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          数字化样机技术| 四 TIA与NX/MCD间的虚拟调试

          发布于:2018-9-13 11:49:00    点击量:

          绪论:



          在上一章中,讲述在MCD中创建虚拟调试的环境,本章将根据设备的功能编写对应的程序,并使用虚拟PLC来控制虚拟设备,主要学习如何使用TIA Potal、S7-PLCSIM adavanced、NX/MCD来完成虚拟调试。


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          一、分析设备功能


          1.功能介绍

          在一台非标自动化设备中,自动、手动、复位、急停是最基本的功能,本章将讲述实现这四种功能的编程方法,在此之前,需要先了解每种功能的目的。

          自动模式:

          自动模式下,设备将按照自动化流程进行,每一机构完成指定动作之后,设备自动停止。

          手动模式:

          手动模式下,可控制设备每一基本运动。

          复位:

          在设备停止状态下,可使机构按照一定顺序回到初始位。

          急停:

          在任何情况下,可使所有机构停止运动。




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          二、编程基础知识


          1.PLC工作原理

          PLC采用循环扫描的工作方式,主要分为输入扫描、程序执行、输出刷新。在PLC运行时,CPU根据用户编好按指令顺序作周期性循环扫描,从第一条程序指令开始逐条执行用户程序,直到程序结束,然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。

          2.博途环境下的PLC编程

          OB\FB\FC\DB块

          在博途软件的编程中,采用了块的概念,便于大规模的程序设计,将程序分为独立的,自成体系的各个部分,类似于子程序的功能,组织块OB:由操作系统调用的程序块,循环执行的默认组织块为OB1,是唯一一个用户必需的代码块,为用户提供了基本的程序结构。功能块FB:是从另一个代码块进行调用时执行的子程序。功能FC与FB类似,只是没有背景数据块,数据块DB:主要储存数据。

          程序块详细讲解视频:

          https://pan.baidu.com/s/1sTVf9bNwzmSHU6myqED3Ig

          常用编程指令

          在博途环境的界面中,在程序段上方和界面右上方是常用默认指令,自己可以根据需要对其修改,右侧为博途支持的所有编程指令。

          选择指令时,直接将指令拖拽至程序段即可。

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          PLC变量

          在编写程序之前,需要先确认程序中有哪些变量,然后将变量写入变量表中,在表中可以修改变量的数据类型和地址。在博途的程序段中编写好了程序,但是他的指令都是没有与变量相关联,此时需要在PLC变量表中建立所需要的变量,并与指令关联。


          博途编程教程视频:

          https://pan.baidu.com/s/1VMZL95f3t6p0Rw6Uc0IJxw?errno=0&errmsg=Auth%20Login%20Sucess&&bduss=&ssnerror=0&traceid= 





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          三、编程讲解


          1.爪自动程序(其他爪类似)

          要求:按照下降,夹紧,上升,左移,旋转,下降,松开,上升,回转,右移的顺序执行五次;执行五次之后停止工作;记录右移次数(用计数器指令)



          2 丝杆滑块自动程序

          要求:根据2爪左移次数依次移动至对应位置;根据前提条件回到原位



          3.爪手动程序(其它爪类似)

          要求:按下一个手动运动的控制按钮,如果再按下其他手动运动控制按钮则会断开



          4.注意事项及解决方法

          4.1 在自动化流程中,机构会多次完成上升与下降动作,但是PLC只能单线圈输出(例如:程序中有多次下降输出,PLC只会执行一次)。

          解决方法:将多个输出整合为一个,并设置单个输出被触发的准确且唯一的条件,例如,在两次下降中,先分析机构的状态信息,再将状态信息作为机构下降的前提条件。

          4.2 转盘和二爪位置控制的事件触发,即在自动化流程中转盘转动一个角度后会执行下一步,但是转盘的下一次执行需要事件来触发(二爪位置控制与之类似)。

          解决方法:将与转盘相关联的一爪的右移作为触发条件,即一爪右移一次转盘转动一个角度(二爪位置控制与之类似)



          4.3 一爪在完成五次上料动作之后,一爪不会停止,仍会继续执行上料操作。

          解决方法:在一爪第五次动作完成时,断开一爪的供电,即在PLC中,用计数器记录一爪右移动作次数,计数第五次后,断开一爪供电。

          4.4 手动模式下,如果同时按下机构的多个运动按钮,机构会同时执行多个运动,.这样会造成安全隐患。

          解决方法:在手动程序中添加多个运动之间的互锁,即按下多个按钮时,机构不会运动,确保每次只能有一个动作执行。

          4.5 手动不能和自动同时进行,否则会有安全隐患。

          解决方法:在PLC程序中添加自动与手动的互锁




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          四、虚拟PLC


          利用S7-PLCSIM adavanced可以建立虚拟PLC,与真实PLC具有相同的功能,在没有真实所需的PLC情况下,也可以进行调试工作,并且可以与博途软件在一台计算机上实时连接,使调试工作更加方便,快捷。

          1.建立虚拟PLC

          在博途里面根据需求组态所需PLC

          先打开博途软件,点击“创建新项目”,点击“设备与网络”,点击“添加新设备”,选择控制器,根据需求选择CPU型号,点击“添加”即可。

          对PLC网口添加子网

          双击界面中的profinet接口,点击“添加新子网”

          S7-PLCSIM adavanced中设置与博途中地址和型号相同的plc

          打开S7-PLCSIM adavanced,点击“online access”,打开“start virtual S7-1500PLC”下拉菜单,输入博途中创建的PLC名称,IP地址和子网掩码,点击“start”。

          博途软件教学视频:

          https://pan.baidu.com/s/1EvhHIvVlCS3cc186uYNLww

          2.建立连接

          将程序下载到PLC中

          点击“下载到设备”,选择PC\PG接口类型为“PN\IE”,再选择PG\PC接口为虚拟PLC接口,点击“搜索”,搜索到设备后,即可下载(注意要先将项目属性里面的保护设置为“块编译时支持仿真”)

          建立PLC程序中的变量与MCD中信号的映射

          将PLC中的输入、输出变量与MCD中输入、输出信号建立联系,从而达到PLC中的输出信号作为MCD的输入信号的目的。





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          五、验证程序


          由于程序验证过程并不复杂,下方有虚拟调试完整视频,这里详细步骤就不讲解了。

          1.在线监控

          点击在线,在博途环境下观察程序的运行情况。

          2.运行程序

          在MCD中点击播放,观察程序控制的运动情况。

          3.程序优化

          在观察运动过程中往往会出现很多与预期不同的情况,这是需检查程序运行状况和MCD中信号触发情况及仿真序列运行情况,再根据对应错误进行修改。

          • 完整视频演示

          此视频讲解的是1爪下降的完整虚拟调试过程,设备完整的虚拟调试操作较为复杂,请读者理解了视频教程之后自己完成。在上述讲解内容中如有不清楚的地方,可参考此视频加以理解。

          结语 本章简略的介绍了编程方面的基础知识,详细介绍了博途软件的使用方法,并通过建立信号映射的方式,用虚拟PLC控制控制MCD中的虚拟模型。在接下来的文章中将讲解使用PLC程序控制真实设备。


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