基于组态软件及PLC的步进小车控制

基于组态软件及PLC的步进小车控制

李庆梅

李庆梅LIQing-mei；瞿新QUXin

（湖南铁道职业技术学院，株洲412001）

（HunanRailwayProfessionalTechnologyCollege，Zhuzhou412001，China）

摘要：介绍了使用MCGS开发步进电动机控制小车自动往返的方法,主要包括硬件系统的构建、MCGS监控界面的设计、PLC程序设计等。

Abstract:Thisarticleintroducesthemethodofdevelopingtheautomaticsteppingmotortrolleycontrollsystemdesign,includingthehardwaredesign,theprocessofMCGSsimulationsystemdesignandPLCprogramdesign.

关键词：步进电机；MCGS；PLC；监控

Keywords:steppingmortor；MCGS；PLC；supervisorycontrol

中图分类号：TP277文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）14-0184-02

引言

在现代的工业环境中，小车广泛地用于工业运料的主要设备之一，小车的控制方式也多种多样，从传统的继电器控制发展到现在的单片机控制、PLC控制等。本文采用步进电机控制小车，它的主要优势在于控制简单，我们在控制步进电机时，不需反馈就能对位移和速度进行精确控制，并且为了更方便的对运输现场实施监控，传统的指示灯报警和提示已不能满足要求。人们需要掌握小车的实时运行路径、了解小车的工作状态、记录小车的运行历史并能够随时修改小车的运行参数和调用历史数据，还需要按照可视和可控的格式，实时传输、管理和显示这些信息。

1步进小车的监控系统方案设计

1.1监控系统要求在本系统中，有一个装料站，两个卸料站，分为自动和手动两个部分，当选择自动的时候，小车会在装料站进行装料，结束后就先后运往两个卸料站，再如此循环。如选择手动的时候，某卸料站发送呼叫请求，系统检测小车的状态，如果状态为“闲”时，由小车将料直接送到该站点；如为“忙”时等待，直到为“闲”时小车才执行操作。出现故障，则发出报警信息。

1.2监控系统构成为了实现系统控制要求，采用北京昆仑通态自动化软件科技有限公司的MCGS[1]组态软件作为上位机的监控软件，西门子公司的S7-200PLC为现场控制器，步进电机和YKA2404YC步进驱动器为小车驱动器，实现对小车精确定位及调速控制，在每个站点都有检测装置及站点阀门装置信号通过S7-200的数字量输入端送入上位机，上位机经过信息处理后将控制信号送入S7-200的数字量输出端，驱动步进电机的运行，进而实现对小车的控制，系统工作原理如图1所示。

2硬件设计

步进电机与PLC的接口。系统硬件采用西门子S7-200PLC为控制器，YKA2404YC驱动器驱动步进电动机对小车进行控制，步进小车硬件接线图如图2所示，PLC的Q0.0发送高速脉冲给步进电动机，Q0.1为步进电动机的方向控制信号。

3软件设计

下位机PLC现场采集的数据参数通过RS-232接口传递至上位机中[2]，由MCGS负责进行状态监控和流程控制。MCGS组态对系统状态进行监控，对运行流程进行控制，在系统运行过程中提供历史数据查询。组态部分的设计主要有数据库设计，界面设计，流程控制，设备通信等。

3.1监控界面设计MCGS通用版由组态环境和运行环境两个部分组成，组态环境用于用户窗口组成的图形对象，与实时数据库中的数据对象建立连接关系，以动画形式实现数据的可视化；运行策略通过策略构件，对数据进行操作和处理。本系统需要的数据变量及连接的PLC地址变量对应关系如下，篇幅限制，只列出主要变量，如表1所示。

3．2程序设计系统采用以PLC控制为主，MCGS组态作为监控，在S7-200的编程软件STEP7-MicroWIN中编写系统所用控制程序。该程序分为主程序、全自动子程序、手动子程序前进控制子程序、后退控制子程序及前进控制中断和后退控制中断等全自动子程序主要完成装料、前进、卸料、后退的主要过程。装料时电磁阀打开，由时间限定后，前进由步进电动机控制小车前进到达目的地，小车卸料再步进电动机反转达到后退的目的。程序编写思路如图3所示。把程序下载到S7-200PLC中后，启动PLC的RUN状态，退出STEP7-MicroWIN。

在组态界面中，为了让组态界面的动作状态能够显示在上位机上，需要在组态中编制小车移动量的程序，通过以上设置和编程，进入MCGS组态的设备窗口，在“西门子-S7200PPI”的“设备调试”选项栏观察到“通信状态”标志栏显示为0，即为通信成功，此时可以运行MCGS软件，对步进小车进行操作。以下是步进小车自动往返系统的部分脚本，主要功能是实现小车的前进、后退及停止：

IF小车1=1then；水平移动量=水平移动量+1；装料点=0；ENDIF；IF小车2=1then；水平移动量1=水平移动量1+1；卸料点1=0；ENDIF；IF停止=1THEN；水平移动量=0；水平移动量1=0；ENDIF。

4结束语

在步进小车自动往返系统中由现场控制层和上位机监控层所组成。现场控制层以PLC为控制器实现对步进电机的启停、转向及调速控制；上位机监控层基于MCGS平台开发，对数据集中处理，通过指示灯的亮灭表明系统的运行状况，可视性强，通过标签按钮显示系统的关键运行参数，对于错误的产生进行报警提示。对小车的运行方向，站点的判断，装卸货的过程进行合理的控制，方便人们对现场进行控制和管理。本系统的研发为构建基于组态软件和PLC的步进电机分布式控制系统提供了有益的借鉴。

参考文献：

[1]袁秀英等.计算机监控系统的设计与调试——组态控制技术(第2版)[M].北京:电子工业出版社，2010，1.

[2]钱宗斌，姚烨.基于组态软件及PLC的运料小车控制[J].电脑知识与技术，(2013)08:1806-1809.

[3]杨庆煊,王晓军.基于PLC摇臂钻床自动控制系统的改造[J].煤矿机械，2008(12).