 7
即用型设备，可选择预装软件
HMI:创新的 HMI 软件 WinCC RT Advanced（包括日志记录和配方功能）
RTX:配备具实时能力的软件 PLC WinAC RTX
内置非易失性存储器（NV-RAM，可用于 WinAC RTX）
也可作为带 19" 显示屏的 PRO 型（全面的 IP65 防护等级）提供，提供多点触控型
SIMATIC IPC677D:面板式 PC – 具有高的性能、功能范围和扩展能力
6AV6 640-0BA11-0AX0 OP 73
6AV6 640-0CA11-0AX1 TP177 micro 触摸式 s7-200系列用
6AV6 640-0DA11-0AX0 K-TP 178 micro s7-200系列用
6AV6 641-0AA11-0AX0 OP 73  单色  3英寸
6AV6 641-0BA11-0AX1 OP 77A  单色 4.5英寸
6AV6 641-0CA01-0AX1 OP 77B  单色 4.5英寸
6AV6 642-0AA11-0AX1 TP 177A  单色 5.7英寸
6AV6 642-0BC01-1AX1 TP 177B DP 单色 5.7英寸
6AV6 642-0BA01-1AX1 TP 177B PN/DP 彩色 5.7英寸
6AV6 642-0DC01-1AX1 OP 177B DP 单色 5.7英寸
6AV6 642-0DA01-1AX1 OP 177B PN/DP 彩色 5.7英寸

OPC技术概述
2.1  OPC定义
OPC(OLE  for Process Control)是一套以微软COM,  DOOM (Distributed COM)技术为基础,基于Windows操作平台,为工业应用程序之间提供的信息集成和交互功能的组件对象模型接口标准。OPC实际上是提供了一种规范,通过这种规范,系统能够以服务器/客户端标准方式从服务器获取数据并将其传递给任何客户应用程序。这样,只要生产商开发一套遵循OPC规范的服务器与数据进行通信,其他任何客户应用程序便能通过服务器访问设备。
2.2  OPC基本结构
OPC技术的实现由两部分组成,OPC服务器部分  及OPC客户应用部分。OPC服务器是一个典型的现场数据源程序,它收集现场设备数据信息,通过标准的OPC接口传送给OPC客户端应用。OPC客户应用是一个典型的数据接收程序,如人机界面软件(HMI)、数据采集与处理软件(SCADA)等。OPC客户应用通过OPC标准接口与OPC服务器通信,获取OPC服务器的各种信息。符合OPC标准的客户应用可以访问来自任何生产厂商的OPC服务器程序。
OPC技术的应用模式
2.3  OPC对象
OPC数据存取规范规定的基本对象有三类:服务器(server)、组(group)和数据项(item) 。服务器对象包含服务器的所有信息,也是组对象的容器,一个服务器对应于一个OPC server,即一种设备的驱动程序。组对象除了包含它自身信息外,还负责管理数据项。每一个数据项代表到数据源的一个连接,但它没有提供外部接口,客户端程序无法对数据项直接进行操作,应用程序必须依靠数据项的容器组对象来对它进行操作。
3  IFIX与S7-200PLC的通信原理
实现IFIX与PLC的通信的过程即OPC服务器收集现场设备PLC的数据信息,并通过标准的OPC接口传送给OPC客户端IFIX应用。IFIX作为OPC客户应用是一个典型的数据接收程序,OPC客户应用通过OPC标准接口(OPC I/O驱动)与OPC服务器通信,获取OPC服务器的各种信息。
软件需求为S7-200 PC ACCESS V1.0 SP2、组态软件IFIX、OPC I/O驱动、编程软件STEP 7 MicroWIN V4.0 SP4(或者软件的更高版本)。IFIX的OPC客户端工具OPC PowerTool需要在IFIX安装完成后另行安装。
具体过程为PC ACCESS作为OPC服务器根据设计要求采集S7-200PLC内的数据信息;IFIX的OPC客户端工具OPC PowerTool根据设计要求采集PC ACCESS内的数据,IFIX数据库PDB读取OPC OPC PowerTool采集上来的数据,IFIX完成了与S7-200PLC的通讯
OPC服务器PC ACCESS和S7-200通信的实现
在PC ACCESS中引入所需要的PLC地址并进行命名。可以通过文件->输入符号导入整个STEP 7 MicroWIN V4.0中设计的符号表,也可以通过添加新PLC、添加新项目逐条添加。在单添加新项目时符号名可以单定义,但为方便使用尽量与PLC中定义符号
*。可以设置数据的可读写性。设置地址及相匹配的数据类型。所需要的数据添加完毕后可以通过在客户机中增加项目来检测数据通讯是否正常,若正常测试客户机中数据会根据PLC中程序运行进行自动刷新
一系列精细分级的 HMI 设备可用于执行本地操作员控制与监视：从按键式面板和基本型面板到舒适型面板和移动式面板。分布式组态的 HMI 设备（防护等级为 IP65/NEMA 4）可用于对耐用性要求高的应用。
按键式面板
按键型面板 (KP) 是常规硬接线操作员键盘的革新替代面板。基于总线的输入面板经过预配置可随时安装，与常规接线相比大大节约了时间。
基本操作面板
基本面板为小型机器和应用程序提供基本的 HMI 功能。它们有 3 英寸和 4 英寸两种尺寸，为纯按键式面板 (KP)，从 4 英寸到 10 英寸，带有触摸屏和附加按键 (KTP)，以及为 15 英寸的纯触摸式面板 (TP)。可以选择各种型号来连接到 PROFINET/Ethernet 或 PROFIBUS DP/MPI。
舒适型面板
舒适型面板提供了功能，适用于要求苛刻的应用。它们提供高分辨率的宽屏显示器，尺寸从 4 寸到 22 寸，可以选择触摸屏操作 (TP) 或按键操作 (KP)。在尺寸为 4 寸的屏幕上，还带有触摸屏和附加键 (KTP)。
舒适型面板配备 PROFINET/以太网以及 PROFIBUS DP/MPI 接口。
移动式面板
便携式操作员面板便于操作控制和实际的事件图像，可直接访问和可视接触过程。运行时可简单安全重新连接（移动式面板 177 和移动式面板 277）或无线自由（移动式面板 277 (F) IWLAN）因此可灵活适用于机器或系统。
适合在机器级使用的坚固而紧凑的结构
SIMATIC 操作员面板正面的防护等级为 IP65/NEMA 4，具有较高的电磁兼容性 (EMC) 和抗振性，适合在条件恶劣的工业环境中的机器设备级使用。由于其安装深度浅，设计紧凑，固定的人机界面设备可以安装在任何地方，即使在空间有限的地方也可照常安装。对于分布式组态，还可以提供防护等级为 IP65/NEMA 4 的设备
设置日期和时间
可使用该功能设定日期和时间。HMI 设备带有一个内部缓冲时钟。
要求
已经打开“控制面板”(Control Panel)。
步骤
1. 使用“Date/Time”图标打开“Date/Time Properties”对话框。
① 日期选择框
② 时间的文本框
③ 时区选择框
④ 用于激活和取消激活夏令时的复选框
⑤ 用来确认更改的按钮
2. 从“Time Zone”选择框中为 HMI 设备选择合适的时区。
3. 按下“Apply”按钮。
“Current Time”字段中显示的时间会相应地调整为所选时区的时间。
4. 在选择框中设置日期。
5. 在“Current Time”输入字段中设置当前时间。
6. 按下“Apply”按钮。
将应用输入内容。
说明
系统不会自动在标准时和夏令时之间切换。
调试设备
4.3 精智面板参数设置
精智面板
操作说明, 08/2018, A5E36770804-AC 97
7. 如果要从标准时切换为夏令时，请选中“Daylight savings time currently in effect”复
选框。
如果单击“Apply”，则会将时间调快一个小时。
8. 如果要从夏令时切换为标准时，请取消选中
“Daylight savings time currently in effect”复选框。
如果单击“Apply”，则会将时间调慢一个小时。
9. 确认输入。
对话框随即关闭。
日期和时间设置即完成更改。在下列情况下，更改后必须重新启动 HMI 设备：
● 更改了时区设置
● 更改了“Daylight savings time currently in effect”复选框的设置
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