Step0 前言

上一篇中， 我们采用仿真序列的方式，进行了搬运逻辑的尝试，仅仅是固定一个点去放盒子，所以这篇文章将通过PLC程序控制去每一层地垒起来。

Step1 MCD创建信号

信号可选择是否为运行时参数，即对机电对象的速度、定位等的代理，可选输出还是输入，可选数值类型，可选测量类型，可填初始值。

我们要对轴位置进行控制，所以需要添加XYZ轴的定位输入信号，供PLC改变控制，同时添加输出信号，为实时测量反馈定位数值，作为是否到位的判断。


对于气缸，在真实设备中，通过一个bool信号控制开断就可以控制气爪伸缩，所以添加一个布尔型输入变量，配合仿真序列如下

Step2 博图创建工程以及PLC组态

创建工程我们直接打开项目视图，添加设备，添加1500CPU、HMI、DI（数字式输入）、DQ（数字式输出）、AI（模拟量入）、AQ（模拟量输出）模块等，这里选择1515T-2 PN，另外PLCSIM Advanced不支持1200CPU仿真，HMI添加精智屏7寸。CPU添加子网和设置IP

或直接拖拽以太网接口连接HMI，自动添加子网，地址默认，HMI和PLCSIM Advanced保持IP地址前三位一致。HMI添加子网和设置IP

PLCSIM Advanced设置

项目属性中勾选块编译支持仿真

编译下载

按前面这几步，组态工作就完成，可以实现PLCSIM Advanced仿真。

拓展

对于本文中实现虚拟调试，若按必要模块来讲，只需要添加1500型CPU和HMI就行，但为了学习组态，我们可以添加其他模块，同时由于真实设备是需要工艺对象即位置控制伺服电机去控制，因此选择1515T-2 PN CPU搭配V90 PN尝试进行组态，看是否能够采用工艺对象实现对模型的控制，而不是用move指令。

对于常见模块作用，以及v90pn的组态，参见参考资料。

Step3 MCD外部信号配置和信号映射

将PLC程序变量，下载到PLCSIM Advanced中，MCD就可以配置外部信号，映射变量。
外部信号配置 添加实例——选择数据区域——更新标记——全选变量——确定导入

信号映射 选择对应的信号 点击中间映射

映射变量之后，就可以进行联合调试，使用PLC在线状态和监控表，使用MCD查看器，监控变量数值，查看程序运行，记录变量数据，进行调试。

Step4 PLC编程

0. 第一要义——Ctrl+S

   改一个字都要保存，博图没有自动保存功能，由于软件又卡，为防止掉发，记得随时保存项目。

1. 创建变量
   在组态完成后，先选择创建变量。
   对于开关输入，选则M变量，因为在HMI中如果添加按键，是无法改变I变量，因为其值由外部输入信号控制，对于传送带传感器，添加I0.0。

   对于开关保持输出线圈的变量，选择Q变量。
   
   对于M变量，由于使用最多，需要用于开关和程序跳转中，为防止冲突和混乱，以及便于扩展，所以尽可能有个基本规划，我的经验是跳着空一段然后进行定义。
   
   对于数量、行列计数等，为int型，对于位置数值，为real型，分配到M50到100之后。
   
   可打开分配列表查看是否有冲突 也可看出变量数据长度，int为2个字节，16位，real为4个字节，32位。
   

2. 程序结构
   添加必要的块，进行模块化编程，逻辑更清晰。

   Main块是主程序，调用其他函数块。
   Startup是上电初始块，上电运行一次，放入码垛取垛位置初始参数的初始化。
   公有块：手动和复位模式切换开关，启动开关，位置处理等。
   手动块：手动模式控制三轴和气缸。
   自动块：码垛的实现。
   直接复位：按下复位，直接复位，不过运动顺序和避免碰撞等。
   顺序复位块：暂时未写，按顺序复位。
   回原块：暂时未写。

   
   在Main块中调用函数块
   

3. 手动程序的实现
采用位置增加或减小一定量的形式实现JOG运动，通常在真实设备中要JOG运动，是要给定速度、加速度、加加速度，不给位置，而要想在MCD中实现，是要添加速度控制，但是位置控制和速度控制会冲突，只能激活一个，所以可以通过激活和不激活来切换，但比较繁琐，所以我们先采用按键按下，位置就增加或减少的方式。

3. 自动程序实现

这一节讲述自动码垛程序中的实现，有哪些必要和技巧。

公有块中对定位误差进行计算，用于判断是否运动到位，公式为：

误差=abs（发送位置-反馈位置），通过判断误差小于一定值就判断到位。

对于角度控制，PLC发送的数值，在MCD中是弧度数值，所以需要处理，转换为度数。

程序跳转逻辑采用书籍《 S7-1200 PLC编程及应用——廖常初》推荐的设计方法——使用置位和复位指令变活动步。

连续的两条语句如下：实现 传感器触发，XY同时运动到取垛位，Z轴再下降。


注意点：位置判断前加延时，防止MCD反馈数据更新不及时。

计数，采用完成一次搬运时信号的上升沿

对于层行列判断采用取模计算，计算余数。




插入SCL语言进行较为复杂的计算。

4. HMI 变量
   直接从PLC变量中拷贝需要的HMI变量，注意采样周期，过长按键反馈不即时。
   

5. HMI界面

   手动画面：手动控制三轴点动运动，气爪伸缩，位置反馈。
   
   自动画面：显示搬运数量，正在码垛位置，按钮启动等。
   

6. 按键外观以及事件
   按下变绿色，添加外观
   
   连接变量，根据变量值进行颜色切换
   
   按下置位手动变量
   
   释放置位手动变量，释放激活手动屏幕画面，对于需要置位复位的变量，不要在按下时切换屏幕，会检测不到。
   
   变量数值显示，比如位置，添加I/O域，连接变量即可
   
   启动屏幕仿真
   

Step5 码垛机联合调试演示

最后是联合调试，实际上在写程序的过程中就会一边写一边调试。但由于两个程序都开启可能对电脑配置要求高，而同时为避免将大量时间放在调试中，所以要求写程序思路要清晰，把简单的功能验证完之后，就可以专注于PLC程序，用PLCSIM Advanced单独仿真把必要的问题调试成功再和MCD调试，这样会快速很多。

手动控制演示

自动码垛演示

文章列表：
【UG NX MCD 机电一体化概念设计】UG NX MCD+PLCSIM Advanced联合仿真实例（一）基本配置
【UG NX MCD 机电一体化概念设计】UG NX MCD+PLCSIM Advanced联合仿真实例（二 ）仿真序列
【UG NX MCD 机电一体化概念设计】UG NX MCD+PLCSIM Advanced联合仿真实例（三） 联合调试

B站视频列表：
仿真序列演示视频：https://www.bilibili.com/video/BV1f54y1Q7vG
联合仿真演示视频：https://www.bilibili.com/video/BV1Kk4y167LR

仿真序列模型分享：
链接：https://pan.baidu.com/s/18c-gMuPywBZ__0pvB3A0hQ
提取码：s86q

联合仿真模型分享：
最终源模型和PLC工程文件分享：在交流群（群号：1105076200）中分享

参考资料

[1] 西门子S7-1500PLC的常用模块及功能 http://www.elecfans.com/d/856003.html
[2] S7-1500T 连接V90 PN实现运动控制(Portal V14)
[3] S7-1500运动控制使用入门
[4] v90 pn搜索页
[5] S7-1500(T)对V90PN伺服进行速度控制的三种方法 https://www.sohu.com/a/342605983_315598
[6] 廖常初. S7-1200 PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社, 2009.1-7.

推荐学习平台

1. 西家智创app 中课程， 自行各大应用商店搜索

2. 官方学习资料 https://docs.sw.siemens.com/en-US/product/209349590/doc/PL20190529153447339.mechatronics/html/id1101745