CPU S7-1500運(yùn)動(dòng)控制的操作原理

S7-1500運(yùn)動(dòng)控制的操作原理

使用 TIA Portal，可以創(chuàng)建項(xiàng)目、組態(tài)工藝對(duì)象，并將組態(tài)結(jié)果加載到 CPU 中。運(yùn)動(dòng)控制功能在 CPU 中處理。可在用戶程序中使用運(yùn)動(dòng)控制指令控制工藝對(duì)象。另外，還可通過 TIA Portal 進(jìn)行調(diào)試、優(yōu)化和診斷。

項(xiàng)目實(shí)例

本文中的實(shí)例項(xiàng)目使用CPU1516-3PN/DP通過PN通訊控制G120變頻器，通

過安裝在電機(jī)后面的編碼器連接到工藝模塊TM Count24V作為位置反饋。

選擇CPU1516的PN接口，為PN接口分配子網(wǎng)，IP 地址和設(shè)備名稱，請(qǐng)確保CPU、驅(qū)動(dòng)器和編程計(jì)算機(jī)的IP 地址在同一個(gè)子網(wǎng)，且不與其他設(shè)備沖突：

選擇CPU旁邊的TM Count模塊，在其參數(shù)配置中，將通道0的工作模式選為“運(yùn)動(dòng)控制的位置檢測(cè)”，這樣接入到通道0的編碼器就可以在后面的運(yùn)動(dòng)控制工藝對(duì)象里面進(jìn)行配置：

同時(shí)，還需要根據(jù)所連接編碼器實(shí)際數(shù)據(jù)配置通道0的模塊參數(shù)，例如“編碼器類型”在本例中選擇的是24V增量編碼器，“每個(gè)單位的增量”中填入編碼器每圈的脈沖數(shù)，“基準(zhǔn)速度”中填入所使用電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速

配置驅(qū)動(dòng)器

至此，CPU的站點(diǎn)硬件組態(tài)完畢，接下來需要在項(xiàng)目中插入一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，在本例中使用G120的CU250S-2PN，將驅(qū)動(dòng)器拖拽到項(xiàng)目中后，將其PN口與之前組態(tài)的CPU的PN網(wǎng)絡(luò)相連接：

進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器的設(shè)備視圖，插入所使用的功率單元，為驅(qū)動(dòng)器設(shè)置IP 地址和設(shè)備名稱，并在循環(huán)數(shù)據(jù)交換中選擇“Standard Telegramm 3”

運(yùn)動(dòng)控制所需要的硬件組態(tài)部分基本完畢，在進(jìn)行下一步之前需要使用驅(qū)動(dòng)器的調(diào)試軟件對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行參數(shù)分配和優(yōu)化，因?yàn)椴煌?qū)動(dòng)器的參數(shù)方法不盡相同.

配置工藝對(duì)象

在S7-1500的運(yùn)動(dòng)控制功能中，被控電機(jī)都是以工藝對(duì)象的形式存在的，所以需要先在項(xiàng)目中插入一個(gè)新的工藝對(duì)象，在運(yùn)動(dòng)控制里面看到對(duì)象類型可以是速度軸，位置軸，外部編碼器以及同步軸。在本例中選用位置軸，并定義一個(gè)工藝對(duì)象的名稱：

基本參數(shù)及硬件接口

插入工藝對(duì)象之后，在項(xiàng)目樹下可以看到該對(duì)象及其下面的組態(tài)、調(diào)試、診斷等項(xiàng)目。在工藝對(duì)象組態(tài)中分為基本參數(shù)、硬件接口和擴(kuò)展參數(shù)。這些參數(shù)中如果是藍(lán)色圖標(biāo)代表默認(rèn)參數(shù)可用，如果是紅色圖標(biāo)則表示有錯(cuò)誤或者未設(shè)置，綠色圖標(biāo)表示經(jīng)過修改且可用的參數(shù)：

首先，需要在基本參數(shù)里面根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況選擇軸的類型，線性或是旋轉(zhuǎn)軸，同時(shí)還要選擇單位等參數(shù)，在本例中都選用默認(rèn)值。接下來在驅(qū)動(dòng)裝置中選擇驅(qū)動(dòng)裝置類型為PROFIdrive，驅(qū)動(dòng)裝置從下拉列表中選擇前面已經(jīng)組態(tài)好的“驅(qū)動(dòng)_1”：

在后面的編碼器參數(shù)中，選擇通過工藝模塊(TM)進(jìn)行連接，并在下面工藝模塊中選擇前面組態(tài)好的TM Count 2x24V的通道0.

在數(shù)據(jù)交頁面中，需要將驅(qū)動(dòng)器報(bào)文選擇為跟前面驅(qū)動(dòng)器組態(tài)一致的DP_TEL3_STANDARD，轉(zhuǎn)速參數(shù)根據(jù)實(shí)際電機(jī)填寫。編碼器報(bào)文可以選擇標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文81或者83，根據(jù)實(shí)際編碼器選擇編碼器類型和每圈的脈沖數(shù)，本例中使用1024脈沖的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器。最后將高精度預(yù)留位改為0：

擴(kuò)展參數(shù)

工藝對(duì)象所必需的硬件接口基本已經(jīng)配置完畢，后面需要配置擴(kuò)展參數(shù)。擴(kuò)展參數(shù)是用戶根據(jù)自己項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整的一些參數(shù)，例如需要在“機(jī)械”配置頁面選擇編碼器所在位置，以及傳動(dòng)比參數(shù)和絲杠螺距參數(shù)等，在本例中，傳動(dòng)比為1:1，絲杠螺距為10mm，這意味著之后在控制指令里面讓軸移動(dòng)10mm，實(shí)際電機(jī)轉(zhuǎn)一圈：

接下來的擴(kuò)展參數(shù)中“位置限制”“動(dòng)態(tài)限制”“急停”等參數(shù)分別針對(duì)軸的位置限幅，速度、加速度、加加速限幅等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，用戶可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，在此不再贅述。

下面的“歸位”參數(shù)指的是讓軸尋找參考點(diǎn)，這里面分為主動(dòng)回參考點(diǎn)和被動(dòng)回參考點(diǎn)，以及回參考點(diǎn)的方式和速度參數(shù)等，由于每個(gè)用戶的需求不盡相同，這里不再詳細(xì)描述，具體細(xì)節(jié)請(qǐng)參考S7-1500運(yùn)動(dòng)控制手冊(cè)的回參考點(diǎn)章節(jié)?！拔恢帽O(jiān)視”里面是關(guān)于工藝對(duì)象運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視參數(shù)，當(dāng)軸的運(yùn)行狀態(tài)超過監(jiān)視允許的參數(shù)值時(shí)，工藝對(duì)象會(huì)報(bào)出相應(yīng)的錯(cuò)誤。在驅(qū)動(dòng)器和設(shè)備沒有優(yōu)化之前，經(jīng)常會(huì)由于這里面默認(rèn)的監(jiān)視值過小而報(bào)錯(cuò)，所以建議在系統(tǒng)優(yōu)化之前先將“位置監(jiān)視”和“跟隨誤差”里面的參數(shù)加大。

位置監(jiān)視參數(shù)中主要是針對(duì)定位完成狀態(tài)的監(jiān)視，其中，當(dāng)軸的實(shí)際位置進(jìn)入“定位窗口”內(nèi)之后，系統(tǒng)則認(rèn)為定位完成；如果軸的設(shè)定值已經(jīng)到達(dá)目的位置，但是經(jīng)過“容差時(shí)間”之后，實(shí)際位置還沒有進(jìn)入“定位窗口”，則系統(tǒng)會(huì)報(bào)位置監(jiān)視錯(cuò)誤。

跟隨誤差參數(shù)中，主要監(jiān)視軸的運(yùn)行狀態(tài)，跟隨誤差指的是軸在運(yùn)行當(dāng)中，實(shí)際值和給定值之間的差值，當(dāng)跟隨誤差超過允許范圍，系統(tǒng)會(huì)報(bào)出跟隨誤差錯(cuò)誤。

因?yàn)楦S誤差會(huì)隨著速的增大而增大，所以跟隨誤差監(jiān)視值也是個(gè)動(dòng)態(tài)的值，具體設(shè)置請(qǐng)參考功能手冊(cè)或者在線幫助。

在“控制回路”參數(shù)中可以調(diào)節(jié)控制器的增益以及預(yù)控系數(shù)來優(yōu)化工藝對(duì)象的控制效果。

至此，S7-1500運(yùn)動(dòng)控制工藝對(duì)象的參數(shù)組態(tài)基本完畢，將當(dāng)前項(xiàng)目存盤編譯，并下載到CPU中，如果CPU和驅(qū)動(dòng)器沒有錯(cuò)誤，下一步可以使用工藝對(duì)象自帶的調(diào)試功能來測(cè)試一下軸的運(yùn)行，同時(shí)起到檢測(cè)之前參數(shù)的目的。

在線調(diào)試

S7-1500運(yùn)動(dòng)控制工藝對(duì)象?供的了在線調(diào)試工具，使用此工具可以簡(jiǎn)單直觀的

使用博圖軟件控制電機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試，以檢驗(yàn)之前工藝對(duì)象的參數(shù)分配以及查看電機(jī)基本運(yùn)行狀態(tài)。

1. 在左側(cè)項(xiàng)目數(shù)選擇調(diào)試，進(jìn)入調(diào)試界面；

2. 在主控制區(qū)域選擇“激活”來使控制面板獲得控制權(quán)，隨后會(huì)有一個(gè)安全提示，確認(rèn)即可；

3. “啟動(dòng)”和“禁用”可以將驅(qū)動(dòng)器使能或者去使能；

4. 在操作模式中可以選擇點(diǎn)動(dòng)、回原點(diǎn)或者相對(duì)、絕對(duì)定位等操作；

5. “控件區(qū)域”可以設(shè)置工藝對(duì)象的位置、速度、加速度等參數(shù)，后面的“正向”“反向”和“停止”用來啟動(dòng)和停止軸的運(yùn)行；

6. “軸狀態(tài)”可以顯示工藝對(duì)象的基本狀態(tài)及故障代碼和?述，軸的更多狀態(tài)可點(diǎn)擊“更多信息”切換到診斷頁面中找到；

7. “當(dāng)前值”可以顯示當(dāng)前軸的位置和速度等基本運(yùn)行狀態(tài)。