6ES7321-1BH02-0AA0現貨西門子代理

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【C#上位機】西門子1200PLC實用定位控制程序案例

本文是一篇綜合性比較強的文章，從PLC輸入輸出及步進電機接線開始，到PLC運動控制程序編寫，再到后續的ModbusTCP通信協議及上位機編程實現終控制，涉及知識面比較廣，能夠讓我們很好地將所學知識結合起來。

采用西門子TIA Portal V16編程軟件編寫運動控制程序，實現PLC（S7-1200系列：CPU1214C DC/DC/DC ）對步進電機的控制，再通過編寫ModbusTCP程序，將控制地址進行映射，從而方便上位機（VS 2019開發）與PLC進行通信，終實現步進電機的運動方向、速度及距離的靈活控制。

涉及硬件：開關電源、S7-1200PLC、步進驅動器、步進電機、單軸模組、限位開關

涉及軟件：TIA Portal V16、VS2019、ModbusPoll（用于測試通信）

1	通過博圖軟件創建一個新的PLC項目， 根據硬件型號插入新設備，這里為 CPU 1214C DC DC DC
2	雙擊PLC的以太網口，設置IP地址， 這里設置為192.168.2.210
3	雙擊CPU，在脈沖發生器PTO/PWM選項中設置信號類型為PTO，脈沖輸出為Q0.0，方向輸出為Q0.1
4	新建一個工藝對象，名稱為軸1，通過基本參數>驅動器，設置脈沖輸出為Pulse1
5	通過擴展參數>位置限制，設置上下限位分別為I0.1和I0.2
6	通過擴展參數>回原點>主動，設置原點開關為I0.0
7	程序段1，調用MC_Power使能，各個引腳填寫如圖所示，其中Asix選擇軸1
8	程序段2，調用MC_MoveRelative，各個引腳填寫如圖所示，該程序段主要用于執行相對運動
9	程序段3，調用MC_MoveAbsolute，各個引腳填寫如圖所示，該程序段主要用于執行運動
10	程序段4，調用MC_MoveJog，各個引腳填寫如圖所示，該程序段主要用于執行前進和后退點動
11	程序段5，調用MC_Home，各個引腳填寫如圖所示，該程序段主要用于執行歸零
12	程序段6，調用MC_Reset，各個引腳填寫如圖所示，該程序段主要用于執行復位功能
13	程序段7，調用MC_Halt，各個引腳填寫如圖所示，該程序段主要用于執行暫停功能
14	程序段8，調用MC_ReadParam，來讀取相關參數，各個引腳填寫如圖所示，該程序段主要用于讀取實時脈沖

為了便于操作，需要配一個HMI人機界面來進行使用。這個的HMI形式是比較多樣化的，如觸摸屏、組態軟件等，但是這里，我們采用目前比較流行的方式——C#開發上位機，來供用戶使用。C#開發上位機相對于傳統的組態軟件，各自都有自己的優缺點，主要體現在如下三個方面：

1. 功能限制：組態軟件對于一些特定的需求或者邏輯，會有一定的局限性，使用上也受到軟件本身的約束；C#開發上位機完全自主開發，幾乎不存在功能上的限制，并且擴展方便。

2. 技術要求：組態軟件大的優勢在于方便，因為它本身都集成了一些通用協議和元件，只需要按照使用說明進行組態配置即可；C#開發需要完全自己搭建框架和實現底層代碼，對開發者的技術要求會更高一些。

3. 價格成本：組態軟件需要按套、按點位收費，意味著每個項目無形中都有一個基礎成本；C#開發上位機自主開發，不需要二次授權費用，并且開發一套之后，可以快速應用到其他項目中。

采用C#上位機開發，首先需要考慮的是通信問題。西門子S7-1200支持很多種不同的通信協議，包括S7、ModbusTCP、TCP/IP、UDP、OPC等，從開發成本上來說，我們優先考慮S7和ModbusTCP，對于S7和ModbusTCP通信協議，比較一下兩者的優缺點：

1. S7協議為西門子內部協議，協議本身不公開，需要調用或者自己開發通信庫，使用S7通信協議需要勾選CPU中的允許來自遠程對象的PUT/GET通信訪問。

2. ModbusTCP為公開、免費協議，可以自己開發通信庫或者使用開源庫，使用ModbusTCP通信協議需要編寫一定的PLC程序來實現地址映射。

從公開免費和使用范圍的角度來考慮，這里采用ModbusTCP通信協議，因為你學會了ModbusTCP，意味著市場上的大部分儀表、PLC通信你都可以搞得定，PLC程序編寫如下所示：

1、創建DB塊

這里首先創建一個DB塊，里面包含了常用的一些操作和參數設置，值得注意的是，由于Modbus保持型寄存器的Bit位操作比較麻煩，因此這里我們統一使用Word類型來代替Bit。

6、ModbusTCP通信庫

上位機開發功能實現的核心在于ModbusTCP通信庫編寫，由于Modbus協議是公開免費，可以自己根據Modbus協議來開發，也可以使用開源的Modbus庫，如NModbus等，有了ModbusTCP通信庫之后，我們可以將更多的精力放在業務處理及邏輯處理上面。

1、首先創建一個Windows窗體應用項目，項目名稱為thinger.cn.MotionPro。

2、日志顯示功能：日志顯示采用ListView進行顯示，綁定一個ImageList用來區分信息、報警、錯誤，添加日志方法的參數包含日志等級及日志內容。

3、自己開發ModbusTCP通信庫或者使用開源庫，該庫應該具備建立連接、斷開連接、預置寄存器、讀取寄存器的功能。

4、建立連接和斷開連接：這里通過按鈕實現建立連接和斷開連接2個功能。

5、相對位置運動：設置相對運動速度和相對運動位置，實現電機的相對運動。

6、位置運動：設置運動速度和運動位置，實現電機的相對運動。

7、點動運動模式：設置點動運動速度，按住正向點動或者反向點動，實現電機的點動運動。

8、回原點模式：點擊回原點，可以控制物體回到原點位置并停止。

9、運動停止、運動暫停、復位相關功能。

這個項目整體來說難度不是很大，但是涉及的知識面比較廣，非常適合上位機初學者進行學習和練手。

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