PLC控制V90PN的詳細方法

概述

S7-1500 可以通過 PROFINET 通訊連接SINMICS V90 伺服驅動器，將V90 驅動器的控制模式設置為“基本位置控制(EPOS)”，PLC 通過 111 報文及 TIA Portal 提供的驅動庫中的功能塊 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 通過庫中的驅動功能塊的調(diào)用原理如圖 1- 2 所示：

圖 1 - 2驅動功能塊調(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、位置及速度設定點等或接收驅動器的狀態(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 驅動器的參數(shù)訪問，如讀取或寫入數(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：OB1

循環(huán)中斷 OB：如 OB32

此功能塊可循環(huán)激活 SINAMICS 驅動中的基本定位工藝功能，需注意在驅動側必須使用西門子標準報文 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，用于驅動的位置控制。它可用于直線軸或旋轉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置為“基本定位(EPOS)”模式，激活基本定位器，并選擇西門子標準 111 報文。

閉環(huán)位置控制器包含下述部分：

實際位置值準備(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

硬件限位開關

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，關于 SINAMICS SV90 的基本定位功能的詳細描述請參考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。如果軸已準備好并驅動無故障(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?？稍诓煌倪\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 時必須將其設置為 "1，設置說明如下：

設置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。

設置IntermediateStop=0，使用當前應用的減速度值進行斜坡停車，不丟棄工作數(shù)據(jù)，如果重新再設置IntermediateStop=1 后軸會繼續(xù)運行，可理為軸的暫停?？梢栽谳S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：

如果使用了硬件限位開關，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、負向的硬件限位開關可連接到V90 PN 驅動器的定義為WCL、

CCWL 的 DI 點( DI1 至DI4 )

5>激活軟件限位開關

如果使用了軟件限位開關，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 中設置 p2580(負向軟限位位置)、p2581(正向軟限位位置)

3.2.2絕對定位運行模式

“絕對定位”運行模式可通過驅動功能“MDI 絕對定位”來實現(xiàn)，它采用SINAMICS 驅動的內(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，軸必須為靜止狀態(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，指定目標位置及動態(tài)響應參數(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"必須設置為 "1"，Jog1 及Jog2 必須設置為 "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，激活命令的當前狀態(tài)或通過

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

注意：

當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”運行模式可通過驅動功能“MDI 相對定位”來實現(xiàn)，它采用SINAMICS 驅動的內(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，軸必須為靜止狀態(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 指定目標位置及動態(tài)響應參數(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"必須設置為 "1"，Jog1 及Jog2 必須設置為 "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，激活命令的當前狀態(tài)或通過EPosZSW1、EPosZSW2 進行監(jiān)控，當目標位置到達后通過AxisPosOk 置 1 ，當定位過程中出現(xiàn)錯誤，則輸出參數(shù)Error 置 1。

注意：

當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，此為驅動的"MDI setup"運行模式。

要求:

運行模式選擇ModePos=3

驅動的運行命令AxisEnable=1

軸不必回零或編碼器未被校正

如果切換模式大于 3，軸必須為靜止狀態(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"必須設置為 "1"，Jog1 及Jog2 必須設置為 "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，激活命令的當前狀態(tài)或通過

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

注意：

當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設的回零速度及方式沿著正向或反向進行回零操作， 激活驅動的主動回零。

要求:

運行模式選擇ModePos=4

驅動的運行命令EnableAxis=1

回零開關的狀態(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"必須設置為 "1"，Jog1 及Jog2 必須設置為 "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置。

要求:

運行模式選擇ModePos=5

軸處于閉環(huán)控制，而且為靜止狀態(tài)步驟：

軸靜止時通過Execute 的上升沿設置軸的零點位置

注意：

零點位置可使用參數(shù) P2599 進行設置。

控制時序示例如圖 3-5 所示：

圖 3-5 設置回零控制時序

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、設置及復位輸出。

要求:

運行模式選擇ModePos=6

驅動的運行命令AxisEnable=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、目標位置及動態(tài)響應已在V90 PN 驅動的運行塊參數(shù)中進行設置，速度的OverV 參數(shù)對于程序塊中的速度設定值進行倍率縮放

運行條件"CancelTransing" 及 "IntermediateStop"必須設置為 "1"，Jog1 及Jog2 必須設置為 "0"

程序塊號在輸入?yún)?shù) "Position" 中設置，取值應為 0~ 16

運動的方向由與工作模式及程序塊中的設置決定，與 Positive 及Negative參數(shù)無關，必須將它們設置為“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?shù)竭_目標位置Done 置 1 ，當運行過程中出現(xiàn)錯誤，則輸出參數(shù)Error 置 1。控制時序示例如圖 3-6 所示。

圖 3-6 運行程序塊控制時序

注意：

在運行過程中，當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動的"Jog"功能來實現(xiàn)。

要求:

運行模式選擇ModePos=7

驅動的運行命令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 中設置，速度的OverV 參數(shù)對于點動速度設定值進行倍率縮放

運行條件"CancelTransing" 及 "IntermediateStop"與點動運行模式無關，默認設置為"1"

注意：

Jog1 及Jog2 用于控制EPOS 的點動運行，運動方向由V90 PN 驅動中設置的點動速度來決定，默認設置為Jog1 = 負向點動速度，Jog2 = 正向點動速度 ，與Positive 及Negative 參數(shù)無關，默認設置為“0”。

激活命令的當前狀態(tài)或通過EPosZSW1、EPosZSW2 進行監(jiān)控，功能塊處理命令過程中Busy 為 1，點動結束時(Jog1 or Jog2 = 0) 軸靜止時"AxisPosOK" 置 1 ，當運行過程中出現(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動的"Jog"功能來實現(xiàn)。

要求:

運行模式選擇 ModePos=8

驅動的運行命令 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 中設置，速度的OverV 參數(shù)對于點動速度設定值進行倍率縮放。

運行條件"CancelTransing" 及"IntermediateStop"與點動運行模式無關，默認設置為 "1"

注意：

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

激活命令的當前狀態(tài)或通過EPosZSW1、EPosZSW2 進行監(jiān)控，功能塊處理命令過程中 Busy 為 1，點動結束時(Jog1 or Jog2 = 0) 軸靜止時"AxisPosOK"置 1 ，當運行過程中出現(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換：

圖 3-9 基于ModePos 值的運行模式轉換

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 設備：

3>安裝 V90 PN 的 GSD 文件：

4>在網(wǎng)絡視圖中添加 V90 PN 設備并創(chuàng)建與 PLC 的網(wǎng)絡連接。

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>分別設置 S7-1500 及 V90 PN 的 IP 地址及 Profinet 設備名稱：

6>在 V90PN 的設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的 111 報文選項。

也可以參看下圖，直接輸入對應的硬件標識符:

10>將變量表中的相關變量添加到 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“設置 PROFINET->配置網(wǎng)絡”，設置 V90 的 IP 地址及設備名稱：

注意：

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