西门子伺服驱动器代理商

西门子伺服驱动器代理商

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上海晋营自动化科技有限公司

 
  ：邵泽春

6se70 伺服控制器（MC）集成了定位功能，要实现定位控制可以有三种方法：直接设定位置控制器，基本定位功能（自由功能块），F01定位功能。

1 基本定位功能概述
基本定位功能是MC伺服控制器在自由功能块中固化的功能，可以免费使用，实现运动控制系统中的一些简单定位功能，如：homing ,position ,setup 功能。可以选择旋转轴和线性轴，设定定位限位开关等功能，能满足大部分定位应用的要求。
功能图在说明书的789a,789b,789c 部分，如图1所示。

图1

图2

图3

2 启用基本定位功能
首先设置MC 装置的参数，使装置能在速度闭环模式驱动运行（参见调试手册P060=3或P060=5的调试步骤 ），然后设定参数激活基本定位功能，流程如下：

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图4

3 基本定位功能的参数设定
U856 ---速度的标称值，即100%转速对应的 LU, 通常设定为额定转速，单位1000LU/min
例如 电机额定转速3000rpm , 编码器脉冲4096/rev，则U856=4096*3000/1000=12288
U857---加速度标称值
U858---旋转轴线性轴选择

图5

装置合闸使能后，进入o011 状态，等待速度，此时对控制字进行设定可以实现工作模式。首先ENABLE POS/REF，基本定位功能使能激活（B0220连接量使能），然后可以进行各种工作模式的操作。

3.1 Homing mode (回零模式)
Homing mode (回零点) 包含两种方式Homing on the fly模式和Homing movement模式。

3.1.1 Homing on the fly模式

• Homing 模式使能REF_ON =1 ；
• 模式选择REF_TYPE=0 ；
• 通过数字量输入4或5来触发动作，也可与SETUP或 POSITION模式一同使用。

3.1.2 Homing movement 模式

• 模式选择REF_TYPE=1 ；
• 选择开关动作有效时的运行方向，REF_D=0 正向运行过程中，开关动作有效
REF_D=1 反向向运行过程中，开关动作有效
• 设定启动时的运行方向，正向D_FWD=1或反向B_FWD=1
• 为正向限位D_FWD_STOP 和反向限位B_FWD_STOP分配两个数字量开关，高电平表示到达限位
• Homing 模式使能REF_ON 上升沿激活动作，开始运行 ；

工作时序如下（图6）：

图6

3.2 Set up mode (速度模式)

• 使能SETUP_ON=1
• 设定运行方向D_FWD或B_FWD上升沿触发运行动作
• 运行速度设定U868
• 也可以在设定好方向后SETUP_ON上升沿触发动作

工作时序如下（图7）

图7

3.3 Position mode （定位模式）
Position 模式包含两种定位方式，对定位方式和相对定位方式。

3.3.1 Absolute position (对定位方式)

• 使能POS_ON=1
• 使能POS_TYP=0
• D_FWD=1正向运行到设定位置
B_FWD=1 反向运行到设定位置
D_FWD=0，B_FWD=0zui短路径运行到设定位置
• 位置设定U867,速度U868

3.3.2 Relative position (相对定位方式)

1.1 电子齿轮比的作用
电子齿轮比就是对伺服接收到的上位机脉冲频率进行放大或者缩小。其中一个参数为分子，为电机编码器的分辨率；一个为分母，为电机旋转一圈所需要的脉冲数。如果分子大于分母就是放大，如果分子小于分母就是缩小。
在 实际应用中，连接不同的机械结构，移动zui小单位量所需的电机转动量是不同的，例如：同样一个伺服电机，如果连接了一个螺距为10mm的丝杠，那么电机转一 圈机械移动10mm，每移动0.001mm就需要电机转1/10000圈；而如果连接螺距为5mm的丝杠，每移动0.001mm需要电机转1/5000 圈。而电机编码器的分辨率是相同的，因此可以通过设置电子齿轮比来使电机脉冲数和机械zui小移动量相匹配，这就是电子齿轮比的作用。 1.2 相关概念介绍
（1）编码器分辨率：伺服电机轴旋转编码器反馈脉冲数。
 V90的伺服电机有增量编码器和对值编码器，其分辨率如下图：

图01. V90伺服电机编码器的分辨率
（2）每转脉冲数：丝杠转动一圈所需脉冲数。
（3）zui小长度单位(LU)：上位机发出一个脉冲时，丝杠移动的直线距离或旋转轴转动的度数，也是控制系统所能控制的zui小距离。这个值越小，经各种补偿后越容易得到更高的加工精度和表面质量。当进给速度满足要求的情况下，可以设定较小的长度单位。也称作“脉冲当量”。
（4）螺距：螺纹上相邻两牙对应点之间的轴向距离。

2.1 V90电子齿轮比的设置
V90电子齿轮比的设置方法如图2所示：

 图02.  V90的电子齿轮比设置

从图中可以看出V90的电子齿轮比的设置有两种方法，这两种方法的本质都是算出编码器分辨率与期望每转脉冲数的比值。
（1）电子齿轮比=编码器分辨率 / P29011。P29011即为期望每转脉冲数；
（2）当P29011设定为0时，电子齿轮比=P29012 / P29013。
这几个参数的说明如图3所示： 
图03. 相关参数说明 

四个电子齿轮比分子可通过数字量输入信号的组合EGEAR1和EGEAR2来选择，如图4所示：

图4. 电子齿轮比分子的选择

还有两点需要注意的是：
（1）电子齿轮比的取值范围是0.02到200；
（2）仅可在伺服关闭状态下设置电子齿轮比。

2.2电子齿轮比的计算及举例
比如有一套机械系统，如图5所示： 
图05. 机械系统

其中：a/b为电子齿轮比；

            LU为zui小长度单位；
            r为编码器分辨率；
            i= n/m为机械减速比（n电机侧转速，m负载侧转速）；
            c为丝杠螺距。
那么期望每转脉冲数d的计算：

电子齿轮比计算：

计算电子齿轮比的实例：

图06. 电子齿轮比计算实例

再比如：
PLC的zui大脉冲频率为200KHz，电机的额定转速为3000rpm，伺服电机编码器分辨率是524288；丝杠螺距是10mm（没有减速箱）。
问：如果电子齿轮比是1，伺服电机的zui大转速？
答：PLC  控制伺服电机能达到的zui大转速=200×1000×60/524288=22.89rpm
问：PLC发出zui大脉冲频率，如何通过设置V90的电子齿轮比才能让电机以额定转速运行？
答：电机额定转速3000rpm=50r/s，50r/s时的脉冲频率：50×524288=26214400，
因此电子齿轮比=26214400/（200×1000）=524288/4000（设置P29011=4000）。 附：

图07. 西门子PLC的zui大脉冲频率

人机界面产品的定义

连接可编程序控制器（PLC）、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备，由硬件和软件两部分组成。HMI为英文Human-Machine Interface的缩写。

2. 人机界面（HMI）产品的组成及工作原理

人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高低，是HMI的核心单元。根据HMI的产品等级不同，处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI软件一般分为两部分，即运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件（如JB－HMI画面组态软件）。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”，再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。

3. 人机界面产品的基本功能及选型指标

基本功能：

设备工作状态显示，如指示灯、按钮、文字、图形、曲线等；

数据、文字输入操作，打印输出；

生产配方存储，设备生产数据记录；

简单的逻辑和数值运算；

可连接多种工业控制设备组网。

选型指标：

显示屏尺寸及色彩，分辨率；

HMI的处理器速度性能；

输入方式：触摸屏或薄膜键盘；

画面存贮容量，注意厂商标注的容量单位是字节（byte）、还是位（bit）；

通讯口种类及数量，是否支持打印功能。

4. 人机界面产品分类

薄膜键输入的HMI，显示尺寸小于5.7?，画面组态软件免费，属初级产品。如POP－HMI 小型人机界面；

触摸屏输入的HMI，显示屏尺寸为5.7?～12.1?，画面组态软件免费，属中级产品；

基于平板PC计算机的、多种通讯口的、高性能HMI，显示尺寸大于10.4?，画面组态软件收费，属 ** 产品。

5. 人机界面的使用方法

明确监控任务要求，选择适合的HMI产品；

在PC机上用画面组态软件编辑“工程文件”；

测试并保存已编辑好的“工程文件” ；

PC机连接HMI硬件，下载“工程文件”到HMI中；

连接HMI和工业控制器（如PLC、仪表等），实现人机交互。

西门子EM232模拟量输出模块           型号6ES7232-0HB22-0xA8

SIMATIC S7-200 系列由以下模板组成：

• 5 种基本设备分为各种性能级别和不同型号。
• 15 个不同的数字量和模拟量扩展模块。
• 2 个用于连接到 PROFIBUS 和 AS-Interface 的通讯处理器。

机械特点

• 坚固、紧凑的塑料外壳。
• 便于接触的接口和控制部件由前挡片进行保护。
• CPU 224 或以上： 可拆卸连接端子，适用于数字量扩展模板。

设备特点

• 国际标准： 
  SIMATIC S7-200 符合 VDE、UL,、CSA 和 FM 等标准（Class I、Cat 2；危险区组别 A、B、C 和 D，T4A）。 生产中采用的质量管理体系通过了 ISO 9001 认证。

通讯

SIMATIC S7-200 提供了各种通讯功能：

• 通讯接口： 
  可在 PPI 从站、MPI 从站和可自由编程接口模式下运行。
• 与 AS- Interface 连接： 
  通过 CP 242-2 通讯处理器而作为主站运行。
• 作为从站连接到 PROFIBUS DP： 
  通过 PROFIBUS-EM 277。

PPI 网络

PPI 是集成在每一个 S7-200 CPU 中的通讯系统。 用于编程、运行或监视的连接可通过一条共用两线电缆来建立。 CPU 可同时与几个 CPU、文本显示屏或操作员面板通讯。 数据传输速率为 9.6、19.2 和 187.5 KBit/s。

以下可以连接：

• 编程器： Field PG ， Power PG
• PC（AT 兼容），通过 PC/PPI 电缆。
• TD 200 文本显示屏、TP070 触摸式面板、SIMATIC 操作员面板。
• SIMATIC S7-200： 
  在一条公用数据线上可将zui多 31 台 S7-200 PLC 与编程器、PC、TD 200 或操作员面板相连。 S7-200 PLC（每种情况下都作为主站）与 NETR 及 NETW 之间的直接数据交换

PPI 模式下的通讯

MPI 网络

通过集成接口，所有 CPU 都可连接到 MPI 网络（传输速率 19.2/187.5 kbit/s），并与 SIMATIC S7-300/S7-400 进行通讯。S7-200 CPU 则作为网络中的从设备，相互之间不能进行通讯。

MPI 模式下的通讯

点到点接口，可自由编程接口模式

用于通过 RS 232 接口和 PC/PPI 电缆来连接第三方设备。 数据传输是在 CPU 的自由端口模式下进行的，CPU 226 的两个端口都可在自由端口模式下运行。 使用的通讯协议为面向位的特定用户通讯协议（如 ASCII 协议或 Modbus），zui大数据传输速率为 115.2 KBit/s（可调）。

点到点连接可连接到：

• 任何带串口的数据终端，如打印机、条形码阅读器、调制解调器等。
• S7-200 Micro PLC；例如，用于两个 CPU 之间的简便数据交换。