介绍

本文是一篇非常全面的文章，从PLC的输入输出和步进电机的接线，到PLC运动控制程序的编程，再到后续的ModbusTCP通讯协议和上位机编程实现最终的控制，涉及的知识非常广泛，使我们能够很好的结合所学。

项目开发平台

通过西门子TIA Portal V15编程软件编写运动控制程序，实现PLC(S7-1200系列:CPU1214C DC/DC/DC)对步进电机的控制，再通过编写ModbusTCP程序映射控制地址，方便上位机(VS 2019开发)与PLC的通信，最终实现对步进电机运动方向、速度、距离的灵活控制。

硬件:开关电源、S7-1200PLC、步进驱动器、步进电机、单轴模块、限位开关。

涉及软件:TIA Portal V15、VS2019、ModbusPoll(用于测试通信)

硬件布线

PLC编程

1.通过薄涂软件创建一个新的PLC项目，根据硬件型号插入一个新的器件，这里是CPU 1214C DC DC DC。

2.双击PLC的以太网端口，设置IP地址，这里设置为192.168.2.210。

3.双击CPU，在脉冲发生器的PTO/PWM选项中设置信号类型为PTO，脉冲输出为Q0.0，方向输出为Q0.1。

4.创建一个名为Axis 1的新流程对象，并传递基本参数>:一个将脉冲输出设置为Pulse1的驱动程序。

5.通过扩展参数>:位置限制，将上限和下限分别设置为I0.1和I0.2。

6.通过扩展参数>:Back to origin >: Active，将原点开关设置为I0.0

7.程序段1，调用MC_Power使能，如图填写各引脚，其中Asix选择1轴。

8.第2节，调用MC_MoveRelative，如图填写每个pin。该部分主要用于执行相对运动。

9.程序段3，调用MC_MoveAbsolute，如图填写每个pin。这个程序段主要用于执行绝对运动。

10.程序段4，调用MC_MoveJog，如图填写各引脚，此程序段主要用于前后点动。

11.程序段5，调用MC_Home，如图填写每个pin，这个程序段主要用来执行归零。

12.程序段6，调用MC_Reset，如图填写每个管脚。该程序段主要用于执行复位功能。

13.过程第7节，调用MC_Halt，如图所示填写每个pin。本程序部分主要用于执行暂停功能。

14.第8节，调用MC_ReadParam读取相关参数。如图所示，填写每个pin。该部分主要用于读取实时脉冲。

上位机的开发思路

目前开发PC的主流方式主要是组态软件(触摸屏)，C#开发PC，C#开发PC与传统组态软件的区别主要体现在以下三个方面:

功能限制：组态软件对于一些特定的需求或者逻辑，会有一定的局限性，使用上也受到软件本身的约束；C#开发上位机完全自主开发，几乎不存在功能上的限制，并且扩展方便。

技术要求：组态软件最大的优势在于方便，因为它本身都集成了一些通用协议和元件，只需要按照使用说明进行组态配置即可；C#开发需要完全自己搭建框架和实现底层代码，对开发者的技术要求会更高一些。

价格成本：组态软件需要按套、按点位收费，意味着每个项目无形中都有一个基础成本；C#开发上位机自主开发，不需要二次授权费用，并且开发一套之后，可以快速应用到其他项目中。

使用C# PC进行开发时，首先要考虑的是通信。西门子-1200支持许多不同的通信协议，包括S7、ModbusTCP、TCP/IP、UDP、OPC等。在开发成本上，我们优先考虑S7和ModbusTCP。对于S7和ModbusTCP通信协议，比较它们的优缺点:

S7协议为西门子内部协议，协议本身不公开，需要调用或者自己开发通信库，使用S7通信协议需要勾选CPU中的允许来自远程对象的PUT/GET通信访问。

ModbusTCP为公开、免费协议，可以自己开发通信库或者使用开源库，使用ModbusTCP通信协议需要编写一定的PLC程序来实现地址映射。

从开放和免费使用的角度考虑，这里采用ModbusTCP通信协议。学习ModbusTCP意味着市面上大部分仪表和PLC通讯都可以。PLC程序编写如下:

创建DB块

首先创建一个DB块，里面包含一些常用的操作和参数设置。值得注意的是，由于Modbus hold寄存器的Bit操作比较麻烦，所以我们这里用Word type代替Bit。

Modbus地址与PLC地址的映射（控制位）

Modbus地址与PLC地址的映射（参数地址）

ModbusServer程序编写

上位机UI界面设计

ModbusTCP通信库

上位机开发功能的核心在于ModbusTCP通信库的编写。因为Modbus协议是开放免费的，我们可以根据Modbus协议自己开发，也可以使用开源的Modbus库，比如NModbus。有了ModbusTCP通信库，我们可以更专注于业务处理和逻辑处理。

上位机功能开发

首先创建一个Windows窗体应用项目，项目名称为thinger.com.MotionPro。日志显示功能：日志显示采用ListView进行显示，绑定一个ImageList用来区分信息、报警、错误，添加日志方法的参数包含日志等级及日志内容。自己开发ModbusTCP通信库或者使用开源库，该库应该具备建立连接、断开连接、预置寄存器、读取寄存器的功能。建立连接和断开连接：这里通过按钮实现建立连接和断开连接2个功能。相对位置运动：设置相对运动速度和相对运动位置，实现电机的相对运动。绝对位置运动：设置绝对运动速度和绝对运动位置，实现电机的相对运动。点动运动模式：设置点动运动速度，按住正向点动或者反向点动，实现电机的点动运动。回原点模式：点击回原点，可以控制物体回到原点位置并停止。运动停止、运动暂停、复位相关功能。

(来源:互联网，版权归原作者所有，侵删)