工业数据采集技术 课件 项目3 采集智能装配线电机运行数据（PLC）

采集智能装配线电机运行数据（PLC）任务1电机运行参数监测系统功能需求分析项目3

CONTENTS02任务认知03任务资讯04任务实施05任务小结01项目导入/01项目导入引导案例目标知晓知识目标技能目标专业素养1.掌握PLC的基本工作原理；2.掌握模拟量数据的采集方法；3.熟悉OPC协议的相关基础知识；4.掌握电机运行参数类型。1.能够完成电机运行参数监测系统功能需求分析；2.能够完成电机运行温度数据监测；3.能够完成电机振动参数监测；4.能够利用OPC通信将电机运行参数上传到KEPServer。素质目标：1.培养精益求精的工匠精神；2.培养主动观察工作习惯；3.培养团结协作的合作精神；4.积极沟通的工作习惯。/02任务认知任务描述与要求在生产线的运行过程中，需要实时采集电机运行参数对电机的温度和振动等运行状态进行采集，以了解电机的运行情况。作为项目承接方，要结合客户需要搭建电机运行参数采集系统，客户要求系统需兼顾低成本、低功耗、后期运维方便的要求，作为公司的售前技术支持，请充分了解客户需求并结合行业现状，完成该系统的功能需求分析。123熟悉电机运行参数的类型；分析电机运行参数的特点，并收集相关技术资料；完成电机运行采集监测系统功能需求分析。/02任务资讯任务引入讨论什么是系统的功能需求？任务引入讨论哪些运行参数为影响电机的正常工作？/03任务实施任务实施1.列出小组分工按任务要成完成小组分工表。2.问题识别分析项目具体要建设哪些内容，以及建设的系统需要达到的标准和项目总体目标要求等。3.分析和整合汇总和梳理客户对电机运行数据采集系统建设的相关需求，从经济可行性、技术可行性、法律可行性等方面对其进行分析，得出客户的各项需求是否合理。4.完成功能需求表根据前面的分析结果编制完成《电机运行参数采集系统功能需求表》/04任务小结自我反思与总结在本次任务中遇到了什么难题，是如何攻克的？能力思考本次任务中，你学到了什么？掌握了什么技能或方法？技能思考如果去应聘相关岗位，你认为自己还有哪方面的不足？岗位思考教师总结在实际项目中这些问题会延伸出什么事情？同学们普遍存在的问题是什么？任务拓展在现有任务的基础上，列出电机运行参数数据采集系统功能需求分析大纲任务2

PLC的组态配置项目3

采集智能装配线电机运行数据（PLC）CONTENTS01任务认知02任务资讯03任务实施04任务小结/01任务认知任务描述与要求C公司要新建一条智能装配线。在生产线的运行过程中，需要实时采集电机运行过程中的一些模拟量进行监测，以了解电机的运行情况。并通过HMI设计报警画面，当采集到的模拟量超过设定值时，给出报警信号。123熟悉S7-1200系列的模拟量输入模块；熟悉模拟量的量程计算；掌握PLC的组态配置。/02任务资讯知识导入讨论当PLC的IO输入点不够用时怎么办？PLC的拓展模块当PLC本机集成的数据点数不够用时可选用拓展模块。S7-1200系列的PLC常见的拓展模块有：信号板（SB）、信号模块（SM）、通信模块(CM)。信号板仅可为CPU提供几个附加的I/O点。SB安装在CPU的前端。信号板为西门子S7-1200PLC所特有。通信模块为CPU提供附加的通信端口（RS232或RS485）。连接在CPU的左侧。信号模块可提供附加的数字或模拟I/O点，连接在CPU的右侧。模拟量输入模块S7-1200模拟量输入模块主要有一般SM1231模拟量输入模块、SM1231热电偶和热电阻模拟量输入模块、SM1234模拟量输入/模拟量输出模块、信号板模拟量输入模块。S7-1200模拟量输入模块性能表模板型号分辨率负载信号类型量程范围CPU集成模拟量输入10位0~10V0~27648SM12314x模拟量输入（12位）12位+符号位±10V,±5V,±2.5V-27648~276480~20mA，4~20mA0~27648SM12314x模拟量输入（15位）15位+符号位±10V,±5V,±2.5V，±1.25V-27648~276480~20mA，4~20mA0~27648SM12318x模拟量输入12位+符号位±10V,±5V,±2.5V-27648~276480~20mA，4~20mA0~27648SM12344x模拟量输入/2x模拟量输出12位+符号位±10V,±5V,±2.5V-27648~276480~20mA，4~20mA0~27648SM12311x模拟量输入（信号板）11位+符号位±10V,±5V,±2.5V-27648~276480~20mA0~27648SM1231AI4x热电偶15位+符号位J，K，T，E，R，S，B，N，C，TXK/XK（L），电压范围：+/-80mv-27648~27648SM1231AI8x热电偶15位+符号位J，K，T，E，R，S，B，N，C，TXK/XK（L），电压范围：+/-80mv-27648~27648SM1231AI4x热电阻15位+符号位铂（Pt）、铜（Cu）、镍（Ni）、LG-Ni或电阻0~27648

SM1231AI8x热电阻15位+符号位铂（Pt）、铜（Cu）、镍（Ni）、LG-Ni或电阻0~27648模拟量量程计算模拟量输入模块提供了一个数值用于标准化模拟量信号（电流，电压，电阻或温度）。这个数值代表被测量的参量。这个过程被称作标准化或缩放模拟量值。“NORM_X”和“SCALE_X”指令工程量转换为测量值可以使用TIAPorta指令列表"转换指令"中的“NORM_X”和“SCALE_X”指令来转换模拟量值。HMI报警报警类型适用于监视工厂的多个方面。来自各个报警类型的报警均以不同方法组态和触发。可在“HMI报警”编辑器中选择相关的选项卡，以根据各个报警类型来组态报警。/03任务实施任务实施1.新建PLC项目新建工程并添加型号为S7-1215DC/DC/DC的PLC。2.添加拓展模块添加一个模拟量输入模块。3.HMI设备组态完成PLC和HMI的组态。4.HMI报警视图熟悉HMI报警视图。/04任务小结自我反思与总结在本次任务中遇到了什么难题，是如何攻克的？能力思考本次任务中，你学到了什么？掌握了什么技能或方法？技能思考如果去应聘相关岗位，你认为自己还有哪方面的不足？岗位思考教师总结在实际项目中这些问题会延伸出什么事情？同学们普遍存在的问题是什么？任务拓展完成HMI报警的仿真调试。采集智能装配线电机运行数据（PLC）任务3电机运行温度监测项目3

CONTENTS01任务认知02任务资讯03任务实施04任务小结/01任务认知任务描述与要求在生产线的运行过程中，需要实时采集电机运行温度进行监测，以了解电机的运行情况，并通过HMI设计报警画面，当电机运行温度超过设定值时，给出报警信号。请通过温度传感器实现对电机运行温度的实时监测，电机温度传感器输出类型为模拟量输出，范围为4-20mA、0-90℃，采用传感探头+变送器（TP3237）组成。当电机运行位置超限和温度超过设置的限定温度时，在HMI画面上分别给出报警信号。123掌握“标准化”和“缩放”指令的应用；完成PLC与HMI程序的编写；掌握博途软件PLC梯形图程序与HMI组态画面的联合仿真方法，完成系统的功能测试。/02任务资讯知识导入讨论大家都掌握了哪些PLC指令呢？“标准化”指令“标准化”指令通过将输入模拟量输入通道测量值VALUE中变量的值映射到线性标尺对其进行标准化。可以使用参数测量值下线MIN和测量值上限MAX定义值范围的限值。输出测量值规格化OUT中的结果经过计算并存储为浮点数，这取决于要标准化的值在该值范围中的位置。如果要标准化的值等于输入MIN中的值，则输出OUT将返回值“0.0”。如果要标准化的值等于输入MAX的值，则输出OUT需返回值“1.0”。)。模拟量输入模块“缩放”指令通过将输入VALUE的值映射到指定的值范围内，对该值进行缩放，当执行“缩放”指令时，输入VALUE的浮点值会缩放到由参数MIN和MAX定义的值范围，缩放结果为整数，存储在OUT输出中。/03任务实施任务实施新建一个用于存放温度值的数据块DB。1.编写电机运行温度采集程序任务实施在DB块中新建两个REAL型变量，一个用于标准化之后的中间量，一个用于电机运行温度的输出值。1.编写电机运行温度采集程序任务实施1.编写电机运行温度采集程序任务实施2.组态HMI报警画面组态报警视图。任务实施2.组态HMI报警画面电机运行温度报警I/O域与PLC变量关联。任务实施2.组态HMI报警画面模拟量报警组态。任务实施3.仿真调试分别启动PLC和HMI组态画面的仿真，当电机温度没有超过80度的限值，此时报警视图控件中没有任何报警信号。任务实施3.仿真调试修改电机温度I/O域中的值，温度I/O域设置为90度，超过温度限值，这时报警视图控件就自动生成了一条报警信息。任务实施3.仿真调试如果报警状态选择的是未决报警，在未决报警窗口中，如果电机在运行过程中，恢复正常后不满足报警条件了，对应的报警信息也会自动消失，这里我们将电机的运行温度通过I/O域从大于80度修改为小于80度后，不满足温度超限报警条件后，在未决报警窗口中温度超限的报警条自动消失了。任务实施3.仿真调试但是在未确认的报警窗口中，即使现在电机运行温度小于80度了，不满足报警条件了，对应的温度超限的报警条仍然存在于未确认的报警窗口中，只有当人为按下报警确认后，对应的报警条才会消失。/0任务小结自我反思与总结在本次任务中遇到了什么难题，是如何攻克的？能力思考本次任务中，你学到了什么？掌握了什么技能或方法？技能思考如果去应聘相关岗位，你认为自己还有哪方面的不足？岗位思考教师总结在实际项目中这些问题会延伸出什么事情？同学们普遍存在的问题是什么？任务拓展完成HMI报警的仿真调试。采集智能装配线电机运行数据（PLC）任务4电机运行振动监测项目3

CONTENTS01任务认知02任务资讯03任务实施04任务小结/01任务认知任务描述与要求在生产线的运行过程中，实时对电机运行振动参数进行监测，以了解电机的运行情况，并通过HMI设计振动参数的历史数据和趋势图。本任务通过振动传感器实现对电机运行振动参数的实时监测，振动传感器输出类型为模拟量输出，范围为4-20mA、0-22mm/S。编写振动传感器模拟量输入处理程序，并设计电机运行振动参数的历史数据和趋势画面。123掌握博途软件PLC梯形图程序与HMI组态画面的联合仿真方法；完成PLC与HMI程序的编写；完成系统的功能测试。/02任务资讯HMI历史数据HMI趋势视图趋势视图指当前过程或日志的变量值以趋势的形式表达的图形。/03任务实施任务实施新建一个用于存放振动值的数据块DB。1.编写电机振动参数采集程序任务实施在DB块中新建两个REAL型变量，一个用于标准化之后的中间量，一个用于电机振动参数的输出值。1.编写电机振动参数采集程序任务实施1.编写电机振动参数采集程序任务实施2.组态HMI历史数据画面把PLC振动实际值变量添加到HMI默认变量表中。任务实施2.组态HMI历史数据画面添加数据记录,首先双击记录，在右侧的数据记录窗口中添加数据记录1,添加记录变量过程变量选择我们需要采集的振动实际值这个参数，采集模式选择循环模式记录周期选择5s。任务实施3.组态HMI趋势画面在HMI历史数据应用任务的基础上新建一个画面，拖入文本命名为电机振动画面趋势视图，将趋势视图拖入到画面中。任务实施3.组态HMI趋势画面将电机振动参数组态到趋势视图中去，第一步：双击趋势视图控件，在属性列表中，选择趋势在右侧的趋势栏中选择添加。系统自动建立一个趋势_1。趋势中共有7列属性：分别为①“名称”列，②“样式”列，③“趋势值”列，④“趋势类型”列，⑤“源设置”列，⑥“侧”列，⑦“限制”列任务实施4.仿真调试使用变量仿真器进行仿真，上述“记录”编辑组态结束后，点击执行菜单命令“在线”“仿真”“使用变量仿真器”，组态软件编译所做的编辑组态工作，没有编译错误则启动运行系统。任务实施3.仿真调试仿真器另存为振动参数写周期选择0.5s模拟信号选择sine最小值选择0最大值选择25勾选开始。任务实施3.仿真调试找到USB_X60.1文件夹，打开数据记录我们可以看到振动实际值已经存储到数据记录中了。任务实施3.仿真调试仿真电机振动参数趋势视图效果。/04任务小结自我反思与总结在本次任务中遇到了什么难题，是如何攻克的？能力思考本次任务中，你学到了什么？掌握了什么技能或方法？技能思考如果去应聘相关岗位，你认为自己还有哪方面的不足？岗位思考教师总结在实际项目中这些问题会延伸出什么事情？同学们普遍存在的问题是什么？任务拓展使用PLC仿真器输入振动参数，获得趋势图。采集智能装配线电机运行数据（PLC）任务5PLC的开放式通信项目3

CONTENTS01任务认知02任务资讯03任务实施04任务小结/01任务认知任务描述与要求在智能装配线的生产运行过程中，往往需要和其它设备之间建立通信连接，完成数据的采集与传输。请根据需要连接两台PLC，完成PLC间的相互通信。123熟悉PLC的开放式通信；掌握发送数据指令TSEND和读取数据指令TRCV；完成PLC间的相互通信。/02任务资讯PLC通信基础

基于CPU集成的PN接口的开放式用户通信（OpenUserCommunication）是一种程序控制的通信方式，这种通信只受用户程序的控制，可以用程序建立和断开事件驱动的通信连接，在运行期间也可以修改连接。

在开放式用户通信中，1200可以用功能块建立连接。指令TSEND和TRCV用于通过TCP和ISO-on-TCP协议发送和接受数据。TSEND指令序号引脚含

义1REQ上升沿时触发发送作业。2CONT控制连接建立。为0时，断开连接；为1时，建立连接并保持。3LEN发送数据长度。LEN=0时，发送长度取决于DATA参数指定的数据发送区。当DATA参数为优化数据块的结构化变量时，建议设置LEN=0。4CONNECT指向连接描述结构的指针。5DATA指向发送区的指针，本地数据区域支持优化访问或标准访问。6ADDR改参数为隐藏参数，只用于UDP通信，用于指定通信伙伴的地址信息。7COM_RST用于复位连接TRCV指令序号引脚含义1EN_R启用接收功能。2CONT控制连接建立。为0时，断开连接；为1时，建立连接并保持。3LEN发送数据长度。LEN=0时，接收长度取决于DATA参数指定的数据接收区。当DATA参数为优化数据块的结构化变量时，建议设置LEN=0。4CONNECT指向连接描述的指针。5DATA指向接收区的指针，本地数据区域支持优化访问或标准访问。6RCVD_LEN实际接收到的字节数/03任务实施任务实施1)新建一个项目文件，，在项目中添加CPU1214CDC/DC/DCPLC1和CPU1214CDC/DC/DCPLC2,并分配好IP地址，如图所示。任务实施2进入PLC_1设备组态界面，双击PLC后在常规中找到PROFINET接口，在此选项内修改IP和添加新子网，如图所示。进入PLC_2设备组态界面选择PN/IE_1并配置相应的IP地址，如图所示。两个PLC的地址可以自定义设置，但是一定要在同一网段内。任务实施3)在PLC_2中不能再新建子网，直接下拉找到PLC_1中新建的PN/IE_1子网，选择子网后系统会自动配置PLC_2的IP，如图所示。任务实施4)此时可在项目设备和网络中看到两个PLC已经连接在一起，如图所示。任务实施5)开放式通信是一种基于程序控制的通信，所以此时组态已经完成，接下来在程序中调用相关指令即可。在PLC_1程序中调用TSEND_C指令，系统会自动生成指令数据块，如图所示。任务实施6)点击图中的工具箱图标或选中属性反键进入属性设置，在设置中伙伴选择PLC_2。任务实施7)在PLC_1连接数据处选择新建，在伙伴连接数据处选择新建，PLC_1为主动建立连接，选择完成后如图所示。任务实施8)PLC_1连接数据PLC_1_Send_DB为系统新建在PLC_1中的指向连接描述的指针。PLC_2连接数据PLC_2_Receive_DB为系统新建在PLC_2中的指向连接描述的指针，可在PLC_2程序块-系统块中找到。PLC_1程序段1：发送数据任务实施9)MO.O为系统时钟存储字节中的以10HZ频率接通的位;“PLC_1_Send_DB”为设置连接参数时自动生成连接描述数据块;P#M100.OINT10表示传输的数据从M100.0开始，传输10个整数（int）给PLC_2,如图所示。10)在PLC_2程序中调用TRCV_C指令，系统会自动生成指令数据块，如图所示。调用TRCV_C指令任务实施11)点击图中的工具箱图标或选中属性反键进入属性设置，在设置中伙伴选择PLC_1,如图所示。任务实施12)在PLC_1连接数据处选择PLC_2_Recieve_DB，伙伴处参数和连接机制均会自动生成，选择完成后如图所示。任务实施13)PLC_2连接数据PLC_2_Receive_DB为系统新建在PLC_2中的指向连接描述的指针，PLC_1连接数据PLC_1_Send_DB为系统新建在PLC_1中的指向连接描述的指针。，可在PLC_1程序块-系统块中找到。14)PLC_2程序段1：接收数据EN_R=1为TRCV_C指令一直接收数据;“PLC_2_Receive_DB”为设置连接参数时自动生成连接描述数据块;P#M200.OINT10表示接收的数据从M200.0开始，传输10个整数（int）给PLC_2,如图所示。任务实施15)此时PLC_1向PLC_2发送数据，PLC_2接收PLC_1发送数据程序编写完成，仿真结果如下。PLC_1向PLC_2发送数据，在PLC_1中新建监控表，输入想要发送的数值并写入PLC，监视，如图所示。任务实施PLC_2接收PLC_1发送的数据，在PLC_2中新建监控表，直接监视，如图所示。上述开放式通信只讲述了PLC_1发送数据，PLC_2接收数据。PLC_2发送数据，PLC_1接收数据与上述操作流程一致，在此不再概述，需要时按照上述操作执行即可。/04任务小结自我反思与总结在本次任务中遇到了什么难题，是如何攻克的？能力思考本次任务中，你学到了什么？掌握了什么技能或方法？技能思考如果去应聘相关岗位，你认为自己还有哪方面的不足？岗位思考教师总结在实际项目中这些问题会延伸出什么事情？同学们普遍存在的问题是什么？采集智能装配线电机运行数据（PLC）任务6利用OPC通信将电机运行参数上传到KEPServer项目3

CONTENTS01任务认知02任务资讯03任务实施04任务小结/01任务认知任务描述与要求为了将生产控制数据和办公管理信息集成互联，需要存储智能装配线生产过程中的各类数据。在智能装配线的生产运行过程中，现场网络非常复杂，多种总线、多种技术并存，为简化接口，许多厂商提供了两种统一的协议：DDE（动态数据交换）和OPC，而后者已经成为工业标准。请利用OPC通信将电机运行参数上传到KEPServer。123掌握OPC通信过程；完成KEPServerEX软件安装；利用OPC通信将电机运行参数上传到KEPServer。/02任务资讯OPC通讯协议OPC是工业控制和生产自动化领域中使用的硬件和软件的接口标准，以便有效地在应用和过程控制设备之间读写数据。O：OLE（对象链接和嵌入）P:(process过程)C:(control控制）为什么需要OPC为什么需要OPCOPC通信对象服务器对象组对象项对象OPC通信对象OPC通信的类型同期通信异步通信订阅KEPServerEX软件

KEPServerEX是行业领先的连接平台，使用户能够通过一个直观的用户界面来连接、管理、监视和控制不同的自动化设备和软件应用程序。KEPServerEX利用OPC（自动化产业的互操作性标准）和以IT为中心的通信协议（如SNMP、ODBC和Web服务），来为用户提供单一来源的工业数据。/03任务实施任务实施KEPServerEX提供的西门子SiemensTCP/IP驱动能够为用户提供一个OPC服务器接口，将西门子TCP/IP以太网设备连接到OPC客户端应用程序中。点击KEPServerEX6.exe，开始安装，约几分钟安装完毕。1.安装KEPServerEX任务实施在博途V16中创建新项目，输入项目名称“S7-1200和KepServer的OPC通信”。CPU选择CPU1215CDC/DC/DC，CPU的IP地址设置为192.168.1.2。CPU属性中选中“防护与安全-连接机制