概述

S7-1500 可以通過 PROFINET 通訊連接SINMICS V90 伺服驅(qū)動器，將V90 驅(qū)動器的控制模式設(shè)置為“基本位置控制(EPOS)”，PLC 通過 111 報文及 TIA Portal 提供的驅(qū)動庫中的功能塊 FB284 可實現(xiàn) V90 的 EPOS 基本定位控制，控制系統(tǒng)連接如圖1-1 所示。

圖 1-1 控制系統(tǒng)圖

PLC 通過庫中的驅(qū)動功能塊的調(diào)用原理如圖 1- 2 所示：

圖 1 - 2驅(qū)動功能塊調(diào)用原理

SIMATIC S7-1500 中的編程由下述部分組成：

1>

循環(huán)數(shù)據(jù)交換– SINA_POS (FB284), SINA_SPEED (FB285)

此功能塊實現(xiàn) PLC 與 SINAMICS 驅(qū)動器的命令及狀態(tài)周期性通訊，如電機的運行命令、位置及速度設(shè)定點等或接收驅(qū)動器的狀態(tài)及速度實際值等。

2>

非周期性通訊的參數(shù)獲取– SINA_PARA (FB286):

此功能塊實現(xiàn) PLC 讀取 SINAMICS 驅(qū)動器的參數(shù)訪問，如讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)塊參數(shù)等。

安裝 StartDrive 軟件后，在博途軟件中會自動安裝驅(qū)動庫文件，軟件下載鏈接：

https://support.industry.siemens.com/cs/us/en/view/68034568

SINA_POS(FB284)功能塊管腳介紹

S7-1200 控制 V90PN 實現(xiàn) EPOS 基本定位控制的功能塊 FB284 在命令庫中的位置如圖2-1 所示：

圖 2-1 功能塊FB284

功能塊可在下述 OB 中進行調(diào)用：

循環(huán)任務(wù)：OB1

循環(huán)中斷 OB：如 OB32

此功能塊可循環(huán)激活 SINAMICS 驅(qū)動中的基本定位工藝功能，需注意在驅(qū)動側(cè)必須使用西門子標(biāo)準(zhǔn)報文 111。

FB284 功能塊管腳解釋見表 2-1：

SINA_POS 功能塊的功能實現(xiàn)

3.1 概述

V90 PN 的基本定位(EPOS)是一個非常重要的功能，用于驅(qū)動的位置控制。它可用于直線軸或旋轉(zhuǎn)軸的絕對及相對定位，博途軟件庫文件中的“SINA_POS”功能模塊可用于SINAMICS S/G/V 系統(tǒng)驅(qū)動器的基本定位控制。

此外，需要在 V90 的V-Assist 軟件中將控制模式設(shè)置為“基本定位(EPOS)”模式，激活基本定位器，并選擇西門子標(biāo)準(zhǔn) 111 報文。

閉環(huán)位置控制器包含下述部分：

實際位置值準(zhǔn)備(包括測量輸入評價及尋找參考點)

位置控制器 (包括限制、適配、預(yù)控制計算)

監(jiān)控 (靜止，定位及動態(tài)跟蹤誤差監(jiān)控)

基本位置控制器還可實現(xiàn)下述功能：

機械系統(tǒng)：

齒輪間隙補償

模態(tài)軸

位置跟蹤/限制

速度/加速度/延遲限制

軟件限位開關(guān)

硬件限位開關(guān)

位置/靜止監(jiān)控

動態(tài)跟蹤誤差監(jiān)控

主要運行模式有Jog、Homing、MDI、程序塊幾種，關(guān)于 SINAMICS SV90 的基本定位功能的詳細(xì)描述請參考V90 PN 的操作手冊。

3.2 SINA_POS(FB284)運行模式

3.2.1運行條件

1>軸通過輸入管腳EnableAxis = 1，OFF2 及OFF3 內(nèi)部已置 1。如果軸已準(zhǔn)備好并驅(qū)動無故障(AxisErr= "0") ，EnableAxis 置 1 后軸使能，輸出管腳AxisEnabled 信號變?yōu)?1。

2>ModePos 輸入管腳用于運行模式的選擇。可在不同的運行模式下進行切換，如： 連續(xù)運行模式(ModePos=3) 在運行中可以切換到絕對定位模式(ModePos=2)。

3>輸入信號CancelTransing，IntermediateStop 對于除了點動之外的所有運行模式均有效，在運行EPOS 時必須將其設(shè)置為 "1，設(shè)置說明如下：

設(shè)置CancelTransing，軸按最大減速度停止，丟棄工作數(shù)據(jù)，軸停止后可進行運行模式的切換。

設(shè)置IntermediateStop=0，使用當(dāng)前應(yīng)用的減速度值進行斜坡停車，不丟棄工作數(shù)據(jù)，如果重新再設(shè)置IntermediateStop=1 后軸會繼續(xù)運行，可理為軸的暫停。可以在軸靜止后進行運行模式的切換。

在任何運行模式下都可以通過FlyRef 輸入來選擇運行中回零的功能。

4>激活硬件限位開關(guān)：

如果使用了硬件限位開關(guān)，需要將FB284 功能塊的輸入管腳

ConfigEPos.%X3(POS_STW2.15 )置 1，激活V90 PN 的硬件限位功能。

正、負(fù)向的硬件限位開關(guān)可連接到V90 PN 驅(qū)動器的定義為WCL、

CCWL 的 DI 點( DI1 至DI4 )

5>激活軟件限位開關(guān)

如果使用了軟件限位開關(guān)，需要將FB284 功能塊的輸入管腳

ConfigEPos.%X2(POS_STW2.14 )置 1，激活V90 PN 的軟件限位功能

(P2582)。

在 V90 PN 中設(shè)置 p2580(負(fù)向軟限位位置)、p2581(正向軟限位位置)

3.2.2絕對定位運行模式

“絕對定位”運行模式可通過驅(qū)動功能“MDI 絕對定位”來實現(xiàn)，它采用SINAMICS 驅(qū)動的內(nèi)部位置控制器來實現(xiàn)絕對位置控制。

要求:

運行模式選擇ModePos=2

軸使能EnableAxis =1

軸必須已回零或編碼器已被校正

如果切換模式大于 3，軸必須為靜止?fàn)顟B(tài)，在任意時刻可以在 MDI 運行模式內(nèi)進行切換(ModePos=1,2,3)

步驟：

通過輸入?yún)?shù)Position, Velocity，指定目標(biāo)位置及動態(tài)響應(yīng)參數(shù)

通過輸入?yún)?shù)OverV、OverAcc、OverDec 指定速度、加減速度的倍率

運行條件"CancelTransing" 及"IntermediateStop"必須設(shè)置為 "1"，Jog1 及Jog2 必須設(shè)置為 "0"

在絕對定位中，運行方向可以按照最短路徑運行至目標(biāo)位置，此時輸入?yún)?shù)Positive 及 Negative 必須為 "0"

通過ExecuteMode 的上升沿觸發(fā)定位運動，激活命令的當(dāng)前狀態(tài)或通過

EPosZSW1、EPosZSW2 進行監(jiān)控，當(dāng)目標(biāo)位置到達(dá)后通過AxisPosOk 置 1 ，當(dāng)定位過程中出現(xiàn)錯誤，則輸出參數(shù)Error 置 1。

注意：

當(dāng)前正在運行的命令可以通過ExecuteMode 上升沿被新命令替換，但僅用于運行模式ModePos1,2,3。

控制時序示例如圖 3-1 所示。

圖 3-1 絕對定位模式控制時序

3.2.3相對定位運行模式

“相對定位”運行模式可通過驅(qū)動功能“MDI 相對定位”來實現(xiàn)，它采用SINAMICS 驅(qū)動的內(nèi)部位置控制器來實現(xiàn)相對位置控制。

要求:

運行模式選擇ModePos=1

驅(qū)動的運行命令EnableAxis=1

軸必須不必回零或編碼器未被校正

如果切換模式大于 3，軸必須為靜止?fàn)顟B(tài)，在任意時刻可以在 MDI 運行模式內(nèi)進行切換(ModePos=1,2,3)

步驟：

通過輸入?yún)?shù)Position, Velocity 指定目標(biāo)位置及動態(tài)響應(yīng)參數(shù)

通過輸入?yún)?shù)OverV、OverAcc、OverDec 指定速度、加減速度的倍率

運行條件"CancelTransing" 及"IntermediateStop"必須設(shè)置為 "1"，Jog1 及Jog2 必須設(shè)置為 "0"

在相對定位中，運行方向由Positive 及Negative 決定

通過ExecuteMode 的上升沿觸發(fā)定位運動，激活命令的當(dāng)前狀態(tài)或通過EPosZSW1、EPosZSW2 進行監(jiān)控，當(dāng)目標(biāo)位置到達(dá)后通過AxisPosOk 置 1 ，當(dāng)定位過程中出現(xiàn)錯誤，則輸出參數(shù)Error 置 1。

注意：

當(dāng)前正在運行的命令可以通過ExecuteMode 上升沿被新命令替換，但僅用于運行模式ModePos 1,2,3。

控制時序示例如圖 3-2 所示。

圖 3-2 相對定位模式控制時序

3.2.4連續(xù)運行模式(Setup mode)

"連續(xù)運行"模式允許軸的位置控制器在正向或反向以一個恒定的速度運行，此為驅(qū)動的"MDI setup"運行模式。

要求:

運行模式選擇ModePos=3

驅(qū)動的運行命令A(yù)xisEnable=1

軸不必回零或編碼器未被校正

如果切換模式大于 3，軸必須為靜止?fàn)顟B(tài)，在任意時刻可以在 MDI 運行模式內(nèi)進行切換(ModePos=1,2,3)

步驟：

通過輸入?yún)?shù)Velocity 指定運行速度

通過輸入?yún)?shù)OverV、OverAcc、OverDec 指定速度、加減速度的倍率

運行條件"CancelTransing" 及"IntermediateStop"必須設(shè)置為 "1"，Jog1 及Jog2 必須設(shè)置為 "0"

運行方向由Positive 及Negative 決定

通過ExecuteMode 的上升沿觸發(fā)定位運動，激活命令的當(dāng)前狀態(tài)或通過

EPosZSW1、EPosZSW2 進行監(jiān)控，通過當(dāng)目標(biāo)位置到達(dá)后通過AxisPosOk 置 1 ， 當(dāng)定位過程中出現(xiàn)錯誤，則輸出參數(shù)Error 置 1。

注意：

當(dāng)前正在運行的命令可以通過ExecuteMode 上升沿被新命令替換，但僅用于運行模式ModePos 1,2,3。

控制時序示例如圖 3-3 所示。

圖 3-3 連續(xù)運行模式控制時序

3.2.5回零

此功能允許軸按照預(yù)設(shè)的回零速度及方式沿著正向或反向進行回零操作， 激活驅(qū)動的主動回零。

要求:

運行模式選擇ModePos=4

驅(qū)動的運行命令EnableAxis=1

回零開關(guān)的狀態(tài)由 FB284 功能塊的輸入管腳ConfigEPos.%X6(POS_STW2.2 )傳遞給V90 PN

軸靜止

步驟：

通過輸入?yún)?shù)OverV、OverAcc、OverDec 指定速度、加減速度的倍率

運行條件"CancelTransing" 及"IntermediateStop"必須設(shè)置為 "1"，Jog1 及Jog2 必須設(shè)置為 "0"

運行方向由Positive 及Negative 決定

通過ExecuteMode 的上升沿觸發(fā)回零運動，激活命令的當(dāng)前狀態(tài)或通過

EPosZSW1、EPosZSW2 進行監(jiān)控，通過CancelTransing 信號來終止運動，回零完成后AxisRef 置 1 ，當(dāng)運行過程中出現(xiàn)錯誤，則輸出參數(shù)Error 置 1。

控制時序示例如圖 3-4 所示：

圖 3-4 回零控制時序

3.2.6設(shè)置零點位置

此運行模式允許軸在任意位置時對軸進行零點位置設(shè)置。

要求:

運行模式選擇ModePos=5

軸處于閉環(huán)控制，而且為靜止?fàn)顟B(tài)步驟：

軸靜止時通過Execute 的上升沿設(shè)置軸的零點位置

注意：

零點位置可使用參數(shù) P2599 進行設(shè)置。

控制時序示例如圖 3-5 所示：

圖 3-5 設(shè)置回零控制時序

3.2.7運行程序塊

此程序塊運行模式通過驅(qū)動功能"Traversing blocks"來實現(xiàn)，它允許自動創(chuàng)建程序塊、運行至檔塊、設(shè)置及復(fù)位輸出。

要求:

運行模式選擇ModePos=6

驅(qū)動的運行命令A(yù)xisEnable=1

軸靜止

軸必須已回零或絕對值編碼器已校正

步驟：

工作模式、目標(biāo)位置及動態(tài)響應(yīng)已在V90 PN 驅(qū)動的運行塊參數(shù)中進行設(shè)置，速度的OverV 參數(shù)對于程序塊中的速度設(shè)定值進行倍率縮放

運行條件"CancelTransing" 及 "IntermediateStop"必須設(shè)置為 "1"，Jog1 及Jog2 必須設(shè)置為 "0"

程序塊號在輸入?yún)?shù) "Position" 中設(shè)置，取值應(yīng)為 0~ 16

運動的方向由與工作模式及程序塊中的設(shè)置決定，與 Positive 及Negative參數(shù)無關(guān)，必須將它們設(shè)置為“0”。

選擇程序塊號后通過Execute Mode 的上升沿來觸發(fā)運行，激活命令的當(dāng)前狀態(tài)或通過EPosZSW1、EPosZSW2 進行監(jiān)控，功能塊處理命令過程中Busy 為 1， 當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)位置Done 置 1 ，當(dāng)運行過程中出現(xiàn)錯誤，則輸出參數(shù)Error 置 1?？刂茣r序示例如圖 3-6 所示。

圖 3-6 運行程序塊控制時序

注意：

在運行過程中，當(dāng)前的運行命令可以被一個新命令通過“ExecuteMode”進行替代，但僅限于相同的運行模式下。

3.2.8點動(Jog)

點動運行模式通過驅(qū)動的"Jog"功能來實現(xiàn)。

要求:

運行模式選擇ModePos=7

驅(qū)動的運行命令A(yù)xisEnable=1

軸靜止

軸不必回零或絕對值編碼器校正

步驟：

點動速度在V90 PN 中設(shè)置，速度的OverV 參數(shù)對于點動速度設(shè)定值進行倍率縮放

運行條件"CancelTransing" 及 "IntermediateStop"與點動運行模式無關(guān)，默認(rèn)設(shè)置為"1"

注意：

Jog1 及Jog2 用于控制EPOS 的點動運行，運動方向由V90 PN 驅(qū)動中設(shè)置的點動速度來決定，默認(rèn)設(shè)置為Jog1 = 負(fù)向點動速度，Jog2 = 正向點動速度 ，與Positive 及Negative 參數(shù)無關(guān)，默認(rèn)設(shè)置為“0”。

激活命令的當(dāng)前狀態(tài)或通過EPosZSW1、EPosZSW2 進行監(jiān)控，功能塊處理命令過程中Busy 為 1，點動結(jié)束時(Jog1 or Jog2 = 0) 軸靜止時"AxisPosOK" 置 1 ，當(dāng)運行過程中出現(xiàn)錯誤，則輸出參數(shù)Error 置 1。

控制時序示例如圖 3-7 所示。

圖 3-7 點動控制時序

3.2.9點動增量(Jog)

點動增量運行模式通過驅(qū)動的"Jog"功能來實現(xiàn)。

要求:

運行模式選擇 ModePos=8

驅(qū)動的運行命令 AxisEnable=1

軸靜止

軸不必回零或絕對值編碼器校正

步驟：

點動速度在V90 PN 中設(shè)置，速度的OverV 參數(shù)對于點動速度設(shè)定值進行倍率縮放。

運行條件"CancelTransing" 及"IntermediateStop"與點動運行模式無關(guān)，默認(rèn)設(shè)置為 "1"

注意：

Jog1 及 Jog2 用于控制 EPOS 的點動運行，運動方向由 V90 PN 驅(qū)動中設(shè)置的點動速度來決定，默認(rèn)設(shè)置為 Jog1 traversing distance, Jog2 traversing distance =1000LU，與 Positive 及 Negative 參數(shù)無關(guān)， 默認(rèn)設(shè)置為“0”。

激活命令的當(dāng)前狀態(tài)或通過EPosZSW1、EPosZSW2 進行監(jiān)控，功能塊處理命令過程中 Busy 為 1，點動結(jié)束時(Jog1 or Jog2 = 0) 軸靜止時"AxisPosOK"置 1 ，當(dāng)運行過程中出現(xiàn)錯誤，則輸出參數(shù) Error 置 1。

控制時序示例如圖 3-8 所示。

圖 3-8 增量點動控制時序

3.2.10基于 ModePos 值的運行模式切換說明

圖 3-9 顯示了基于 ModePos 值的可能的運行模式轉(zhuǎn)換：

圖 3-9 基于ModePos 值的運行模式轉(zhuǎn)換

項目配置

4.1使用的軟、硬件

使用的軟件：

1>TIA Portal V14

2>V-Assistant V1.05

使用的硬件：

1>CPU 1515-2PN V2.0：訂貨號 6ES7 515-2> AM01-0AB0

2>V90 PN 控制器：訂貨號 6SL3210-5FB10-1UF0

3>1FL6 電機：訂貨號 1FL6024-2AF21-1AA1（增量編碼器）

注意：

使用 V90 的 EPOS 功能，需要在 Portal V14 中安裝 SINAMICS V90 PROFINET GSD 文件 ， 下 載 鏈 接 如 下 ： https://support.industry.siemens.com/cs/us/en/view/109737269

4.2 S7-1500 項目配置步驟

項目配置步驟如下：

1>創(chuàng)建 S7-1500 新項目：

2>添加 S7-1500 PLC 設(shè)備：

3>安裝 V90 PN 的 GSD 文件：

4>在網(wǎng)絡(luò)視圖中添加 V90 PN 設(shè)備并創(chuàng)建與 PLC 的網(wǎng)絡(luò)連接。

V90 PN 的 GSD 文件在硬件目錄中的路徑如下：

注意：需選擇正確的 GSD 版本，如圖中所示。

5>分別設(shè)置 S7-1500 及 V90 PN 的 IP 地址及 Profinet 設(shè)備名稱：

6>在 V90PN 的設(shè)備視圖中插入西門子報文 111：

7>編譯項目正確后，下載 S7-1500 的項目配置。

8>在 OB1 中將指令庫中下述路徑中的“SINA_POS(FB284)”功能塊拖曳到

編程網(wǎng)絡(luò)中:

9>為功能塊各管腳添加變量：

注意：

對功能塊管腳 HWI DSTW 及 HWI DSZW 的賦值可以通過點擊管腳，

在下拉菜單中選擇對應(yīng)的 111 報文選項。

也可以參看下圖，直接輸入對應(yīng)的硬件標(biāo)識符:

10>將變量表中的相關(guān)變量添加到 Watch table 中，并通過 Watch table 進

行控制測試。

4.3 V90 PN 項目配置步驟

項目配置步驟如下：

1>設(shè)置控制模式為“基本位置控制(EPOS)”：

2>配置通信報文為西門子報文 111：

3>點擊“設(shè)置 PROFINET->配置網(wǎng)絡(luò)”，設(shè)置 V90 的 IP 地址及設(shè)備名稱：

注意：

設(shè)置的設(shè)備名稱一定要與 S7-1500 項目中配置的相同。參數(shù)保存后需重啟驅(qū)動器才能生效。